直线/旋转转换机构及发动机的制作方法

本申请涉及运动机构领域，具体而言，涉及直线/旋转转换机构及发动机。

背景技术：

随着工业化的不断发展，发动机的应用越来越广泛，在汽车、航空航天的应用最为常见。目前的发动机大多为燃油式发动机，燃油式发动机在损耗了大量的燃油的同时，还有大量的废气排放，不环保并且造成了能源的浪费。

常规的燃油发动机主要包括油缸、活塞、连杆和偏心轮，其工作原理为活塞压缩油缸内的汽油，点火爆炸做功，推动连杆带动偏心轮旋转工作。偏心轮逆时针转动时，即偏心轮与连杆的连接点有6时逆转至12时一段，是惯性回转段。爆炸初始，爆炸处12时活塞、连杆以及偏心轮的径向在一条直线上，爆炸做功阻力最大，在9时处为做功输出较佳的位置。由此可知，一次爆炸做功如果其作用力始终能作用在9时处，其做功效率最高，最省能耗。

申请内容

有鉴于此，本申请的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种可变往复直线运动为单向旋转运动的直线/旋转转换机构和具有大而稳定、连续的驱动力，对动力输入利用率高的、节省能耗的发动机。

为解决上述问题，本申请提供的第一解决方案如下：

直线/旋转转换机构，包括直齿轮齿条副和转轴，所述直齿轮同轴且转动地设于所述转轴上，

还包括，同轴地设于所述转轴上的第一锥齿轮和第二锥齿轮，以及将所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮连接的传动锥齿轮；

还包括，单向转动方向相同的第一单向转动部和第二单向转动部；

所述第一锥齿轮通过所述第一单向转动部带动所述转轴单向转动，所述第二锥齿轮通过所述第二单向转动部带动所述转轴单向转动；

所述直齿轮设于所述第一锥齿轮的一个端面上。

在示例性实施例中，所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮转动地设于所述转轴上；

所述第一单向转动部包括同轴地设于所述转轴上的第一端面式棘齿，以及设于所述第一锥齿轮的端面上的与所述第一端面式棘齿单向扣合的棘齿；

所述第二单向转动部包括同轴地设于所述转轴上的第二端面式棘齿，以及设于所述第二锥齿轮的端面上的与所述第二端面式棘齿单向扣合的棘齿；

所述第一端面棘齿和所述第二端面棘齿的止回方向相同。

在示例性实施例中，所述第一端面式棘齿和所述第二端面式棘齿为一个双面带有棘齿的端面齿式棘轮，所述端面齿式棘轮固设于所述转轴上。

在示例性实施例中，所述第一端面式棘齿和所述第二端面式棘齿各为一个单面带有棘齿的端面齿式棘轮，两个所述端面齿式棘轮滑动地设于所述转轴上；

所述直线/旋转转换机构还包括压缩弹簧，所述压缩弹簧套设于所述转轴上并设于两个所述端面齿式棘轮之间。

在示例性实施例中，所述第一单向转动部和所述第二单向转动部均为单向轴承。

在示例性实施例中，所述第一锥齿轮、所述第二锥齿轮和所述传动锥齿轮上的齿均为螺旋齿。

为解决上述问题，本申请提供的第二解决方案如下：

发动机，包括往复直线驱动机构和上述的直线/旋转转换机构；

所述往复直线驱动机构驱动所述齿条做往复直线运动。

在示例性实施例中，，两个所述往复直线驱动机构设于所述齿条的两端，且两个所述往复直线驱动机构的运动方向相同。

在示例性实施例中，，还包括发动机本体，所述直线/旋转转换机构设于所述发动机本体内；

所述转轴由所述发动机本体中伸出并相对所述发动机本体转动。

在示例性实施例中，，还包括折粒装置，所述发动机本体上设有导轨，所述齿条在所述导轨上往复移动。

本申请与现有技术相比，具有如下优点：

本直线/旋转转换机构及发动机通过两个同轴的第一锥齿轮和第二锥齿轮，且第一锥齿轮和第二锥齿轮转动方向相反，在第一锥齿轮通过第一单向转动部带动转轴转动时，第二锥齿轮通过第二单向转动部在转轴上打滑，反之第一锥齿轮通过第一单向转动部在转轴上打滑时，第二锥齿轮通过第二单向转动部带动转轴转动。直齿轮齿条副，将齿条的往复直线运动转换成直齿轮的往复旋转运动，直齿轮连接在第一锥齿轮上，从而齿条的往复直线运动变成了第一锥齿轮的往复直线运动，从而得出无论第一锥齿轮顺时针或逆时针转动，均能保证转轴单向旋转。带有直线/旋转转换机构的发动机具有大而稳定、连续的驱动力，是一种对动力输入利用率高的、节省能耗的发动机。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例1所提供的直线/旋转转换机构的结构示意图；

