CN201176891Y - 四缸对置驱动式齿轮齿条发动机 - Google Patents

Abstract

四缸对置驱动式齿轮齿条发动机，涉及发动机结构和机械传动技术领域。在相对布置的上、下箱体的两端分别设置汽缸盖，上、下箱体内分别呈卧式对称分布两对汽缸，各汽缸内设活塞；上、下箱体内的两组活塞分别固定连接在具有齿条的活塞推杆两端，在上、下箱体之间支承两根输出传动轴，两根输出传动轴上分别布置两个齿轮；两根齿条的齿面相对且平行布置，且各自分别与齿轮啮合；两个齿轮分别通过两组传输方向相反的单方向控制机构与两根传动输出轴同心连接，两根传动输出轴上分别固定连接相互啮合的传动齿轮。本实用新型能克服对主轴的“死点”压力和对汽缸壁的侧向压力，结构简单、使用范围广、工作可靠、能源利用率高。

Description

四缸对置驱动式齿轮齿条发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机结构和机械传动技术领域。

背景技术

发动机是汽车动力的源泉。迄今为止，除了为数不多的电动汽车之外，汽车发动机都是热能动力装置，简称热机。在热机中借助工质的状态变化，将燃料燃烧产生的热能转变成机械能。这种发动机通过曲柄连杆机构将活塞的往返直线运动转变成曲柄的旋转运动，进而将功率输出。在做功冲程中，发动机将燃料燃烧产生的热能转变成为推动活塞作往复式运动的机械能，再通过连杆带动曲轴作旋转运动；在其他冲程中，又由曲柄来驱动活塞作往复运动，从而实现换气和压缩的过程。

做功冲程中，活塞作用在曲柄上的做功力臂L的长度随着曲轴转角θ的变化而变化。当活塞在上止点时，活塞、连杆和曲轴主轴颈的中心成一直线，这时曲轴的扭矩为0。气体压力对活塞所作的功全部转化为对曲轴主轴颈的“死点”压力；而在其他位置，气体压力的一部分使活塞产生侧向压力，就是对汽缸壁的压力。由此可见，传统发动机在工作过程中，燃料燃烧产生的压力，只有一小部分转化为曲轴的输出扭矩，而绝大部分转化为活塞对汽缸壁的压力和对曲轴主轴颈的压力，能源利用效率不高。

此外，传统发动机的工作循环中，各部件所承受载荷都是周期性变化的，使得各接触面间产生了不均匀的摩擦和撞击(如敲缸、拉缸现象)，从而影响发动机的性能。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种能克服对主轴的“死点”压力和对汽缸壁的侧向压力，结构简单、使用范围广、工作可靠、能源利用率高的四缸对置驱动式齿轮齿条发动机。

本实用新型包括相对布置的上箱体和下箱体，上、下箱体平行布置且固定连接，在上、下箱体的两端分别设置汽缸盖，上箱体内呈卧式对称分布两个汽缸，下箱体内呈卧式对称分布另两个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞；上箱体内的两个活塞分别固定连接在一活塞推杆的两端，在该活塞推杆上固定连接齿条；下箱体的两个活塞分别固定连接在另一活塞推杆的两端，在该活塞推杆上固定连接另一齿条；在上、下箱体之间通过轴承分别支承相互平行的两根输出传动轴，在两根输出传动轴上分别布置两个齿轮；上述两根齿条的齿面相对且平行布置，两根齿条各自分别与齿轮啮合；两个齿轮分别通过两组单方向控制机构与两根传动输出轴同心连接，且，所述两组单方向控制机构的传输方向相反，在两根传动输出轴上分别固定连接相互啮合的传动齿轮。

本实用新型的工作原理：由箱体、气缸盖、四个气缸及其活塞、两根活塞推杆、双齿条-双齿轮双机构、方向控制机构以及输出轴联动机构等组成。其中，上、下箱体即是气缸体，汽缸盖用来密封和形成配气系统，从而形成燃烧室。同一箱体中的两个活塞由相应的活塞推杆固定连接为一体，构成两缸驱动装置，上、下箱体构成发动机的四缸四冲程装置；同时与夹于两齿条间的两个齿轮相啮合，构成双齿条-双齿轮机构，通过各单方向控制机构只能传递一个方向的旋转运动，两个单方向控制机构的动力分别由各输出传动轴输出至两个齿轮，两齿轮相互啮合构成输出轴联动机构。本实用新型利用齿轮齿条机构，通过相互间的啮合，将气缸活塞驱动齿条的往复式直线运动转变成齿轮的旋转运动的一种往复式内燃发动机。

本实用新型的工作原理：可燃气爆炸产生巨大的正压力，某一气缸产生的正压力通过活塞传递给活塞推杆，驱使齿条做往复式直线运动，由于两齿条同时与两根输出传动轴上的齿轮相啮合，这样就可以把爆炸产生的正压力通过双齿条-双齿轮机构以及单方向控制机构传递给两根输出传动轴。由于两输出传动轴通过参数相同的齿轮啮合构成等输出轴转速联动机构，故无论哪一个气缸在工作行程，均能完成由齿条的往复式直线运动到两输出传动轴的连续旋转运动的转换。

