CN112780407A

CN112780407A - 一种低摩擦低振动发动机

Info

Publication number: CN112780407A
Application number: CN202011621884.4A
Authority: CN
Inventors: 王文建; 陈志伟; 王江涛; 姚毅; 严冬
Original assignee: Dongfeng Motor Corp
Current assignee: Dongfeng Motor Corp
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2021-05-11
Anticipated expiration: 2040-12-31
Also published as: CN112780407B

Abstract

本申请提供一种低摩擦低振动发动机，其齿板总成与活塞传动连接，且齿板总成的第一外表面上平行间隔地设置有两个第一齿条；第一齿条的一侧壁的下部设置有第二齿条；飞轮平行间隔地设置于齿板总成的第一侧壁处；第一偏心轴的一端固定连接于飞轮上，飞轮用于带动第一偏心轴逆时针旋转，第一偏心轴上套接有第一全齿轮和两个第一半齿轮；第二偏心轴平行地设置于第一偏心轴的正下方，且第二偏心轴上间隔地套接有第二全齿轮和两个第二半齿轮；第二全齿轮与第一全齿轮啮合，且第二全齿轮处于两个第二半齿轮之间；每个第一半齿轮与相对应的第一齿条可分离地啮合，每个第二半齿轮与相对应的第二齿条可分离地啮合。该装置能够降低发动机的振动和制造成本。

Description

一种低摩擦低振动发动机

技术领域

本申请涉及汽车领域，尤其涉及一种低摩擦低振动发动机。

背景技术

基于现有发动机曲轴驱动方式中，发动机体积较大，结构不紧凑、燃油热效率低和使用周期短等问题，中国专利申请CN109306899A，其提出了一种活塞式切线驱动直轴内燃发动机，包括发动机轴连接法兰，所述的发动机轴连接法兰端面上设有与发动机轴连接法兰相嵌接的发动机直轴，所述的发动机直轴上分别设有若干等间距相间隔的同向半周齿轮、异向半周齿轮，所述的发动机轴连接法兰侧边分别设有与发动机直轴相活动式套接的I型内燃机、V型内燃机，所述的同向半周齿轮设置在I型内燃机内且与I型内燃机呈相对旋转式啮合，所述的异向半周齿轮设置在V型内燃机内且与V型内燃机相对旋转式啮合。

上述现有技术中，一根发动机直轴同时连接I型发动机和V型发动机，分别通过同向半轴齿轮、异向半轴齿轮和齿板的配合，由发动机直轴上的同向半轴齿轮带动下，同向半轴齿轮与齿条框架啮合，齿条框架在齿条托架上做滑动运动，从而可同时实现活塞在对置型发动机和V型发动机中的上下往复运动，使得对置型发动机和V型发动机同步完成四个冲程将热能转化为动能。

然而，上述直轴与齿轮、齿板的配合结构中，活塞往复运动的惯性力和直轴本身的旋转惯性力无法完全平衡。

发明内容

本申请的目的之一在于提供一种低摩擦低振动发动机，旨在改善现有的直轴驱动发动机结构无法实现往复惯性力平衡的问题。

本申请的技术方案是：

一种低摩擦低振动发动机，包括：

活塞；

齿板总成，所述齿板总成与所述活塞传动连接，且所述齿板总成的第一外表面上平行间隔地设置有两个第一齿条，所述第一齿条沿所述齿板总成的高度方向延伸；所述第一齿条的一侧壁的下部设置有第二齿条，两个所述第一齿条处于两个所述第二齿条之间；

飞轮，所述飞轮平行间隔地设置于所述齿板总成的第一侧壁处，且所在的平面与所述第一外表面相垂直；

第一偏心轴，所述第一偏心轴的一端固定连接于所述飞轮上，所述第一偏心轴在做功冲程中用于带动所述飞轮旋转来存储能量，在除去做功冲程外的其他冲程中所述飞轮用于带动所述第一偏心轴逆时针旋转，所述第一偏心轴上套接有第一全齿轮和两个第一半齿轮；

第二偏心轴，所述第二偏心轴平行地设置于所述第一偏心轴的正下方，且所述第二偏心轴上间隔地套接有第二全齿轮和两个第二半齿轮；所述第二全齿轮与所述第一全齿轮啮合，且所述第二全齿轮处于两个所述第二半齿轮之间；每个所述第一半齿轮与相对应的所述第一齿条可分离地啮合，用于带动所述齿板总成由上至下运动，以使所述活塞位于上止点时所述第一偏心轴的偏心孔处于所述第一偏心轴的轴线的上方、所述第二偏心轴上的偏心孔处于所述第二偏心轴的轴线的上方，且所述第一半齿轮处于所述第一偏心轴的上部、所述第二半齿轮处于所述第二偏心轴的上部；每个所述第二半齿轮与相对应的所述第二齿条可分离地啮合，用于带动所述齿板总成由下至上运动，以使所述活塞位于下止点时所述第一偏心轴的偏心孔处于所述第一偏心轴的轴线的下方、所述第二偏心轴上的偏心孔处于所述第二偏心轴的轴线的下方，且所述第一半齿轮处于所述第一偏心轴的下部、所述第二半齿轮处于所述第二偏心轴的下部。

