專利名稱：立式三軸傳動扇形齒輪齒條發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)動機(jī)，特別是立式三軸傳動扇形齒輪齒條發(fā)動 機(jī)的結(jié)構(gòu)，屬于發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
發(fā)動機(jī)是汽車動力的源泉。迄今為止,除了為數(shù)不多的電動汽車之外， 汽車發(fā)動機(jī)都是熱能動力裝置，簡稱熱機(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)動機(jī)通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)將活 塞的往返直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變成曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)而將功率輸出。在做功沖程 中，發(fā)動機(jī)將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成為推動活塞作往復(fù)式運(yùn)動的機(jī)械 能，再通過連桿帶動曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；在其他沖程中，又由曲柄來驅(qū)動活 塞作往復(fù)運(yùn)動，從而實現(xiàn)換氣和壓縮的過程。
做功沖程中，活塞作用在曲柄上的做功力臂L的長度隨著曲軸轉(zhuǎn)角0 的變化而變化。當(dāng)活塞在上止點時，活塞、連桿和曲軸主軸頸的中心成一 直線，這時曲軸的扭矩為0。氣體壓力對活塞所作的功全部轉(zhuǎn)化為對曲軸 主軸頸的"死點"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，就是對汽缸壁的壓力。由此可見，傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)在工作過程中，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) 化為活塞對汽缸壁的壓力和對曲軸主軸頸的壓力，能源利用效率不高。
此外，傳統(tǒng)發(fā)動機(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)動機(jī)的性能。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的就是針對現(xiàn)有發(fā)動機(jī)存在的上述不足，提供一種能 克服對主軸的"死點"壓力和對汽缸壁的側(cè)向壓力，結(jié)構(gòu)簡單、使用范圍 廣、工作可靠、能源利用率高的立式三軸傳動扇形齒輪齒條發(fā)動機(jī)。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，立式三軸傳動扇形齒輪齒條發(fā)動 機(jī)，其特征是設(shè)有上、下箱體、齒條、傳動軸、輸出軸、齒輪，上、下箱 體上下布置固定連接，上、下箱體內(nèi)分別呈立式布置有兩個汽缸，每個汽 缸內(nèi)分別裝有一個活塞，上箱體內(nèi)的兩個活塞與下箱體內(nèi)的兩個活塞分別 固定連接在兩活塞推桿的兩端，在每一活塞推桿兩側(cè)分別固定連接兩根齒 條，在上箱體和下箱體之間通過軸承分別安裝相互平行的兩根傳動軸和一 根輸出軸，在每一傳動軸上分別同心布置安裝兩個齒輪和一個傳動齒輪， 在輸出軸上安裝一個扇形齒輪，活塞推桿兩側(cè)的齒條背向活塞推桿平行布 置，且分別與傳動軸上的兩個齒輪嚙合，兩傳動軸上的傳動齒輪分別與輸 出軸上的扇形齒輪相嚙合。
所述的上、下箱體的兩端分別設(shè)有汽缸蓋，汽缸蓋上設(shè)有汽缸蓋罩。 上、下箱體固定連接形成的閉合空間為發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)的機(jī)油油箱。為了 對上、下箱體冷卻，上、下箱體內(nèi)設(shè)有循環(huán)冷卻水套。
本實用新型結(jié)構(gòu)合理簡單，由箱體、氣缸蓋、四個氣缸及其四個活塞、 兩根活塞推桿、兩根傳動軸、 一根輸出軸、四齒條一四齒輪機(jī)構(gòu)等組成。 其中，上、下箱體即是氣缸體，汽缸蓋用來密封和形成配氣系統(tǒng)，從而形 成燃燒室。上、下箱體中上下位置對應(yīng)的兩個活塞由相應(yīng)的活塞推桿固定 連接為一體，構(gòu)成兩缸驅(qū)動裝置，因此，上、下箱體構(gòu)成發(fā)動機(jī)的四缸四 沖程裝置；同時與兩傳動軸上的齒輪相嚙合，把動力傳遞給兩根傳動軸，
