專利名稱：扇齒發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械工程領(lǐng)域的內(nèi)燃機發(fā)動機，具體是一種汽車用扇形齒輪發(fā)動機。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括主機，起動機，發(fā)電機，機油泵，化油器，點火器，其特征在于
(1)汽缸的布局，在發(fā)動機的中心軸上布置有兩個扇形齒輪，每個扇形齒輪的兩邊布置有兩個汽缸，I和II，III和IV，每個汽缸完成一個行程的驅(qū)動。
(2)齒條扇形齒輪機構(gòu)，由與活塞固定的齒條和固定在中心軸上的扇形齒輪構(gòu)成；利用齒條齒輪機構(gòu)實現(xiàn)活塞直線移動到齒輪軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)換，為使齒條回程時，齒條不將回程運動傳給齒輪，而將齒輪作成扇形齒輪。這樣，活塞一直在作往復移動，而只將正向移動傳給中心軸轉(zhuǎn)動。
(3)中心軸連續(xù)轉(zhuǎn)動，在扇形齒輪的節(jié)園切線方向分布有4個汽缸，依次爆炸，依次驅(qū)動扇形齒輪實現(xiàn)0~180°，180°~360°，360~540°，540°~720°的連續(xù)轉(zhuǎn)動。完成汽缸工作的4個完整行程。
(4)連動機構(gòu)，每對汽缸I和II，III和IV的活塞各通過一對油缸實現(xiàn)的連動，其中，每對油缸通過油管連通，每對油缸通過其活塞桿分別與其對應(yīng)的汽缸上的齒條連接，在齒條直線運動的同時，通過油缸帶動另一個汽缸齒條復位；同時，帶兩個扇形齒輪的軸又可使汽缸I和III，II和IV連動。這樣，當一個汽缸作功時，其它汽缸依次完成排氣、吸氣、壓縮行程。
(5)凸輪軸傳動機構(gòu)，由中心軸上安裝的一對1∶2的螺旋齒輪和由其帶動的凸輪軸及其凸輪構(gòu)成。凸輪軸轉(zhuǎn)一周為一個整工作循環(huán)，由其上的圓柱凸輪帶動搖桿控制各氣閥的開閉。由一個圓柱凸輪控制兩個汽缸，即I和III，II和IV的工作(6)滾動花鍵導向機構(gòu)，采用滾動花鍵完成活塞、活塞桿及齒條的導向，采用非整周滾動花鍵，以保證減小活塞與汽缸的摩擦，減少活塞長度，保證齒條齒輪的正確嚙合。
本發(fā)明的技術(shù)效果，由于齒條齒輪傳動的傳動效率很高，其傳動效率可達0.98；因此，本發(fā)動機較現(xiàn)有曲柄連桿發(fā)動機，可節(jié)能10個百分點。另外，活塞不受側(cè)向推力，只受純軸向力，故可以減小活塞長度，降低活塞與汽缸的摩擦損耗，增長汽缸套和活塞的壽命；由于轉(zhuǎn)換機構(gòu)輸出的旋轉(zhuǎn)運動與活塞直線運動成正比，且在同樣的輸出轉(zhuǎn)速時，活塞往復運動約慢一倍，因此，輸出運動平穩(wěn)，振動小，動力性能好。由于可不用滑動軸承，輸出軸兩端為滾動軸承，也改善了機器的性能。發(fā)動機體積小，重量輕。


圖1為齒條扇形齒輪機構(gòu)，當汽缸[1]的活塞[2]向右作功時，活塞桿[3]向右移動，活塞桿由滾動花鍵副[4]導向，齒條[3]與活塞桿作成整體，這樣，齒條向右移動時，經(jīng)過齒條齒輪機構(gòu)帶動扇形齒輪[5]轉(zhuǎn)動，向外作功。扇形齒輪只有180°有齒與齒條嚙合，故齒條向右移動，使扇形齒輪轉(zhuǎn)過180°后，扇形齒輪與齒條脫離，這時，齒條在連動機構(gòu)油缸的推動下向左返回，不影響扇形齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
圖2為中心軸連續(xù)轉(zhuǎn)動機構(gòu)，扇形齒輪[5]安裝在中心軸上，由它轉(zhuǎn)動向外作功。當?shù)贗汽缸的齒條[3]向下移動，可帶動扇形齒輪[5]即中心軸逆時針轉(zhuǎn)過180°，此時，扇形齒輪[5]一方面與第I汽缸的齒條[3]，另一方面，又開始與第II汽缸的齒條[8]嚙合，第II汽缸的活塞向上作功，推動扇形齒輪繼續(xù)由180°轉(zhuǎn)到360°，即一整轉(zhuǎn)。
圖3表示四缸發(fā)動機的工作循環(huán)，其中圖3a示第I汽缸作功，齒條[3]向下移動，帶動扇形齒輪[5]逆時針轉(zhuǎn)過0~180°，圖3b示第II汽缸作功，齒條[8]向上移動，帶動扇形齒輪[6]逆時針轉(zhuǎn)過180°~360°，即一整轉(zhuǎn)。中心軸[6]的軸線是垂直紙面的，在中心軸上還有一套同樣的扇形齒輪和汽缸。圖3c示第III汽缸作功，帶動第二個扇形齒輪逆時針轉(zhuǎn)過360°~540°，圖3d示第IV汽缸作功，帶動第二個扇形齒輪逆時針轉(zhuǎn)過540°~720°，即兩個整轉(zhuǎn)，完成四行程的工作循環(huán)。
