專利名稱：四方向控制機(jī)構(gòu)立式齒輪齒條發(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)的結(jié)構(gòu)，特別是四方向控制機(jī)構(gòu)立式齒輪 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 塞的往返直線運動轉(zhuǎn)變成曲柄的旋轉(zhuǎn)運動，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)式運動的機(jī)械 能，再通過連桿帶動曲軸作旋轉(zhuǎn)運動；在其他沖程中，又由曲柄來驅(qū)動活 塞作往復(fù)運動，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e 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、能源利用率高的四方向控制機(jī)構(gòu)立式齒輪齒條發(fā)動機(jī)。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，四方向控制機(jī)構(gòu)立式齒輪齒條發(fā)動
機(jī)，其特征是設(shè)有相對布置的上箱體27和下箱體26，上、下箱體27、 26 上下布置且固定連接，在上、下箱體27、 26的兩端分別設(shè)置汽缸蓋30、 32，在汽缸蓋30、 32兩端又分別設(shè)置汽缸蓋罩31、 33;上箱體27內(nèi)呈 立式分布兩個汽缸19、 29，下箱體28內(nèi)呈立式分布兩個汽缸22、 24，每 個汽缸內(nèi)分別裝有一個活塞；上箱體27內(nèi)的一個活塞18與下箱體26內(nèi) 的一個活塞21分別固定連接在一活塞推桿20的兩端，在該活塞推桿20 的兩側(cè)固定連接兩根齒條13、 14;上箱體27內(nèi)的另一個活塞28與下箱 體26內(nèi)的另一個活塞23分別固定連接在另一根活塞推桿25的兩端，在 該活塞推桿25的兩側(cè)固定連接兩根齒條15、 16;在上箱體27和下箱體 26之間通過軸承分別支承相互平行的兩根輸出傳動軸1、 12;在輸出傳動 軸1上分別布置三個齒輪3、 5、 6和兩個單方向控制機(jī)構(gòu)2、 4，齒輪3、 5通過單方向控制機(jī)構(gòu)2、 4安裝在輸出傳動軸1上，且兩個單方向控制 機(jī)構(gòu)2、 4的安裝方向相反；在輸出傳動軸12上分別布置三個齒輪7、 8、 10和兩個單方向控制機(jī)構(gòu)9、 11，齒輪8、 10通過單方向控制機(jī)構(gòu)9、 11 安裝在輸出傳動軸12上，且兩個單方向控制機(jī)構(gòu)9、 ll的安裝方向也相 反，單方向控制機(jī)構(gòu)2、 ll安裝方向相同，單方向控制機(jī)構(gòu)4、 9安裝方 向相同；齒條13與齒條14齒面相背且平行布置，且分別與齒輪3、 10 嚙合，兩個齒輪3、 10又分別通過兩組單方向控制機(jī)構(gòu)2、 ll與兩根輸出 傳動軸1、 12同心連接，齒條15與齒條16齒面相背且平行布置，且分別 與齒輪5、 8嚙合，兩個齒輪5、 8又分別通過兩組單方向控制機(jī)構(gòu)4、 9 與兩根輸出傳動軸1、 12同心連接；輸出傳動軸1上的傳動齒輪6與輸出
傳動軸12上的傳動齒輪7相嚙合。
所述的單方向控制機(jī)構(gòu)為超越離合器或棘輪、棘爪組成的單方向控制 機(jī)構(gòu)。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，在上、下箱體內(nèi)設(shè)有循環(huán)冷卻水的水套。
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、齒條一齒輪機(jī)構(gòu)、四個單方向控制機(jī)構(gòu)以及兩個傳動齒輪 構(gòu)成輸出軸聯(lián)動機(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；同時與兩輸出傳動軸上的齒輪相嚙 合，構(gòu)成齒條一齒輪機(jī)構(gòu)，通過各單方向控制機(jī)構(gòu)只能傳遞一個方向的旋 轉(zhuǎn)運動，四個單方向控制機(jī)構(gòu)的動力分別由各輸出傳動軸輸出至兩個從傳 動齒輪，兩齒輪相互嚙合構(gòu)成輸出軸聯(lián)動機(jī)構(gòu)。利用齒輪齒條機(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)式直線運動轉(zhuǎn)變成齒輪的旋轉(zhuǎn) 運動的一種往復(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)式直線運動，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 的正壓力通過齒條一齒輪機(jī)構(gòu)以及四個單方向控制機(jī)構(gòu)傳遞給兩根輸出 傳動軸，由于兩輸出傳動軸通過參數(shù)相同的傳動齒輪嚙合構(gòu)成輸出軸聯(lián)動 機(jī)構(gòu)，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 動到兩輸出傳動軸的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而驅(qū)動輸出傳動軸連續(xù)轉(zhuǎn) 動。
