CN110296197A - 活塞直轴内燃机连杆机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种活塞直轴内燃机连杆机构，包括主轴、缓冲齿轮、偏心轴齿轮、往复齿轮和单向齿轮，在主轴上依次配装连接有一个缓冲齿轮和N个单向齿轮(N为自然数)；N个单向齿轮沿主轴的中轴线呈均匀线性阵列；N个单向齿轮分别与一活塞齿条啮合配装；在活塞齿条远离主轴的一端上固定连接有活塞；缓冲齿轮与偏心轴齿轮啮合配装；往复齿轮同时与两个活塞齿条相啮合；偏心轴齿轮与往复齿轮连接联动；往复齿轮之间通过往复齿轮连杆连接联动；单向齿轮通过单向轴承与主轴固定连接；偏心轴齿轮和往复齿轮固定在内燃机的壳体内部，可自由转动。有益效果：能有效减少转动时的震动、噪声，提高机械效率，增加有效功率，减少能源消耗。
Description
技术领域:
本发明涉及内燃机领域，具体涉及一种活塞直轴内燃机连杆机构。
背景技术：
内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的喷气式发动机，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。
当前，能源紧缺和环境污染，成为人类发展面临的主要问题。现有的活塞式内燃机存在有效功率低下，震动和噪音大等缺点，会加剧能源额浪费和环境的污染。而现有内燃机的曲轴设计，存在着噪音大、震动大、热效率低等缺点。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种结构合理，能有效减少转动时的震动、噪声，提高机械效率，增加有效功率，减少能源消耗，降低排放，且具有低转速高功率的特点的活塞直轴内燃机连杆机构。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种活塞直轴内燃机连杆机构，包括主轴、缓冲齿轮、偏心轴齿轮、往复齿轮和单向齿轮，其中：主轴为直转轴；缓冲齿轮和偏心轴齿轮为锥齿轮；往复齿轮和单向齿轮为直齿轮；在主轴上依次配装连接有一个缓冲齿轮和N个单向齿轮(N为自然数)；缓冲齿轮位于主轴的一端；N个单向齿轮沿主轴的中轴线呈均匀线性阵列；N个单向齿轮分别与一活塞齿条啮合配装；活塞齿条上设置有两面齿；活塞齿条的齿位于齿条相邻的两个侧面上；在活塞齿条远离主轴的一端上固定连接有活塞；缓冲齿轮与偏心轴齿轮啮合配装；每两个活塞齿条之间啮合配装一个往复齿轮；往复齿轮同时与两个活塞齿条相啮合；偏心轴齿轮通过曲柄连杆与离其最近的一个往复齿轮连接联动；每相邻的两个往复齿轮之间通过往复齿轮连杆连接联动；往复齿轮为不完全齿轮；单向齿轮通过单向轴承与主轴固定连接；偏心轴齿轮和往复齿轮固定在内燃机的壳体内部，可自由转动。
上述的活塞直轴内燃机连杆机构，其中：缓冲齿轮与偏心轴齿轮呈互相垂直状态；曲柄连杆的两端分别销接在偏心轴齿轮和往复齿轮的齿轮端面上；曲柄连杆与偏心轴齿轮连接的一端运动轨迹为圆形；曲柄连杆与往复齿轮连接的一端的运动轨迹为一圆弧，呈往复摆动状态；活塞配装连接在活塞缸内；单向齿轮、活塞齿条和活塞的数量相同；N个活塞每相邻的两个在上下位置上均呈交错布置。
上述的活塞直轴内燃机连杆机构，其中：主轴为圆柱形直转轴；主轴配装连接在内燃机壳体上，贯穿整个壳体并从两侧伸出。
上述的活塞直轴内燃机连杆机构，其中：单向齿轮通过单向轴承与主轴连接；活塞齿条和活塞向下运动时，带动单向齿轮转动，此时单向轴承处于锁死状态。
上述的活塞直轴内燃机连杆机构，其中：往复齿轮连杆销接在往复齿轮的齿轮端面上。
上述的活塞直轴内燃机连杆机构，其中：往复齿轮的轮齿运动轨迹的行程，与活塞的运动行程相等。
上述的活塞直轴内燃机连杆机构，其中：缓冲齿轮包括转子、外齿圈和弹簧；转子通过弹簧与外齿圈柔性连接；外齿圈为齿轮端面上设置有卡槽的锥齿轮；转子为设置有扇形卡头的圆环体；弹簧固定连接在转子的卡头和外齿圈的卡槽之间。
