專利名稱：推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械工程領(lǐng)域的一種推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，特別是涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前世界上普遍使用的發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)將活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞推動(dòng)連桿做功時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與連桿存在不停變化的夾角并產(chǎn)生側(cè)向分力，會(huì)造成大量的能量損耗，還會(huì)加重活塞環(huán)與汽缸的磨損。

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上問題與不足，本發(fā)明提供的是一種由推桿內(nèi)部的直齒條直接驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，齒輪在運(yùn)動(dòng)到不同的位置后分別與推桿內(nèi)兩側(cè)的直齒條嚙 合，推桿隨活塞一起運(yùn)動(dòng)時(shí)通過直齒條驅(qū)動(dòng)齒輪和輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪隨輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也能驅(qū)動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)，從而活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出動(dòng)力。本發(fā)明的有益效果是推桿隨活塞一同運(yùn)動(dòng)并直接通過直齒條驅(qū)動(dòng)齒輪和輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)做功，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，節(jié)省能源，并減小氣缸和活塞的磨損，延長發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。


圖I是推桿101的側(cè)面視圖。圖2是推桿101的正面視圖。圖3是本發(fā)明沿圖2中3-3的局部剖視圖。圖4是表示推桿101內(nèi)的非圓內(nèi)齒輪120的形狀的示意圖。圖5是第一實(shí)施例沿圖3中5-5的剖視圖。圖6是第一實(shí)施例的立體圖。圖7是第一實(shí)施例的分解立體圖。圖8是第一實(shí)施例的齒輪軸100和齒輪110的立體圖。圖9是第一實(shí)施例的齒輪301的側(cè)視平面圖。圖10是第一實(shí)施例的齒輪301的立體圖。圖11是第一實(shí)施例的沿圖5中11-11的局部剖視圖。圖12是第一實(shí)施例的齒輪201的側(cè)視平面圖。圖13是第一實(shí)施例的齒輪201的立體圖。圖14至圖19是第一實(shí)施例在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行到不同行程時(shí)的側(cè)視示意圖。圖20至圖22是對(duì)第一實(shí)施例中的齒輪201進(jìn)行改進(jìn)的示意圖。圖23至圖31是第一實(shí)施例中的齒輪201的溝槽凸輪202改為凸緣凸輪203的示意圖。
圖26是第一實(shí)施例中的齒輪201的溝槽凸輪202改為凸緣凸輪203后沿圖5中11-11的局部剖視圖。圖32至圖33是對(duì)第一實(shí)施例中齒輪301與推桿100的結(jié)合方式進(jìn)行第一種改進(jìn)的附圖。圖34至圖37是對(duì)第一實(shí)施例中齒輪301與推桿100的結(jié)合方式進(jìn)行第二種改進(jìn)的附圖。圖38是第二實(shí)施例的立體圖。圖39是第二實(shí)施例的分解圖。圖40是第二實(shí)施例中的推桿101的側(cè)面視圖。圖41是第二實(shí)施例中的推桿101的正面視圖。 圖42是第二實(shí)施例沿圖41中的42-42的局部剖視圖。圖43是第二實(shí)施例沿圖42中43_43的剖視圖。圖44是第二實(shí)施例的齒輪100和齒輪108的立體圖。圖45是第二實(shí)施例的齒輪301的側(cè)視平面圖。圖46是第二實(shí)施例的齒輪301的立體圖。圖47是第二實(shí)施例的非圓齒輪304的立體圖和側(cè)視平面圖。圖48是第二實(shí)施例的連桿的立體圖。圖49是第二實(shí)施例的沿圖43中49_49的局部剖視圖。圖50是第二實(shí)施例的凸緣凸輪207的平面視圖。圖51是第二實(shí)施例的凸緣凸輪207的立體圖。圖52至圖57是第二實(shí)施例在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行到不同行程時(shí)的示意圖。圖58至圖60是對(duì)第二實(shí)施例的凸緣凸輪207進(jìn)行改進(jìn)的示意圖。