CN201581990U

CN201581990U - 四缸偏置式齿轮齿条发动机

Info

Publication number: CN201581990U
Application number: CN2009202831678U
Authority: CN
Inventors: 张丹; 曾励; 崔云峰
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2019-12-30

Abstract

四缸偏置式齿轮齿条发动机，属于发动机技术领域。包括缸体、气缸盖、气缸盖罩和油底壳，缸体内安装相互平行的传动轴、中间轴和输出轴，缸体和气缸盖安装构成顺次排列的四个气缸，气缸内分别安装带活塞推杆的活塞，两外侧的活塞推杆支承在动压支承导轨上，向内单侧带有沟槽，中间的活塞推杆双侧带有沟槽。沟槽内设有嵌入固定的齿条，齿条与活塞推杆的沟槽闭合组成润滑冷却油路，传动轴和输出轴上安装方向相反的超越离合器和两轴联动齿轮，超越离合器的外齿圈与两侧活塞推杆上相对的齿条啮合，中间轴上安装齿轮与两侧相对的齿条啮合。本实用新型结构科学合理，生产制造容易，成本低，使用性能好，能源利用效率高。

Description

四缸偏置式齿轮齿条发动机

技术领域

本实用新型涉及一种发动机的结构，特别是利用齿轮齿条进行传动的发动机，属于发动机技术领域。

背景技术

传统发动机是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。但是在做功冲程中，活塞作用在曲柄上的做功力臂的长度随着曲轴转角的变化而变化。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，这时曲轴的扭矩为零。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。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服传统发动机的工况缺点，提高发动机的能源利用率，提供一种四缸偏置式齿轮齿条发动机。

本实用新型的目的是通过对现有的发动机的改进创新实现的，四缸偏置式齿轮齿条发动机，包括缸体、气缸盖、气缸盖罩和油底壳，缸体内安装有相互平行的传动轴、中间轴和输出轴，缸体和气缸盖安装构成顺次排列的四个气缸，每个气缸内分别安装一个活塞，每个活塞固定连接在一根活塞推杆的顶端，其特征是外侧的两根活塞推杆支承在布置于缸体内的动压支承导轨上，活塞推杆面向排列中心的一侧单侧带有沟槽，中间的两根活塞推杆双侧带有沟槽，每根活塞推杆的沟槽内嵌入固定齿条，齿条与活塞推杆的沟槽闭合组成润滑冷却油路，传动轴和输出轴上分别同心安装超越离合器和两轴联动齿轮，传动轴和输出轴上的超越离合器的安装方向相反，传动轴和输出轴上的超越离合器的外齿圈分别与两侧活塞推杆上相对的齿条啮合，中间轴上安装有齿轮并与两侧活塞推杆上相对的齿条啮合。

所述的缸体内安装有循环冷却水的水套。

所述的两轴联动齿轮相互啮合。

本实用新型结构科学合理，生产制造容易，成本低，使用性能好，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，克服对主轴的“死点”压力和对汽缸壁的侧向压力，采用超越离合器和两轴联动齿轮，协调齿条的往复直线运动与输出轴单方向连续转动，工作稳定，提高发动机的能源利用效率。

四缸偏置式齿轮齿条发动机与传统发动机相比，具有的具体优越性：

1、因为齿条与齿轮在工作过程中始终处于垂直状态，这样就避免了工作过程中的“死点”问题，减缓了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轮齿条传动机构来驱动输出轴转动，克服了对主轴的“死点”压力和对气缸壁的侧向压力；减少无用功，进而最大限度地提高发动机的工作效率，能源利用率大幅提高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中A-A剖视结构示意图；

图3是本实用新型的齿条传动部分的结构示意图。

图中：气缸1、气缸2、气缸3、气缸4、活塞5、活塞6、活塞7、活塞8、气缸盖9、气缸盖罩10、水套11、缸体12、油底壳13、支承导轨14、活塞推杆15、齿条16、超越离合器17、齿条18、活塞推杆19、齿条20、齿轮21、齿条22、活塞推杆23、齿条24、超越离合器25、齿条26、活塞推杆27、支承导轨28、两轴联动齿轮29、传动轴30、中间轴31、输出轴32、两轴联动齿轮33。