本實用新型中的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傳動軸，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。 又因采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，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。上、下箱體內(nèi)設(shè)置循環(huán)冷卻水的水套，能有效控制發(fā)動機(jī) 過度升溫，在汽缸蓋的外側(cè)分別設(shè)置汽缸蓋罩，密封整個發(fā)動機(jī)，利于防 塵，延長發(fā)動機(jī)使用壽命。 '

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖1中A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖中輸出傳動軸1、單方向控制機(jī)構(gòu)2、齒輪3、單方向控制機(jī)構(gòu)4、 .齒輪5、傳動齒輪6、傳動齒輪7、齒輪8、單方向控制機(jī)構(gòu)9、齒輪IO、 單方向控制機(jī)構(gòu)11、輸出傳動軸12、齒條13、齒條14、齒條15、齒條 16、水套17、活塞18、汽缸19、活塞推桿20、活塞21、汽缸22、活塞 23、汽缸24、活塞推桿25、下箱體26、上箱體27、活塞28、汽缸29、 汽缸蓋30、汽缸蓋罩31、汽缸蓋32、汽缸蓋罩33。
具體實施方式
上箱體27和下箱體26相對且上下布置，并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。采用汽缸19與22、汽缸24與29配對使 用，呈立式對稱分布，且汽缸19與汽缸29為一整體結(jié)構(gòu)(同在上箱體 27內(nèi))，汽缸22與汽缸24為一整體結(jié)構(gòu)(同在下箱體26內(nèi))。上缸體27 和下缸體26采用缸體螺栓聯(lián)接，在上、下箱體27、 26的上下兩側(cè)分別裝
有汽缸蓋30和汽缸蓋32，用于密封和形成配氣裝置，進(jìn)而構(gòu)成燃燒室， 在汽缸蓋30和汽缸蓋32的外側(cè)聯(lián)接有汽缸蓋罩31和汽缸蓋罩33，密封 整個發(fā)動機(jī)，用于防塵。
每個汽缸內(nèi)分別裝有一個活塞;上箱體27內(nèi)的一個活塞19與下箱體 26內(nèi)的一個活塞21分別固定在兩側(cè)帶有溝槽的活塞推桿20的兩端，兩 齒條13、 14嵌入并固定在活塞推桿20溝槽內(nèi)，構(gòu)成活塞、推桿、雙齒條 一體結(jié)構(gòu)；上箱體27內(nèi)的另一個活塞28與下箱體26內(nèi)的另一個活塞23 分別固定在兩側(cè)帶有溝槽的另一根活塞推桿25的兩端，兩齒條15、 16 嵌入并固定在活塞推桿25溝槽內(nèi)，構(gòu)成活塞、推桿、雙齒條一體結(jié)構(gòu)。
在上箱體27和下箱體26之間通過軸承分別支承相互平行的兩根輸出 傳動軸1、 12，在兩根輸出傳動軸1和12上分別布置四個參數(shù)相同的齒 輪3、 5、 8、 10，四個齒輪3、 5、 8、 IO又分別通過四組單方向控制機(jī)構(gòu)
2、 4、 9、 ll與兩根輸出傳動軸l、 12同心連接，且，同一輸出傳動軸上 的兩組單方向控制機(jī)構(gòu)2和4、 9和11的安裝方向相反，同時，單方向控 制機(jī)構(gòu)2、 ll安裝方向相同，單方向控制機(jī)構(gòu)4、 9安裝方向相同。四根 齒條13、 14、 15、 16分別與四齒輪3、 10、 5、 8嚙合，形成四齒條一四 齒輪機(jī)構(gòu)，使得四齒條13、 14、 15、 16的往復(fù)式直線運動轉(zhuǎn)變成四齒輪
3、 10、 5、 8的旋轉(zhuǎn)運動。齒輪3的運動或動力通過單方向控制機(jī)構(gòu)2傳 遞給輸出傳動軸1，齒輪5的運動或動力也是通過單方向控制機(jī)構(gòu)4傳遞 給輸出傳動軸1，齒輪8的運動或動力通過單方向控制機(jī)構(gòu)9傳遞給輸出 傳動軸12,齒輪10的運動或動力也是通過單方向控制機(jī)構(gòu)11傳遞給輸 出傳動軸12，。以上單方向控制機(jī)構(gòu)2、 4、 9、 ll可以為超越離合器或棘 輪—棘爪機(jī)構(gòu)。為了對上、下箱體冷卻，在上、下箱體27、 26內(nèi)設(shè)置循 環(huán)冷卻水的水套17。
