CN201196118Y

CN201196118Y - 四方向控制机构立式齿轮齿条发动机

Info

Publication number: CN201196118Y
Application number: CNU2008200367472U
Authority: CN
Inventors: 张丹; 曾励; 崔云峰
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2018-05-20

Abstract

四方向控制机构立式齿轮齿条发动机，属于发动机技术领域。其特征是设有上箱体和下箱体，上、下箱体内分别呈立式分布两个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞；上、下箱体内的活塞分别固定连接在一活塞推杆的两端，在活塞推杆两侧固定连接两根齿条；在上、下箱体之间支承相互平行的两根输出传动轴，在传动轴上分别布置三个齿轮和两个单方向控制机构，齿条与齿条相背平行布置，且分别与齿轮啮合，两个齿轮与两根输出传动轴同心连接，两输出传动轴上的传动齿轮相啮合。本实用新型结构合理简单，生产制造容易，使用效果好。克服了对主轴的“死点”压力和对汽缸壁的侧向压力，消除了不均匀摩擦和撞击现象，延长发动机使用寿命。

Description

四方向控制机构立式齿轮齿条发动机

技术领域

本实用新型涉及一种发动机的结构，特别是四方向控制机构立式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、能源利用率高的四方向控制机构立式齿轮齿条发动机。

本实用新型的目的是这样实现的，四方向控制机构立式齿轮齿条发动机，其特征是设有相对布置的上箱体27和下箱体26，上、下箱体27、26上下布置且固定连接，在上、下箱体27、26的两端分别设置汽缸盖30、32，在汽缸盖30、32两端又分别设置汽缸盖罩31、33；上箱体27内呈立式分布两个汽缸19、29，下箱体28内呈立式分布两个汽缸22、24，每个汽缸内分别装有一个活塞；上箱体27内的一个活塞18与下箱体26内的一个活塞21分别固定连接在一活塞推杆20的两端，在该活塞推杆20的两侧固定连接两根齿条13、14；上箱体27内的另一个活塞28与下箱体26内的另一个活塞23分别固定连接在另一根活塞推杆25的两端，在该活塞推杆25的两侧固定连接两根齿条15、16；在上箱体27和下箱体26之间通过轴承分别支承相互平行的两根输出传动轴1、12；在输出传动轴1上分别布置三个齿轮3、5、6和两个单方向控制机构2、4，齿轮3、5通过单方向控制机构2、4安装在输出传动轴1上，且两个单方向控制机构2、4的安装方向相反；在输出传动轴12上分别布置三个齿轮7、8、10和两个单方向控制机构9、11，齿轮8、10通过单方向控制机构9、11安装在输出传动轴12上，且两个单方向控制机构9、11的安装方向也相反，单方向控制机构2、11安装方向相同，单方向控制机构4、9安装方向相同；齿条13与齿条14齿面相背且平行布置，且分别与齿轮3、10啮合，两个齿轮3、10又分别通过两组单方向控制机构2、11与两根输出传动轴1、12同心连接，齿条15与齿条16齿面相背且平行布置，且分别与齿轮5、8啮合，两个齿轮5、8又分别通过两组单方向控制机构4、9与两根输出传动轴1、12同心连接；输出传动轴1上的传动齿轮6与输出传动轴12上的传动齿轮7相啮合。

所述的单方向控制机构为超越离合器或棘轮、棘爪组成的单方向控制机构。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，在上、下箱体内设有循环冷却水的水套。

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、齿条—齿轮机构、四个单方向控制机构以及两个传动齿轮构成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。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；同时与两输出传动轴上的齿轮相啮合，构成齿条—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，四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从传动齿轮，两齿轮相互啮合构成输出轴联动机构。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条—齿轮机构以及四个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传动齿轮啮合构成输出轴联动机构，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输出传动轴的连续旋转运动的转换，进而驱动输出传动轴连续转动。

本实用新型中的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传动轴，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。又因采用齿轮齿条机构，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。上、下箱体内设置循环冷却水的水套，能有效控制发动机过度升温，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，延长发动机使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中B-B剖面结构示意图；

图3是图1中A-A剖面结构示意图；

图中：输出传动轴1、单方向控制机构2、齿轮3、单方向控制机构4、齿轮5、传动齿轮6、传动齿轮7、齿轮8、单方向控制机构9、齿轮10、单方向控制机构11、输出传动轴12、齿条13、齿条14、齿条15、齿条16、水套17、活塞18、汽缸19、活塞推杆20、活塞21、汽缸22、活塞23、汽缸24、活塞推杆25、下箱体26、上箱体27、活塞28、汽缸29、汽缸盖30、汽缸盖罩31、汽缸盖32、汽缸盖罩33。

