四缸對置驅動式齒輪齒條發動機的製作方法

2023-05-31 11:31:51 1

專利名稱：四缸對置驅動式齒輪齒條發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及發動機結構和機械傳動技術領域。
背景技術：
發動機是汽車動力的源泉。迄今為止，除了為數不多的電動汽車之外， 汽車發動機都是熱能動力裝置，簡稱熱機。在熱機中藉助工質的狀態變化， 將燃料燃燒產生的熱能轉變成機械能。這種發動機通過曲柄連杆機構將活塞 的往返直線運動轉變成曲柄的旋轉運動，進而將功率輸出。在做功衝程中， 發動機將燃料燃燒產生的熱能轉變成為推動活塞作往復式運動的機械能，再
通過連杆帶動曲軸作旋轉運動；在其他衝程中，又由曲柄來驅動活塞作往復 運動，從而實現換氣和壓縮的過程。
做功衝程中，活塞作用在曲柄上的做功力臂L的長度隨著曲軸轉角e的 變化而變化。當活塞在上止點時，活塞、連杆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生側向壓力，就 是對汽缸壁的壓力。由此可見，傳統發動機在工作過程中，燃料燃燒產生的 壓力，只有一小部分轉化為曲軸的輸出扭矩，而絕大部分轉化為活塞對汽缸 壁的壓力和對曲軸主軸頸的壓力，能源利用效率不高。
此外，傳統發動機的工作循環中，各部件所承受載荷都是周期性變化的， 使得各接觸面間產生了不均勻的摩擦和撞擊(如敲缸、拉缸現象)，從而影響 發動機的性能。
實用新型內容
本實用新型目的是提供一種能克服對主軸的"死點"壓力和對汽缸壁的 側向壓力，結構簡單、使用範圍廣、工作可靠、能源利用率高的四缸對置驅
動式齒輪齒條發動機。
本實用新型包括相對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置汽缸蓋，上箱體內呈臥式對稱分布兩 個汽缸，下箱體內呈臥式對稱分布另兩個汽缸，每個汽缸內分別裝有一個活 塞；上箱體內的兩個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、下箱體之間通過軸承分別支承相 互平行的兩根輸出傳動軸，在兩根輸出傳動軸上分別布置兩個齒輪；上述兩 根齒條的齒面相對且平行布置，兩根齒條各自分別與齒輪嚙合；兩個齒輪分 別通過兩組單方向控制機構與兩根傳動輸出軸同心連接，且，所述兩組單方 向控制機構的傳輸方向相反，在兩根傳動輸出軸上分別固定連接相互嚙合的 傳動齒輪。
本實用新型的工作原理由箱體、氣缸蓋、四個氣缸及其活塞、兩根活 塞推桿、雙齒條一雙齒輪雙機構、方向控制機構以及輸出軸聯動機構等組成。 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，從而形成 燃燒室。同一箱體中的兩個活塞由相應的活塞推桿固定連接為一體，構成兩 缸驅動裝置，上、下箱體構成發動機的四缸四衝程裝置；同時與夾於兩齒條 間的兩個齒輪相嚙合，構成雙齒條一雙齒輪機構，通過各單方向控制機構只 能傳遞一個方向的旋轉運動，兩個單方向控制機構的動力分別由各輸出傳動 軸輸出至兩個齒輪，兩齒輪相互嚙合構成輸出軸聯動機構。本實用新型利用 齒輪齒條機構，通過相互間的嚙合，將氣缸活塞驅動齒條的往復式直線運動 轉變成齒輪的旋轉運動的一種往復式內燃發動機。
本實用新型的工作原理可燃氣爆炸產生巨大的正壓力，某一氣缸產生 的正壓力通過活塞傳遞給活塞推桿，驅使齒條做往復式直線運動，由於兩齒 條同時與兩根輸出傳動軸上的齒輪相嚙合，這樣就可以把爆炸產生的正壓力 通過雙齒條一雙齒輪機構以及單方向控制機構傳遞給兩根輸出傳動軸。由於 兩輸出傳動軸通過參數相同的齒輪嚙合構成等輸出軸轉速聯動機構，故無論 哪一個氣缸在工作行程，均能完成由齒條的往復式直線運動到兩輸出傳動軸 的連續旋轉運動的轉換。故，本實用新型具有以下兩大優越性
1、 因齒條與齒輪在工作過程中始終處於垂直狀態，故氣缸對活塞產生的 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 缸壁的側向壓力；消除了傳統發動機在工作循環中，各部件因周期變化載荷作用，使得各接觸面間產生的不均勻摩擦和撞擊(如敲缸、拉缸)現象，從 而使發動機的效率達到最大，動靜態性能較佳。
2、 採用齒輪齒條機構就使得在做功衝程中，混合氣爆炸而作用於活塞頂 部的正壓力無需二次分解，而是幾乎等值的通過雙齒條一雙齒輪傳動機構來 驅動輸出傳動軸轉動，減少無用功，進而最大限度地提高發動機地工作效率， 能源利用率高。為了對上、下箱體冷卻，本實用新型還在上、下箱體內設置循環冷卻水 的水套。本實用新型所述單方向控制機構為超越離合器，或棘輪一棘爪機構。 本實用新型上、下箱體形成的閉合空間為發動機潤滑系統的機油油箱。 本實用新型還在汽缸蓋的外側分別設置汽缸蓋罩，密封整個發動機，利於防塵。


