CN1346015A - 内燃机的齿条齿轮动力输出结构 - Google Patents

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CN1346015A
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李培石
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
    • F01B9/047—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft with rack and pinion

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Abstract

本发明属交通运领机械机构领域,主要技术采用2个主动齿轮和2个从动齿轮与一根双面有齿的齿条间断并差开时间啮合。这四个齿轮的齿牙按区间分布。2根主动轴2根从动轴有轴承与箱体相接。2根主动轴2根从动轴的轴端共固有四个定时齿轮、定时齿轮相互啮合,齿条与活塞直相接,实现活塞的往复直线运动。

Description

内燃机的齿条齿轮动力输出结构
本发明属交通运输机械的机构领域。
目前活塞式内燃机传动是由汽缸，通过活塞销与连杆铰接、连杆与曲轴铰接，活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，把活塞的获得的动力输出到需要的地方。这种做法自内燃机的发明至今一直都没有变过，说明它是一种可行方法，但有它的不足，就是连杆在运动过程中有摆动，曲轴的力臂随转角变化，活塞对缸套有交变侧压力。内燃机的热能转化率比较低。
本发明的目的是把活塞获得的动能通过齿条的直线往复运动及二组齿轮的配合，以主动轴的旋转方式输出，解决活塞对缸套的变侧压力。提高内燃机的热能转化率。
本发明的设计者，采用活塞与齿条直接钢性连接，这根齿条是双面有齿的齿条。两个主动齿轮和两个从动齿轮与齿条间断并差开时间啮合。两个主动齿轮与两个从动齿轮分别同时与齿条啮合分离。主动齿轮与从动齿轮齿牙按区间分布，由于从动齿轮的荷载小可省去一个。两个主动齿轮的主动轴与两个从动齿轮的从动轴有轴承与箱体连接。主动轴与从动轴的轴端固定有四个定时齿轮，它们相互啮合定时定向定速把主动轴从动轴连结在一起。箱体上固定有齿条导向套。
本发明的优点是，齿轮具有固定力臂不随转角变化，齿轮成对对称分布过载能力强。活塞悬空在汽缸内，无交变侧压力，减小了活塞环，缸套的磨损，齿条作直线往复运动。最终提高了内燃机的热效率。
本发明的具体结构及细节由以下实施例及附图给出图1是本发明的正视图，也是图2的A’-A’、B’-B’的剖视图，图2是图1的A-A、B-B的剖视图，图3是图2的C-C剖视图，现结合图1、图2、图3详细说明。
活塞(8)与齿条(7)直接相连。活塞在汽缸(6)内往复直线运动，汽缸包括汽缸体和汽缸套，必带动齿条作同步的往复直线运动。齿条(7)在导向套(5)的导向下运动，导向套使齿条在直线运动时不上下左右摆动，同时对活塞的行程起最后限位保护作用。燃气作功，活塞获得动力下行，齿条(7)推动主动齿轮(4)(4’)旋转，主动齿轮带动主动轴(3)(3’)一起旋转。主动轴端的定时齿轮(11)(12)把两根主动轴连结在一起，把动力一并输出或同时输出。(11)(12)两齿轮使两主动齿轮(4)(4’)与齿条同时啮合分离。到达下止点，两个主动齿轮与齿条同时脱离啮合。齿轮(11)与齿轮(13)相啮合，齿轮(12)与齿(14)相啮合。齿轮(13)(14)分别固定在从动轴(1)(1’)的轴端，从动轴(1)(1’)上固定有从动齿轮(2)(2’)。结构蓄积的动能及惯性通过齿轮(13)(14)带动从动轴及从动齿轮一起旋转到达下止点，主动齿轮转到没齿牙区脱离啮合，从动齿轮(2)(2’)转至有齿区，同时进入与齿条(7)的啮合，从动齿轮使齿条同活塞回返上行排气，齿轮(13)(14)相互啮合使从动齿轮在活塞到达上止时，同时与齿条脱离啮合。主动齿轮同时进入啮合，带动齿条活塞下行吸气到达下止点，主动齿轮同时脱离啮合，从动齿轮同时进入啮合，推动齿条活塞上行压缩，到达上止点，从动齿轮同时脱离啮合，主动齿轮同时进入啮合，齿条推动齿轮输出动力，开始下一个循环。2个主动齿轮(4)(4’)2个从动齿轮(2)(2’)的齿牙在圆周上按区间分布。它们分度圆半径相等，齿区分度圆上的弧长相等，齿区分度圆上弧长与没齿区没分度圆上的弧长相等。齿区分度圆上的弧长由活塞的行程决定。此齿轮也可采用齿扇，此处为了平衡减小质量分布不均产生离心振动。2个主动齿轮和2个从动齿轮都以中心连线星对称分布，对称中心始终落在齿条的中心轴线上。2根主动轴2根从动轴有轴承(15)与箱体(10)相接，主动轴从动轴、轴端的四个定时、定向、定速齿轮大小一致相互啮合。保证2个主动齿轮旋向相反，动作同步。 2个从动齿轮旋向相反、动作同步。相邻主动齿轮从动齿轮旋向相反、角速同步。由于主动齿轮、从动齿轮旋向相反，使齿条能作往复直线运动。当主动齿轮同时进入啮合时，活塞下行，从动齿轮不在啮合状态，即从动齿轮旋转至无齿区。当从动齿轮同时进入啮合，活塞上行，主动齿轮不在啮合状态即主动齿轮旋转至无齿区，主动齿轮、从动齿轮与齿条啮合的切换在上下止点处，主动齿轮和从动齿轮的位置可以任意对调，导向套固定在箱体缸体上，单缸内燃机和多缸内燃机没有本质区别，二冲程内燃机与四冲程内燃机原理上是相通的。它同样适用于多缸内燃机和二冲程内燃机。
由于齿条与活塞钢性直接连接，往复运动中心重全，活塞是悬空在汽缸内，不对缸套产生交变侧向压力，减小了活塞环，汽缸套的磨损，由于齿轮的力臂不随转角变化，齿条对齿轮只产生切向推力，输出扭矩与最高爆发压力成正比，扭矩随压力变化而变化。

Claims (1)

1、一种内燃机的齿条齿轮动力输出结构其特征在于：2个主动齿(4)(4’)和2个从动齿轮(2)(2’)与一根双面有齿的齿条(7)间断并差开时间啮合。主动齿轮从动齿轮分别同时与齿条啮合分离，主动齿轮、从动齿轮的齿牙按区间分布，主动轴、从动轴有轴承(15)与箱体相接。在主动轴(3)(3’)、从动轴(1)(1’)的轴端固定有4个定时齿轮(11)(12)(13)(14)，它们相互啮合，齿条(7)与活塞(8)直接相连，箱体上有导向套(5)、齿条(7)在导向套的导向下，同活塞一起作往复直线运动。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007143878A1 (fr) * 2006-06-09 2007-12-21 Bingxiao Zhu Dispositif de transmission de type linéaire alternatif
CN102140962A (zh) * 2011-03-16 2011-08-03 郭革委 一种直线传动往复式内燃机
CN103184952A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 周兴林 紧凑型斯特林发动机
CN105298639A (zh) * 2015-12-03 2016-02-03 李大军 用活塞杆上的齿条对齿轮进行动力传动式发动机

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