一种具有齿条型动力转换机构的发动机的制作方法

[0001]
本实用新型属于发动机技术领域，具体是涉及一种具有齿条型动力转换机构的发动机。


背景技术：

[0002]
发动机可将化学能转化为机械能，且可通过曲柄连杆机构将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动，同时可将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。具体如图1所示，当发动机处于做功冲程时，气缸中活塞顶部所受压力fp会传到活塞销上，并可在活塞销处分解为分力fp1和fp2，其中分力fp1可通过活塞销传给连杆并沿连杆方向作用在曲柄销上，而分力fp2可将活塞压向气缸壁；接着分力fp1可在曲柄销处分解为分力f
r
和f
s
，其中分力f
r
可沿曲柄方向使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力，而分力f
s
可使曲轴形成转矩t以推动曲轴旋转。从以上对曲柄连杆机构的受力分析可知，活塞与气缸壁间会因侧压力fp2的作用而产生偏磨，且活塞顶部所受压力fp转化为分力f
s
以使曲轴形成转矩t的传动效率偏低，这样就使得发动机的扭矩输出效率也偏低。


技术实现要素：

[0003]
针对上述现有技术，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种可提高扭矩输出效率的具有齿条型动力转换机构的发动机。
[0004]
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有齿条型动力转换机构的发动机，包括气缸、活塞、齿条型动力转换机构及动力输出轴，所述齿条型动力转换机构包括连杆、环形支架和旋转轮，所述连杆及环形支架与气缸中心轴同轴设置，所述环形支架包括两个对称平行设置的齿条和两个对称设置在齿条两端的半圆曲杆，所述连杆的一端与活塞固定连接而另一端与半圆曲杆固定连接，所述旋转轮与动力输出轴固定连接且可循环地交替与两个齿条啮合传动，两个所述半圆曲杆的中心处于所述环形支架的停顿过渡期。
[0005]
更进一步，所述旋转轮也与气缸中心轴同轴设置，所述旋转轮可循环地交替与两个齿条啮合传动且至多设置有1/4周的齿。
[0006]
更进一步，所述旋转轮与气缸中心轴偏心设置，所述旋转轮可循环往复地交替与两个齿条啮合传动且至少设置有1/4周的齿。
[0007]
相比于现有技术，本实用新型的有益效果是：
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1、通过采用与气缸中心轴同轴设置且可直接传动效率高的齿条齿轮型机构替换传统发动机上传动效率低的曲轴曲柄机构，这样不仅可大大提高发动机的扭矩输出效率，而且可避免活塞与气缸壁发生偏磨。
[0009]
2、通过在环形支架的两端各设置一段停顿过渡期，这样可使活塞在上止点和下止点处均有一段停顿过渡期，从而不仅可避免进气门、排气门同时开启，有利于充分进气、排气、混合、燃烧，而且可以降低发动机油耗、提高发动机能量转换效率。
附图说明
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图1为现有曲柄连杆机构的受力分析图。
[0011]
图2为本实用新型一种具有齿条型动力转换机构的发动机的结构示意图。
[0012]
图3为本实用新型在做功冲程时的结构示意图。
[0013]
图4为本实用新型在排气冲程时的结构示意图。
[0014]
图示说明：1-活塞，2-气缸，3-齿条型动力转换机构，31-连杆，32-环形支架，321-半圆曲杆，322-齿条，33-旋转轮。
具体实施方式
[0015]
下面结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步地说明。
[0016]
实施例一：
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如图2所示为本实用新型一种具有齿条型动力转换机构的发动机的结构示意图，包括活塞1、气缸2和齿条型动力转换机构3。
[0018]
上述活塞1活动安装在气缸2中且活塞1的中心轴与气缸2的中心轴同轴设置。
[0019]
