專利名稱：立式四扇形齒輪、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)，特別是一種采用四扇形齒輪-四齒條的發(fā) 動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景發(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)向壓力的結(jié)構(gòu)簡單、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)的立式四扇形齒輪、齒條發(fā)動(dòng)機(jī)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，立式四扇形齒輪、齒條發(fā)動(dòng)機(jī)，其 特征是設(shè)有上、下箱體、齒輪、齒條、傳動(dòng)軸、輸出軸，上、下箱體固定 連接，兩端分別安裝連接汽缸蓋和汽缸蓋罩，上、下箱體內(nèi)分別呈立式布 置有兩個(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)活塞與下 箱體內(nèi)的兩個(gè)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，同一活塞推桿兩側(cè)的齒條相互平行且齒面背向 活塞推桿，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(dòng) 軸和一根輸出軸，在每根傳動(dòng)軸上分別同心安裝兩個(gè)扇形齒輪和一個(gè)傳動(dòng) 齒輪，在輸出軸上同心安裝一個(gè)傳動(dòng)齒輪，兩根傳動(dòng)軸上的四個(gè)扇形齒輪 分別與兩活塞推桿上的四根齒條相嚙合，兩根傳動(dòng)軸上的傳動(dòng)齒輪同時(shí)與 輸出軸上傳動(dòng)齒輪嚙合。所述的上、下箱體內(nèi)設(shè)有循環(huán)冷卻水套。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理簡單，使用性能好，減少無用功，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的 效率，節(jié)約能源。主要由箱體、汽缸蓋、四個(gè)汽缸及其四個(gè)活塞、兩根活 塞推桿、兩根傳動(dòng)軸、 一根輸出軸、四扇形齒輪一四齒條機(jī)構(gòu)等組成。其 中，上、下箱體即是汽缸體，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(duì)應(yīng)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，因此，上、下箱體構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的四缸四沖 程裝置；同時(shí)與兩傳動(dòng)軸上的扇形齒輪相嚙合，把動(dòng)力傳遞給兩根傳動(dòng)軸， 再通過傳動(dòng)軸上的傳動(dòng)齒輪與輸出軸上的傳動(dòng)齒輪相嚙合來驅(qū)動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn) 動(dòng)。本實(shí)用新型利用扇形齒輪一齒條機(jī)構(gòu)，通過相互間的嚙合，將汽缸活塞驅(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，某一汽缸產(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(dòng)，由于 四根齒條同時(shí)與兩根傳動(dòng)軸上的四個(gè)扇形齒輪相嚙合，這樣就可以把爆炸 產(chǎn)生的正壓力通過扇形齒輪一齒條機(jī)構(gòu)傳遞給兩根傳動(dòng)軸，再通過與輸出 軸上的傳動(dòng)齒輪相嚙合來驅(qū)動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以無論哪一個(gè)汽缸在工作行 程，均能完成由齒條的往復(fù)式直線運(yùn)動(dòng)到兩傳動(dòng)軸的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換， 進(jìn)而驅(qū)動(dòng)輸出軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型具體的優(yōu)越性有1、 因齒條與扇形齒輪在工作過程中始終處于垂直狀態(tài)，故汽缸對(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 頂部的正壓力無需二次分解，而是幾乎等值的通過齒條一齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來 驅(qū)動(dòng)輸出傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，減少無用功，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。3、 在上、下箱體內(nèi)設(shè)置循環(huán)冷卻水的水套，對(duì)上、下箱體進(jìn)行有效冷 卻，延長發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。上、下箱體固定連接形成閉合空間為發(fā)動(dòng)機(jī)潤 滑系統(tǒng)的機(jī)油油箱。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)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(正視圖)； 圖2是圖1中C-C剖面示意圖； 圖3是圖1中D-D剖面示意圖；圖4為本實(shí)用新型的扇形齒輪一齒條機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。 傳動(dòng)軸l、扇形齒輪2、扇形齒輪3、傳動(dòng)齒輪4、傳動(dòng)齒輪5、輸出 軸6、傳動(dòng)齒輪7、扇形齒輪8、扇形齒輪9、傳動(dòng)軸10、齒條11、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(shí)施方式
