专利名称：内燃发动机齿条式传动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃发动机的传动机构，尤指一种内燃发动机齿条式传动机构。
背景技术：
传统的内燃发动机是采用曲柄连杆机构进行能量转换的，把活塞的直线往复运动转变成曲轴的旋转运动，又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。曲柄连杆机构是内燃发动机的重要传动部件，其技术也日臻成熟，但依然存在以下难以克服的缺陷。
1、每当活塞完成一个循环，在作功的初始瞬间，活塞的轴线、活塞销与连杆轴颈的轴线处在同一工作平面上，这就需要较大的初始力，只有借助曲轴的旋转惯性方能完成活塞的作功。这是造成发动机内耗的原因之一。其累计内耗一直是业内技术人员所关注的问题。
2、活塞通过连杆使曲轴旋转，曲轴旋转的过程也是连杆以活塞销为轴心的转角角度变化过程。连杆与活塞轴线所存在的夹角是导致活塞和气缸磨损及气缸孔径变形的主要原因。连杆与活塞轴线的夹角愈大，活塞作功效率也最好，然而，活塞和气缸之间的摩擦力也最大，因此，曲柄连杆机构也是活塞和气缸磨损的主要原因。
3、连杆与曲轴的连杆轴颈的滑动配合是在高速高温状态下的配合，之间的转动摩擦和连杆轴颈所承受的冲击力也是连杆及连杆轴颈损坏的主要原因。
4、活塞每一个循环所施加的较大初始力、活塞与气缸之间的磨损、磨损后气缸及活塞的变形及连杆轴颈的磨损都会造成较大的能耗浪费和较低的传递效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种替代曲柄连杆机构的内燃发动机齿条式传动机构。以传动齿条与齿轮的啮合传动代替曲轴传动，来减小活塞的初始力、减轻活塞与气缸的磨损和变形，替代连杆与连杆轴颈的滑动摩擦，从而实现能耗的降低和动力传递效率的提高。
为实现所述目的，本发明采用如下技术方案本发明包括活塞、气缸、连杆。连杆一端与活塞联接，连杆的另端联接有传动齿条。在输出轴上联接有与传动齿条啮合的间歇齿轮A。并设有传动轴，在传动轴上联接有与传动齿条啮合的间歇齿轮B。传动轴与输出轴上分别装有相互啮合的联动齿轮。输出轴上的间歇齿轮A和传动轴上的间歇齿轮B均为半圆齿轮，间歇齿轮A与间歇齿轮B的齿部安装方向相反，交替与传动齿条啮合。围成传动齿条的纵向平面与活塞轴线平行。
传动齿条为单面齿的传动齿条或为双面齿的传动齿条。在传动齿条上设有限位机构和缓冲机构。
限位机构主要是为了使传动齿条直线运动，为了保证传动齿条的直线运动，本发明提供了三种限位机构。
一种限位机构是在传动齿条两端设有轴向与传动齿条纵向一致的轴杆，轴杆在传动齿条两端与传动齿条定位连接。轴杆与轴承滑动配合，轴杆在轴承中轴向移动。第二种限位机构是用在单面齿的传动齿条上，是由联接在输出轴上的间歇滚轮A、联接在传动轴上的间歇滚轮B、滚轮构成。间歇滚轮A和间歇滚轮B呈半圆型且安装相反并与传动齿条的滑槽交替接触配合。在传动齿条另一面设有滚轮且与传动齿条接触配合。滚轮和交替运行的间歇滚轮A及间歇滚轮B从传动齿条两侧限位，从而保证传动齿条直线运行。第三种限位机构是用在双面齿的传动齿条上，是输出轴上的滚轮A置于传动齿条一侧且与传动齿条上的滑槽接触配合，传动轴上的滚轮B置于传动齿条的另一侧且与传动齿条上的滑槽接触配合。
为了缓解对传动齿条在运行中的冲击力，特别在传动齿条两端设有液压活塞缓冲装置或者气压活塞缓冲装置。