再通過傳動軸上的傳動齒輪與輸出軸上的扇形齒輪相嚙合來驅(qū)動輸出軸 轉(zhuǎn)動。本實用新型利用齒輪一齒條機(jī)構(gòu)，通過相互間的嚙合，將氣缸活塞 驅(qū)動齒條的往復(fù)式直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變成齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的一種往復(fù)式內(nèi)燃發(fā) 動機(jī)。
本實用新型的工作原理是可燃?xì)獗óa(chǎn)生巨大的正壓力，某一氣缸 產(chǎn)生的正壓力通過活塞傳遞給活塞推桿，驅(qū)使齒條做往復(fù)式直線運(yùn)動，四 根齒條運(yùn)動方向相同。由于四根齒條同時與兩根傳動軸上的四個齒輪相嚙 合，這樣就可以把爆炸產(chǎn)生的正壓力通過齒輪一齒條機(jī)構(gòu)傳遞給兩根傳動 軸，再通過與輸出軸上的扇形齒輪相嚙合來驅(qū)動輸出軸轉(zhuǎn)動，所以無論哪 一個氣缸在工作行程，均能完成由齒條的往復(fù)式直線運(yùn)動到兩傳動軸的連 續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而驅(qū)動輸出軸連續(xù)轉(zhuǎn)動。
本實用新型具有的優(yōu)點有
1、 因齒條與齒輪在工作過程中始終處于垂直狀態(tài)，故氣缸對活塞產(chǎn) 生的推力所做的功幾乎完全傳遞到輸出軸，克服了對主軸的"死點"壓力 和對汽缸壁的側(cè)向壓力；消除了傳統(tǒng)發(fā)動機(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)動機(jī)的效率達(dá)到最大，動靜態(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 塞頂部的正壓力無需二次分解，而是幾乎等值的通過齒條一齒輪傳動機(jī)構(gòu) 來驅(qū)動輸出傳動軸轉(zhuǎn)動，減少無用功，進(jìn)而最大限度地提高發(fā)動機(jī)的工作 效率，能源利用率高。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(正視圖)； 圖2是圖1中B-B剖面示意圖；圖3是圖1中C-C剖面示意圖4是圖2中A-A剖面示意圖5是本實用新型的傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中傳動軸l、齒輪2、齒輪3、傳動齒輪4、扇形齒輪5、輸出軸 6、傳動齒輪7、齒輪8、齒輪9、傳動軸10、齒條ll、齒條12、齒條13、 齒條14、水套15、活塞16、汽缸17、活塞推桿18、活塞19、汽缸20、 活塞21、汽缸22、活塞推桿23、下箱體24、上箱體25、活塞26、汽缸 27、汽缸蓋28、汽缸蓋罩29、汽缸蓋30、汽缸蓋罩31。
具體實施方式
上、下箱體25、 24上下布置且固定連接，在上、下箱體25、 24的兩 端分別設(shè)置汽缸蓋28、 30，在汽缸蓋28、 30兩端又分別設(shè)置汽缸蓋罩29、 31，上箱體25和下箱體24固定連接形成的閉合空間，閉合空間成為發(fā)動 機(jī)潤滑系統(tǒng)的機(jī)油油箱。上箱體25內(nèi)呈立式分布有兩個汽缸17、 27，下 箱體24內(nèi)呈立式分布有兩個汽缸20、 22，汽缸17與20、汽缸27與22 配對使用，且汽缸17與汽缸27為一整體結(jié)構(gòu)(同在上箱體25內(nèi))，汽缸 20與汽缸22為一整體結(jié)構(gòu)(同在下箱體25內(nèi))。每個汽缸內(nèi)分別裝有一 個活塞;上箱體25內(nèi)的一個活塞16與下箱體24內(nèi)的一個活塞19分別固 定在兩側(cè)帶有溝槽的活塞推桿18的兩端，兩齒條11、 12嵌入并固定在活 塞推桿18溝槽內(nèi)，構(gòu)成活塞、推桿、雙齒條一體結(jié)構(gòu)；上箱體25內(nèi)的另 一個活塞26與下箱體24內(nèi)的另一個活塞21分別固定在兩側(cè)帶有溝槽的 另一根活塞推桿23的兩端，兩齒條13、 14嵌入并固定在活塞推桿23溝 槽內(nèi)，構(gòu)成活塞、推桿、雙齒條一體結(jié)構(gòu)。
在上箱體25和下箱體24之間通過軸承分別支承相互平行的兩根傳動 軸l、 10和一根輸出軸6，在兩根傳動軸l、 IO上分別布置四個參數(shù)相同