如圖l、圖2、圖3、圖4所示，上箱體25和下箱體24相對(duì)且上下布 置，并固定連接形成的閉合空間為發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)的機(jī)油油箱。汽缸17與 汽缸20、汽缸27與汽缸22配對(duì)使用，呈立式對(duì)稱分布，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))。上缸體25和下缸體24采用缸體螺栓聯(lián)接，在上、 下箱體25、 24的兩端分別安裝汽缸蓋28和汽缸蓋30，用于密封和形成配 氣裝置，進(jìn)而構(gòu)成燃燒室，在汽缸蓋28和汽缸蓋30的外側(cè)安裝連接汽缸 蓋罩29和汽缸蓋罩31，密封整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，用于防塵。每個(gè)汽缸內(nèi)分別安裝一個(gè)活塞；上箱體25內(nèi)的一個(gè)活塞16與下箱體 24內(nèi)的一個(gè)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(ll、 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(gè)活塞26與下箱體24內(nèi)的另一個(gè)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)。同一活塞推桿兩側(cè)的齒條相互平行且齒面背向活塞推桿。在上箱體25和下箱體24之間通過軸承安裝相互平行的兩根傳動(dòng)軸1、 10和一根輸出軸6，在兩根傳動(dòng)軸l、 IO上分別布置四個(gè)參數(shù)相同的扇形 齒輪2、 3、 8、 9及兩個(gè)傳動(dòng)齒輪4、 7，四個(gè)扇形齒輪2、 3、 8、 9與兩根 傳動(dòng)軸1、 10同心安裝連接，兩個(gè)傳動(dòng)齒輪4、 7與傳動(dòng)軸1、 10同心安裝 連接。四根齒條ll、 12、 13、 14分別與四個(gè)扇形齒輪2、 3、 8、 9嚙合， 形成扇形齒輪一齒條機(jī)構(gòu)，使得四齒條ll、 12、 13、 14的往復(fù)式直線運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)變成四個(gè)扇形齒輪2、 3、 8、 9的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。扇形齒輪2、 3、 8、 9的運(yùn) 動(dòng)或動(dòng)力通過兩傳動(dòng)軸l、 10傳遞給兩傳動(dòng)齒輪4、 7，再由傳動(dòng)齒輪4、 7 分別與傳動(dòng)齒輪5相嚙合來驅(qū)動(dòng)輸出軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，從而輸出功率。工作過程當(dāng)扇形齒輪2、 3和活塞推桿18、 23中的齒條11、 13是脫 離狀態(tài)時(shí)，而扇形齒輪8、 9和活塞推桿18、 23中的齒條12、 14已經(jīng)是嚙 合狀態(tài)，這樣，當(dāng)活塞推桿18、 23從上止點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞推桿18、 23驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸10逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過傳動(dòng)齒輪7、 5、 4的嚙合，來驅(qū)動(dòng) 輸出軸6順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)以及傳動(dòng)軸1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)活塞推桿18、 23運(yùn)動(dòng)到 下止點(diǎn)時(shí)，扇形齒輪2、 3和活塞推桿18、 23中的齒條11、 13由脫離狀態(tài) 變成嚙合狀態(tài)，而扇形齒輪8、 9和活塞推桿18、 23中的齒條12、 14由嚙 合狀態(tài)變成脫離狀態(tài)，此時(shí)，活塞推桿18、 23從下止點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞 推桿18、 23驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸l逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過傳動(dòng)齒輪4、 5、 7的嚙合， 來驅(qū)動(dòng)輸出軸6順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)以及傳動(dòng)軸10逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，以完成一個(gè)工作循 環(huán)。
權(quán)利要求1、一種立式四扇形齒輪、齒條發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是設(shè)有上、下箱體、齒輪、齒條、傳動(dòng)軸、輸出軸，上、下箱體固定連接，兩端分別安裝連接汽缸蓋和汽缸蓋罩，上、下箱體內(nèi)分別呈立式布置有兩個(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)活塞與下箱體內(nèi)的兩個(gè)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，同一活塞推桿兩側(cè)的齒條相互平行且齒面背向活塞推桿，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(dòng)軸和一根輸出軸，在每根傳動(dòng)軸上分別同心安裝兩個(gè)扇形齒輪和一個(gè)傳動(dòng)齒輪，在輸出軸上同心安裝一個(gè)傳動(dòng)齒輪，兩根傳動(dòng)軸上的四個(gè)扇形齒輪分別與兩活塞推桿上的四根齒條相嚙合，兩根傳動(dòng)軸上的傳動(dòng)齒輪同時(shí)與輸出軸上傳動(dòng)齒輪嚙合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的立式四扇形齒輪、齒條發(fā)動(dòng)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。
專利摘要立式四扇形齒輪、齒條發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)有上、下箱體、齒輪、齒條、傳動(dòng)軸、輸出軸，上、下箱體固定連接，箱體內(nèi)分別呈立式布置有兩個(gè)汽缸，上箱體內(nèi)的兩個(gè)活塞與下箱體內(nèi)的兩個(gè)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(dòng)軸和一根輸出軸，在每根傳動(dòng)軸上分別同心安裝兩個(gè)扇形齒輪和一個(gè)傳動(dòng)齒輪，在輸出軸上同心安裝一個(gè)傳動(dòng)齒輪，兩根傳動(dòng)軸上的四個(gè)扇形齒輪分別與兩活塞推桿上的四根齒條相嚙合，兩根傳動(dòng)軸上的傳動(dòng)齒輪與輸出軸上傳動(dòng)齒輪嚙合。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理簡單，使用性能好，減少無用功，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，節(jié)約能源。
文檔編號(hào)F02B75/00GK201218136SQ200820040568
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者崔云峰, 丹 張, 勵(lì) 曾 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)