作为本申请的一种技术方案，所述第一偏心轴与所述第二偏心轴相同。

作为本申请的一种技术方案，所述第一偏心轴和所述第二偏心轴均为空心直轴。

作为本申请的一种技术方案，所述第一偏心轴上的质心相对于旋转轴线偏心设置，所述第二偏心轴上的质心相对于旋转轴线偏心设置。

作为本申请的一种技术方案，两个所述第一半齿轮分别邻接于所述第一全齿轮的相对两个外侧壁处。

作为本申请的一种技术方案，所述第一半齿轮的宽度等于所述第一齿条的宽度，且所述第一全齿轮的宽度等于两个所述第一半齿轮之间的间距。

作为本申请的一种技术方案，所述第二半齿轮的宽度等于所述第二齿条的宽度，所述第二全齿轮的宽度等于所述第一全齿轮的宽度。

作为本申请的一种技术方案，所述活塞的底部通过双头螺柱与所述齿板总成的顶部螺纹连接。

作为本申请的一种技术方案，所述第一偏心轴、所述第二偏心轴均沿与所述齿板总成的宽度方向相平行的方向设置。

本申请的有益效果：

本申请的低摩擦低振动发动机中，其第一偏心轴和第二偏心轴均为空心轴，且空心部分与轴本身的轴线存在偏移，即轴的质心相对其旋转轴线存在偏移；因此，活塞的往复惯性力可以通过第一偏心轴和第二偏心轴本身同向、但与活塞反向的偏心质量予以平衡，且第一偏心轴和第二偏心轴本身的旋转惯性力由于二者的旋向相反可自身进行平衡，该发动机在工作时，第一偏心轴和第二偏心轴的偏心质量在水平方向上相互抵消，在竖直方向上方向一致但与活塞齿板总成又刚好相对立，从而相互抵消，从而能够有效地降低发动机的振动。同时，第一偏心轴和第二偏心轴均为偏心直轴，无需设置为曲轴形式，从而能够有效地降低发动机的制造成本。因此，相对于传统的曲轴驱动发动机，本申请的发动机不存在传统机构曲轴曲柄销处及活塞销处的滑动摩擦，且代以滚动摩擦，能够有效地减小发动机的摩擦损失。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的低摩擦低振动发动机在活塞位于上止点时的示意图；

图2为本申请实施例提供的低摩擦低振动发动机在活塞位于上止点时的第一角度示意图；

图3为本申请实施例提供的低摩擦低振动发动机在活塞位于上止点时的第二角度示意图；

图4为图3中的C-C剖面示意图；

图5为图3中的B-B剖面示意图；

图6为图3中的A-A剖面示意图；

图7为本申请实施例提供的低摩擦低振动发动机在活塞位于下止点时的示意图；

图8为本申请实施例提供的低摩擦低振动发动机在活塞位于下止点时的第一角度示意图；

图9为图8中的E-E剖面示意图；

图10为图8中的D-D剖面示意图；

图11为本申请实施例提供的活塞与齿板总成连接示意图；

图12为本申请实施例提供的第一偏心轴与飞轮连接第一角度示意图；

图13为本申请实施例提供的第一偏心轴与飞轮连接第二角度示意图；

图14为本申请实施例提供的第二偏心轴示意图；

图15为本申请实施例提供的第二偏心轴第一角度示意图。

图标：1-低摩擦低振动发动机；2-活塞；3-齿板总成；4-第一齿条；5-第二齿条；6-飞轮；7-第一偏心轴；8-第二偏心轴；9-第二全齿轮；10-第二半齿轮；11-第一偏心孔；12-第二偏心孔；13-第一全齿轮；14-第一半齿轮。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例：