的齒輪2、 3、 8、 9及兩個傳動齒輪4、 7，四個齒輪2、 3、 8、 9與兩根 傳動軸l、 IO同心連接，同時兩個傳動齒輪4、 7與傳動軸1、 IO也是同 心連接。四根齒條ll、 12、 13、 14分別與四個齒輪2、 3、 8、 9嚙合，形 成齒輪一齒條機(jī)構(gòu)，使得四齒條ll、 12、 13、 14的往復(fù)式直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變 成四個齒輪2、 3、 8、 9的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。齒輪2、 3、 8、 9的運(yùn)動或動力通過 兩傳動軸l、 10傳遞給兩傳動齒輪4、 7，再由傳動齒輪4、 7分別與扇形 齒輪5相嚙合來驅(qū)動輸出軸6轉(zhuǎn)動。
當(dāng)齒條ll、 12、 13、 14向下運(yùn)動時，四根齒條運(yùn)動方向相同，傳動 齒輪7和扇形齒輪5相嚙合，進(jìn)而驅(qū)動扇形齒輪5旋轉(zhuǎn)，此時傳動齒輪4 和扇形齒輪5處于脫離狀態(tài)，進(jìn)而不能驅(qū)動扇形齒輪5旋轉(zhuǎn)；當(dāng)齒條ll、 12、 13、 14向上運(yùn)動時，傳動齒輪4和扇形齒輪5相嚙合，進(jìn)而驅(qū)動扇 形齒輪5旋轉(zhuǎn)，此時傳動齒輪7和扇形齒輪5處于脫離狀態(tài)，進(jìn)而不能驅(qū) 動扇形齒輪5旋轉(zhuǎn)。于是，無論活塞驅(qū)動齒條是向上運(yùn)動還是向下運(yùn)動， 輸出傳動軸始終保持朝一個方向的連續(xù)轉(zhuǎn)動，進(jìn)而保證發(fā)動機(jī)功率的連續(xù) 輸出。
權(quán)利要求1.一種立式三軸傳動扇形齒輪齒條發(fā)動機(jī)，其特征是設(shè)有上、下箱體、齒輪、齒條、傳動軸、輸出軸，上、下箱體固定連接成閉合空間，上、下箱體內(nèi)分別呈立式布置有兩個汽缸，每個汽缸內(nèi)分別裝有一個活塞，上箱體內(nèi)的兩個活塞與下箱體內(nèi)的兩個活塞分別固定連接在兩活塞推桿的兩端，在每一活塞推桿兩側(cè)分別固定連接兩根齒條，在上箱體和下箱體之間通過軸承分別安裝相互平行的兩根傳動軸和一根輸出軸，在每一傳動軸上分別安裝兩個齒輪和一個傳動齒輪，在輸出軸上安裝一個扇形齒輪，活塞推桿兩側(cè)的齒條齒面背向活塞推桿平行布置，且分別與傳動軸上的兩個齒輪嚙合，兩根傳動軸上的傳動齒輪分別與輸出軸上的扇形齒輪相嚙合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述立式三軸傳動扇形齒輪齒條發(fā)動機(jī)，其特征 是所述的上、下箱體的兩端分別設(shè)有汽缸蓋，汽缸蓋上設(shè)有汽缸蓋罩。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述立式三軸傳動扇形齒輪齒條發(fā)動機(jī)，其特征 是所述的閉合空間是發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)的機(jī)油油箱。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述立式三軸傳動扇形齒輪齒條發(fā)動機(jī)，其特征 是所述的上、下箱體內(nèi)設(shè)有循環(huán)冷卻水套。
專利摘要立式三軸傳動扇形齒輪齒條發(fā)動機(jī)，設(shè)有上、下箱體、齒條、傳動軸、輸出軸、齒輪，上、下箱體固定連接，上、下箱體內(nèi)分別呈立式布置有兩個汽缸，每個汽缸內(nèi)分別裝有一個活塞，上箱體內(nèi)的兩個活塞與下箱體內(nèi)的兩個活塞分別固定連接在兩活塞推桿的兩端，在上箱體和下箱體之間通過軸承分別安裝相互平行的兩根傳動軸和一根輸出軸，在傳動軸上分別同心安裝兩個齒輪和一個傳動齒輪，在輸出軸上安裝一個扇形齒輪，活塞推桿兩側(cè)分別固定連接齒條與傳動軸上的兩個齒輪嚙合，傳動軸上的傳動齒輪與輸出軸上的扇形齒輪嚙合。本實用新型結(jié)構(gòu)合理簡單，不會產(chǎn)生敲缸、拉缸等現(xiàn)象，減少無用功，提高發(fā)動機(jī)的效率和能源利用率。
文檔編號F01P3/00GK201196117SQ20082003674
公開日2009年2月18日 申請日期2008年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月20日
發(fā)明者崔云峰, 丹 張, 勵 曾 申請人:揚(yáng)州大學(xué)