一种发动机动力传动输出结构的制作方法

本实用新型涉及发动机的设计技术领域，特别是涉及发动机活塞、连杆运动、曲柄销运动轨迹、动力传动及输出技术，具体地说是一种发动机动力传动输出结构。

背景技术：

在发动机领域，基本采用两种结构：即二冲程和四冲程结构。二冲程发动机由于采用活塞杆、十字头和摇臂等动力输出机构，导致发动机过于庞大，发动机质量动则几百吨或几千吨，致使二冲程发动机制造成本较高，由于体积过于庞大，给安装及使用、维修带来很大的困难，特别是对于特殊用途的船舶，如大吨位公务船、水面舰艇、潜艇、内河船舶等，由于船舶机舱的限制，难以采用这样庞大的发动机,也由于体积、重量的原因，难以作为陆用发电机组用主机；而四冲程发动机，因其转速高、重量轻、体积小，制造成本低使用较为广泛。但由于采用四冲程循环模式，各缸转动两圈才做一次功，致使其功率难以有较大的提升。四冲程发动机由于行程、缸径比的限制，很难采用较大行程的结构，因行程难以增加，也导致燃油消耗率难以降低。无论二冲程发动机还是四冲程发动机，都存在难以解决的缺点。能否开发一种集两类发动机优点的内燃机，是内燃机界一直努力的方向。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，而提供放弃发动机传统曲轴输出动力结构，而采用两段式摇臂结构，使缸与缸之间独立运行、不产生各缸间的干扰，每缸产生的动力均经扭矩共轨传递轴传递的一种发动机动力传动输出结构。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种发动机动力传动输出结构，包括设有多个缸的发动机体，发动机体中的每一缸均包括嵌装在发动机体缸套孔内的缸套以及在缸套中上下运动的活塞和连接活塞的活塞杆，每一活塞杆的下端均铰链有将活塞的上下运动转换成圆周运动构成第一段摇臂的摇臂曲柄销，该构成第一段摇臂的摇臂曲柄销由位于两侧的摇臂曲柄和一体连接两摇臂曲柄的曲柄销组成，活塞杆的下端与曲柄销相铰链；发动机体中与每一缸相对应均安装有与摇臂曲柄销的摇臂曲柄动力传递相连接构成第二段摇臂的输出摇臂齿轮，该发动机体中还安装有与每一缸的输出摇臂齿轮相啮合用于将每一缸做功产生的动力最终传动输出至发动机飞轮的扭矩共轨传递轴；发动机体中与每一缸相对应均安装有导向大齿轮，摇臂曲柄销的摇臂曲柄上固定套装有在导向大齿轮内做圆周运动实现摇臂曲柄销的曲柄销做上下运动的导向小齿轮。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

上述的摇臂曲柄销为一整体锻造加工件；并且每一摇臂曲柄销的两摇臂曲柄上均采用过盈配合的方式套配安装有一个导向小齿轮，相应地发动机体中对应每一缸均固定安装有两个与相应导向小齿轮配合的导向大齿轮。

上述的导向大齿轮为加工有内环齿的齿环；导向小齿轮的外周面加工有与导向大齿轮的内环齿相配合的外环齿；导向大齿轮采用大齿轮螺栓固定安装在发动机体中，导向小齿轮在导向大齿轮内沿内环齿导向旋转，导向大齿轮的公法线直径为导向小齿轮公法线直径的两倍。

上述的摇臂曲柄销的中心距离为导向小齿轮的半径，导向小齿轮沿着导向大齿轮的内环齿旋转一周时摇臂曲柄销上的曲柄销的移动距离为导向大齿轮的直径。

上述的发动机体中对应每一缸均配设有两个输出摇臂齿轮，两个输出摇臂齿轮与摇臂曲柄销两侧的摇臂曲柄一一对应相连接；输出摇臂齿轮由周边加工有传动外齿的轮毂盘和固定安装在该轮毂盘上用于配重起到动平衡作用的平衡重组成；轮毂盘上偏离轮毂盘的旋转轴心线加工有使输出摇臂齿轮构成第二段摇臂的摇臂轴承孔，摇臂曲柄销的摇臂曲柄的轴端与摇臂轴承孔能转动的相连接。

