專利名稱：一種活塞式直驅(qū)發(fā)動機及先取力后集成設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活塞直驅(qū)發(fā)動機，具體地說是一種活塞式直驅(qū)發(fā)動機及先取力后
集成設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
直驅(qū)式發(fā)動機在專利文獻(xiàn)中已有公開報道，例如"新型活塞發(fā)動機，專利號01120523. 7";"—沖程對爆自由活塞發(fā)動機，專利號94238030. 4""可變輸出轉(zhuǎn)速無連桿往復(fù)活塞發(fā)動機，專利號200510096455. 9"。上述文獻(xiàn)公開的技術(shù)都是對置活塞直驅(qū)式發(fā)動機，所討論的核心問題都是如何取力問題，例如專利號01120523. 7"采用兩個帶棘齒的單向齒輪與連接活塞的雙面齒條嚙合輸出一個轉(zhuǎn)動方向的力，"專利號94238030. 4"的活塞發(fā)動機，是采用半齒輪與齒條嚙合進(jìn)行取力；專利號200510096455. 9"是通過行星齒輪取出活塞往復(fù)運動的力，但是通過上述方式取出的統(tǒng)一方向旋轉(zhuǎn)的力可以對外做功，但是卻不能通過外力反向驅(qū)動使發(fā)動機在靜止?fàn)顟B(tài)下啟動，也就是說無法通過外力重新讓活塞往復(fù)工作實現(xiàn)最初的吸壓爆排四個沖程。沒有最初的啟動，發(fā)動機就無法工作，也就不可能實現(xiàn)上述力的輸出。另外，發(fā)動機的工作往往是連續(xù)的大負(fù)荷的，使用單向齒輪和行星齒輪與齒條直接嚙合都是不現(xiàn)實的，尤其是行星齒輪方式，活塞的直徑?jīng)Q定了行星齒輪的運動空間，也決定了齒輪軸不可能有較大的強度，細(xì)小的零件決定了發(fā)動機較短的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種先取力后合成的活塞式直驅(qū)發(fā)動機。 本發(fā)明的目的是按以下方式實現(xiàn)的，在發(fā)動機殼體內(nèi)設(shè)置對稱的活塞直接驅(qū)動活塞之間雙面齒條往復(fù)運動，雙面齒條驅(qū)動兩套傳動齒輪帶動傳動軸往復(fù)轉(zhuǎn)動向外輸出兩路方向相反的往復(fù)轉(zhuǎn)動力，然后在通過曲軸連桿式和單向齒輪式動力集成機構(gòu)將兩路轉(zhuǎn)動方向相反的往復(fù)轉(zhuǎn)動力集成成兩路連續(xù)的一個方向轉(zhuǎn)動的力。 具體結(jié)構(gòu)是由發(fā)動機殼體、氣缸筒、活塞、雙面齒條、上傳動齒輪、下傳動齒輪、傳動軸和動力集成機構(gòu)組成，其中，氣缸筒對稱設(shè)置在發(fā)動機殼體之中，活塞位于氣缸筒之中并連接在雙面齒條的兩端，雙面齒條的上下兩邊分別設(shè)置上下兩根傳動軸，上傳動齒輪和下傳動齒輪分別設(shè)置在上傳動軸和下傳動軸上并與雙面齒條的上下兩面齒條嚙合，上傳動軸和下傳動軸的兩端與動力集成機構(gòu)連接； 設(shè)置在上傳動軸和下傳動軸兩端的動力集成機構(gòu)有連桿曲軸式結(jié)構(gòu)和單向齒輪式結(jié)構(gòu) 其中連桿曲軸式結(jié)構(gòu)是由偏心輪、連桿和曲軸組成，偏心輪分別設(shè)置在上下兩根傳動軸的端部，連桿的兩端連接偏心輪和曲軸。 單向齒輪式結(jié)構(gòu)是由左轉(zhuǎn)單向齒輪、右轉(zhuǎn)單向齒輪、換向齒輪、動力集成齒輪和動力輸出軸組成，左轉(zhuǎn)單向齒輪和右轉(zhuǎn)單向齒輪分別設(shè)置在上下傳動軸的端部，左轉(zhuǎn)單向齒輪與動力集成齒輪嚙合，右轉(zhuǎn)單向齒輪通過換向齒輪與動力集成齒輪嚙合，動力集成齒輪與動力輸出軸固定。 本發(fā)明的發(fā)動可以應(yīng)用于汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機、蒸汽機、空壓機和真空泵。
本發(fā)明的活塞式直驅(qū)發(fā)動機所具有的優(yōu)異效果是結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，沒有側(cè)向分力，直行直驅(qū)，能量全部輸出，氣缸不產(chǎn)生側(cè)向磨損，使用壽命長，節(jié)約能源。