请参照图1，配合参照图2至图15，本申请提供一种低摩擦低振动发动机1，包括活塞2；其中，齿板总成3与活塞2传动连接，且齿板总成3的第一外表面上平行间隔地设置有两个第一齿条4，第一齿条4沿齿板总成3的高度方向延伸。同时，在第一齿条4的一侧壁的下部设置有第二齿条5，两个第一齿条4处于两个第二齿条5之间；此外，飞轮6平行间隔地设置于齿板总成3的第一侧壁处，且所在的平面与第一外表面相垂直。并且，第一偏心轴7的一端固定连接于飞轮6上，飞轮6作为储能装置，在做功冲程过程中由所述第一偏心轴7驱动飞轮6旋转来存储能量，而在除去做功冲程外的其他冲程中飞轮6用于带动第一偏心轴7逆时针旋转，第一偏心轴7上套接有第一全齿轮13和两个第一半齿轮14；第二偏心轴8平行地设置于第一偏心轴7的正下方，且第二偏心轴8上间隔地套接有第二全齿轮9和两个第二半齿轮10；第二全齿轮9与第一全齿轮13啮合，且第二全齿轮9处于两个第二半齿轮10之间；因此，当第一全齿轮13逆时针旋转时，第二全齿轮9顺时针旋转。

同时，每个第一半齿轮14与相对应的第一齿条4可分离地啮合，用于带动齿板总成3由上至下运动；每个第二半齿轮10与相对应的第二齿条5可分离地啮合，用于带动齿板总成3由下至上运动；当活塞2位于上止点时，第一偏心轴7的第一偏心孔11处于第一偏心轴7的轴线的上方，第二偏心轴8的第二偏心孔12处于第二偏心轴8的轴线的上方，且第一半齿轮14处于第一偏心轴7的上部、第二半齿轮10处于第二偏心轴8的上部；当活塞2位于下止点时，第一偏心轴7的第一偏心孔11处于第一偏心轴7的轴线的下方，第二偏心轴8上的第二偏心孔12处于第二偏心轴8的轴线的下方，并且第一半齿轮14处于第一偏心轴7的下部，第二半齿轮10处于第二偏心轴8的下部。此外，当活塞2处于由上止点运动到下止点的过程中时，第一半齿轮14与第一齿条4一直是啮合的，第二半齿轮10与第二齿条5一直是分离的；当活塞2处于由下止点运动到上止点的过程中时，第一半齿轮14与第一齿条4一直是分离的，第二半齿轮10与第二齿条5一直是啮合的。

需要说明的是，在本实施例中，第一偏心轴7与第二偏心轴8完全相同，其形状结构以及大小尺寸均是相同的。

此外，第一偏心轴7和第二偏心轴8均为空心直轴。同时，第一偏心轴7上的质心相对于旋转轴线偏心设置，第二偏心轴8上的质心相对于旋转轴线偏心设置。第一偏心轴7和第二偏心轴8均为空心轴，且空心部分与轴本身的轴线存在偏移，即轴的质心相对其旋转轴线存在偏移。活塞2的往复惯性力可以通过第一偏心轴7和第二偏心轴8本身同向、但与活塞2反向的偏心质量予以平衡，同时，第一偏心轴7和第二偏心轴8本身的旋转惯性力由于两根轴的旋向相反可自身平衡。

需要说明的是，在本实施例中，两个第一半齿轮14分别邻接于第一全齿轮13的相对两个外侧壁处。

需要说明的是，在本实施例中，第一半齿轮14的宽度等于第一齿条4的宽度，且第一全齿轮13的宽度等于两个第一半齿轮14之间的间距。第二半齿轮10的宽度等于第二齿条5的宽度，第二全齿轮9的宽度等于第一全齿轮13的宽度。

需要说明的是，在本实施例中，活塞2的底部通过双头螺柱与齿板总成3的顶部螺纹连接。

需要说明的是，在本实施例中，第一偏心轴7、第二偏心轴8均沿与齿板总成3的宽度方向相平行的方向设置。

需要说明的是，传统的发动机采用的是活塞2、活塞销、连杆，在本实施例中，由活塞2和齿板总成3对其进行替代；传统的曲轴由本实施例中的第一偏心轴7和第二偏心轴8进行替代；活塞2和齿板总成3之间是通过螺纹进行连接的；第一偏心轴7、第二偏心轴8通过中间的齿轮副连接(即第一全齿轮13和第二全齿轮9)，并且，上面的第一偏心轴7逆时针旋转、下面的第二偏心轴8顺时针旋转。

本申请的低摩擦低振动发动机1的工作原理是：

启动时，起动机驱动第一偏心轴7后端的飞轮6进行转动，并来启动发动机；在工作时，主要分为四个不同的过程：

(一)在进气冲程中，活塞2从上止点运动到下止点，该过程是这样实现的：飞轮6带动第一偏心轴7旋转，第一偏心轴7的第一半齿轮14逆时针旋转，第二偏心轴8的第二半齿轮10顺时针旋转；同时，第一偏心轴7上的第一半齿轮14与第一齿条4啮合，第二偏心轴8上的第二半齿轮10与第二齿条5分离，第一半齿轮14驱动齿板总成3的第一齿条4由上至下进行运动，第一齿条4通过齿板总成3带动活塞2从上止点运动到下止点，直至第一偏心轴7的齿副脱开(即第一半齿轮14与第一齿条4分离)、第二偏心轴8的齿副接合(即第二半齿轮10与第二齿条5啮合)；