具体实施方式

上箱体27和下箱体26相对且上下布置，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。采用汽缸19与22、汽缸24与29配对使用，呈立式对称分布，且汽缸19与汽缸29为一整体结构(同在上箱体27内)，汽缸22与汽缸24为一整体结构(同在下箱体26内)。上缸体27和下缸体26采用缸体螺栓联接，在上、下箱体27、26的上下两侧分别装有汽缸盖30和汽缸盖32，用于密封和形成配气装置，进而构成燃烧室，在汽缸盖30和汽缸盖32的外侧联接有汽缸盖罩31和汽缸盖罩33，密封整个发动机，用于防尘。

每个汽缸内分别装有一个活塞；上箱体27内的一个活塞19与下箱体26内的一个活塞21分别固定在两侧带有沟槽的活塞推杆20的两端，两齿条13、14嵌入并固定在活塞推杆20沟槽内，构成活塞、推杆、双齿条一体结构；上箱体27内的另一个活塞28与下箱体26内的另一个活塞23分别固定在两侧带有沟槽的另一根活塞推杆25的两端，两齿条15、16嵌入并固定在活塞推杆25沟槽内，构成活塞、推杆、双齿条一体结构。

在上箱体27和下箱体26之间通过轴承分别支承相互平行的两根输出传动轴1、12，在两根输出传动轴1和12上分别布置四个参数相同的齿轮3、5、8、10，四个齿轮3、5、8、10又分别通过四组单方向控制机构2、4、9、11与两根输出传动轴1、12同心连接，且，同一输出传动轴上的两组单方向控制机构2和4、9和11的安装方向相反，同时，单方向控制机构2、11安装方向相同，单方向控制机构4、9安装方向相同。四根齿条13、14、15、16分别与四齿轮3、10、5、8啮合，形成四齿条—四齿轮机构，使得四齿条13、14、15、16的往复式直线运动转变成四齿轮3、10、5、8的旋转运动。齿轮3的运动或动力通过单方向控制机构2传递给输出传动轴1，齿轮5的运动或动力也是通过单方向控制机构4传递给输出传动轴1，齿轮8的运动或动力通过单方向控制机构9传递给输出传动轴12，齿轮10的运动或动力也是通过单方向控制机构11传递给输出传动轴12，。以上单方向控制机构2、4、9、11可以为超越离合器或棘轮—棘爪机构。为了对上、下箱体冷却，在上、下箱体27、26内设置循环冷却水的水套17。

Claims

1.一种四方向控制机构立式齿轮齿条发动机，其特征是设有相对布置的上箱体(27)和下箱体(26)，上、下箱体(27、26)上下布置且固定连接，在上、下箱体(27、26)的两端分别设置汽缸盖(30、32)，在汽缸盖(30、32)两端又分别设置汽缸盖罩(31、33)；上箱体(27)内呈立式分布两个汽缸(19、29)，下箱体(28)内呈立式分布两个汽缸(22、24)，每个汽缸内分别装有一个活塞；上箱体(27)内的一个活塞(18)与下箱体(26)内的一个活塞(21)分别固定连接在一活塞推杆(20)的两端，在该活塞推杆(20)的两侧固定连接两根齿条(13、14)；上箱体(27)内的另一个活塞(28)与下箱体(26)内的另一个活塞(23)分别固定连接在另一根活塞推杆(25)的两端，在该活塞推杆(25)的两侧固定连接两根齿条(15、16)；在上箱体(27)和下箱体(26)之间通过轴承分别支承相互平行的两根输出传动轴(1、12)；在输出传动轴(1)上分别布置三个齿轮(3、5、6)和两个单方向控制机构(2、4)，齿轮(3、5)通过单方向控制机构(2、4)安装在输出传动轴(1)上，且两个单方向控制机构(2、4)的安装方向相反；在输出传动轴(12)上分别布置三个齿轮(7、8、10)和两个单方向控制机构(9、11)，齿轮(8、10)通过单方向控制机构(9、11)安装在输出传动轴(12)上，且两个单方向控制机构(9、11)的安装方向也相反，单方向控制机构(2、11)安装方向相同，单方向控制机构(4、9)安装方向相同；齿条(13)与齿条(14)齿面相背且平行布置，且分别与齿轮(3、10)啮合，两个齿轮(3、10)又分别通过两组单方向控制机构(2、11)与两根输出传动轴(1、12)同心连接，齿条(15)与齿条(16)齿面相背且平行布置，且分别与齿轮(5、8)啮合，两个齿轮(5、8)又分别通过两组单方向控制机构(4、9)与两根输出传动轴(1、12)同心连接；输出传动轴(1)上的传动齿轮(6)与输出传动轴(12)上的传动齿轮(7)相啮合。

2.根据权利要求1所述四方向控制机构立式齿轮齿条发动机，其特征是所述的单方向控制机构为超越离合器。

3.根据权利要求1所述四方向控制机构立式齿轮齿条发动机，其特征是所述的单方向控制机构为棘轮、棘爪组成的单方向控制机构。

4.根据权利要求1所述四方向控制机构立式齿轮齿条发动机，其特征是所述的上、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。

5.根据权利要求1所述四方向控制机构立式齿轮齿条发动机，其特征是所述的上、下箱体内设有循环冷却水的水套。