圖61是對(duì)本發(fā)明中的推桿101內(nèi)的非圓內(nèi)齒輪進(jìn)行改進(jìn)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明首先，描述本發(fā)明的第一實(shí)施例如圖I至圖3所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體400內(nèi)設(shè)有導(dǎo)槽401，推桿101的上端與活塞111連接，推桿101與氣缸體內(nèi)壁接觸的兩側(cè)有長條狀凸起的鍵106，另兩側(cè)的靠近低端設(shè)有短軸107 ;推桿101的鍵106與活塞運(yùn)動(dòng)的方向平行并裝入氣缸體400的導(dǎo)槽401中，推桿101被限制為只能在氣缸體400內(nèi)沿活塞111的軸向直線運(yùn)動(dòng)。推桿101內(nèi)部有一空腔，該空腔內(nèi)壁為非圓內(nèi)齒輪120，且該空腔內(nèi)有一齒輪軸100與非圓內(nèi)齒輪120嚙合。如圖4所示，非圓內(nèi)齒輪120由以下4部分組成與推桿101運(yùn)動(dòng)方向平行的兩側(cè)為直齒條102和103，上端為圓弧形或橢圓弧形的內(nèi)齒輪104，下端為圓弧形或橢圓弧形的內(nèi)齒輪105。參照?qǐng)D3至圖7，齒輪軸100的直徑小于直齒條102和103的距離，可在直齒條102和103之間往復(fù)移動(dòng)，從而在推桿101往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)分別與兩側(cè)直齒條102和103，以及內(nèi)齒輪104和105嚙合，齒輪軸100的軸向與推桿101的運(yùn)動(dòng)方向垂直。齒輪軸100的兩端為短軸109，并分別固裝有齒輪110，齒輪110的直徑大于齒輪軸100的直徑。
在齒輪軸100的旁側(cè)設(shè)有副軸300，副軸300安裝在氣缸體內(nèi)并與齒輪軸100平行，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，不能軸向移動(dòng)，副軸300上固裝有兩個(gè)齒輪301，該齒輪301朝向推桿的側(cè)面設(shè)有溝槽凸輪302與齒輪軸100結(jié)合；齒輪軸100的兩端各設(shè)有一個(gè)連桿204，短軸109裝入連桿204的上端，短軸109的兩端裝有軸承并通過該軸承與溝槽凸輪302接觸，齒輪301轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過溝槽凸輪302驅(qū)動(dòng)齒輪軸100在推桿101的非圓內(nèi)齒輪120內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖8畫出了齒輪軸100和齒輪110的立體圖。圖9畫出了齒輪301和側(cè)面的溝槽凸輪302的平面圖。圖10畫出了齒輪301和側(cè)面的溝槽凸輪302的立體圖。參照?qǐng)D6，圖7，圖11，圖12和圖13 :在推桿101的下方為輸出軸200，該輸出軸200裝在氣缸體400內(nèi)并可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸200的一端伸出氣缸體外連接飛輪，輸出軸200的軸心與活塞111的軸心垂直相交，并且與齒輪軸100平行；位于推桿101的兩側(cè)有2 個(gè)分別與齒輪Iio嚙合的齒輪201，該2個(gè)齒輪201固裝在輸出軸200上，齒輪201朝向推桿101的側(cè)面設(shè)有溝槽凸輪202，并通過該溝槽凸輪202與推桿101結(jié)合推桿101的短軸107裝有軸承，并通過該軸承與溝槽凸輪202接觸，齒輪201轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過溝槽凸輪202驅(qū)動(dòng)推桿101往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推桿101運(yùn)動(dòng)時(shí)也可以通過短軸107驅(qū)動(dòng)齒輪201轉(zhuǎn)動(dòng)。連桿204的下端連接輸出軸200，上端連接齒輪軸100 ;輸出軸200上還固裝有2個(gè)齒輪206，該齒輪206分別與固裝在副軸300上的2個(gè)齒輪301嚙合。下面結(jié)合圖14至圖19說明第一實(shí)施例的實(shí)施方式，圖14至圖19是第一實(shí)施例在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行到各個(gè)不同行程時(shí)的示意圖，為讓示意圖更加清楚明了，連桿204沒有畫出參考圖14 :齒輪110與齒輪201嚙合，齒輪206與齒輪301嚙合；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)開始吸氣行程時(shí)，推桿101與活塞一起處于上止點(diǎn)，齒輪201跟著由飛輪帶動(dòng)的輸出軸200 —起順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)齒輪110和齒輪軸100 —起逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)齒輪201通過溝槽凸輪202驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞111開始下行，齒輪軸100與非圓內(nèi)齒輪120下端的內(nèi)齒輪105嚙合，齒輪206和輸出軸200 —起順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)齒輪301逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪軸100在齒輪301側(cè)面的溝槽凸輪302驅(qū)動(dòng)下向左側(cè)齒條102運(yùn)動(dòng)；參考圖15 :當(dāng)齒輪軸100運(yùn)動(dòng)到開始與左側(cè)齒條102嚙合時(shí)，齒輪軸100繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并開始驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞下行；參考圖16 :當(dāng)推桿101下行到上端的內(nèi)齒輪104開始與齒輪軸100嚙合時(shí)，齒輪軸100開始被齒輪301驅(qū)動(dòng)向右側(cè)齒條103運(yùn)動(dòng)并保持與內(nèi)齒輪104嚙合，齒輪201通過溝槽凸輪202驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞下行到下止點(diǎn)。參考圖17 :當(dāng)活塞位于下止點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)開始進(jìn)入壓縮行程時(shí)，齒輪201通過溝槽凸輪202驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞上行，齒輪軸100與內(nèi)齒輪104保持嚙合的同時(shí)繼續(xù)向右側(cè)齒條103運(yùn)動(dòng)。參考圖18 :當(dāng)齒輪軸100運(yùn)動(dòng)到右側(cè)齒條103頂部并開始與齒條103嚙合時(shí)，齒輪軸100繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并開始驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞上行。參考圖19 :當(dāng)推桿101上行到內(nèi)齒輪105開始與齒輪軸100嚙合時(shí)，齒輪軸100在齒輪301的驅(qū)動(dòng)下向左側(cè)齒條102運(yùn)動(dòng)并保持與內(nèi)齒輪105嚙合，齒輪201通過溝槽凸輪202繼續(xù)驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞上行，直至活塞運(yùn)行到上止點(diǎn)。
參考圖14 :當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入做功行程時(shí)，推桿101開始通過短軸107驅(qū)動(dòng)齒輪201繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。參考圖15 :當(dāng)齒輪軸100被齒輪301驅(qū)動(dòng)到開始與左側(cè)齒條102嚙合時(shí)，推桿101開始通過齒條102驅(qū)動(dòng)齒輪軸100繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪110跟著齒輪軸100 —起轉(zhuǎn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)齒輪201和輸出軸200順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出動(dòng)力。參考圖16 :當(dāng)活塞和推桿101向下運(yùn)行到推桿101的內(nèi)齒輪104開始與齒輪軸100嚙合時(shí)，齒輪軸100開始被齒輪301驅(qū)動(dòng)向右邊齒條103運(yùn)動(dòng)，推桿101通過短軸107繼續(xù)驅(qū)動(dòng)齒輪201順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，直到活塞運(yùn)行到下止點(diǎn)。參考圖17 :當(dāng)活塞位于下止點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)開始進(jìn)入排氣行程時(shí)，齒輪201和輸出軸200隨飛輪一起繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并通過溝槽凸輪202驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞上行。參考圖18 :當(dāng)齒輪軸100運(yùn)行到開始與右側(cè)齒條103上端嚙合時(shí)，齒輪201驅(qū)動(dòng) 齒輪110和齒輪軸100繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪軸100驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞上行。參考圖19 :直到齒輪軸100開始與下端的內(nèi)齒輪105嚙合時(shí)，齒輪軸100被齒輪301驅(qū)動(dòng)開始向左側(cè)齒條102運(yùn)動(dòng)并保持與內(nèi)齒輪105嚙合，由這時(shí)開始，齒輪201通過溝槽凸輪202驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞繼續(xù)上行至上止點(diǎn)。