CN201196117Y - 立式三轴传动扇形齿轮齿条发动机 - Google Patents

Abstract

立式三轴传动扇形齿轮齿条发动机，设有上、下箱体、齿条、传动轴、输出轴、齿轮，上、下箱体固定连接，上、下箱体内分别呈立式布置有两个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞，上箱体内的两个活塞与下箱体内的两个活塞分别固定连接在两活塞推杆的两端，在上箱体和下箱体之间通过轴承分别安装相互平行的两根传动轴和一根输出轴，在传动轴上分别同心安装两个齿轮和一个传动齿轮，在输出轴上安装一个扇形齿轮，活塞推杆两侧分别固定连接齿条与传动轴上的两个齿轮啮合，传动轴上的传动齿轮与输出轴上的扇形齿轮啮合。本实用新型结构合理简单，不会产生敲缸、拉缸等现象，减少无用功，提高发动机的效率和能源利用率。

Description

立式三轴传动扇形齿轮齿条发动机

技术领域

本实用新型涉及一种发动机，特别是立式三轴传动扇形齿轮齿条发动机的结构，属于发动机技术领域。

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

本实用新型的目的就是针对现有发动机存在的上述不足，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、能源利用率高的立式三轴传动扇形齿轮齿条发动机。

本实用新型的目的是这样实现的，立式三轴传动扇形齿轮齿条发动机，其特征是设有上、下箱体、齿条、传动轴、输出轴、齿轮，上、下箱体上下布置固定连接，上、下箱体内分别呈立式布置有两个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞，上箱体内的两个活塞与下箱体内的两个活塞分别固定连接在两活塞推杆的两端，在每一活塞推杆两侧分别固定连接两根齿条，在上箱体和下箱体之间通过轴承分别安装相互平行的两根传动轴和一根输出轴，在每一传动轴上分别同心布置安装两个齿轮和一个传动齿轮，在输出轴上安装一个扇形齿轮，活塞推杆两侧的齿条背向活塞推杆平行布置，且分别与传动轴上的两个齿轮啮合，两传动轴上的传动齿轮分别与输出轴上的扇形齿轮相啮合。

所述的上、下箱体的两端分别设有汽缸盖，汽缸盖上设有汽缸盖罩。上、下箱体固定连接形成的闭合空间为发动机润滑系统的机油油箱。为了对上、下箱体冷却，上、下箱体内设有循环冷却水套。

本实用新型结构合理简单，由箱体、气缸盖、四个气缸及其四个活塞、两根活塞推杆、两根传动轴、一根输出轴、四齿条—四齿轮机构等组成。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。上、下箱体中上下位置对应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，因此，上、下箱体构成发动机的四缸四冲程装置；同时与两传动轴上的齿轮相啮合，把动力传递给两根传动轴，再通过传动轴上的传动齿轮与输出轴上的扇形齿轮相啮合来驱动输出轴转动。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是：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，四根齿条运动方向相同。由于四根齿条同时与两根传动轴上的四个齿轮相啮合，这样就可以把爆炸产生的正压力通过齿轮—齿条机构传递给两根传动轴，再通过与输出轴上的扇形齿轮相啮合来驱动输出轴转动，所以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传动轴的连续旋转运动的转换，进而驱动输出轴连续转动。

本实用新型具有的优点有：

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齿条—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的工作效率，能源利用率高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图(正视图)；

图2是图1中B-B剖面示意图；

图3是图1中C-C剖面示意图；

图4是图2中A-A剖面示意图；

图5是本实用新型的传动机构的结构示意图。

图中：传动轴1、齿轮2、齿轮3、传动齿轮4、扇形齿轮5、输出轴6、传动齿轮7、齿轮8、齿轮9、传动轴10、齿条11、齿条12、齿条13、齿条14、水套15、活塞16、汽缸17、活塞推杆18、活塞19、汽缸20、活塞21、汽缸22、活塞推杆23、下箱体24、上箱体25、活塞26、汽缸27、汽缸盖28、汽缸盖罩29、汽缸盖30、汽缸盖罩31。