上述齿条型动力转换机构3可与活塞1固定连接且可使活塞1在气缸2中作往复直线运动。具体来说，上述齿条型动力转换机构3包括连杆31、环形支架32和旋转轮33，其中连杆31及环形支架32的中心轴与气缸2的中心轴同轴设置。在本实施例中，旋转轮33的中心轴也与气缸2的中心轴同轴设置。
[0020]
进一步，上述连杆31的一端可通过活塞销与活塞1连接，而另一端可与环形支架32的顶端固定连接；同时环形支架32可与旋转轮33循环地啮合传动，以通过与旋转轮33固定连接的动力输出轴(图中未画出)输出动力。
[0021]
更进一步，上述环形支架32包括两个对称平行设置的齿条322和两个对称设置在齿条322两端的半圆曲杆321。具体来说是，两个齿条322相对气缸1的中心轴对称平行设置，两个半圆曲杆321对称设置在齿条322的两端，即由两个齿条322及两个半圆曲杆321组成了环形支架32，且连杆31的底端可与顶端的半圆曲杆321固定连接。
[0022]
再有，在上述旋转轮33上至多设置有1/4周的齿，这样就可使旋转轮33循环地交替与两个齿条322中的一个齿条322啮合传动。具体来说是，当旋转轮33旋转运动时，可带动与旋转轮33啮合传动的一个齿条322向上或向下运动，即可使环形支架32向上或向下运动，进而可通过连杆31带动活塞1在气缸2中向上或向下作直线运动；当旋转轮33的中心处于一个半圆曲杆321的中心时，旋转轮33继续旋转运动但不会带动环形支架32继续向上或向下运动，即环形支架32及活塞1处于停顿过渡期；当继续旋转运动的旋转轮33与另一个齿条322啮合时即可带动另一个齿条322向上或向下运动，进而可通过环形支架32及连杆31带动活塞1在气缸2中向上或向下作直线运动；当旋转轮33的中心处于另一个半圆曲杆321的中心时，环形支架32及活塞1再次处于停顿过渡期；当继续旋转运动的旋转轮33再次与前一个齿条322啮合时，又可通过环形支架32及连杆31带动活塞1在气缸2中向上或向下作直线运动，如此循环下去。
[0023]
实施例二(未画示意图)：
[0024]
本实施例与实施例一的不同之处在于：上述旋转轮的中心轴与气缸的中心轴偏心设置，且在旋转轮上至少设置有1/4周的齿，同时该旋转轮可循环往复地交替与两个齿条啮
合传动，比如将旋转轮设置为可在轨道内左右往复直线滑动。具体来说是，当旋转轮滑移至与一个齿条啮合时，旋转运动的旋转轮可带动该齿条向上或向下运动，即可使环形支架向上或向下运动，进而可通过连杆带动活塞在气缸中向上或向下作直线运动；当旋转轮的滑移轨道与一个半圆曲杆的中心重合时，旋转轮继续旋转运动但不会带动环形支架继续向上或向下运动，即环形支架及活塞处于停顿过渡期；当旋转轮在停顿过渡期滑移至与另一个齿条啮合时，继续旋转运动的旋转轮可带动该另一个齿条向上或向下运动，进而可通过环形支架及连杆带动活塞在气缸中向上或向下作直线运动；当旋转轮的滑移轨道与另一个半圆曲杆的中心重合时，环形支架及活塞再次处于停顿过渡期；当旋转轮在停顿过渡期滑移至与前一个齿条啮合时，继续旋转运动的旋转轮又可通过环形支架及连杆带动活塞在气缸中向上或向下作直线运动，如此循环下去。
[0025]
本实用新型的工作原理如下：
[0026]
当发动机处于进气冲程时，进气门打开进行进气，旋转轮与一个齿条啮合，带动活塞向下运动直至下止点，活塞停止运动，旋转轮继续旋转直至与另一个齿条啮合；
[0027]
当发动机处于压缩冲程时，进气门、排气门都关闭，旋转轮带动活塞向上运动压缩可燃混合气直至上止点，活塞停止运动，旋转轮继续旋转直至与前一个齿条啮合；
[0028]
当发动机处于做功冲程时(如图3所示)，燃烧气体产生的气体压力推动活塞向下运动，进而驱动与前一个齿条啮合的旋转轮旋转，以通过该旋转轮带动动力输出轴输出动力，直至活塞运动至下止点时停止运动，旋转轮因惯性继续旋转运动直至与另一个齿条啮合；
[0029]
当发动机处于排气冲程时(如图4所示)，排气门打开进行排气，旋转轮带动活塞向上运动排出废气直至上止点，活塞停止运动，旋转轮继续旋转直至与前一个齿条啮合；
[0030]
如此循环运动。
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以上所述仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。