然后發(fā)動(dòng)機(jī)可以持續(xù)重復(fù)運(yùn)行上面所述的四個(gè)行程，從而將活塞和推桿101的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為齒輪軸100和輸出軸200的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而且輸出軸200的轉(zhuǎn)動(dòng)也能轉(zhuǎn)化為活塞和推桿101的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在第一實(shí)施例中，齒輪201側(cè)面的溝槽凸輪202還可以作如下改進(jìn)當(dāng)齒輪軸100與非圓內(nèi)齒輪120的直齒條102或103嚙合時(shí)，齒輪軸100與直齒條102或103互相驅(qū)動(dòng)做功，這時(shí)不需要齒輪201側(cè)面的溝槽凸輪202與推桿101的短軸107互相驅(qū)動(dòng)做功，這時(shí)與短軸107接觸的部分溝槽可稱為非做功溝槽，如圖20所示非做功溝槽為圖中角A和角B內(nèi)的202A和202B，為減少摩擦阻力，可以將非做功溝槽202A和202B的寬度加大，使該部分溝槽不與短軸107以及短軸107上的軸承接觸。圖21是圖20中的方框E部分的局部平面圖，圖22是圖21中沿22-22的局部剖視圖，短軸107以及短軸107上的軸承與非做功溝槽202B間有間隙210。在第一實(shí)施例中，齒輪201側(cè)面的溝槽凸輪202還可以改為凸緣凸輪203與推桿101結(jié)合，圖23是改進(jìn)后推桿101的立體圖，圖24是改進(jìn)后推桿101的正面視圖，圖25是改進(jìn)后推桿101的側(cè)面視圖，圖26是改進(jìn)后沿圖5中11-11的局部剖視圖，圖27是改進(jìn)后齒輪201的側(cè)視平面圖，圖28是改進(jìn)后齒輪201的立體圖；推桿兩側(cè)的短軸改為每側(cè)2個(gè)，該2個(gè)短軸107的排列方向與推桿的運(yùn)動(dòng)方向相同，短軸107上裝有軸承，并通過該軸承與齒輪201側(cè)面的凸緣凸輪203接觸。這樣改進(jìn)的有益效果是短軸107上的軸承與凸緣凸輪203接觸時(shí)，始終保持相同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，進(jìn)一步提高效率。當(dāng)?shù)谝粚?shí)施例中的齒輪201側(cè)面采用凸緣凸輪203與推桿101結(jié)合時(shí)，還可以進(jìn)一步作如下改進(jìn)當(dāng)齒輪軸100與直齒條102或103嚙合時(shí)，齒輪軸100與直齒條102或103互相驅(qū)動(dòng)做功，這時(shí)不需要齒輪201側(cè)面的凸緣凸輪203與推桿101的短軸107互相驅(qū)動(dòng)做功，這時(shí)與短軸107接觸的部分凸緣可稱為非做功凸緣，如圖29所示非做功凸緣為圖中角C和角D內(nèi)的203C和203D，為減少摩擦阻力，可以將非做功凸緣203C和203D的寬度減小，使該部分凸緣不與短軸107以及短軸107上的軸承接觸。圖30是圖29中的方框F部分的局部平面圖，圖31是圖30中沿31-31的局部剖視圖，短軸107以及短軸107上的軸承與非做功凸緣203D間有間隙211。在本發(fā)明中，齒輪軸100與齒輪301的結(jié)合還可以采用如圖32中的方式進(jìn)行改進(jìn)圖32是改進(jìn)后沿圖3中的5-5的局部剖視圖齒輪軸100的短軸裝入連桿204的上端，每個(gè)連桿204的上端朝向齒輪301的側(cè)面設(shè)有短軸205，短軸205裝有軸承，并通過軸承與齒輪301側(cè)面的溝槽凸輪302接觸，圖33畫出了圖32中的連桿的立體圖。在本發(fā)明中，齒輪軸100與齒輪301的結(jié)合還可以采用如圖34中的方式進(jìn)行改進(jìn)圖34是改進(jìn)后沿圖3中的5-5的局部剖視圖，齒輪301側(cè)面設(shè)有凸緣凸輪303，齒輪軸100的短軸裝入連桿204的上端，每個(gè)連桿204的上端朝向齒輪301的側(cè)面設(shè)有2個(gè) 短軸205，該2個(gè)短軸的排列方向與連桿的軸向垂直，短軸205裝有軸承，并通過軸承與齒輪301側(cè)面的凸緣凸輪303接觸，圖35畫出了圖34中的連桿的立體圖，圖36畫出了圖34中的齒輪301及其側(cè)面的凸緣凸輪303的平面圖，圖37畫出了圖34中的齒輪301及其側(cè)面的凸緣凸輪303的立體圖。下面，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施例作詳細(xì)描述如圖38至圖42所示在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體400內(nèi)設(shè)有導(dǎo)槽401，推桿101的上端與活塞111連接，推桿101與氣缸體內(nèi)壁接觸的兩側(cè)有長條狀凸起的鍵106，另兩側(cè)的靠近低端各設(shè)有2個(gè)短軸107，該2個(gè)短軸的排列方向與推桿101的運(yùn)動(dòng)方向平行；推桿101的鍵106與活塞運(yùn)動(dòng)的方向平行并裝入氣缸體400的導(dǎo)槽401中，推桿101被限制為只能在氣缸體400內(nèi)沿活塞111的軸向直線運(yùn)動(dòng)。推桿101內(nèi)部有一空腔，該空腔內(nèi)壁為非圓內(nèi)齒輪120，且該空腔內(nèi)有一齒輪軸100與非圓內(nèi)齒輪120嚙合。推桿101的非圓內(nèi)齒輪120和第一實(shí)施例的非圓內(nèi)齒輪120 —樣,參照?qǐng)D4,非圓內(nèi)齒輪120由以下4部分組成與推桿101運(yùn)動(dòng)方向平行的兩側(cè)為直齒條102和103，上端為圓弧形或橢圓弧形的內(nèi)齒輪104，下端為圓弧形或橢圓弧形的內(nèi)齒輪105。