(二)在压缩冲程中，活塞2从下止点运动到上止点，该过程是这样实现的：第一偏心轴7的第一半齿轮14与齿板总成3的第一齿条4脱开分离，第二偏心轴8的第二半齿轮10与第二齿条5啮合，第二半齿轮10驱动齿板总成3的第二齿条5进行由下至上的运动，带动活塞2从下止点运动到上止点；直至第二偏心轴8的齿副脱开(即第二半齿轮10与第二齿条5分离)、第一偏心轴7的齿副接合(即第一半齿轮14与第一齿条4啮合)；

(三)做功冲程，活塞2从上止点运动到下止点，该过程是这样实现的：第二偏心轴8与齿板总成3的齿副脱开(即第二半齿轮10与第二齿条5分离)，齿板总成3的第一齿条4驱动第一偏心轴7的第一半齿轮14使其旋转，同时齿板总成3带动活塞2从上止点到下止点；直至第一偏心轴7的齿副脱开(即第一半齿轮14与第一齿条4分离)、第二偏心轴8的齿副接合(即第二半齿轮10与第二齿条5啮合)；

(四)排气冲程，活塞2从下止点运动到上止点，该过程是这样实现的：第一偏心轴7与齿板总成3的齿副脱开(即第一半齿轮14与第一齿条4分离)，第二偏心轴8的第二半齿轮10驱动齿板总成3的第二齿条5由下至上的运动，进而带动活塞2从下止点到上止点；直至第二偏心轴8的齿副脱开(即第二半齿轮10与第二齿条5分离)、第一偏心轴7的齿副接合(即第一半齿轮14与第一齿条4啮合)。

综上可知，本申请的低摩擦低振动发动机1中，其第一偏心轴7和第二偏心轴8均为空心轴，且空心部分与轴本身的轴线存在偏移，即轴的质心相对其旋转轴线存在偏移；因此，活塞2的往复惯性力可以通过第一偏心轴7和第二偏心轴8本身同向、但与活塞2反向的偏心质量予以平衡，且第一偏心轴7和第二偏心轴8本身的旋转惯性力由于二者的旋向相反可自身进行平衡，该发动机在工作时，第一偏心轴7和第二偏心轴8的偏心质量在水平方向上相互抵消，在竖直方向上方向一致但与活塞2齿板总成3又刚好相对立，从而相互抵消，从而能够有效地降低发动机的振动。同时，第一偏心轴7和第二偏心轴8均为偏心直轴，无需设置为曲轴形式，从而能够有效地降低发动机的制造成本。因此，相对于传统的曲轴驱动发动机，本申请的发动机不存在传统机构曲轴曲柄销处及活塞销处的滑动摩擦，且代以滚动摩擦，能够有效地减小发动机的摩擦损失。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种低摩擦低振动发动机，其特征在于，包括：

活塞；

第一偏心轴，所述第一偏心轴的一端固定连接于所述飞轮上且可逆时针旋转，所述第一偏心轴上套接有第一全齿轮和两个第一半齿轮；

2.根据权利要求1所述的低摩擦低振动发动机，其特征在于，所述第一偏心轴与所述第二偏心轴相同。

3.根据权利要求1所述的低摩擦低振动发动机，其特征在于，所述第一偏心轴和所述第二偏心轴均为空心直轴。

4.根据权利要求1所述的低摩擦低振动发动机，其特征在于，所述第一偏心轴上的质心相对于旋转轴线偏心设置，所述第二偏心轴上的质心相对于旋转轴线偏心设置。

5.根据权利要求1所述的低摩擦低振动发动机，其特征在于，两个所述第一半齿轮分别邻接于所述第一全齿轮的相对两个外侧壁处。

6.根据权利要求1所述的低摩擦低振动发动机，其特征在于，所述第一半齿轮的宽度等于所述第一齿条的宽度，且所述第一全齿轮的宽度等于两个所述第一半齿轮之间的间距。

7.根据权利要求1所述的低摩擦低振动发动机，其特征在于，所述第二半齿轮的宽度等于所述第二齿条的宽度，所述第二全齿轮的宽度等于所述第一全齿轮的宽度。

8.根据权利要求1所述的低摩擦低振动发动机，其特征在于，所述活塞的底部通过双头螺柱与所述齿板总成的顶部螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的低摩擦低振动发动机，其特征在于，所述第一偏心轴、所述第二偏心轴均沿与所述齿板总成的宽度方向相平行的方向设置。