具体实施方式

上、下箱体25、24上下布置且固定连接，在上、下箱体25、24的两端分别设置汽缸盖28、30，在汽缸盖28、30两端又分别设置汽缸盖罩29、31，上箱体25和下箱体24固定连接形成的闭合空间，闭合空间成为发动机润滑系统的机油油箱。上箱体25内呈立式分布有两个汽缸17、27，下箱体24内呈立式分布有两个汽缸20、22，汽缸17与20、汽缸27与22配对使用，且汽缸17与汽缸27为一整体结构(同在上箱体25内)，汽缸20与汽缸22为一整体结构(同在下箱体25内)。每个汽缸内分别装有一个活塞；上箱体25内的一个活塞16与下箱体24内的一个活塞19分别固定在两侧带有沟槽的活塞推杆18的两端，两齿条11、12嵌入并固定在活塞推杆18沟槽内，构成活塞、推杆、双齿条一体结构；上箱体25内的另一个活塞26与下箱体24内的另一个活塞21分别固定在两侧带有沟槽的另一根活塞推杆23的两端，两齿条13、14嵌入并固定在活塞推杆23沟槽内，构成活塞、推杆、双齿条一体结构。

在上箱体25和下箱体24之间通过轴承分别支承相互平行的两根传动轴1、10和一根输出轴6，在两根传动轴1、10上分别布置四个参数相同的齿轮2、3、8、9及两个传动齿轮4、7，四个齿轮2、3、8、9与两根传动轴1、10同心连接，同时两个传动齿轮4、7与传动轴1、10也是同心连接。四根齿条11、12、13、14分别与四个齿轮2、3、8、9啮合，形成齿轮—齿条机构，使得四齿条11、12、13、14的往复式直线运动转变成四个齿轮2、3、8、9的旋转运动。齿轮2、3、8、9的运动或动力通过两传动轴1、10传递给两传动齿轮4、7，再由传动齿轮4、7分别与扇形齿轮5相啮合来驱动输出轴6转动。

当齿条11、12、13、14向下运动时，四根齿条运动方向相同，传动齿轮7和扇形齿轮5相啮合，进而驱动扇形齿轮5旋转，此时传动齿轮4和扇形齿轮5处于脱离状态，进而不能驱动扇形齿轮5旋转；当齿条11、12、13、14向上运动时，传动齿轮4和扇形齿轮5相啮合，进而驱动扇形齿轮5旋转，此时传动齿轮7和扇形齿轮5处于脱离状态，进而不能驱动扇形齿轮5旋转。于是，无论活塞驱动齿条是向上运动还是向下运动，输出传动轴始终保持朝一个方向的连续转动，进而保证发动机功率的连续输出。

Claims (4)

1.一种立式三轴传动扇形齿轮齿条发动机，其特征是设有上、下箱体、齿轮、齿条、传动轴、输出轴，上、下箱体固定连接成闭合空间，上、下箱体内分别呈立式布置有两个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞，上箱体内的两个活塞与下箱体内的两个活塞分别固定连接在两活塞推杆的两端，在每一活塞推杆两侧分别固定连接两根齿条，在上箱体和下箱体之间通过轴承分别安装相互平行的两根传动轴和一根输出轴，在每一传动轴上分别安装两个齿轮和一个传动齿轮，在输出轴上安装一个扇形齿轮，活塞推杆两侧的齿条齿面背向活塞推杆平行布置，且分别与传动轴上的两个齿轮啮合，两根传动轴上的传动齿轮分别与输出轴上的扇形齿轮相啮合。

2.根据权利要求1所述立式三轴传动扇形齿轮齿条发动机，其特征是所述的上、下箱体的两端分别设有汽缸盖，汽缸盖上设有汽缸盖罩。

3.根据权利要求1所述立式三轴传动扇形齿轮齿条发动机，其特征是所述的闭合空间是发动机润滑系统的机油油箱。

4.根据权利要求1所述立式三轴传动扇形齿轮齿条发动机，其特征是所述的上、下箱体内设有循环冷却水套。

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