齒輪軸100的直徑小于直齒條102和103的距離，可在直齒條102和103之間往復(fù)移動(dòng)，從而在推桿101往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)分別與兩側(cè)直齒條102和103，以及內(nèi)齒輪104和105嚙合，齒輪軸100的軸向與推桿101的運(yùn)動(dòng)方向垂直。參照?qǐng)D43，齒輪軸100兩端的短軸分別固裝有齒輪108，在齒輪軸100的旁側(cè)設(shè)有副軸300，副軸300安裝在氣缸體內(nèi)并與齒輪軸100平行，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，不能軸向移動(dòng)，副軸300上固裝有兩個(gè)齒輪301，該齒輪301朝向推桿的側(cè)面設(shè)有凸緣凸輪303與齒輪軸100結(jié)合；齒輪軸100的兩端各設(shè)有一個(gè)連桿204，連桿204的上端連接輪軸100兩端的短軸109，下端連接輸出軸200，連桿的上端朝向齒輪301的一側(cè)設(shè)有2個(gè)短軸205，該2個(gè)短軸205的排列方向與連桿的軸向垂直，短軸205裝有軸承，并通過該軸承與凸緣凸輪303接觸，齒輪301轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過凸緣凸輪303驅(qū)動(dòng)齒輪軸100在推桿101的非圓內(nèi)齒輪120內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。齒輪軸100兩端的短軸109還裝有2個(gè)齒輪108，副軸上固裝有2個(gè)非圓齒輪304，該2個(gè)非圓齒輪304分別與齒輪108嚙合。圖44是第二實(shí)施例的齒輪100和齒輪108的立體圖。
圖45是第二實(shí)施例的齒輪301及其側(cè)面的凸緣凸輪303的側(cè)視平面圖。圖46是第二實(shí)施例的齒輪301的立體圖。圖47是第二實(shí)施例的非圓齒輪304的立體圖和側(cè)視平面圖。圖48畫出了連桿204的立體圖。參照?qǐng)D38，圖39和圖49 :在推桿101的下方為輸出軸200，該輸出軸200裝在氣缸體400內(nèi)并可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸200的一端伸出氣缸體外連接飛輪，輸出軸200的軸心與活塞111的軸心垂直相交，并且與齒輪軸100平行；位于推桿101的兩側(cè)有2個(gè)凸緣凸輪207固裝在輸出軸200上，凸緣凸輪207朝向推桿101的側(cè)面設(shè)有凸緣208，并通過該凸緣208與推桿101結(jié)合推桿101的短軸107裝有軸承，并通過該軸承與凸緣208接觸，凸緣凸輪207轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過凸緣208驅(qū)動(dòng)推桿101往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推桿101運(yùn)動(dòng)時(shí)也可以通過短軸107驅(qū)動(dòng)凸緣凸輪207轉(zhuǎn)動(dòng)。
參照?qǐng)D38和圖39，輸出軸200上還固裝有2個(gè)齒輪206，該齒輪206分別與固裝在副軸300上的2個(gè)齒輪301嚙合。圖50畫出了凸緣凸輪207及其側(cè)面的凸緣208的平面圖。圖51畫出了凸緣凸輪207及其側(cè)面的凸緣208的立體圖。下面結(jié)合圖52至圖57詳細(xì)說明第二實(shí)施例的運(yùn)行方式，圖52至圖57是第二實(shí)施例在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行到各個(gè)不同行程時(shí)的示意圖，為讓示意圖更加清楚明了，連桿204沒有畫出參考圖52 :齒輪軸100與非圓內(nèi)齒輪120下端的內(nèi)齒輪105嚙合，齒輪108與非圓齒輪304嚙合，齒輪206與齒輪301嚙合；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)開始吸氣行程時(shí)，推桿101與活塞一起處于上止點(diǎn)，飛輪驅(qū)動(dòng)輸出軸200和固裝在輸出軸200上的凸緣凸輪207 —起順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，凸緣凸輪207通過凸緣208驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞開始下行，齒輪206跟著輸出軸200 —起順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)齒輪301和副軸300以及固裝在副軸300上的非圓齒輪304 —起逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，非圓齒輪304轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)齒輪108和齒輪軸100 —起順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪軸100在齒輪301的凸緣凸輪303驅(qū)動(dòng)下向右側(cè)齒條103運(yùn)動(dòng)；參考圖53 :當(dāng)齒輪軸100運(yùn)動(dòng)到開始與右側(cè)齒條103的低端嚙合時(shí)，齒輪軸100繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并開始驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞下行；參考圖54 :當(dāng)推桿101下行到上端的內(nèi)齒輪104開始與齒輪軸100嚙合時(shí)，齒輪軸100開始被凸緣凸輪303驅(qū)動(dòng)向左側(cè)齒條102運(yùn)動(dòng)并保持與內(nèi)齒輪104嚙合，凸緣凸輪207繼續(xù)通過凸緣208驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞開始下行到下止點(diǎn)。參考圖55 :當(dāng)活塞位于下止點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)開始進(jìn)入壓縮行程時(shí)，凸緣凸輪207繼續(xù)通過凸緣208驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞上行，齒輪軸100與內(nèi)齒輪104保持嚙合的同時(shí)繼續(xù)向左側(cè)齒條102運(yùn)動(dòng)。參考圖56 :當(dāng)齒輪軸100運(yùn)動(dòng)到左側(cè)齒條102頂部并開始與齒條102嚙合時(shí)，齒輪軸100繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞上行。參考圖57 :當(dāng)推桿101上行到內(nèi)齒輪105開始與齒輪軸100嚙合時(shí)，齒輪軸100在齒輪301的驅(qū)動(dòng)下開始向右側(cè)齒條103運(yùn)動(dòng)并保持與內(nèi)齒輪105嚙合，凸緣凸輪207通過凸緣208繼續(xù)驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞上行，直至活塞運(yùn)行到上止點(diǎn)。參考圖52 :當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入做功行程時(shí)，活塞驅(qū)動(dòng)推桿101下行，推桿101通過短軸107驅(qū)動(dòng)凸緣凸輪207和輸出軸200繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。參考圖53 :當(dāng)齒輪軸100被齒輪301側(cè)面的凸緣凸輪303驅(qū)動(dòng)到開始與右側(cè)齒條103嚙合時(shí)，推桿101開始通過齒條103驅(qū)動(dòng)齒輪軸100繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪108跟著齒輪軸100 —起轉(zhuǎn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)非圓齒輪304和副軸300繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪301跟著副軸300一起轉(zhuǎn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)齒輪206和輸出軸200順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出動(dòng)力。參考圖54 :當(dāng)活塞和推桿101向下運(yùn)行到推桿101的內(nèi)齒輪104開始與齒輪軸100嚙合時(shí)，齒輪軸100開始被齒輪301驅(qū)動(dòng)向左側(cè)齒條102運(yùn)動(dòng)，推桿101通過短軸107繼續(xù)驅(qū)動(dòng)凸緣凸輪207順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),直到活塞運(yùn)行到下止點(diǎn)。參考圖55 :當(dāng)活塞位于下止點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)開始進(jìn)入排氣行程時(shí)，凸緣凸輪207和輸出軸200隨飛輪一起繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并通過凸緣208驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞上行。
參考圖56 :當(dāng)齒輪軸100運(yùn)行到開始與左側(cè)齒條102上端嚙合時(shí)，齒輪軸100繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞上行。參考圖57 :當(dāng)齒輪軸100開始與下端的內(nèi)齒輪105嚙合時(shí)，齒輪軸100被齒輪301驅(qū)動(dòng)開始向右邊齒條103運(yùn)動(dòng)并保持與內(nèi)齒輪105嚙合，由這時(shí)開始，凸緣凸輪207驅(qū)動(dòng)推桿101和活塞繼續(xù)上行至上止點(diǎn)。