專利名稱：四缸對(duì)置驅(qū)動(dòng)式齒輪齒條發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車動(dòng)力的源泉。迄今為止，除了為數(shù)不多的電動(dòng)汽車之外， 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都是熱能動(dòng)力裝置，簡(jiǎn)稱熱機(jī)。在熱機(jī)中借助工質(zhì)的狀態(tài)變化， 將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。這種發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)將活塞 的往返直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而將功率輸出。在做功沖程中， 發(fā)動(dòng)機(jī)將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成為推動(dòng)活塞作往復(fù)式運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，再
通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；在其他沖程中，又由曲柄來(lái)驅(qū)動(dòng)活塞作往復(fù) 運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)換氣和壓縮的過(guò)程。
做功沖程中，活塞作用在曲柄上的做功力臂L的長(zhǎng)度隨著曲軸轉(zhuǎn)角e的 變化而變化。當(dāng)活塞在上止點(diǎn)時(shí)，活塞、連桿和曲軸主軸頸的中心成一直線， 這時(shí)曲軸的扭矩為0。氣體壓力對(duì)活塞所作的功全部轉(zhuǎn)化為對(duì)曲軸主軸頸的 "死點(diǎn)"壓力；而在其他位置，氣體壓力的一部分使活塞產(chǎn)生側(cè)向壓力，就 是對(duì)汽缸壁的壓力。由此可見，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中，燃料燃燒產(chǎn)生的 壓力，只有一小部分轉(zhuǎn)化為曲軸的輸出扭矩，而絕大部分轉(zhuǎn)化為活塞對(duì)汽缸 壁的壓力和對(duì)曲軸主軸頸的壓力，能源利用效率不高。
此外，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)中，各部件所承受載荷都是周期性變化的， 使得各接觸面間產(chǎn)生了不均勻的摩擦和撞擊(如敲缸、拉缸現(xiàn)象)，從而影響 發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是提供一種能克服對(duì)主軸的"死點(diǎn)"壓力和對(duì)汽缸壁的 側(cè)向壓力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用范圍廣、工作可靠、能源利用率高的四缸對(duì)置驅(qū)
動(dòng)式齒輪齒條發(fā)動(dòng)機(jī)。
本實(shí)用新型包括相對(duì)布置的上箱體和下箱體，上、下箱體平行布置且固 定連接，在上、下箱體的兩端分別設(shè)置汽缸蓋，上箱體內(nèi)呈臥式對(duì)稱分布兩 個(gè)汽缸，下箱體內(nèi)呈臥式對(duì)稱分布另兩個(gè)汽缸，每個(gè)汽缸內(nèi)分別裝有一個(gè)活 塞；上箱體內(nèi)的兩個(gè)活塞分別固定連接在一活塞推桿的兩端，在該活塞推桿 上固定連接齒條；下箱體的兩個(gè)活塞分別固定連接在另一活塞推桿的兩端， 在該活塞推桿上固定連接另一齒條；在上、下箱體之間通過(guò)軸承分別支承相 互平行的兩根輸出傳動(dòng)軸，在兩根輸出傳動(dòng)軸上分別布置兩個(gè)齒輪；上述兩 根齒條的齒面相對(duì)且平行布置，兩根齒條各自分別與齒輪嚙合；兩個(gè)齒輪分 別通過(guò)兩組單方向控制機(jī)構(gòu)與兩根傳動(dòng)輸出軸同心連接，且，所述兩組單方 向控制機(jī)構(gòu)的傳輸方向相反，在兩根傳動(dòng)輸出軸上分別固定連接相互嚙合的 傳動(dòng)齒輪。
本實(shí)用新型的工作原理由箱體、氣缸蓋、四個(gè)氣缸及其活塞、兩根活 塞推桿、雙齒條一雙齒輪雙機(jī)構(gòu)、方向控制機(jī)構(gòu)以及輸出軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。 其中，上、下箱體即是氣缸體，汽缸蓋用來(lái)密封和形成配氣系統(tǒng)，從而形成 燃燒室。同一箱體中的兩個(gè)活塞由相應(yīng)的活塞推桿固定連接為一體，構(gòu)成兩 缸驅(qū)動(dòng)裝置，上、下箱體構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的四缸四沖程裝置；同時(shí)與夾于兩齒條 間的兩個(gè)齒輪相嚙合，構(gòu)成雙齒條一雙齒輪機(jī)構(gòu)，通過(guò)各單方向控制機(jī)構(gòu)只 能傳遞一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)單方向控制機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分別由各輸出傳動(dòng) 軸輸出至兩個(gè)齒輪，兩齒輪相互嚙合構(gòu)成輸出軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型利用 齒輪齒條機(jī)構(gòu)，通過(guò)相互間的嚙合，將氣缸活塞驅(qū)動(dòng)齒條的往復(fù)式直線運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)變成齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的一種往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