附圖1為活塞式直驅(qū)發(fā)動機的發(fā)動機的結(jié)構(gòu)示意 附圖2為圖1的斷面的結(jié)構(gòu)示意 附圖3為單向齒輪式動力集成結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖標(biāo)記說明發(fā)動機殼體1、氣缸筒2、活塞3、雙面齒條4、上傳動齒輪5、上傳動軸6、下傳動齒輪7、下傳動軸8、偏心輪9、連桿10、曲軸11、動力集成齒輪12、動力輸出軸13、換向齒輪14、右轉(zhuǎn)單向齒輪15、左轉(zhuǎn)單向齒輪16、扇形齒輪17、啟動齒輪18。
具體實施例方式
參照說明書附圖對本發(fā)明的發(fā)動機作以下詳細(xì)地說明。 本發(fā)明的活塞式直驅(qū)發(fā)動機，其結(jié)構(gòu)是由發(fā)動機殼體1、氣缸筒2、活塞3、雙面齒條4、上傳動齒輪5、下傳動齒輪7、上傳動軸6、下傳動軸8和動力集成機構(gòu)組成，其中，氣缸筒2對稱設(shè)置在發(fā)動機殼體1之中，活塞3位于氣缸筒2之中并連接在雙面齒條4的兩端，雙面齒條4的上下兩邊分別設(shè)置上下兩根傳動軸6、8，上傳動齒輪5和下傳動齒輪7分別設(shè)置在上下兩根傳動軸6、8上并與雙面齒條4的上下兩面的齒條嚙合，上下兩根傳動軸6、8伸出發(fā)動機殼體1與動力集成機構(gòu)連接； 設(shè)置在上下兩根傳動軸端部動力集成機構(gòu)有連桿曲軸式結(jié)構(gòu)和單向齒輪式動力集成結(jié)構(gòu) 其中連桿曲軸式動力集成結(jié)構(gòu)是由偏心輪9、連桿10和曲軸11組成，偏心輪9分
別設(shè)置在上下兩根傳動軸6、8的端部，連桿10的兩端連接偏心輪9和曲軸11。 單向齒輪式動力集成結(jié)構(gòu)是由左轉(zhuǎn)單向齒輪16、右轉(zhuǎn)單向齒輪15、換向齒輪14、
動力集成齒輪12和動力輸出軸13組成，左轉(zhuǎn)單向齒輪16和右轉(zhuǎn)單向齒輪15分別設(shè)置在
上下傳動軸6、8的端部，左轉(zhuǎn)單向齒輪16與動力集成齒輪12嚙合，右轉(zhuǎn)單向齒輪15通過
換向齒輪14與動力集成齒輪12嚙合，動力集成齒輪12與動力輸出軸13固定。 由于動力集成機構(gòu)設(shè)置在發(fā)動機殼體的外部，機械強度和尺寸不受氣缸直徑的限
制，所以可以保證發(fā)動機的使用壽命和方便更換維修。 實施例1 :在本發(fā)明的設(shè)計中，雙面齒條上各面齒的數(shù)量大于等于上下傳動齒輪5、7的數(shù)量，雙面齒條4往返一次可以同時驅(qū)動上下傳動齒輪5、7正反旋轉(zhuǎn)兩周。
如果采用弧長與活塞壓縮行程相當(dāng)?shù)纳刃锡X輪17與設(shè)置在上傳動軸6或下傳動軸8上的啟動齒輪18嚙合用于發(fā)動機的啟動，如圖2所示，雙面齒條4的齒數(shù)可以大于上傳動齒輪5和下傳動齒輪7的齒輪，也就是雙面齒條4往返一次可以驅(qū)動上下傳動齒輪5、7轉(zhuǎn)動兩周以上，如果按傳統(tǒng)發(fā)動機活塞的工作頻率，本發(fā)明的發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)數(shù)至少可以提高1倍以上，功率至少可以增加1倍以上。
通過以上分析，本發(fā)明的發(fā)動機可設(shè)計活塞有較大的行程，或者說能獲得較大的壓縮比，這對提高發(fā)動機的節(jié)油效果是非常明顯的，尤其是柴油發(fā)動機，做壓縮機使用更是如此。 曲軸連桿式動力集成機構(gòu)和單向齒輪式動力集成機構(gòu)用于發(fā)動機設(shè)計時，曲軸連桿式動力集成機構(gòu)用于發(fā)動機的啟動或動力輸出，單向齒輪式動力集成機構(gòu)用于動力輸出。
實施例2 : 在計算壓縮比和點火時間上，本發(fā)明的雙面齒條直驅(qū)式結(jié)構(gòu)也比傳統(tǒng)的曲軸連桿式結(jié)構(gòu)來的簡單方便，因為活塞的行程就是齒條的移動距離，齒條的移動距離直接通過傳動軸的正反轉(zhuǎn)測出，就能使人們能夠選測最佳的點火時間或壓縮比，獲得最大的節(jié)油效果和功率輸出。 發(fā)動機氣缸在發(fā)動機殼體內(nèi)為雙排相對設(shè)置，中間通過齒輪箱連接，這樣分三部分加工，工藝就變得相當(dāng)簡單，為裝配和維修提供了方便。 本發(fā)明發(fā)動機的點火系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及潤滑系統(tǒng)與傳統(tǒng)發(fā)動機相同，均為公知技術(shù)，可以移植直接應(yīng)用，因此不再此文中復(fù)述。