上述的摇臂轴承孔中过盈配装有滑动轴承，摇臂曲柄销的摇臂曲柄的轴端经滑动轴承与输出摇臂齿轮动力传递相连接，摇臂曲柄上套装有与摇臂轴承孔的前端面周边顶接配合的止推环，轮毂盘上的平衡重设置在以轮毂盘的旋转轴心线为对称轴的摇臂轴承孔的对应端。

上述的扭矩共轨传递轴上固定套装有与每一输出摇臂齿轮相配合的输出齿轮，每一缸做功产生的动力均经摇臂曲柄销、输出摇臂齿轮和输出齿轮依次传递至扭矩共轨传递轴。

上述的活塞杆与曲柄销的铰链间配装有耐磨的连杆瓦；输出摇臂齿轮的轮毂盘的周边加工有转轴段，发动机体中加工有输出摇臂齿轮装配孔，输出摇臂齿轮装配孔中固定嵌装有主轴承瓦，输出摇臂齿轮的转轴段与主轴承瓦转动穿设相配合。

上述的扭矩共轨传递轴的前端固定安装有主传动齿轮，发动机飞轮安装有与主传动齿轮相配合的从传动齿轮，扭矩共轨传递轴通过主传动齿轮与从传动齿轮的配合将动力传动输出至发动机飞轮。

上述的发动机体中设置有两条扭矩共轨传递轴；发动机体配装有主轴承盖，主轴承盖为双层结构。

与现有技术相比，本实用新型采用了两段式摇臂结构，即由摇臂曲柄销构成的第一段摇臂和由输出摇臂齿轮构成的第二段摇臂，由于采用了两段式双摇臂结构，因而可以减小回转直径，进而减小发动机的横向尺寸。本实用新型没有采用二冲程发动机的活塞杆、十字头、滑轨结构，没有了制造昂贵的曲轴，使制造成本大幅度降低，也使发动机制造更加容易。对于大功率发动机，制造材料更加节省，体积大为减小，拓展了发动机使用领域。

本实用新型消除了四冲程发动机行程短的缺陷，与同样缸径的柴油机相比，行程可以增加一倍，实现了长行程的发动机结构，可以使中速发动机二冲程化，在同样缸径发动机的基础上，功率提升一倍以上。

本实用新型的设计结构每个缸都是独立工作，缸与缸之间没有曲轴互相连接，只是根据转向来确定发火次序，这样的结构可以杜绝轴系产生的扭转振动。每个缸都是把所产生的动力传递到扭矩共轨传递轴上输出，从扭矩共轨传递轴上获取动力推动活塞上行，压缩空气。

附图说明

图1是本实用新型的实施例的应用示意图；

图2是本实用新型动力传递运动状态示意图组；

图3是本实用新型的导向小齿轮和摇臂曲柄销在导向大齿轮内转动示意图组；

图4是本实用新型输出摇臂齿轮的正视结构图；

图5是图4的侧视剖面图；

图6是本实用新型导向小齿轮、摇臂曲柄销、导向小齿轮和输出摇臂齿轮的装配示意图之一；

图7是本实用新型导向小齿轮、摇臂曲柄销、导向小齿轮和输出摇臂齿轮的装配示意图之二；

图8是本实用新型摇臂曲柄销和输出摇臂齿轮的装配示意图之一；

图9是本实用新型摇臂曲柄销和输出摇臂齿轮的装配示意图之二；

图10是本实用新型摇臂曲柄销与扭矩共轨传递轴的关系及在发动机体上的安装示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。

图1至图10为本实用新型实施例的原理示意图。

其中的附图标记为：大齿轮螺栓A、滑动轴承B、止推环C、旋转轴心线L、发动机体1、缸套11、活塞12、活塞杆13、连杆瓦14、摇臂曲柄销2、摇臂曲柄21、曲柄销22、输出摇臂齿轮3、轮毂盘31、传动外齿31a、摇臂轴承孔31b、平衡重32、转轴段33、扭矩共轨传递轴4、输出齿轮41、主传动齿轮42、发动机飞轮5、从传动齿轮51、导向大齿轮6、内环齿61、导向小齿轮7、外环齿71、主轴承瓦8、主轴承盖9。

