專利名稱：內燃發動機齒條式傳動機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種內燃發動機的傳動機構，尤指一種內燃發動機齒條式傳動機構。
背景技術：
傳統的內燃發動機是采用曲柄連桿機構進行能量轉換的，把活塞的直線往復運動轉變成曲軸的旋轉運動，又把曲軸的旋轉運動轉變成活塞的往復直線運動。曲柄連桿機構是內燃發動機的重要傳動部件，其技術也日臻成熟，但依然存在以下難以克服的缺陷。
1、每當活塞完成一個循環，在作功的初始瞬間，活塞的軸線、活塞銷與連桿軸頸的軸線處在同一工作平面上，這就需要較大的初始力，只有借助曲軸的旋轉慣性方能完成活塞的作功。這是造成發動機內耗的原因之一。其累計內耗一直是業內技術人員所關注的問題。
2、活塞通過連桿使曲軸旋轉，曲軸旋轉的過程也是連桿以活塞銷為軸心的轉角角度變化過程。連桿與活塞軸線所存在的夾角是導致活塞和氣缸磨損及氣缸孔徑變形的主要原因。連桿與活塞軸線的夾角愈大，活塞作功效率也最好，然而，活塞和氣缸之間的摩擦力也最大，因此，曲柄連桿機構也是活塞和氣缸磨損的主要原因。
3、連桿與曲軸的連桿軸頸的滑動配合是在高速高溫狀態下的配合，之間的轉動摩擦和連桿軸頸所承受的沖擊力也是連桿及連桿軸頸損壞的主要原因。
4、活塞每一個循環所施加的較大初始力、活塞與氣缸之間的磨損、磨損后氣缸及活塞的變形及連桿軸頸的磨損都會造成較大的能耗浪費和較低的傳遞效率。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種替代曲柄連桿機構的內燃發動機齒條式傳動機構。以傳動齒條與齒輪的嚙合傳動代替曲軸傳動，來減小活塞的初始力、減輕活塞與氣缸的磨損和變形，替代連桿與連桿軸頸的滑動摩擦，從而實現能耗的降低和動力傳遞效率的提高。
為實現所述目的，本實用新型采用如下技術方案本實用新型包括活塞、氣缸、連桿。連桿一端與活塞聯接，連桿的另端聯接有傳動齒條。在輸出軸上聯接有與傳動齒條嚙合的間歇齒輪A。并設有傳動軸，在傳動軸上聯接有與傳動齒條嚙合的間歇齒輪B。傳動軸與輸出軸上分別裝有相互嚙合的聯動齒輪。輸出軸上的間歇齒輪A和傳動軸上的間歇齒輪B均為半圓齒輪，間歇齒輪A與間歇齒輪B的齒部安裝方向相反，交替與傳動齒條嚙合。圍成傳動齒條的縱向平面與活塞軸線平行。
傳動齒條為單面齒的傳動齒條或為雙面齒的傳動齒條。在傳動齒條上設有限位機構和緩沖機構。
限位機構主要是為了使傳動齒條直線運動，為了保證傳動齒條的直線運動，本實用新型提供了三種限位機構。
一種限位機構是在傳動齒條兩端設有軸向與傳動齒條縱向一致的軸桿，軸桿在傳動齒條兩端與傳動齒條定位連接。軸桿與軸承滑動配合，軸桿在軸承中軸向移動。第二種限位機構是用在單面齒的傳動齒條上，是由聯接在輸出軸上的間歇滾輪A、聯接在傳動軸上的間歇滾輪B、滾輪構成。間歇滾輪A和間歇滾輪B呈半圓型且安裝相反并與傳動齒條的滑槽交替接觸配合。在傳動齒條另一面設有滾輪且與傳動齒條接觸配合。滾輪和交替運行的間歇滾輪A及間歇滾輪B從傳動齒條兩側限位，從而保證傳動齒條直線運行。第三種限位機構是用在雙面齒的傳動齒條上，是輸出軸上的滾輪A置于傳動齒條一側且與傳動齒條上的滑槽接觸配合，傳動軸上的滾輪B置于傳動齒條的另一側且與傳動齒條上的滑槽接觸配合。
為了緩解對傳動齒條在運行中的沖擊力，特別在傳動齒條兩端設有液壓活塞緩沖裝置或者氣壓活塞緩沖裝置。