图2示出了本申请实施例1所提供的发动机的结构示意图；

图3示出了本申请实施例1所提供的发动机的直齿轮齿条副结构示意图；

图4示出了本申请实施例2所提供的直线/旋转转换机构的结构示意图。

主要元件符号说明：

1-发动机；10-直线/旋转转换机构；20-往复直线驱动机构；30-发动机本体；100-转轴；101-直齿轮；102-齿条；110-第一锥齿轮；120-第二锥齿轮；130-第一单向转动部；1301-第一端面式棘齿；1302-棘齿；140-第二单向转动部；1401-第二端面式棘齿；150-压缩弹簧；160-传动锥齿轮。

具体实施方式

在下文中，将结合附图更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。因此，将参照在附图中示出的特定实施例更详细地描述本公开。然而，应理解：不存在将本公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。结合附图的描述，同样的附图标号标示同样的元件。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中，表述“或”或“a或/和b中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“a或b”或“a或/和b中的至少一个”可包括a、可包括b或可包括a和b二者。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

如图1所示，本身申请的直线/旋转转换机构10，包括直齿轮齿条副和转轴100，所述直齿轮101同轴且转动地设于所述转轴100上。直线/旋转转换机构10还包括，同轴地设于所述转轴100上的第一锥齿轮110和第二锥齿轮120，以及将所述第一锥齿轮110和所述第二锥齿轮120连接的传动锥齿轮160。直线/旋转转换机构10还包括，单向转动方向相同的第一单向转动部130和第二单向转动部140。所述第一锥齿轮110通过所述第一单向转动部130带动所述转轴100单向转动，所述第二锥齿轮120通过所述第二单向转动部140带动所述转轴100单向转动。所述直齿轮101设于所述第一锥齿轮110的一个端面上。

上述，直齿轮101齿条102副为一种变往复直线运动为双向旋转运动的机构，即通过齿条102的往复运动变为齿轮的双向旋转运动。直齿轮101齿条102副，确切的是齿条102相当于直线/旋转转换机构10的往复直线输入机构。转轴100为直线/旋转转换机构10的单向旋转的输出部件，同时转轴100为直齿轮101、第一锥齿轮110、第二锥齿轮120、第一单向转动部130和第二单向转动部140的承载部件。

第一锥齿轮110的端面上连接有直齿轮101，通过直齿轮101的转动带动第一锥齿轮110的转动，第一锥齿轮110通过传动锥齿轮160带动第二锥齿轮120转动。第一锥齿轮110和传动锥齿轮160之间的啮合交角为90°，传动锥齿轮160与第二锥齿轮120之间的啮合交角为90°，第一锥齿轮110和第二锥齿轮120为相同锥齿轮，从而使得第一锥齿轮110和第二锥齿轮120在转轴100上同轴的转动。第一锥齿轮110和第二锥齿轮120的转动方向相反。

第一锥齿轮110和第二锥齿轮120分别通过第一单向转动部130和第二单向转动部140带动转轴100转动。如第一单向转动部130和第二单向转动部140的转动方向均为顺时针锁死，逆时针转动。则当第一锥齿轮110顺时针转动时，第一锥齿轮110通过第一单向转动部130带动转轴100顺时针转动，第二锥齿轮120逆时针转动，第二锥齿轮120通过第二单向转动部140相对转轴100转动，从而不影响转轴100的顺时针转动。反之，当第一锥齿轮110逆时针转动时，则由第二锥齿轮120通过第二单向转动部140驱动转轴100顺时针转动。由此可知，无论第一锥齿轮110的顺时针或逆时针转动，即齿条102在往复直线运动时，均能转换成转轴100的单向旋转运动。

需要说明的是，该逆时针和顺时针的参照为转轴100的输出端的转动方向，如图中的自左向右看时的顺时针或逆时针。

下面结合附图，对本申请的具体实施方式作详细说明。

实施例1

本实施例中，所述直线/旋转转换机构10的所述第一锥齿轮110和所述第二锥齿轮120转动地设于所述转轴100上。第一单向转动部130包括同轴地设于所述转轴100上的第一端面式棘齿1301，以及设于所述第一锥齿轮110的端面上的与所述第一端面式棘齿1301单向扣合的棘齿1302。所述第二单向转动部140包括同轴地设于所述转轴100上的第二端面式棘齿1401，以及设于所述第二锥齿轮120的端面上的与所述第二端面式棘齿1401单向扣合的棘齿1302。所述第一端面式棘齿1301和所述第二端面式棘齿1401的止回方向相同。

上述，第一单向转动部130和第二单向转动部140均采用端面式棘齿单向扣合的方式。如图所示，第一锥齿轮110顺时针转动时，第一锥齿轮110上的棘齿1302在第一端面式棘齿1301上打滑，第二锥齿轮120逆时针转动，第二锥齿轮120上的棘齿1302和第二端面式棘齿1401扣合，从而带动转轴100逆时针转动。同理，第一锥齿轮110逆时针转动时，第一锥齿轮110上的棘齿1302与第一端面式棘齿1301扣合，从而带动转轴100逆时针转动，第二锥齿轮120顺时针转动，第二锥齿轮120上的棘齿1302在第二端面式棘齿1401上打滑。从而可知，无论第一锥齿轮110正转还是反转，转轴100均输出逆时针转动。