然后發(fā)動(dòng)機(jī)可以持續(xù)重復(fù)運(yùn)行上面所述的四個(gè)行程，從而將活塞和推桿101的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為齒輪軸100和輸出軸200的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而且輸出軸200的轉(zhuǎn)動(dòng)也能轉(zhuǎn)化為活塞和推桿101的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在第二實(shí)施例中，凸緣凸輪207側(cè)面的凸緣208還可以作如下改進(jìn)當(dāng)齒輪軸100與非圓內(nèi)齒輪120的直齒條102或103嚙合時(shí)，齒輪軸100與直齒條102或103互相驅(qū)動(dòng)做功，這時(shí)不需要凸緣凸輪207側(cè)面的凸緣208與推桿101的短軸107互相驅(qū)動(dòng)做功，這時(shí)與短軸107接觸的部分凸緣可稱為非做功凸緣，如圖58所示非做功凸緣為圖中角X和角Y內(nèi)的208X和208Y，為減少摩擦阻力，可以將非做功凸緣208X和208Y的寬度減小，使該部分凸緣不與短軸107以及短軸107上的軸承接觸。圖59是圖58中的方框F部分的局部平面圖，圖60是圖59中沿60-60的局部剖視圖，短軸107以及短軸107上的軸承與非做功溝槽208Y間有間隙209。另外，對(duì)本發(fā)明中的推桿101的非圓內(nèi)齒輪120的形狀還可以作如下改進(jìn)如圖61所示與推桿101運(yùn)動(dòng)方向平行的兩側(cè)為直齒條102和103，上端為圓弧形或橢圓弧形的內(nèi)齒輪104，下端的圓弧形或橢圓弧形的內(nèi)齒輪105改為兩個(gè)圓弧形或橢圓弧形的內(nèi)齒輪105A和105B，且105A和105B之間加設(shè)一個(gè)直齒條112，直齒條112與推桿101的運(yùn)動(dòng)方向垂直，非圓內(nèi)齒輪120由直齒條102，103，112和圓弧形或橢圓弧形的內(nèi)齒輪104，105A，105B共6個(gè)部分組成。這樣改進(jìn)的有益效果是當(dāng)齒輪6與直齒條21嚙合時(shí)，推桿101和活塞111運(yùn)行到上止點(diǎn)并停留一段時(shí)間，氣缸內(nèi)的燃料燃燒得更加充分后再推動(dòng)活塞作功，發(fā)動(dòng)機(jī)效率得到進(jìn)一步提高。本發(fā)明提供的推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不但可以應(yīng)用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，也可以應(yīng)用于其他需要將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)或需要將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括安裝在氣缸體內(nèi)并與活塞連接的推桿(101);與推桿(101)的非圓內(nèi)齒輪(102)嚙合的齒輪軸(100)； 其特征在于氣缸體(400)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)槽(401)，推桿(101)通過鍵(106)裝在氣缸體(400)內(nèi)并與活塞連接，只能在氣缸體400內(nèi)沿活塞111的軸向直線運(yùn)動(dòng)；推桿(101)的內(nèi)部設(shè)有非圓內(nèi)齒輪(120)，該非圓內(nèi)齒輪(120)由以下4部分組成與推桿(101)運(yùn)動(dòng)方向平行的直齒條(102)和(103)，連接直齒條(102)和(103)的圓弧形或橢圓弧形的內(nèi)齒輪(104)和(105);或者該非圓內(nèi)齒輪(102)由以下6部分組成與推桿(101)運(yùn)動(dòng)方向平行的直齒條(102)和(103)，與推桿(101)運(yùn)動(dòng)方向垂直的直齒條(112)，以及連接直齒條(102)、(103)和(112)的圓弧形或橢圓弧形的內(nèi)齒輪(104)、(105A)和(105B);齒輪軸(100)的直徑小于直齒條(102)和(103)的距離；齒輪軸(100)與推桿(101)內(nèi)的非圓內(nèi)齒輪(120)嚙合，齒輪軸(100)與推桿(101)的運(yùn)動(dòng)方向垂直。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求I所述的推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于它還包括安裝于氣缸體內(nèi)與齒輪軸(100)平行的輸出軸(200);連接齒輪軸(100)和輸出軸(200)的連桿(204);與齒輪軸(100)平行并安裝在氣缸體內(nèi)的副軸(300);固裝在副軸(300)上的齒輪(301);與該齒輪(301)嚙合并固裝在輸出軸(200)的齒輪(206);固裝在齒輪軸(100)上的齒輪(110)，所述齒輪(110)的直徑大于齒輪軸(100)的直徑；與所述齒輪(110)嚙合并固裝在輸出軸(200)的齒輪(201)，該齒輪(201)的側(cè)面設(shè)有溝槽凸輪(202)或凸緣凸輪(203)，并通過該溝槽凸輪(202)或凸緣凸輪(203)與設(shè)在推桿(101)的短軸(107)結(jié)合所述短軸(107)裝有軸承，并通過該軸承與齒輪(201)的溝槽凸輪(202)或凸緣凸輪(203)接觸。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求2所述的一種推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于固裝在副軸(300)的齒輪(301)的側(cè)面設(shè)有溝槽凸輪(302)，凸輪軸(100)的兩端裝有軸承，并通過該軸承與所述溝槽凸輪(302)接觸。