活塞要經過進氣壓縮和排氣的循環式行程。活塞通過連桿推動傳動齒條，并通過與其嚙合的聯接在輸出軸上的間歇齒輪A，使活塞的直線運動轉變為輸出軸的旋轉運動。與輸出軸平行的傳動軸上安裝有間歇齒輪B，當間歇齒輪A傳動齒條嚙合完畢時，即活塞從上止點行至下止點時，通過安裝在輸出軸上的聯動齒輪與安裝在傳動軸上的聯動齒輪嚙合，并在輸出軸慣性的作用下，使安裝在傳動軸上的間歇齒輪B與傳動齒條嚙合，并反方向使活塞從下止點回程到上止點。
本實用新型通過傳動齒條與間歇齒輪的嚙合傳動替代曲軸傳動，活塞的直線運動直接轉化為輸出軸的旋轉運動，活塞每個循環行程的初始力明顯減小，由直線運動到旋轉運動變得省力；傳動齒條的運動方向與活塞的運動方向一致，從而克服了原曲柄連桿機構中通過連桿對活塞的傾角壓力，有效減輕了活塞與氣缸的磨損及磨損后的變形；傳動齒條與間歇齒輪的接觸摩擦替代連桿與連桿軸頸的滑動摩擦，有效地降低因摩擦和沖擊所付出的能耗。采取以上措施，不僅能夠實現能耗的降低和動力傳遞效率的提高，且能延長傳動機構的使用壽命、降低維修難度。
圖1為本實用新型實施例1結構示意圖。
圖2為本實用新型實施例1左剖視示意圖。
圖3為本實用新型實施例1俯視示意圖。
圖4為本實用新型實施例2結構示意圖。
圖5為本實用新型實施例2左剖視示意圖。
圖6為本實用新型實施例2俯視剖視示意圖。
圖7為本實用新型實施例3結構示意圖。
圖8為本實用新型實施例3左剖視示意圖。
圖9為本實用新型實施例4結構示意圖。
附圖標記
1滾輪 2滾輪軸3傳動齒條4液壓活塞緩沖裝置5間歇滾輪B6間歇齒輪B 7傳動軸 8輸出軸9間歇滾輪A10間歇齒輪A11連桿 12氣缸13活塞14活塞桿 15聯動齒輪 16聯動齒輪17液壓活塞緩沖裝置18滑槽 19軸桿21軸承22活塞桿具體實施方式
參照圖1、圖2和圖3。連桿11的一端與活塞13聯接，另端聯接有傳動齒條3。在輸出軸8上聯接有與傳動齒條嚙合的間歇齒輪A10。并設有傳動軸7，在傳動軸上聯接有與傳動齒條嚙合的間歇齒輪B6。間歇齒輪A與間歇齒輪B均為半圓齒輪，它們在各自安裝的方向相反，在傳動過程中交替與傳動齒條嚙合。在輸出軸和傳動軸上分別裝有相互嚙合的聯動齒輪15、16。為了使傳動齒條與活塞一致作直線運動，須對傳動齒條限位，在輸出軸上裝有間歇滾輪A9，在傳動軸上裝有間歇滾輪B5，間歇滾輪A和間歇滾輪B均為半圓型并與傳動齒條上的滑槽交替接觸配合。在間歇滾輪A和間歇滾輪B的對應面設有與滾輪軸2聯接的滾輪1，滾輪1與傳動齒條接觸配合，從而實現滾輪1與交替運行的間歇滾輪A和間歇滾輪B在傳動齒條兩側對傳動齒條限位，保證傳動齒條直線運行。
為緩解間歇齒輪A和間歇齒輪B對傳動齒條的沖擊力，在傳動齒條兩端裝有液壓活塞緩沖裝置17、4。在靠近活塞13端的連桿上安裝一液壓活塞緩沖裝置17，為防止出現沖擊時發出的噪音，將活塞桿22與傳動齒條聯接，其長度略大于傳動齒條的回程長度；在傳動齒條另一端安裝有液壓活塞緩沖裝置4，將其上的活塞桿14與傳動齒條聯接，其長度略大于傳動齒條的沖程長度。其液壓缸體內的節流孔采用縫隙節流槽或者小徑節流孔，使被壓的油液在卸壓時實現緩沖。
參照圖4、圖5、圖6。這是本實用新型實施例2，與實施例1的結構基本相同，只是間歇齒輪A10和間歇齒輪B6的半徑大于間歇滾輪A9和間歇滾輪B5的半徑。
參照圖7、圖8。這是雙面齒的傳動齒條傳動機構。間歇齒輪A10和間歇齒輪B6在傳動齒條兩側實現交替與傳動齒條嚙合，輸出軸8和傳動軸7通過聯動齒輪15、16相互嚙合傳動。當傳動齒條自活塞的上止點行至下止點時，間歇齒輪A完成與傳動齒條的嚙合，同時通過聯動齒輪帶動傳動軸7轉動，使傳動軸上的間歇齒輪B6進入與傳動齒條的嚙合狀態，反推傳動齒條完成回程，即活塞從下止點返回上止點，這樣周而復始，將活塞的直線運動轉變為輸出軸的旋轉運動。為了使傳動齒條保持直線運動，在雙面齒的傳動齒條結構方式下，以滾輪24代替間歇滾輪A，以滾輪23代替間歇滾輪B，且分別與傳動齒條中的滑槽18、25接觸滑動配合。