權(quán)利要求
一種活塞式直驅(qū)發(fā)動機先取力后集成設(shè)計方法，其特征在于，在發(fā)動機殼體內(nèi)設(shè)置對稱的活塞直接驅(qū)動活塞之間雙面齒條往復(fù)運動，雙面齒條驅(qū)動兩套傳動齒輪帶動傳動軸往復(fù)轉(zhuǎn)動向外輸出兩路方向相反的往復(fù)轉(zhuǎn)動力，然后在通過曲軸連桿式和單向齒輪式動力集成機構(gòu)將兩路轉(zhuǎn)動方向相反的往復(fù)轉(zhuǎn)動力集成成兩路連續(xù)的一個方向轉(zhuǎn)動的力。
2. —種活塞式直驅(qū)發(fā)動機，其特征在于包括，發(fā)動機殼體、氣缸筒、活塞、雙面齒條、上傳動齒輪、下傳動齒輪、上傳動軸、下傳動軸和動力集成機構(gòu)，其中，氣缸筒對稱設(shè)置在發(fā)動機殼體之中，活塞位于氣缸筒之中并連接在雙面齒條的兩端，雙面齒條的上下兩邊分別設(shè)置上傳動軸和下傳動軸，上傳動齒輪和下傳動齒輪分別設(shè)置在上下兩根傳動軸上并與雙面齒條的上下兩面齒條嚙合，上傳動軸和下傳動軸的兩端分別與曲軸連桿式動力集成機構(gòu)和單向齒輪式動力集成機構(gòu)連接；其中曲軸連桿式動力集成機構(gòu)是由偏心輪、連桿和曲軸組成，偏心輪分別設(shè)置在上傳動和下傳動軸的端部，連桿的兩端連接偏心輪和曲軸；單向齒輪式動力集成機構(gòu)是由左轉(zhuǎn)單向齒輪、右轉(zhuǎn)單向齒輪、換向齒輪、動力集成齒輪和動力輸出軸組成，左轉(zhuǎn)單向齒輪和右轉(zhuǎn)單向齒輪分別設(shè)置在上下傳動軸的端部，左轉(zhuǎn)單向齒輪與動力集成齒輪嚙合，右轉(zhuǎn)單向齒輪通過換向齒輪與動力集成齒輪嚙合，動力集成齒輪與動力輸出軸固定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞式直驅(qū)發(fā)動機，其特征在于上傳動齒輪和下傳動齒輪的齒數(shù)等于或少于雙面齒條的齒數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞式直驅(qū)發(fā)動機，其特征在于曲軸連桿式動力集成機構(gòu)和單向齒輪式動力集成機構(gòu)用于發(fā)動機設(shè)計時，曲軸連桿式動力集成機構(gòu)用于發(fā)動機的啟動或動力輸出，單向齒輪式動力集成機構(gòu)用于動力輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞式直驅(qū)發(fā)動機，其特征在于應(yīng)用于汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機、蒸汽機、空壓機和真空泵。
全文摘要
本發(fā)明提供一種活塞式直驅(qū)發(fā)動機及先取力后集成設(shè)計方法，是在發(fā)動機殼體內(nèi)設(shè)置對稱的活塞直接驅(qū)動活塞之間雙面齒條往復(fù)運動，雙面齒條驅(qū)動兩套齒輪帶動傳動軸往復(fù)轉(zhuǎn)動向外輸出兩路方向相反的間歇轉(zhuǎn)動力，然后在通過曲軸連桿式或單線齒輪式動力集成機構(gòu)將兩路轉(zhuǎn)動方向相反的間歇轉(zhuǎn)動力集成成連續(xù)的一個方向轉(zhuǎn)動的力?；钊挥跉飧淄仓胁⑦B接在雙面齒條的兩端，雙面齒條的上下兩邊分別設(shè)置上下兩根傳動軸，上傳動齒輪和下傳動齒輪分別設(shè)置在上下兩根傳動軸上并與雙面齒條的上下兩面齒條嚙合，上下兩根傳動軸與動力集成機構(gòu)連接；動力集成機構(gòu)是由偏心輪、連桿和曲軸組成，偏心輪與分別設(shè)置在上下兩根傳動軸的端部，連桿的兩端連接偏心輪和曲軸。
文檔編號F02B75/28GK101776009SQ20101011001
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月20日
發(fā)明者姜明 申請人:姜明