本實(shí)用新型的工作原理可燃?xì)獗óa(chǎn)生巨大的正壓力，某一氣缸產(chǎn)生 的正壓力通過(guò)活塞傳遞給活塞推桿，驅(qū)使齒條做往復(fù)式直線運(yùn)動(dòng)，由于兩齒 條同時(shí)與兩根輸出傳動(dòng)軸上的齒輪相嚙合，這樣就可以把爆炸產(chǎn)生的正壓力 通過(guò)雙齒條一雙齒輪機(jī)構(gòu)以及單方向控制機(jī)構(gòu)傳遞給兩根輸出傳動(dòng)軸。由于 兩輸出傳動(dòng)軸通過(guò)參數(shù)相同的齒輪嚙合構(gòu)成等輸出軸轉(zhuǎn)速聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，故無(wú)論 哪一個(gè)氣缸在工作行程，均能完成由齒條的往復(fù)式直線運(yùn)動(dòng)到兩輸出傳動(dòng)軸 的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。故，本實(shí)用新型具有以下兩大優(yōu)越性
1、 因齒條與齒輪在工作過(guò)程中始終處于垂直狀態(tài)，故氣缸對(duì)活塞產(chǎn)生的 推力所做的功幾乎完全傳遞到輸出軸，克服了對(duì)主軸的"死點(diǎn)"壓力和對(duì)汽 缸壁的側(cè)向壓力；消除了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)在工作循環(huán)中，各部件因周期變化載荷作用，使得各接觸面間產(chǎn)生的不均勻摩擦和撞擊(如敲缸、拉缸)現(xiàn)象，從 而使發(fā)動(dòng)機(jī)的效率達(dá)到最大，動(dòng)靜態(tài)性能較佳。
2、 采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)就使得在做功沖程中，混合氣爆炸而作用于活塞頂 部的正壓力無(wú)需二次分解，而是幾乎等值的通過(guò)雙齒條一雙齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái) 驅(qū)動(dòng)輸出傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，減少無(wú)用功，進(jìn)而最大限度地提高發(fā)動(dòng)機(jī)地工作效率， 能源利用率高。為了對(duì)上、下箱體冷卻，本實(shí)用新型還在上、下箱體內(nèi)設(shè)置循環(huán)冷卻水 的水套。本實(shí)用新型所述單方向控制機(jī)構(gòu)為超越離合器，或棘輪一棘爪機(jī)構(gòu)。 本實(shí)用新型上、下箱體形成的閉合空間為發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的機(jī)油油箱。 本實(shí)用新型還在汽缸蓋的外側(cè)分別設(shè)置汽缸蓋罩，密封整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，利于防塵。


圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為方向控制機(jī)構(gòu)傳動(dòng)示意圖。 圖3為輸出軸聯(lián)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、 2、 3所示，本實(shí)用新型主要由汽缸蓋罩1、汽缸蓋2、上箱體(氣 缸體)3、汽缸4、水套5、活塞6、齒輪7、單方向控制機(jī)構(gòu)8、輸出傳動(dòng)軸 9、齒條IO、活塞推桿ll、汽缸12、活塞13、汽缸蓋14、汽缸蓋罩15、汽 缸16、活塞17、齒輪18、單方向控制機(jī)構(gòu)19、輸出傳動(dòng)軸20、齒條21、活
塞推桿22、汽缸23、活塞24、下箱體(氣缸體)25、齒輪26、齒輪27組成。上箱體3和下箱體25相對(duì)且平行布置，并固定連接形成的閉合空間為發(fā) 動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的機(jī)油油箱。
本實(shí)用新型采用汽缸4與12、汽缸16與23配對(duì)使用，呈臥式對(duì)稱分布， 且汽缸4與汽缸12為一整體結(jié)構(gòu)(同在上箱體3內(nèi))，汽缸16與汽缸23為 一整體結(jié)構(gòu)(同在下箱體25內(nèi))。上缸體3和下缸體25采用缸體螺栓聯(lián)接， 在上、下箱體3、 25的左右兩側(cè)分別裝有汽缸蓋2和汽缸蓋14，用于密封和 形成配氣裝置，進(jìn)而構(gòu)成燃燒室，在汽缸蓋2和汽缸蓋14的外側(cè)聯(lián)接有汽缸 蓋罩1和汽缸蓋罩15，密封整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，用于防塵。每個(gè)汽缸內(nèi)安裝有一個(gè)活塞，上箱體3內(nèi)對(duì)稱布置的兩個(gè)活塞6、 13，并 分別固定在帶有溝槽的活塞推桿11的兩端，齒條10嵌入并固定在活塞推桿 ll溝槽內(nèi)，構(gòu)成活塞、推桿、齒條一體結(jié)構(gòu)。下箱體25內(nèi)對(duì)稱布置的兩個(gè) 汽缸活塞17、 24，并分別固定在帶有溝槽的活塞推桿22的兩端。齒條21嵌 入并固定在活塞推桿22溝槽內(nèi)，構(gòu)成活塞、推桿、齒條一體結(jié)構(gòu)。齒條IO 和齒條21的齒面相對(duì)且平行布置。在上箱體3和下箱體25之間通過(guò)軸承分別支承相互平行的兩根輸出傳動(dòng) 軸9和20，在兩根輸出傳動(dòng)軸9和20外分別布置兩個(gè)參數(shù)相同的齒輪7和 18，兩個(gè)齒輪7、 18分別通過(guò)兩組單方向控制機(jī)構(gòu)8、 19與兩根傳動(dòng)輸出軸