參照圖9。這是對所述的傳動齒條3設置的又一種限位機構，即在傳動齒條兩端設有與傳動齒條定位連接的軸桿19、20，軸桿與兩端的軸承21配合，軸桿隨著傳動齒條的直線移動而在軸承內軸向滑動，其結構簡單實用。與間歇滾輪或滾輪相比，各有優缺點一、間歇滾輪或滾輪方式的限位機構，是以線接觸滑動配合，其摩擦力較小。而軸桿、軸承方式的限位機構則是圍成圓柱體的素線滑動配合，摩擦力較大。
二、間歇滾輪或滾輪方式的限位機構，結構較為復雜，而軸桿、軸承方式的限位機構的結構簡單。
權利要求1.一種內燃發動機齒條式傳動機構，包括活塞(13)、氣缸(12)、連桿(11)，連桿一端與活塞聯接，其特征在于連桿的另端聯接有傳動齒條(3)，輸出軸(8)上聯接有與傳動齒條嚙合的間歇齒輪A(10)，并設有傳動軸(7)，在傳動軸上聯接有與傳動齒條嚙合的間歇齒B(6)，傳動軸與輸出軸上分別裝有相互嚙合的聯動齒輪(15)、(16)。
2.如權利要求1所述的內燃發動機齒條式傳動機構，其特征在于輸出軸上的間歇齒輪A和傳動軸上的間歇齒輪B均為半圓齒輪且齒部方向相反，交替與傳動齒條嚙合。
3.如權利要求1所述的內燃發動機齒條式傳動機構，其特征在于傳動齒條為單面齒的傳動齒條或雙面齒的傳動齒條；在傳動齒條上設有限位機構和緩沖機構。
4.如權利要求1或者3所述的內燃發動機齒條式傳動機構，其特征在于限位機構是在傳動齒條兩端設有軸向與傳動齒條縱向一致的軸桿(19)、(20)，軸桿與軸承(21)滑動配合。
5.如權利要求1或者3所述的內燃發動機齒條式傳動機構，其特征在于單面齒的傳動齒條的限位機構是由聯接在輸出軸上的間歇滾輪A(9)、聯接在傳動軸上的間歇滾輪B(5)、滾輪(1)構成，間歇滾輪A和間歇滾輪B呈半圓型且安裝方向相反并與傳動齒條的滑槽(18)交替接觸配合，在傳動齒條另一面設有滾輪(1)且與傳動齒條接觸配合。
6.如權利要求1或者3所述的內燃發動機齒條式傳動機構，其特征在于雙面齒的傳動齒條的限位機構是輸出軸上的滾輪A置于傳動齒條一側且與滑槽(18)接觸配合，傳動軸上的滾輪B置于傳動齒條的另一側且與滑槽(22)接觸配合。
7.如權利要求1或者3所述的內燃發動機齒條式傳動機構，其特征在于在傳動齒條兩端設有液壓活塞緩沖裝置(17)、(4)。
8.如權利要求1所述的內燃發動機齒條式傳動機構，其特征在于圍成傳動齒條的縱向平面與活塞軸線平行。
專利摘要一種內燃發動機齒條式傳動機構，以傳動齒條與間歇齒輪的傳動方式替代曲柄連桿機構的傳動方式。連桿的一端與活塞聯接，另端與傳動齒條聯接。在輸出軸上聯接的間歇齒輪A與傳動齒條嚙合，在傳動軸上聯接的間歇齒輪B與傳動齒條嚙合，間歇齒輪A與間歇齒輪B安裝方向相反交替與傳動齒條嚙合。在輸出軸和傳動軸上各裝一聯動齒輪且相互嚙合。使活塞的直線運動轉變成輸出軸的旋轉運動，使輸出軸的旋轉運動轉變成活塞的直線運動。采取以上技術方案不僅能實現能耗的降低和動力傳遞效率的提高，且能延長傳動機構的使用壽命、降低維修難度。
文檔編號F16H19/00GK2725633SQ200420074660
公開日2005年9月14日 申請日期2004年9月9日 優先權日2004年9月9日
發明者田玉進 申請人:田玉進