圖4示齒條的連動機構(gòu)，連動機構(gòu)由油缸[15，16，17]。油管[18]，油缸[19，20，21]組成，它的一端固定在汽缸I的齒條上，另一端固定在汽缸[2]的齒條上，由于油的不可壓縮性，因此，可使兩個齒條作同步移動。汽缸III和IV的齒條亦用同一方法連動。
圖5為發(fā)動機的總體布局，由于兩個扇形齒輪[5]和[7]均固定在中心軸[6]上，同時與汽缸I和汽缸III的齒條嚙合，因此，中心軸轉(zhuǎn)動時，汽缸I和汽缸III的齒條將同步移動。
連動機構(gòu)的目的，是實現(xiàn)各汽缸的作功，排氣，吸氣，壓氣4個行程，表1列出了四個汽缸的四個行程循環(huán)圖。
表1

在圖5中，汽缸I、II相對排列，汽缸I、III同向排列，兩個扇形齒輪[5]和[7]同相位固定在中心軸[6]上，由一對1∶2的螺旋齒輪[14]帶動凸輪軸[13]轉(zhuǎn)動，在凸輪軸上固定有圓柱凸輪12，經(jīng)搖桿10帶動氣閥工作。
圖6示滾動花鍵，由花鍵套[24]、鋼球[23]、齒條[22]組成，實現(xiàn)齒條軸向及圓周定位，運動靈活，效率高。
權(quán)利要求
1.一種扇齒發(fā)動機，包括主機，起動機，發(fā)電機，機油泵，化油器，點火器，排氣機構(gòu)；其特征在于(1)、汽缸的布局，在發(fā)動機的中心軸上布置有兩個扇形齒輪，每個扇形齒輪的兩邊布置有兩個汽缸(I和II，III和IV)，每個汽缸完成一個行程的驅(qū)動；(2)、齒條扇形齒輪機構(gòu)，由與活塞固定的齒條和固定在中心軸上的扇形齒輪構(gòu)成，由其實現(xiàn)活塞直線移動到扇形齒輪軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)換，齒輪作成扇形齒輪，使活塞一直在作往復移動，而只將正向移動傳給中心軸轉(zhuǎn)動；(3)中心軸連續(xù)轉(zhuǎn)動，在扇形齒輪的節(jié)園切線方向分布有4個汽缸，依次爆炸，依次驅(qū)動扇形齒輪實現(xiàn)0~180°，180°~360°，360~540°，540°~720°的連續(xù)轉(zhuǎn)動，完成汽缸工作的4個完整行程；(4)連動機構(gòu)，每對汽缸(I和II，III和IV)的活塞各通過一對油缸實現(xiàn)的連動，其中，每對油缸通過油管連通，每對油缸通過其活塞桿分別與其對應(yīng)的汽缸上的齒條連接，在齒條直線運動的同時，通過油缸帶動另一個汽缸齒條復位；同時，帶兩個扇形齒輪的軸又可使汽缸I和III，II和IV連動。這樣，當一個汽缸作功時，其它汽缸依次完成排氣、吸氣、壓縮行程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扇齒發(fā)動機，其特征是排氣機構(gòu)為凸輪軸傳動機構(gòu)，由中心軸上安裝的一對1∶2的螺旋齒輪和由其帶動的凸輪軸及其凸輪構(gòu)成，由其上的圓柱凸輪帶動搖桿(10)控制各汽缸氣閥的開閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扇齒發(fā)動機，其特征是采用非整周滾動花鍵完成活塞，活塞桿及齒條的導向；該滾動花鍵導向機構(gòu)，由花鍵套[24]、鋼球[23]、齒條[22]組成，其中滾動花鍵為非整周花鍵。
全文摘要
一種扇齒發(fā)動機，其特征是利用齒條扇形齒輪機構(gòu)實現(xiàn)活塞往復運動到扇形齒輪轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)換，由扇形齒輪同時實現(xiàn)齒條正方向嚙合，負方向不嚙合的功能。由分布在中心軸切向的四個汽缸依次作功，由油缸連動機構(gòu)實現(xiàn)各汽缸的完整工作循環(huán)。由滾動花鍵實現(xiàn)齒條的導向。這種發(fā)動機具有傳動效率高，節(jié)能，傳動平穩(wěn)，振動、噪聲小，結(jié)構(gòu)緊湊，重量小的優(yōu)點。
文檔編號F01B9/00GK1399063SQ02133660
公開日2003年2月26日 申請日期2002年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月22日
發(fā)明者梁錫昌, 王光建 申請人:重慶大學