專利名稱：四缸對置驅(qū)動式齒輪齒條發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及發(fā)動機結(jié)構(gòu)和機械傳動技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
發(fā)動機是汽車動力的源泉。迄今為止，除了為數(shù)不多的電動汽車之外， 汽車發(fā)動機都是熱能動力裝置，簡稱熱機。在熱機中借助工質(zhì)的狀態(tài)變化， 將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成機械能。這種發(fā)動機通過曲柄連桿機構(gòu)將活塞 的往返直線運動轉(zhuǎn)變成曲柄的旋轉(zhuǎn)運動，進而將功率輸出。在做功沖程中， 發(fā)動機將燃料燃燒產(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)動機的性能。
實用新型內(nèi)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(cè)向壓力，結(jié)構(gòu)簡單、使用范圍廣、工作可靠、能源利用率高的四缸對置驅(qū)
動式齒輪齒條發(fā)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(shè)置汽缸蓋，上箱體內(nèi)呈臥式對稱分布兩 個汽缸，下箱體內(nèi)呈臥式對稱分布另兩個汽缸，每個汽缸內(nèi)分別裝有一個活 塞；上箱體內(nèi)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(gòu)與兩根傳動輸出軸同心連接，且，所述兩組單方 向控制機構(gòu)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(gòu)、方向控制機構(gòu)以及輸出軸聯(lián)動機構(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。同一箱體中的兩個活塞由相應(yīng)的活塞推桿固定連接為一體，構(gòu)成兩 缸驅(qū)動裝置，上、下箱體構(gòu)成發(fā)動機的四缸四沖程裝置；同時與夾于兩齒條 間的兩個齒輪相嚙合，構(gòu)成雙齒條一雙齒輪機構(gòu)，通過各單方向控制機構(gòu)只 能傳遞一個方向的旋轉(zhuǎn)運動，兩個單方向控制機構(gòu)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(gòu)成輸出軸聯(lián)動機構(gòu)。本實用新型利用 齒輪齒條機構(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。
本實用新型的工作原理可燃氣爆炸產(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(chǎn)生的正壓力 通過雙齒條一雙齒輪機構(gòu)以及單方向控制機構(gòu)傳遞給兩根輸出傳動軸。由于 兩輸出傳動軸通過參數(shù)相同的齒輪嚙合構(gòu)成等輸出軸轉(zhuǎn)速聯(lián)動機構(gòu)，故無論 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。故，本實用新型具有以下兩大優(yōu)越性
1、 因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)動機的效率達到最大，動靜態(tài)性能較佳。
2、 采用齒輪齒條機構(gòu)就使得在做功沖程中，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雙齒條一雙齒輪傳動機構(gòu)來 驅(qū)動輸出傳動軸轉(zhuǎn)動，減少無用功，進而最大限度地提高發(fā)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(nèi)設(shè)置循環(huán)冷卻水 的水套。本實用新型所述單方向控制機構(gòu)為超越離合器，或棘輪一棘爪機構(gòu)。 本實用新型上、下箱體形成的閉合空間為發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的機油油箱。 本實用新型還在汽缸蓋的外側(cè)分別設(shè)置汽缸蓋罩，密封整個發(fā)動機，利于防塵。


圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為方向控制機構(gòu)傳動示意圖。 圖3為輸出軸聯(lián)動齒輪機構(gòu)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(gòu)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(gòu)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，并固定連接形成的閉合空間為發(fā) 動機潤滑系統(tǒng)的機油油箱。
本實用新型采用汽缸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(jié)構(gòu)(同在上箱體3內(nèi))，汽缸16與汽缸23為 一整體結(jié)構(gòu)(同在下箱體25內(nèi))。上缸體3和下缸體25采用缸體螺栓聯(lián)接， 在上、下箱體3、 25的左右兩側(cè)分別裝有汽缸蓋2和汽缸蓋14，用于密封和 形成配氣裝置，進而構(gòu)成燃燒室，在汽缸蓋2和汽缸蓋14的外側(cè)聯(lián)接有汽缸 蓋罩1和汽缸蓋罩15，密封整個發(fā)動機，用于防塵。每個汽缸內(nèi)安裝有一個活塞，上箱體3內(nèi)對稱布置的兩個活塞6、 13，并 分別固定在帶有溝槽的活塞推桿11的兩端，齒條10嵌入并固定在活塞推桿 ll溝槽內(nèi)，構(gòu)成活塞、推桿、齒條一體結(jié)構(gòu)。下箱體25內(nèi)對稱布置的兩個 汽缸活塞17、 24，并分別固定在帶有溝槽的活塞推桿22的兩端。齒條21嵌 入并固定在活塞推桿22溝槽內(nèi)，構(gòu)成活塞、推桿、齒條一體結(jié)構(gòu)。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(shù)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(gòu)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(gòu)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(gòu)。使得兩齒條
10、 21的往復(fù)式直線運動轉(zhuǎn)變成兩齒輪7、 18的旋轉(zhuǎn)運動，齒輪7的運動或 動力通過單方向控制機構(gòu)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(gòu)19傳遞給另一傳動輸出軸20，由于傳動齒輪26、 27相互嚙 合，故，通過齒輪26、 27構(gòu)成閉環(huán)聯(lián)動機構(gòu)。以上單方向控制機構(gòu)7、 19 可以為超越離合器或棘輪 一 棘爪機構(gòu)。另外，在上、下箱體3、 25內(nèi)還設(shè)置循環(huán)冷卻水的水套5。
權(quán)利要求1、四缸對置驅(qū)動式齒輪齒條發(fā)動機，其主要特征在于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(shè)置汽缸蓋，上箱體內(nèi)呈臥式對稱分布兩個汽缸，下箱體內(nèi)呈臥式對稱分布另兩個汽缸，每個汽缸內(nèi)分別裝有一個活塞；上箱體內(nèi)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(gòu)與兩根傳動輸出軸同心連接，且，所述兩組單方向控制機構(gòu)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(jù)權(quán)利要求1所述四缸對置驅(qū)動式齒輪齒條發(fā)動機，其特征在于在 上、下箱體分別內(nèi)設(shè)置循環(huán)冷卻水的水套。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述四缸對置驅(qū)動式齒輪齒條發(fā)動機，其特征在于所 述單方向控制機構(gòu)為超越離合器，或棘輪一棘爪機構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述四缸對置驅(qū)動式齒輪齒條發(fā)動機，其特征在于上、 下箱體形成的閉合空間為發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的機油油箱。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述四缸對置驅(qū)動式齒輪齒條發(fā)動機，其特征在于在 汽缸蓋的外側(cè)分別設(shè)置汽缸蓋罩。
專利摘要四缸對置驅(qū)動式齒輪齒條發(fā)動機，涉及發(fā)動機結(jié)構(gòu)和機械傳動技術(shù)領(lǐng)域。在相對布置的上、下箱體的兩端分別設(shè)置汽缸蓋，上、下箱體內(nèi)分別呈臥式對稱分布兩對汽缸，各汽缸內(nèi)設(shè)活塞；上、下箱體內(nèi)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(gòu)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(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。
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(yōu)先權(quán)日2008年4月7日
發(fā)明者姜明明, 崔云峰, 勵 曾, 王張合, 飆 董 申請人:揚州大學(xué)