图1至图10为本实用新型的结构及传动示意图，如图所示，本实用新型的一种发动机动力传动输出结构，包括设有多个缸的发动机体1，发动机体1中的每一缸均包括嵌装在发动机体制有的缸套孔内的缸套11以及在缸套11中上下运动的活塞12和连接活塞12的活塞杆13，缸套11配有冷却水套用以防止缸套11过热，从而能提高缸套与活塞的使用寿命，发动机体1中的每一缸的活塞杆13的下端均铰链有将活塞12的上下运动转换成圆周运动构成第一段摇臂的摇臂曲柄销2，该构成第一段摇臂的摇臂曲柄销2由位于两侧的摇臂曲柄21和一体连接两摇臂曲柄21的曲柄销22组成，活塞杆13的下端与曲柄销22相铰链；发动机体1中与每一缸相对应均安装有与摇臂曲柄销2的摇臂曲柄21动力传递相连接构成第二段摇臂的输出摇臂齿轮3，该发动机体1中还安装有与每一缸的输出摇臂齿轮3相啮合用于将每一缸做功产生的动力最终传动输出至发动机飞轮5的扭矩共轨传递轴4；发动机体1中与每一缸相对应均安装有导向大齿轮6，摇臂曲柄销2的摇臂曲柄21上固定套装有在导向大齿轮6内做圆周运动实现摇臂曲柄销2的曲柄销22做上下运动的导向小齿轮7。

本实用新型的动力传动输出结构放弃了发动机传统曲轴输出动力结构，发动机体1中的每一缸都是独立工作的，缸与缸之间没有传统的曲轴互相连接，因而能够杜绝传统轴系动力传递容易产生的扭转振动问题。本实用新型的每一缸做功产生的动力都是通过摇臂曲柄销2和输出摇臂齿轮3传递到扭矩共轨传递轴4上输出，并从扭矩共轨传递轴4上获取动力推动活塞12上行，压缩空气。

本实用新型的摇臂曲柄销2为一整体锻造加工件；并且每一摇臂曲柄销2的两摇臂曲柄21上均采用过盈配合的方式套配安装有一个导向小齿轮7，相应地发动机体1中对应每一缸均固定安装有两个与相应导向小齿轮7配合的导向大齿轮6。摇臂曲柄21为直角曲臂，导向小齿轮7只在导向大齿轮6内转动，从图6、图7和图8中，我们可以看到，两个导向小齿轮7固定套装在摇臂曲柄销2上，两个导向大齿轮6对称设置与相应的导向小齿轮7导向相配合。

本实用新型的导向大齿轮6为加工有内环齿61的齿环；导向小齿轮7的外周面加工有与导向大齿轮6的内环齿61相配合的外环齿71；导向大齿轮6采用大齿轮螺栓A固定安装在发动机体1中。

图3是本实用新型的导向小齿轮7和摇臂曲柄销2在导向大齿轮7内转动示意图组；该图组共有a、b、c、d、e、f、g、h八个连续转动的示意图；该图也是本实用新型的关键技术，由图可知，本实用新型的导向小齿轮7在导向大齿轮6内沿内环齿61导向旋转，导向大齿轮6的公法线直径为导向小齿轮7公法线直径的两倍。安装在导向小齿轮7上的第一段摇臂即摇臂曲柄销2随着导向小齿轮7旋转，摇臂曲柄销2上的曲柄销22在导向小齿轮7做圆周旋转时，做上下的直线运动，带动安装在曲柄销22上的活塞杆13及活塞12做上下的直线运动。

本实用新型摇臂曲柄销2的中心距离为导向小齿轮7的半径，导向小齿轮7沿着导向大齿轮6的内环齿61旋转一周时摇臂曲柄销2上的曲柄销22的移动距离为导向大齿轮6的直径。即为第一段摇臂中心距的四倍，从而实现发动机行程的增加。

实施例中，发动机体1中对应每一缸均配设有两个输出摇臂齿轮3，两个输出摇臂齿轮3与摇臂曲柄销2两侧的摇臂曲柄21一一对应相连接；输出摇臂齿轮3由周边加工有传动外齿31a的轮毂盘31和固定安装在该轮毂盘31上用于配重起到动平衡作用的平衡重32组成；轮毂盘31上偏离轮毂盘31的旋转轴心线L加工有使输出摇臂齿轮3构成第二段摇臂的摇臂轴承孔31b，摇臂曲柄销2的摇臂曲柄21的轴端与摇臂轴承孔31b能转动的相连接。输出摇臂齿轮3上的摇臂轴承孔31b的中心与输出摇臂齿轮3的旋转轴心线L间的中心距形成第二段摇臂，本实用新型采用两段式摇臂结构，可以减小回转直径，进而减小发动机的横向尺寸。