權(quán)利要求1.一種四方向控制機(jī)構(gòu)立式齒輪齒條發(fā)動機(jī)，其特征是設(shè)有相對布置的上箱體(27)和下箱體(26)，上、下箱體(27、26)上下布置且固定連接，在上、下箱體(27、26)的兩端分別設(shè)置汽缸蓋(30、32)，在汽缸蓋(30、32)兩端又分別設(shè)置汽缸蓋罩(31、33)；上箱體(27)內(nèi)呈立式分布兩個汽缸(19、29)，下箱體(28)內(nèi)呈立式分布兩個汽缸(22、24)，每個汽缸內(nèi)分別裝有一個活塞；上箱體(27)內(nèi)的一個活塞(18)與下箱體(26)內(nèi)的一個活塞(21)分別固定連接在一活塞推桿(20)的兩端，在該活塞推桿(20)的兩側(cè)固定連接兩根齒條(13、14)；上箱體(27)內(nèi)的另一個活塞(28)與下箱體(26)內(nèi)的另一個活塞(23)分別固定連接在另一根活塞推桿(25)的兩端，在該活塞推桿(25)的兩側(cè)固定連接兩根齒條(15、16)；在上箱體(27)和下箱體(26)之間通過軸承分別支承相互平行的兩根輸出傳動軸(1、12)；在輸出傳動軸(1)上分別布置三個齒輪(3、5、6)和兩個單方向控制機(jī)構(gòu)(2、4)，齒輪(3、5)通過單方向控制機(jī)構(gòu)(2、4)安裝在輸出傳動軸(1)上，且兩個單方向控制機(jī)構(gòu)(2、4)的安裝方向相反；在輸出傳動軸(12)上分別布置三個齒輪(7、8、10)和兩個單方向控制機(jī)構(gòu)(9、11)，齒輪(8、10)通過單方向控制機(jī)構(gòu)(9、11)安裝在輸出傳動軸(12)上，且兩個單方向控制機(jī)構(gòu)(9、11)的安裝方向也相反，單方向控制機(jī)構(gòu)(2、11)安裝方向相同，單方向控制機(jī)構(gòu)(4、9)安裝方向相同；齒條(13)與齒條(14)齒面相背且平行布置，且分別與齒輪(3、10)嚙合，兩個齒輪(3、10)又分別通過兩組單方向控制機(jī)構(gòu)(2、11)與兩根輸出傳動軸(1、12)同心連接，齒條(15)與齒條(16)齒面相背且平行布置，且分別與齒輪(5、8)嚙合，兩個齒輪(5、8)又分別通過兩組單方向控制機(jī)構(gòu)(4、9)與兩根輸出傳動軸(1、12)同心連接；輸出傳動軸(1)上的傳動齒輪(6)與輸出傳動軸(12)上的傳動齒輪(7)相嚙合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述四方向控制機(jī)構(gòu)立式齒輪齒條發(fā)動機(jī)，其 特征是所述的單方向控制機(jī)構(gòu)為超越離合器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述四方向控制機(jī)構(gòu)立式齒輪齒條發(fā)動機(jī)，其 特征是所述的單方向控制機(jī)構(gòu)為棘輪、棘爪組成的單方向控制機(jī)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述四方向控制機(jī)構(gòu)立式齒輪齒條發(fā)動機(jī)，其 特征是所述的上、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。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述四方向控制機(jī)構(gòu)立式齒輪齒條發(fā)動機(jī)，其 特征是所述的上、下箱體內(nèi)設(shè)有循環(huán)冷卻水的水套。
專利摘要四方向控制機(jī)構(gòu)立式齒輪齒條發(fā)動機(jī)，屬于發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。其特征是設(shè)有上箱體和下箱體，上、下箱體內(nèi)分別呈立式分布兩個汽缸，每個汽缸內(nèi)分別裝有一個活塞；上、下箱體內(nèi)的活塞分別固定連接在一活塞推桿的兩端，在活塞推桿兩側(cè)固定連接兩根齒條；在上、下箱體之間支承相互平行的兩根輸出傳動軸，在傳動軸上分別布置三個齒輪和兩個單方向控制機(jī)構(gòu)，齒條與齒條相背平行布置，且分別與齒輪嚙合，兩個齒輪與兩根輸出傳動軸同心連接，兩輸出傳動軸上的傳動齒輪相嚙合。本實用新型結(jié)構(gòu)合理簡單，生產(chǎn)制造容易，使用效果好?？朔藢χ鬏S的“死點”壓力和對汽缸壁的側(cè)向壓力，消除了不均勻摩擦和撞擊現(xiàn)象，延長發(fā)動機(jī)使用壽命。
文檔編號F02B75/00GK201196118SQ20082003674
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:揚州大學(xué)