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求2所述的一種推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于固裝在副軸(300)的齒輪(301)的側(cè)面設(shè)有溝槽凸輪(302)，連桿(204)連接凸輪軸(100)的一端設(shè)有短軸(205)，該短軸(205)裝有軸承，并通過該軸承與溝槽凸輪(302)接觸。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求2所述的一種推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于固裝在副軸(300)的齒輪(301)側(cè)面設(shè)有凸緣凸輪(303)，連桿(204)連接凸輪軸(100)的一端設(shè)有2個(gè)短軸(205)，該2個(gè)短軸(205)裝有軸承，并通過該軸承與凸緣凸輪(303)接觸。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的一種推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu),其特征在于齒輪(201)的溝槽凸輪(202)中的非做功溝槽(202A)、(202B)，以及齒輪(201)的凸緣凸輪(203)中的非做功凸緣(203C)、(203D)不會(huì)與設(shè)于推桿(101)的短軸(107)及該短軸(107)上的軸承接觸。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求I所述的推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于它還包括安裝于氣缸體內(nèi)與齒輪軸(100)平行的輸出軸(200);連接齒輪軸(100)和輸出軸(200)的連桿(204);與齒輪軸(100)平行并安裝在氣缸體內(nèi)的副軸(300);固裝在輸出軸(200)的齒輪(206)，與該齒輪(206)嚙合并固裝在副軸(300)上的齒輪(301)，該齒輪(301)的側(cè)面設(shè)有凸緣凸輪(303)，連桿(204)連接凸輪軸(100)的一端設(shè)有2個(gè)短軸(205)，該2個(gè)短軸(205)裝有軸承，并通過該軸承與齒輪(301)側(cè)面的凸緣凸輪(303)接觸；固裝在齒輪軸(100)上的齒輪(108)，與該齒輪(108)嚙合并固裝在副軸(300)的非圓齒輪(304);固裝在輸出軸(200)的凸緣凸輪(207)，所述凸緣凸輪(207)通過凸緣(208)與設(shè)在推桿(101)的短軸(107)結(jié)合所述短軸(107)裝有軸承，并通過該軸承與凸緣凸輪(207)的凸緣(208)接觸。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求7所述的一種推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于凸緣凸輪(207)中的非做功凸緣(207X)、(207Y)不會(huì)與設(shè)于推桿(101)的短軸(107)及該短軸(107)上的軸承接觸。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求7或8所述的一種推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu),其特征在于設(shè)于連桿(204)上的2個(gè)短軸的排列方向與該連桿(204)的軸向垂直，置于推桿(101)的短軸共有4個(gè)，分別置于推桿(101)的兩側(cè)，每側(cè)2個(gè)，該2個(gè)短軸(107)的排列方向與推桿(101)的運(yùn)動(dòng)方向平行。
全文摘要
本發(fā)明的名稱是推桿與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，是用于發(fā)動(dòng)機(jī)的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。目前世界上使用的發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞的運(yùn)動(dòng)方向與連桿存在夾角并產(chǎn)生側(cè)向分力，造成大量的能量損耗。為解決這一問題，本發(fā)明提供的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是齒輪可以分別與推桿內(nèi)兩側(cè)的齒條嚙合，推桿通過齒條驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)也能驅(qū)動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)完成吸氣，壓縮，做功和排氣的行程。其特征和優(yōu)點(diǎn)是推桿直接推動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)做功，傳動(dòng)效率高，節(jié)省能源，并減小氣缸和活塞的磨損。
文檔編號(hào)F16H37/12GK102808914SQ20121020136
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
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