活塞要经过进气压缩和排气的循环式行程。活塞通过连杆推动传动齿条，并通过与其啮合的联接在输出轴上的间歇齿轮A，使活塞的直线运动转变为输出轴的旋转运动。与输出轴平行的传动轴上安装有间歇齿轮B，当间歇齿轮A传动齿条啮合完毕时，即活塞从上止点行至下止点时，通过安装在输出轴上的联动齿轮与安装在传动轴上的联动齿轮啮合，并在输出轴惯性的作用下，使安装在传动轴上的间歇齿轮B与传动齿条啮合，并反方向使活塞从下止点回程到上止点。
本发明通过传动齿条与间歇齿轮的啮合传动替代曲轴传动，活塞的直线运动直接转化为输出轴的旋转运动，活塞每个循环行程的初始力明显减小，由直线运动到旋转运动变得省力；传动齿条的运动方向与活塞的运动方向一致，从而克服了原曲柄连杆机构中通过连杆对活塞的倾角压力，有效减轻了活塞与气缸的磨损及磨损后的变形；传动齿条与间歇齿轮的接触摩擦替代连杆与连杆轴颈的滑动摩擦，有效地降低因摩擦和冲击所付出的能耗。采取以上措施，不仅能够实现能耗的降低和动力传递效率的提高，且能延长传动机构的使用寿命、降低维修难度。
图1为本发明实施例1结构示意图。
图2为本发明实施例1左剖视示意图。
图3为本发明实施例1俯视示意图。
图4为本发明实施例2结构示意图。
图5为本发明实施例2左剖视示意图。
图6为本发明实施例2俯视剖视示意图。
图7为本发明实施例3结构示意图。
图8为本发明实施例3左剖视示意图。
图9为本发明实施例4结构示意图。
附图标记
1滚轮 2滚轮轴 3传动齿条 4液压活塞缓冲装置5间歇滚轮B 6间歇齿轮B 7传动轴8输出轴9间歇滚轮A 10间歇齿轮A 11连杆12气缸13活塞 14活塞杆 15联动齿轮16联动齿轮17液压活塞缓冲装置 18滑槽19轴杆21轴承22活塞杆具体实施方式
参照图1、图2和图3。连杆11的一端与活塞13联接，另端联接有传动齿条3。在输出轴8上联接有与传动齿条啮合的间歇齿轮A10。并设有传动轴7，在传动轴上联接有与传动齿条啮合的间歇齿轮B6。间歇齿轮A与间歇齿轮B均为半圆齿轮，它们在各自安装的方向相反，在传动过程中交替与传动齿条啮合。在输出轴和传动轴上分别装有相互啮合的联动齿轮15、16。为了使传动齿条与活塞一致作直线运动，须对传动齿条限位，在输出轴上装有间歇滚轮A9，在传动轴上装有间歇滚轮B5，间歇滚轮A和间歇滚轮B均为半圆型并与传动齿条上的滑槽交替接触配合。在间歇滚轮A和间歇滚轮B的对应面设有与滚轮轴2联接的滚轮1，滚轮1与传动齿条接触配合，从而实现滚轮1与交替运行的间歇滚轮A和间歇滚轮B在传动齿条两侧对传动齿条限位，保证传动齿条直线运行。
为缓解间歇齿轮A和间歇齿轮B对传动齿条的冲击力，在传动齿条两端装有液压活塞缓冲装置17、4。在靠近活塞13端的连杆上安装一液压活塞缓冲装置17，为防止出现冲击时发出的噪音，将活塞杆22与传动齿条联接，其长度略大于传动齿条的回程长度；在传动齿条另一端安装有液压活塞缓冲装置4，将其上的活塞杆14与传动齿条联接，其长度略大于传动齿条的冲程长度。其液压缸体内的节流孔采用缝隙节流槽或者小径节流孔，使被压的油液在卸压时实现缓冲。
参照图4、图5、图6。这是本发明实施例2，与实施例1的结构基本相同，只是间歇齿轮A10和间歇齿轮B6的半径大于间歇滚轮A9和间歇滚轮B5的半径。