本实用新型的摇臂轴承孔31b中过盈配装有滑动轴承B，摇臂曲柄销2的摇臂曲柄21的轴端经滑动轴承B与输出摇臂齿轮3动力传递相连接，摇臂曲柄21上套装有与摇臂轴承孔31b的前端面周边顶接配合的止推环C，轮毂盘31上的平衡重32设置在以轮毂盘31的旋转轴心线L为对称轴的摇臂轴承孔31b的对应端。平衡重32用以平衡摇臂曲柄销2及导向小齿轮7产生的不平衡重量。

本实用新型的扭矩共轨传递轴4上固定套装有与每一输出摇臂齿轮3相配合的输出齿轮41，每一缸做功产生的动力均经摇臂曲柄销2、输出摇臂齿轮3和输出齿轮41依次传递至扭矩共轨传递轴4。再由扭矩共轨传递轴4进行动力输出。

活塞杆13与曲柄销22的铰链间配装有耐磨的连杆瓦14；输出摇臂齿轮3的轮毂盘31的周边加工有转轴段33，发动机体1中加工有输出摇臂齿轮装配孔，输出摇臂齿轮装配孔中固定嵌装有主轴承瓦8，输出摇臂齿轮3的转轴段33与主轴承瓦8转动穿设相配合。

扭矩共轨传递轴4的前端固定安装有主传动齿轮42，发动机飞轮5安装有与主传动齿轮42相配合的从传动齿轮51，扭矩共轨传递轴4通过主传动齿轮42与从传动齿轮51的配合将动力传动输出至发动机飞轮5。

发动机体1中设置有两条扭矩共轨传递轴4；发动机体1配装有主轴承盖9，主轴承盖9为双层结构。本实用新型通过输出摇臂齿轮3与输出齿轮41啮合将动力传递到扭矩共轨传递轴4上。本实用新型的扭矩共轨传递轴4设计为两条，可以保持传递扭矩的平衡。扭矩共轨传递轴4将各缸产生的动力传递到前端，即功率输出端，再通过主传动齿轮42与从传动齿轮51传递，将动力输出到发动机飞轮5，再由发动机飞轮5继续对外输出。

本实用新型发动机体的动力输出及运动机构如图2所示。本实用新型的图2为发动机体连续工作时的示意图，该图由A、B、C、D、E、F六个连续的状态图组成。本实用新型在发动机燃烧时，推动活塞12下行，活塞12通过活塞杆13推动摇臂曲柄销2做直线运动，与摇臂曲柄销2连接的导向小齿轮7沿着导向大齿轮6做圆周转动，导向小齿轮7外的摇臂轴即摇臂曲柄21的轴端带动输出摇臂齿轮3旋转，将动力通过输出摇臂齿轮3和输出齿轮41输出到扭矩共轨传递轴4上；当活塞12运动到下止点开始上行时，扭矩共轨传递轴4带动输出输出摇臂齿轮3转动，继续推动导向小齿轮7转动，从而推动摇臂曲柄销2及活塞杆13、活塞12向上运动，压缩空气。

本实用新型就是针对两类发动机的优缺点，即可采用二冲程的较长行程、每转做功一次的优点，又采用了四冲程发动机高转速，体积、重量较小的优点。可以制造出中速二冲程发动机，也可以将此发明借鉴到传统的二冲程发动机上，改变现在二冲程发动机的体积及重量。可以使传统四冲程和二冲程发动机有较大程度的创新。同时，由于此发明采用同样四冲程发动机行程的两倍的行程，采用二冲程结构，缸内进气量增加，可以实现燃料的稀薄燃烧，降低缸内燃烧温度的峰值，有利于降低NOx、CH及颗粒的排放，减少发动机运行对环境的污染。由于采用长行程结构，可以有效降低燃料的消耗率，提高发动机运行的经济性。

以上为本实用新型之较佳实施例以及设计图示，虽然本实用新型已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。