具体实施方式

如图1、图2所示，缸体12和油底壳13上下布置进行安装连接。在缸体12的顶端安装气缸盖9，用于密封和形成配气装置，并采用缸体螺栓固定连接，进而构成燃烧室。在气缸盖9的外侧连接气缸盖罩10，密封整个发动机，用于防尘。在缸体12内呈立式分布设置四个气缸1、2、3、4，气缸1、2、3、4内分别安装活塞5、6、7、8。活塞5固定连接在单侧带有沟槽的活塞推杆15的顶端，活塞推杆15作为动导轨支承在布置于缸体12内的动压支承导轨14上，齿条16嵌入并固定在活塞推杆15右侧(面向排列中心的一侧)的沟槽内，与沟槽闭合组成润滑冷却油路，构成活塞、推杆、齿条一体结构，并与超越离合器17的外齿圈相啮合。活塞6固定连接在双侧带有沟槽的活塞推杆19的顶端，齿条18嵌入并固定在活塞推杆19左侧的沟槽内，并与超越离合器17的外齿圈相啮合，齿条20嵌入并固定在活塞推杆19右侧的沟槽内，并与齿轮21相啮合，齿条18、齿条20与活塞推杆19的沟槽闭合组成润滑冷却油路，构成活塞、推杆、齿条一体结构。活塞7固定连接在双侧带有沟槽的活塞推杆23的顶端，齿条22嵌入并固定在活塞推杆23左侧的沟槽内，并与齿轮21相啮合，齿条24嵌入并固定在活塞推杆23右侧的沟槽内，并与超越离合器25的外齿圈相啮合，齿条22、齿条24与活塞推杆23的沟槽闭合组成润滑冷却油路，构成活塞、推杆、齿条一体结构。活塞8固定连接在单侧带有沟槽的活塞推杆27的顶端，活塞推杆27作为动导轨支承在布置于缸体12内的动压支承导轨28上，齿条26嵌入并固定在活塞推杆27左侧(面向排列中心的一侧)的沟槽内，与沟槽闭合组成润滑冷却油路，构成活塞、推杆、齿条一体结构，并与超越离合器25的外齿圈相啮合。

在缸体12的内部通过轴承分别安装支承相互平行的传动轴30、中间轴31和输出轴32，在传动轴30和输出轴32上分别同心安装超越离合器17和25，两轴联动齿轮29和33，其中超越离合器17和超越离合器25反向安装，中间轴31上安装齿轮21。齿条16、18与超越离合器17外圈啮合，齿条20、22与齿轮21啮合，齿条24、26与超越离合器25外圈啮合。在缸体12内设置安装循环冷却水的水套11。

本实施例的四缸偏置式齿轮齿条发动机的工作原理及过程：

如图1、图2所示，齿轮齿条发动机的四个气缸处于四种不同的行程(吸气、压缩、做功、排气)，当前行程完成以后，便进入下一个行程，四个气缸工作循环如表1所示。

表1

第一缸(气缸1)	第二缸(气缸2)	第三缸(气缸3)	第四缸(气缸4)
第一缸(气缸1)	第二缸(气缸2)	第三缸(气缸3)	第四缸(气缸4)	做功	压缩	进气	排气
排气	做功	压缩	进气	做功	压缩	进气	排气
排气	做功	压缩	进气	进气	排气	做功	压缩
压缩	进气	排气	做功	进气	排气	做功	压缩

第一阶段，气缸1爆炸做功时，作用在活塞5上的压力驱使齿条16向下运动，由于齿条16、齿条18与超越离合器17的外圈啮合，这样把动力和运动传递到活塞6上，带动活塞6向上运动，完成气缸2压缩过程；再由齿条20、齿条22与齿轮21的啮合，又把动力和运动传递到活塞7上，带动活塞7向下运动，完成气缸3进气行程；最后由齿条24、齿条26与超越离合器25的外圈啮合，最终把动力和运动传递到活塞8上，带动活塞8向上运动，完成气缸4排气行程。