参照图7、图8。这是双面齿的传动齿条传动机构。间歇齿轮A10和间歇齿轮B6在传动齿条两侧实现交替与传动齿条啮合，输出轴8和传动轴7通过联动齿轮15、16相互啮合传动。当传动齿条自活塞的上止点行至下止点时，间歇齿轮A完成与传动齿条的啮合，同时通过联动齿轮带动传动轴7转动，使传动轴上的间歇齿轮B6进入与传动齿条的啮合状态，反推传动齿条完成回程，即活塞从下止点返回上止点，这样周而复始，将活塞的直线运动转变为输出轴的旋转运动。为了使传动齿条保持直线运动，在双面齿的传动齿条结构方式下，以滚轮24代替间歇滚轮A，以滚轮23代替间歇滚轮B，且分别与传动齿条中的滑槽18、25接触滑动配合。
参照图9。这是对所述的传动齿条3设置的又一种限位机构，即在传动齿条两端设有与传动齿条定位连接的轴杆19、20，轴杆与两端的轴承21配合，轴杆随着传动齿条的直线移动而在轴承内轴向滑动，其结构简单实用。与间歇滚轮或滚轮相比，各有优缺点一、间歇滚轮或滚轮方式的限位机构，是以线接触滑动配合，其摩擦力较小。而轴杆、轴承方式的限位机构则是围成圆柱体的素线滑动配合，摩擦力较大。
二、间歇滚轮或滚轮方式的限位机构，结构较为复杂，而轴杆、轴承方式的限位机构的结构简单。
权利要求
1.一种内燃发动机齿条式传动机构，包括活塞(13)、气缸(12)、连杆(11)，连杆一端与活塞联接，其特征在于连杆的另端联接有传动齿条(3)，输出轴(8)上联接有与传动齿条啮合的间歇齿轮A(10)，并设有传动轴(7)，在传动轴上联接有与传动齿条啮合的间歇齿B(6)，传动轴与输出轴上分别装有相互啮合的联动齿轮(15)、(16)。
2.如权利要求1所述的内燃发动机齿条式传动机构，其特征在于输出轴上的间歇齿轮A和传动轴上的间歇齿轮B均为半圆齿轮且齿部方向相反，交替与传动齿条啮合。
3.如权利要求1所述的内燃发动机齿条式传动机构，其特征在于传动齿条为单面齿的传动齿条或双面齿的传动齿条；在传动齿条上设有限位机构和缓冲机构。
4.如权利要求1或者3所述的内燃发动机齿条式传动机构，其特征在于限位机构是在传动齿条两端设有轴向与传动齿条纵向一致的轴杆(19)、(20)，轴杆与轴承(21)滑动配合。
5.如权利要求1或者3所述的内燃发动机齿条式传动机构，其特征在于单面齿的传动齿条的限位机构是由联接在输出轴上的间歇滚轮A(9)、联接在传动轴上的间歇滚轮B(5)、滚轮(1)构成，间歇滚轮A和间歇滚轮B呈半圆型且安装方向相反并与传动齿条的滑槽(18)交替接触配合，在传动齿条另一面设有滚轮(1)且与传动齿条接触配合。
6.如权利要求1或者3所述的内燃发动机齿条式传动机构，其特征径。其它结构与实施例1相同。如常见的内燃发动机的活塞运行原理相同，活塞经过进气、压缩、作功、排气的循环过程。通过连杆13推动传动块且在啮合伺服机构的作用下，使内齿轮5与外齿轮9啮合，使活塞12的进气或作功的直径运动变成传动轴10的旋转运动，再通过惯性外齿轮通过与内齿轮的啮合，使转动轴的旋转运动变成活塞压缩或排气的直线运动。本发明适用于单缸和多缸内燃发动机。
全文摘要
一种内燃发动机齿条式传动机构，以传动齿条与间歇齿轮的传动方式替代曲柄连杆机构的传动方式。连杆的一端与活塞联接，另端与传动齿条联接。在输出轴上联接的间歇齿轮A与传动齿条啮合，在传动轴上联接的间歇齿轮B与传动齿条啮合，间歇齿轮A与间歇齿轮B安装方向相反交替与传动齿条啮合。在输出轴和传动轴上各装一联动齿轮且相互啮合。使活塞的直线运动转变成输出轴的旋转运动，使输出轴的旋转运动转变成活塞的直线运动。采取以上技术方案不仅能实现能耗的降低和动力传递效率的提高，且能延长传动机构的使用寿命、降低维修难度。
文档编号F02B61/00GK1746536SQ20041006051
公开日2006年3月15日 申请日期2004年9月9日 优先权日2004年9月9日
发明者田玉进 申请人:田玉进