9、 20同心連接，且，兩組單方向控制機(jī)構(gòu)8、 19的傳輸方向相反。兩根齒 條10、 21分別與齒輪7、 18嚙合，形成雙齒條一雙齒輪機(jī)構(gòu)。使得兩齒條
10、 21的往復(fù)式直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成兩齒輪7、 18的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，齒輪7的運(yùn)動(dòng)或 動(dòng)力通過(guò)單方向控制機(jī)構(gòu)8傳遞給傳動(dòng)輸出軸9，齒輪18的運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力通過(guò) 單方向控制機(jī)構(gòu)19傳遞給另一傳動(dòng)輸出軸20，由于傳動(dòng)齒輪26、 27相互嚙 合，故，通過(guò)齒輪26、 27構(gòu)成閉環(huán)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。以上單方向控制機(jī)構(gòu)7、 19 可以為超越離合器或棘輪 一 棘爪機(jī)構(gòu)。另外，在上、下箱體3、 25內(nèi)還設(shè)置循環(huán)冷卻水的水套5。
權(quán)利要求1、四缸對(duì)置驅(qū)動(dòng)式齒輪齒條發(fā)動(dòng)機(jī)，其主要特征在于包括相對(duì)布置的上箱體和下箱體，上、下箱體平行布置且固定連接，在上、下箱體的兩端分別設(shè)置汽缸蓋，上箱體內(nèi)呈臥式對(duì)稱分布兩個(gè)汽缸，下箱體內(nèi)呈臥式對(duì)稱分布另兩個(gè)汽缸，每個(gè)汽缸內(nèi)分別裝有一個(gè)活塞；上箱體內(nèi)的兩個(gè)活塞分別固定連接在一活塞推桿的兩端，在該活塞推桿上固定連接齒條；下箱體的兩個(gè)活塞分別固定連接在另一活塞推桿的兩端，在該活塞推桿上固定連接另一齒條；在上、下箱體之間通過(guò)軸承分別支承相互平行的兩根輸出傳動(dòng)軸，在兩根輸出傳動(dòng)軸上分別布置兩個(gè)齒輪；上述兩根齒條的齒面相對(duì)且平行布置，兩根齒條各自分別與齒輪嚙合；兩個(gè)齒輪分別通過(guò)兩組單方向控制機(jī)構(gòu)與兩根傳動(dòng)輸出軸同心連接，且，所述兩組單方向控制機(jī)構(gòu)的傳輸方向相反，在兩根傳動(dòng)輸出軸上分別固定連接相互嚙合的傳動(dòng)齒輪。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述四缸對(duì)置驅(qū)動(dòng)式齒輪齒條發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在 上、下箱體分別內(nèi)設(shè)置循環(huán)冷卻水的水套。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述四缸對(duì)置驅(qū)動(dòng)式齒輪齒條發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所 述單方向控制機(jī)構(gòu)為超越離合器，或棘輪一棘爪機(jī)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述四缸對(duì)置驅(qū)動(dòng)式齒輪齒條發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于上、 下箱體形成的閉合空間為發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的機(jī)油油箱。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述四缸對(duì)置驅(qū)動(dòng)式齒輪齒條發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在 汽缸蓋的外側(cè)分別設(shè)置汽缸蓋罩。
專利摘要四缸對(duì)置驅(qū)動(dòng)式齒輪齒條發(fā)動(dòng)機(jī)，涉及發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。在相對(duì)布置的上、下箱體的兩端分別設(shè)置汽缸蓋，上、下箱體內(nèi)分別呈臥式對(duì)稱分布兩對(duì)汽缸，各汽缸內(nèi)設(shè)活塞；上、下箱體內(nèi)的兩組活塞分別固定連接在具有齒條的活塞推桿兩端，在上、下箱體之間支承兩根輸出傳動(dòng)軸，兩根輸出傳動(dòng)軸上分別布置兩個(gè)齒輪；兩根齒條的齒面相對(duì)且平行布置，且各自分別與齒輪嚙合；兩個(gè)齒輪分別通過(guò)兩組傳輸方向相反的單方向控制機(jī)構(gòu)與兩根傳動(dòng)輸出軸同心連接，兩根傳動(dòng)輸出軸上分別固定連接相互嚙合的傳動(dòng)齒輪。本實(shí)用新型能克服對(duì)主軸的“死點(diǎn)”壓力和對(duì)汽缸壁的側(cè)向壓力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用范圍廣、工作可靠、能源利用率高。
文檔編號(hào)F02F1/16GK201176891SQ20082003499
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月7日
發(fā)明者姜明明, 崔云峰, 勵(lì) 曾, 王張合, 飆 董 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)