在另一实施例中，若第一单向转动部130和第二单向转动部140的单向扣合方向为顺时针扣合，即转轴100输出顺时针转动。

具体的，所述第一端面式棘齿1301和所述第二端面式棘齿1401各为一个单面带有棘齿的端面齿式棘轮，两个所述端面齿式棘轮滑动地设于所述转轴100上。所述直线/旋转转换机构10还包括压缩弹簧150，所述压缩弹簧150套设于所述转轴100上并设于两个所述端面齿式棘轮之间。

上述，采用两个单面带有棘齿的端面齿式棘轮，并在两个端面齿式棘轮之间加设压缩弹簧150，使得第一端面式棘齿1301和第二端面式棘齿1401分别与第一锥齿轮110和第二锥齿轮120之间具有较大的接合力，防止棘齿在扣合方向上的打滑，使得棘齿的扣合稳定性更好、更有效。同时弱化棘齿在打滑方向的刚度，利于棘齿间的打滑。减小了第一锥齿轮110和第二锥齿轮120的间距的精度，该精度的误差由压缩弹簧150进行补偿。

在另一实施例中，所述第一端面式棘齿1301和所述第二端面式棘齿1401为一个双面带有棘齿的端面齿式棘轮，所述端面齿式棘轮固设于所述转轴100上。采用一个双面带有棘齿的端面齿式棘轮与第一锥齿轮110和第二锥齿轮120的端面的棘齿1302构成第一单向转动部130和第二单向转动部140，减少了构件的数量，使得第一锥齿轮110和第二锥齿轮120的同轴度更好，传动的一致性更好。

本实施例中，所述第一锥齿轮110、所述第二锥齿轮120和所述传动锥齿轮160上的齿均为螺旋齿。螺旋齿传动具有磨损小，传动声噪小的优点。

请一并参阅图2和图3，本实施例还提供一种发动机1，它包括往复直线驱动机构20和上述的直线/旋转转换机构10。所述往复直线驱动机构20驱动所述齿条102做往复直线运动。

上述，通过往复直线驱动机构20驱动齿条102往复运动从而使得转轴100输出连续的单向转动。由于齿条102的施力方向和齿条102齿轮接合点到齿心的连线垂直，从而使得齿条102对直齿轮101的施力始终保持为最大，是最佳的力学驱动点。

本实施例中，两个所述往复直线驱动机构20设于所述齿条102的两端，且两个所述往复直线驱动机构20的运动方向相同。两个往复直线驱动机构20在齿条102的两端驱动齿条102移动，一个往复直线驱动机构20推动齿条102移动，另一个往复直线驱动机构20拉动齿条102移动。从而对齿条102的双向移动提供均匀稳定的动力。

可以理解，往复直线驱动机构20动力源可以为油泵液压机构、电磁感应式的直线电机、气泵气压机构、燃油爆炸式的直线机构中的一种或多种机构的组合。本实施例的往复直线驱动机构20为直线电机。

发动机1还包括发动机本体30，所述直线/旋转转换机构10设于所述发动机本体30内。所述转轴100由所述发动机本体30中伸出并相对所述发动机本体30转动。转轴100作为发动机1的动力输出轴。

本实施例中，齿条102由发动机本体30中伸出，两个往复直线驱动机构20设于发动机本体30外部。所述发动机本体30上设有导轨，所述齿条102在所述导轨上往复移动。通过在发动机本体30上加设导轨使得齿条102的运动方向更加准确和稳定。

带有直线/旋转转换机构10的发动机1具有大而稳定、连续的驱动力，是一种对动力输入利用率高的、节省能耗的发动机1。

实施例2

如图4所示，本实施例中，带有直线/旋转转换机构10的第一单向转动部130和第二单向转动部140均为单向轴承。单向轴承是在一个方向上可以自由转动，而在另一个方向上锁死的一种轴承。单向轴承的金属外壳里，包含很多个滚轴，滚针或者滚珠，而其滚动座(穴)的形状使它只能向一个方向滚动，而在另一个方向上会产生很大的阻力。

本实施例中，单向轴承为顺时针转动，逆时针锁死。第一锥齿轮110和转轴100之间设有一个单向轴承，第二锥齿轮120和转轴100之间设有一个单向轴承。当第一锥齿轮110顺时针转动时，第一锥齿轮110在转轴100上打滑，第二锥齿轮120逆时针转动，第二锥齿轮120通过单向轴承带动转轴100逆时针转动。同理，当第一锥齿轮110逆时针转动时，第一锥齿轮110通过单向轴承带动转轴100逆时针转动，第二锥齿轮120顺时针转动，第二锥齿轮120在转轴100上打滑。由此可知，无论第一锥齿轮110的顺时针或逆时针转动，即齿条102在往复直线运动时，均能转换成转轴100的单向旋转运动。

通过采用单向轴承作为第一单向转动部130和第二单向转动部140，从而使得单向转动性更好，同时转动摩擦小，不同锥齿轮切换转动冲力小。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。