圖1為本實用新型的整體結構示意圖。圖2為方向控制機構傳動示意圖。 圖3為輸出軸聯動齒輪機構示意圖。
具體實施方式
如圖1、 2、 3所示，本實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、單方向控制機構8、輸出傳動軸 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、單方向控制機構19、輸出傳動軸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相對且平行布置，並固定連接形成的閉合空間為發 動機潤滑系統的機油油箱。
本實用新型採用汽缸4與12、汽缸16與23配對使用，呈臥式對稱分布， 且汽缸4與汽缸12為一整體結構(同在上箱體3內)，汽缸16與汽缸23為 一整體結構(同在下箱體25內)。上缸體3和下缸體25採用缸體螺栓聯接， 在上、下箱體3、 25的左右兩側分別裝有汽缸蓋2和汽缸蓋14，用於密封和 形成配氣裝置，進而構成燃燒室，在汽缸蓋2和汽缸蓋14的外側聯接有汽缸 蓋罩1和汽缸蓋罩15，密封整個發動機，用於防塵。每個汽缸內安裝有一個活塞，上箱體3內對稱布置的兩個活塞6、 13，並 分別固定在帶有溝槽的活塞推桿11的兩端，齒條10嵌入並固定在活塞推桿 ll溝槽內，構成活塞、推桿、齒條一體結構。下箱體25內對稱布置的兩個 汽缸活塞17、 24，並分別固定在帶有溝槽的活塞推桿22的兩端。齒條21嵌 入並固定在活塞推桿22溝槽內，構成活塞、推桿、齒條一體結構。齒條IO 和齒條21的齒面相對且平行布置。在上箱體3和下箱體25之間通過軸承分別支承相互平行的兩根輸出傳動 軸9和20，在兩根輸出傳動軸9和20外分別布置兩個參數相同的齒輪7和 18，兩個齒輪7、 18分別通過兩組單方向控制機構8、 19與兩根傳動輸出軸
9、 20同心連接，且，兩組單方向控制機構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構。使得兩齒條
10、 21的往復式直線運動轉變成兩齒輪7、 18的旋轉運動，齒輪7的運動或 動力通過單方向控制機構8傳遞給傳動輸出軸9，齒輪18的運動或動力通過 單方向控制機構19傳遞給另一傳動輸出軸20，由於傳動齒輪26、 27相互齧 合，故，通過齒輪26、 27構成閉環聯動機構。以上單方向控制機構7、 19 可以為超越離合器或棘輪 一 棘爪機構。另外，在上、下箱體3、 25內還設置循環冷卻水的水套5。
權利要求1、四缸對置驅動式齒輪齒條發動機，其主要特徵在於包括相對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置汽缸蓋，上箱體內呈臥式對稱分布兩個汽缸，下箱體內呈臥式對稱分布另兩個汽缸，每個汽缸內分別裝有一個活塞；上箱體內的兩個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、下箱體之間通過軸承分別支承相互平行的兩根輸出傳動軸，在兩根輸出傳動軸上分別布置兩個齒輪；上述兩根齒條的齒面相對且平行布置，兩根齒條各自分別與齒輪嚙合；兩個齒輪分別通過兩組單方向控制機構與兩根傳動輸出軸同心連接，且，所述兩組單方向控制機構的傳輸方向相反，在兩根傳動輸出軸上分別固定連接相互嚙合的傳動齒輪。
2、 根據權利要求1所述四缸對置驅動式齒輪齒條發動機，其特徵在於在 上、下箱體分別內設置循環冷卻水的水套。
3、 根據權利要求1所述四缸對置驅動式齒輪齒條發動機，其特徵在於所 述單方向控制機構為超越離合器，或棘輪一棘爪機構。
4、 根據權利要求1所述四缸對置驅動式齒輪齒條發動機，其特徵在於上、 下箱體形成的閉合空間為發動機潤滑系統的機油油箱。
5、 根據權利要求1所述四缸對置驅動式齒輪齒條發動機，其特徵在於在 汽缸蓋的外側分別設置汽缸蓋罩。
專利摘要四缸對置驅動式齒輪齒條發動機，涉及發動機結構和機械傳動技術領域。在相對布置的上、下箱體的兩端分別設置汽缸蓋，上、下箱體內分別呈臥式對稱分布兩對汽缸，各汽缸內設活塞；上、下箱體內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軸，兩根輸出傳動軸上分別布置兩個齒輪；兩根齒條的齒面相對且平行布置，且各自分別與齒輪嚙合；兩個齒輪分別通過兩組傳輸方向相反的單方向控制機構與兩根傳動輸出軸同心連接，兩根傳動輸出軸上分別固定連接相互嚙合的傳動齒輪。本實用新型能克服對主軸的「死點」壓力和對汽缸壁的側向壓力，結構簡單、使用範圍廣、工作可靠、能源利用率高。
文檔編號F02F1/16GK201176891SQ20082003499
公開日2009年1月7日 申請日期2008年4月7日 優先權日2008年4月7日
發明者姜明明, 崔雲峰, 勵 曾, 王張合, 飆 董 申請人:揚州大學