专利名称：偏置式齿轮齿条发动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发动机的结构，特别是利用齿轮齿条传动的发动 机，属于发动机技术领域。
技术背景发动机是汽车动力的源泉。迄今为止，除了为数不多的电动汽车之外， 汽车发动机都是热能动力装置，简称热机。在热机中借助工质的状态变化， 将燃料燃烧产生的热能转变成机械能。这种发动机通过曲柄连杆机构将活 塞的往返直线运动转变成曲柄的旋转运动，进而将功率输出。在做功冲程 中，发动机将燃料燃烧产生的热能转变成为推动活塞作往复式运动的机械 能，再通过连杆带动曲轴作旋转运动；在其他冲程中，又由曲柄来驱动活 塞作往复运动，从而实现换气和压縮的过程。做功冲程中，活塞作用在曲柄上的做功力臂L的长度随着曲轴转角e 的变化而变化。当活塞在上止点时，活塞、连杆和曲轴主轴颈的中心成一直线，这时曲轴的扭矩为o。气体压力对活塞所作的功全部转化为对曲轴主轴颈的"死点"压力；而在其他位置，气体压力的一部分使活塞产生侧 向压力，就是对汽缸壁的压力。由此可见，传统发动机在工作过程中，燃 料燃烧产生的压力，只有一小部分转化为曲轴的输出扭矩，而绝大部分转 化为活塞对汽缸壁的压力和对曲轴主轴颈的压力，能源利用效率不高。此外，传统发动机的工作循环中，各部件所承受载荷都是周期性变化 的，使得各接触面间产生了不均匀的摩擦和撞击(如敲缸、拉缸现象，从 而影响发动机的性能。实用新型内容本实用新型目的是要克服现有发动机存在的上述不足，提供一种能克 服对主轴的"死点"压力和对汽缸壁的侧向压力，能源利用率高的偏置式 齿轮齿条发动机。本实用新型的目的是这样实现的，偏置式齿轮齿条发动机，其特征是 设有固定连接的上、下箱体，上箱体的顶端设有汽缸盖和汽缸盖罩，上箱 体内呈立式分布四个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞，每个活塞固定 连接在一根活塞推杆的顶端，活塞推杆底端支承在下箱体内布置的动压支承导轨上，每根活塞推杆上固定连接一根齿条；上、下箱体之间通过轴承 安装相互平行的传动轴和输出轴，传动轴和输出轴上分别各自安装大小两 个齿轮；两个大齿轮相互啮合，两个小齿轮分别与两侧活塞推杆上固定连 接的齿条啮合。所述的上、下箱体内设有循环冷却水套。所述的动压支承导轨上设有对活塞推杆和齿条进行润滑的油槽。 所述的下箱体内的底部设有与活塞推杆相配合的缓冲槽。 本实用新型结构合理紧凑，生产制造容易，成本低，使用性能好，在 发动机工作循环中克服对主轴的"死点"压力和对汽缸壁的侧向压力，避 免敲缸、拉缸现象发生。其结构特点是上、下箱体即是气缸体，汽缸盖用 来密封和形成配气系统，从而形成燃烧室。上箱体构成发动机的四缸四冲 程装置；同时与夹于两齿条间的两个齿轮相啮合，构成齿条一齿轮机构， 齿条一齿轮机构的动力分别由传动轴和输出轴输出至两个齿轮，两齿轮相 互啮合构成传动轴与输出轴联动机构。本实用新型利用齿轮齿条机构，通 过相互间的啮合，将气缸活塞驱动齿条的往复式直线运动转变成齿轮的旋 转运动的一种往复式内燃发动机。本实用新型的工作原理可燃气爆炸产生巨大的正压力，某一气缸产 生的正压力通过活塞传递给活塞推杆，驱使齿条做往复式直线运动，由于 两齿条同时与两轴上的齿轮相啮合，这样就可以把爆炸产生的正压力通过 齿条一齿轮机构传递给两轴。由于传动轴和输出轴通过参数相同的两个大 齿轮啮合构成等两轴转速联动机构，故无论哪一个气缸在工作行程，均能 完成由齿条的往复式直线运动到输出轴的连续旋转运动的转换。本实用新型具有的优越性有1、 因齿条与齿轮在工作过程中始终处于垂直状态，故气缸对活塞产 生的推力所做的功几乎完全传递到输出轴，克服了对主轴的"死点"压力 和对汽缸壁的侧向压力；消除了传统发动机在工作循环中，各部件因周期 变化载荷作用，使得各接触面间产生的不均匀摩擦和撞击(如敲缸、拉缸) 现象，从而使发动机的效率达到最大，动静态性能较佳。2、 采用齿轮齿条机构就使得在做功冲程中，混合气爆炸而作用于活 塞顶部的正压力无需二次分解，而是几乎等值的通过齿条一齿轮传动机构 来驱动输出传动轴转动，减少无用功，进而最大限度地提高发动机地工作 效率，能源利用率高。3、 采用齿轮齿条机构来代替曲柄连杆机构，而在整体结构上和传统 发动机没有很大的差异，因此传统发动机的许多部件都可以直接在本实用 新型上使用。4、 对上、下箱体冷却，在上、下箱体内设置循环冷却水的水套，防止发动机过热，延长发动机使用寿命。5、 为了获得压力油对动压支承导轨和活塞推杆之间的接触摩擦面的 动压支承、润滑和冷却，沿活塞推杆运动方向、在与活塞推杆接触的动压 支承导轨的摩擦面上分别开设油槽，用以通压力油，建立起支承导轨与活塞推杆动导轨接触摩擦面间的动压油膜，对活塞推杆进行支承和接触摩擦 面间的润滑散热，同时自动补偿齿轮齿条在传动中因磨损产生的回差间 隙。6、在下箱体的底部设与活塞推杆配合的缓冲槽，用以活塞往复运动 的缓冲吸振作用。在汽缸盖的外侧分别设置汽缸盖罩，密封整个发动机， 利于防尘。