本发明的有益效果在于：结构合理，有效减少了转动时的震动、噪声，提高了机械效率，增加了有效功率，能减少能源消耗，降低排放和机械损耗，且具有低转速高功率的特点，规避了现有曲轴内燃机上游曲率半径和下游曲率半径对发动机效率影响的缺点，提高了机械效率，从而能更充分的利用热效率。
附图说明：
图1：本发明的立体结构示意图；
图2：本发明的另一立体结构示意图；
图3：本发明的主视图；
图4：本发明缓冲齿轮的立体结构示意图；
图5：本发明的安装使用状态参考图；
图中：1-主轴、2-缓冲齿轮、3-偏心轴齿轮、4-往复齿轮、5-单向齿轮、6-曲柄连杆、7-往复齿轮连杆、8-活塞齿条、9-活塞、201-转子、202-外齿圈、203-弹簧。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：
实施例：如图1-5所示，一种活塞直轴内燃机连杆机构，包括主轴1、缓冲齿轮2、偏心轴齿轮3、往复齿轮4和单向齿轮5，其中：主轴1为直转轴；缓冲齿轮2和偏心轴齿轮3为锥齿轮；往复齿轮4和单向齿轮5为直齿轮；主轴1上依次配装连接有一个缓冲齿轮2和N个单向齿轮5(N为自然数)；缓冲齿轮2位于主轴1的一端；N个单向齿轮5沿主轴1的中轴线呈均匀线性阵列；N个单向齿轮5分别与一活塞齿条8啮合配装；活塞齿条8上设置有两面齿；活塞齿条8的齿位于齿条相邻的两个侧面上；活塞齿条8远离主轴1的一端上固定连接有活塞9；缓冲齿轮2与偏心轴齿轮3啮合配装；活塞齿条8，每两个之间啮合配装一个往复齿轮4；往复齿轮4同时与两个活塞齿条8相啮合；偏心轴齿轮3通过曲柄连杆6与离其最近的一个往复齿轮4连接联动；往复齿轮4，相邻的每两个之间通过往复齿轮连杆7连接联动；往复齿轮4为不完全齿轮；单向齿轮5通过单向轴承与主轴1固定连接；偏心轴齿轮3和往复齿轮4固定在内燃机的壳体内部，可自由转动；其中：缓冲齿轮2与偏心轴齿轮3呈互相垂直状态；曲柄连杆6的两端分别销接在偏心轴齿轮3和往复齿轮4的齿轮端面上；曲柄连杆6与偏心轴齿轮3连接的一端运动轨迹为圆形；曲柄连杆6与往复齿轮4连接的一端的运动轨迹为一圆弧，呈往复摆动状态；活塞9配装连接在活塞缸内；单向齿轮5、活塞齿条8和活塞9的数量相同；N个活塞9，每相邻的两个在上下位置上均呈交错布置；其中：主轴1为圆柱形直转轴；主轴1配装连接在内燃机壳体上，贯穿整个壳体并从两侧伸出；其中：单向齿轮5通过单向轴承与主轴1连接；活塞齿条8和活塞9向下运动时，带动单向齿轮5转动，此时单向轴承处于锁死状态；其中：往复齿轮连杆7销接在往复齿轮4的齿轮端面上；其中：往复齿轮4的轮齿运动轨迹的行程，与活塞9的运动行程相等；其中：缓冲齿轮2包括转子201、外齿圈202和弹簧203；转子201通过弹簧203与外齿圈202柔性连接；外齿圈202为齿轮端面上设置有卡槽的锥齿轮；转子201为设置有扇形卡头的圆环体；弹簧203固定连接在转子201的卡头和外齿圈202的卡槽之间。
工作时：以单向齿轮5、活塞齿条8和活塞9的数量为4个为例，即四缸发动机。四冲程内燃机分为吸气、压缩、做工、排气四个行程；
当进行吸气行程时，活塞9在旋转惯性的作用下向下运动，空气和汽油进入活塞缸内，此过程单向齿轮5的单向轴承为锁死状态；
当进行压缩行程时，活塞9在旋转惯性的作用下向上运动，将油气混合物进行压缩，此过程单向齿轮5的单向轴承为脱开状态；
上述的吸气行程和压缩行程过程中，偏心轴齿轮3转动一圈，而曲柄连杆6和往复齿轮连杆7带动所有的往复齿轮4同步联动摇摆一次；
当进行做工行程时，内燃机的火花塞点燃油气混合物或压燃油气混合物，燃烧产生动力，推动活塞9向下运动，此过程单向齿轮5的单向轴承为锁死状态，动力从活塞9传递至活塞齿条8、单向齿轮5、主轴1，从而完成做工；
当进行排气行程时，内燃机的排气门打开，塞9在旋转惯性的作用下向上运动，将活塞缸内的废气排出；