故，本实用新型具有以下两大优越性：

1、因齿条与齿轮在工作过程中始终处于垂直状态，故气缸对活塞产生的推力所做的功几乎完全传递到输出轴，克服了对主轴的“死点”压力和对汽缸壁的侧向压力；消除了传统发动机在工作循环中，各部件因周期变化载荷作用，使得各接触面间产生的不均匀摩擦和撞击(如敲缸、拉缸)现象，从而使发动机的效率达到最大，动静态性能较佳。

2、采用齿轮齿条机构就使得在做功冲程中，混合气爆炸而作用于活塞顶部的正压力无需二次分解，而是几乎等值的通过双齿条-双齿轮传动机构来驱动输出传动轴转动，减少无用功，进而最大限度地提高发动机地工作效率，能源利用率高。

为了对上、下箱体冷却，本实用新型还在上、下箱体内设置循环冷却水的水套。

本实用新型所述单方向控制机构为超越离合器，或棘轮-棘爪机构。

本实用新型上、下箱体形成的闭合空间为发动机润滑系统的机油油箱。

本实用新型还在汽缸盖的外侧分别设置汽缸盖罩，密封整个发动机，利于防尘。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为方向控制机构传动示意图。

图3为输出轴联动齿轮机构示意图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本实用新型主要由汽缸盖罩1、汽缸盖2、上箱体(气缸体)3、汽缸4、水套5、活塞6、齿轮7、单方向控制机构8、输出传动轴9、齿条10、活塞推杆11、汽缸12、活塞13、汽缸盖14、汽缸盖罩15、汽缸16、活塞17、齿轮18、单方向控制机构19、输出传动轴20、齿条21、活塞推杆22、汽缸23、活塞24、下箱体(气缸体)25、齿轮26、齿轮27组成。

上箱体3和下箱体25相对且平行布置，并固定连接形成的闭合空间为发动机润滑系统的机油油箱。

本实用新型采用汽缸4与12、汽缸16与23配对使用，呈卧式对称分布，且汽缸4与汽缸12为一整体结构(同在上箱体3内)，汽缸16与汽缸23为一整体结构(同在下箱体25内)。上缸体3和下缸体25采用缸体螺栓联接，在上、下箱体3、25的左右两侧分别装有汽缸盖2和汽缸盖14，用于密封和形成配气装置，进而构成燃烧室，在汽缸盖2和汽缸盖14的外侧联接有汽缸盖罩1和汽缸盖罩15，密封整个发动机，用于防尘。

每个汽缸内安装有一个活塞，上箱体3内对称布置的两个活塞6、13，并分别固定在带有沟槽的活塞推杆11的两端，齿条10嵌入并固定在活塞推杆11沟槽内，构成活塞、推杆、齿条一体结构。下箱体25内对称布置的两个汽缸活塞17、24，并分别固定在带有沟槽的活塞推杆22的两端。齿条21嵌入并固定在活塞推杆22沟槽内，构成活塞、推杆、齿条一体结构。齿条10和齿条21的齿面相对且平行布置。

在上箱体3和下箱体25之间通过轴承分别支承相互平行的两根输出传动轴9和20，在两根输出传动轴9和20外分别布置两个参数相同的齿轮7和18，两个齿轮7、18分别通过两组单方向控制机构8、19与两根传动输出轴9、20同心连接，且，两组单方向控制机构8、19的传输方向相反。两根齿条10、21分别与齿轮7、18啮合，形成双齿条-双齿轮机构。使得两齿条10、21的往复式直线运动转变成两齿轮7、18的旋转运动，齿轮7的运动或动力通过单方向控制机构8传递给传动输出轴9，齿轮18的运动或动力通过单方向控制机构19传递给另一传动输出轴20，由于传动齿轮26、27相互啮合，故，通过齿轮26、27构成闭环联动机构。以上单方向控制机构7、19可以为超越离合器或棘轮-棘爪机构。

另外，在上、下箱体3、25内还设置循环冷却水的水套5。

Claims (5)

1、四缸对置驱动式齿轮齿条发动机，其主要特征在于包括相对布置的上箱体和下箱体，上、下箱体平行布置且固定连接，在上、下箱体的两端分别设置汽缸盖，上箱体内呈卧式对称分布两个汽缸，下箱体内呈卧式对称分布另两个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞；上箱体内的两个活塞分别固定连接在一活塞推杆的两端，在该活塞推杆上固定连接齿条；下箱体的两个活塞分别固定连接在另一活塞推杆的两端，在该活塞推杆上固定连接另一齿条；在上、下箱体之间通过轴承分别支承相互平行的两根输出传动轴，在两根输出传动轴上分别布置两个齿轮；上述两根齿条的齿面相对且平行布置，两根齿条各自分别与齿轮啮合；两个齿轮分别通过两组单方向控制机构与两根传动输出轴同心连接，且，所述两组单方向控制机构的传输方向相反，在两根传动输出轴上分别固定连接相互啮合的传动齿轮。

2、根据权利要求1所述四缸对置驱动式齿轮齿条发动机，其特征在于在上、下箱体分别内设置循环冷却水的水套。

3、根据权利要求1所述四缸对置驱动式齿轮齿条发动机，其特征在于所述单方向控制机构为超越离合器，或棘轮-棘爪机构。

4、根据权利要求1所述四缸对置驱动式齿轮齿条发动机，其特征在于上、下箱体形成的闭合空间为发动机润滑系统的机油油箱。

5、根据权利要求1所述四缸对置驱动式齿轮齿条发动机，其特征在于在汽缸盖的外侧分别设置汽缸盖罩。

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