此时，活塞推杆15及齿条16、活塞推杆23及齿条22、24向下运动，而活塞推杆19及齿条18、20和活塞推杆27及齿条26向上运动，这样就带动两个超越离合器17、25的外圈逆时针转动。但两个超越离合器是反向安装的(超越离合器17反装、超越离合器25正装)，这样超越离合器25外圈的运动和动力不能够传递给内圈，进而就不能带动输出轴32转动；而越离合器17外圈的运动和动力能够传递给内圈，进而带动传动轴30转动，再通过两轴联动齿轮29、33相互啮合所构成的两轴联动机构，由传动轴30来带动输出轴32转动，转动方向相反。

第二阶段，气缸2爆炸做功时，作用在活塞6上的压力驱使齿条18、20向下运动，由于齿条18、齿条16与超越离合器17的外圈啮合，这样把动力和运动传递到活塞1，带动活塞1向上运动，完成气缸1排气过程，同时齿条20、齿条22与齿轮21啮合，又把动力和运动传递到活塞3，带动活塞3向上运动，完成气缸3压缩过程；最后由齿条24、齿条26与超越离合器25的外圈啮合，最终把动力和运动传递到活塞8上，带动活塞8向下运动，完成气缸4进气行程。

这时，活塞推杆19及齿条18、20和活塞推杆27及齿条26向下运动，而活塞推杆15及齿条16、活塞推杆23及齿条22、24向上运动，这样就带动两个超越离合器17、25的外圈顺时针转动。但两个超越离合器是反向安装的(超越离合器17反装、超越离合器25正装)，这样超越离合器17外圈的运动和动力不能够传递给内圈，进而就不能带动传动轴30转动；而越离合器25外圈的运动和动力能够传递给内圈，进而带动输出轴32转动，再通过两轴联动齿轮29、33相互啮合所构成的两轴联动机构，由输出轴32来带动传动轴30转动，转动方向相反。

第三阶段与第四阶段的工作过程与第一阶段和第二阶段相类似，就不再赘述。

在两轴30、32的端部上分别固定连接相互啮合的两轴联动齿轮29、33，以构成传动轴与输出轴联动机构。其真正目的在于当超越离合器17能驱动传动轴30转动，而超越离合器25不能驱动输出轴32转动时，由这个机构来把传动轴30的动力传递给输出轴32，进而保证输出轴32的连续转动，实现功率的连续输出。

Claims

1.一种四缸偏置式齿轮齿条发动机，包括缸体、气缸盖、气缸盖罩和油底壳，缸体内安装有相互平行的传动轴、中间轴和输出轴，缸体和气缸盖安装构成顺次排列的四个气缸，每个气缸内分别安装一个活塞，每个活塞固定连接在一根活塞推杆的顶端，其特征是外侧的两根活塞推杆支承在布置于缸体内的动压支承导轨上，活塞推杆面向排列中心的一侧单侧带有沟槽，中间的两根活塞推杆双侧带有沟槽，每根活塞推杆的沟槽内嵌入固定齿条，齿条与活塞推杆的沟槽闭合组成润滑冷却油路，传动轴和输出轴上分别同心安装超越离合器和两轴联动齿轮，传动轴和输出轴上的超越离合器的安装方向相反，传动轴和输出轴上的超越离合器的外齿圈分别与两侧活塞推杆上相对的齿条啮合，中间轴上安装有齿轮并与两侧活塞推杆上相对的齿条啮合。

2.根据权利要求1所述的四缸偏置式齿轮齿条发动机，其特征是所述的缸体内安装有循环冷却水的水套。

3.根据权利要求1所述的四缸偏置式齿轮齿条发动机，其特征是所述的两轴联动齿轮相互啮合。