上述的做工行程和排气行程过程中，偏心轴齿轮3转动一圈，而曲柄连杆6和往复齿轮连杆7带动所有的往复齿轮4同步联动摇摆一次；
上述的整个四行程过程，依次循环往复，不断进行，即为内燃机的整个工作过程。其中，四个活塞缸分别进行吸气、压缩、做工、排气四个行程，即相邻的两个活塞9在上下位置上呈上下交错的状态；而偏心轴齿轮3、曲柄连杆6、往复齿轮4、往复齿轮连杆7和活塞齿条8的设计，实现了整个机构的联动，保证了整个机构的运转。
同时，缓冲齿轮2的设计，将动力输入驱动活塞做功和主轴1动力输出进行了区分，使燃料燃烧产生的能量通过活塞齿条8产生的推力作用到主轴1上，从而避免了燃料燃烧产生推进力作用在驱动活塞工作的系统上。确保直轴活塞内燃机正常工作。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种活塞直轴内燃机连杆机构，包括主轴(1)、缓冲齿轮(2)、偏心轴齿轮(3)、往复齿轮(4)和单向齿轮(5)，其特征在于：所述主轴(1)为直转轴；所述缓冲齿轮(2)和偏心轴齿轮(3)为锥齿轮；所述往复齿轮(4)和单向齿轮(5)为直齿轮；所述主轴(1)上依次配装连接有一个缓冲齿轮(2)和N个单向齿轮(5)(N为自然数)；所述缓冲齿轮(2)位于主轴(1)的一端；所述N个单向齿轮(5)沿主轴(1)的中轴线呈均匀线性阵列；所述N个单向齿轮(5)分别与一活塞齿条(8)啮合配装；所述活塞齿条(8)上设置有两面齿；所述活塞齿条(8)的齿位于齿条相邻的两个侧面上；所述活塞齿条(8)远离主轴(1)的一端上固定连接有活塞(9)；所述缓冲齿轮(2)与偏心轴齿轮(3)啮合配装；所述活塞齿条(8)，每两个之间啮合配装一个往复齿轮(4)；所述往复齿轮(4)同时与两个活塞齿条(8)相啮合；所述偏心轴齿轮(3)通过曲柄连杆(6)与离其最近的一个往复齿轮(4)连接联动；所述往复齿轮(4)，相邻的每两个之间通过往复齿轮连杆(7)连接联动；所述往复齿轮(4)为不完全齿轮；所述单向齿轮(5)通过单向轴承与主轴(1)固定连接；所述偏心轴齿轮(3)和往复齿轮(4)固定在内燃机的壳体内部，可自由转动。
2.如权利要求1所述的活塞直轴内燃机连杆机构，其特征在于：所述缓冲齿轮(2)与偏心轴齿轮(3)呈互相垂直状态；所述曲柄连杆(6)的两端分别销接在偏心轴齿轮(3)和往复齿轮(4)的齿轮端面上；所述曲柄连杆(6)与偏心轴齿轮(3)连接的一端运动轨迹为圆形；所述曲柄连杆(6)与往复齿轮(4)连接的一端的运动轨迹为一圆弧，呈往复摆动状态；所述活塞(9)配装连接在活塞缸内；所述单向齿轮(5)、活塞齿条(8)和活塞(9)的数量相同；所述N个活塞(9)，每相邻的两个在上下位置上均呈交错布置。
3.如权利要求2所述的活塞直轴内燃机连杆机构，其特征在于：所述主轴(1)为圆柱形直转轴；所述主轴(1)配装连接在内燃机壳体上，贯穿整个壳体并从两侧伸出。
4.如权利要求2所述的活塞直轴内燃机连杆机构，其特征在于：所述单向齿轮(5)通过单向轴承与主轴(1)连接；所述活塞齿条(8)和活塞(9)向下运动时，带动单向齿轮(5)转动，此时单向轴承处于锁死状态。
5.如权利要求2所述的活塞直轴内燃机连杆机构，其特征在于：所述往复齿轮连杆(7)销接在往复齿轮(4)的齿轮端面上。
6.如权利要求1-5任一项所述的活塞直轴内燃机连杆机构，其特征在于：所述往复齿轮(4)的轮齿运动轨迹的行程，与活塞(9)的运动行程相等。
7.如权利要求1-5任一项所述的活塞直轴内燃机连杆机构，其特征在于：所述缓冲齿轮(2)包括转子(201)、外齿圈(202)和弹簧(203)；所述转子(201)通过弹簧(203)与外齿圈(202)柔性连接；所述外齿圈(202)为齿轮端面上设置有卡槽的锥齿轮；所述转子(201)为设置有扇形卡头的圆环体；所述弹簧(203)固定连接在转子(201)的卡头和外齿圈(202)的卡槽之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20191001 |