图1是本实用新型的结构示意图(正视图)； 图2是图1中A-A剖面示意图。图中汽缸l、汽缸2、汽缸3、汽缸4、活塞5、活塞6、活塞7、 活塞8、汽缸盖9、汽缸盖罩IO、水套ll、上箱体(气缸体)12、下箱体 13、缓冲槽14、支承导轨15、活塞推杆16、齿条17、齿轮18、齿条19、 活塞推杆20、支承导轨21、支承导轨22、活塞推杆23、齿条24、齿轮 25、齿条26、活塞推杆27、支承导轨28、齿轮29、传动轴30、输出轴 31、齿轮32。
具体实施方式
上箱体12和下箱体13相对且平行布置，采用缸体螺栓固定连接。在 上箱体12的顶端安装汽缸盖9，用于密封和形成配气装置，进而构成燃 烧室，在汽缸盖9的外侧连接汽缸盖罩10，密封整个发动机，用于防尘。 在上箱体12内呈立式分布设置四个汽缸1、 2、 3、 4，汽缸1、 2、 3、 4 内分别安装活塞5、 6、 7、 8。活塞5固定连接在一带有沟槽的活塞推杆 16的顶端，活塞推杆16作为动导轨支承在布置于下箱体13内的动压支 承导轨15上，齿条17嵌入并固定在活塞推杆16沟槽内，与沟槽闭合组 成润滑冷却油路，构成活塞、推杆、齿条一体结构；活塞6固定连接在一带有沟槽活塞推杆20的顶端，活塞推杆20作为动导轨支承在布置于下箱 体13内的动压支承导轨21上，齿条19嵌入并固定在活塞推杆20沟槽内， 与沟槽闭合组成润滑冷却油路，构成活塞、推杆、齿条一体结构；齿条17、 19齿面相对且在竖直方向上平行布置。活塞7固定连接在一带有沟 槽活塞推杆23的顶端，活塞推杆23作为动导轨支承在布置于下箱体13 内的动压支承导轨22上，齿条24嵌入并固定在活塞推杆23沟槽内，与 沟槽闭合组成润滑冷却油路，构成活塞、推杆、齿条一体结构；活塞8 固定连接在一带有沟槽活塞推杆27的顶端，活塞推杆27支承作为动导轨 在布置于下箱体13内的动压支承导轨28上，齿条26嵌入并固定在活塞 推杆27沟槽内，与沟槽闭合组成润滑冷却油路，构成活塞、推杆、齿条 一体结构。齿条24、 26齿面相对且在竖直方向上平行布置。在上箱体12 和下箱体13之间通过轴承分别安装支承相互平行的传动轴30和输出轴 31，在传动轴30和输出轴31上分别同心安装两个大齿轮29和32、两个 小齿轮18和25;齿条17、 19与齿轮18啮合；齿条24、 26齿面相对且 在竖直方向上平行布置，且两根齿条24、 26与齿轮25啮合。两个齿轮18、 25分别与两轴30、 31同心安装连接，在两轴30、 31上分别固定连 接相互啮合的大齿轮传动齿轮29、 32，构成两轴联动机构。在上、下箱 体12、 13内设置安装循环冷却水的水套11。在下箱体的底部设置和活塞 推杆配合的缓冲槽14，用以活塞往复运动的缓冲吸振作用。
权利要求1、一种偏置式齿轮齿条发动机，其特征是设有固定连接的上、下箱体，上箱体的顶端设有汽缸盖和汽缸盖罩，上箱体内呈立式分布四个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞，每个活塞固定连接在一根活塞推杆的顶端，活塞推杆底端支承在下箱体内布置的动压支承导轨上，每根活塞推杆上固定连接一根齿条；上、下箱体之间通过轴承安装相互平行的传动轴和输出轴，传动轴和输出轴上分别各自安装大小两个齿轮；两个大齿轮相互啮合，两个小齿轮分别与两侧活塞推杆上固定连接的齿条啮合。
2、 根据权利要求1所述的偏置式齿轮齿条发动机，其特征是所述的 上、下箱体内设有循环冷却水套。
3、 根据权利要求1所述的偏置式齿轮齿条发动机，其特征是所述的 动压支承导轨上设有对活塞推杆和齿条进行润滑的油槽。
4、 根据权利要求1所述的偏置式齿轮齿条发动机，其特征是所述的 下箱体内的底部设有与活塞推杆相配合的缓冲槽。
专利摘要偏置式齿轮齿条发动机，属于发动机技术领域。其特征是设有固定连接的上、下箱体，上箱体的顶端设有汽缸盖和汽缸盖罩，上箱体内呈立式分布四个汽缸，每个汽缸内分别装有一个活塞，每个活塞固定连接在一根活塞推杆的顶端，活塞推杆底端支承在下箱体内布置的动压支承导轨上，每根活塞推杆上固定连接一根齿条；上、下箱体之间通过轴承安装相互平行的传动轴和输出轴，传动轴和输出轴上分别各自安装大小两个齿轮；两个大齿轮相互啮合，两个小齿轮分别与两侧活塞推杆上固定连接的齿条啮合。本实用新型结构合理紧凑，生产制造容易，成本低，克服对主轴的“死点”压力和对汽缸壁的侧向压力，避免敲缸、拉缸现象发生。
文档编号F02B75/40GK201218137SQ200820040569
公开日2009年4月8日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者崔云峰, 丹 张, 励 曾 申请人:扬州大学