[实用新型]内燃机活塞与主轴间用齿条和齿轮传动的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及内燃机的活塞与工作机械间机械能传递技术，特别是涉及一种内燃机活塞与主轴间用齿条和齿轮传动的装置。

背景技术

目前所广泛使用的活塞往复式内燃机已有一百多年的历史，是热力发动机的一种，其特点是液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能。高温高压的燃气推动活塞从上死点向下死点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，对外作功。在活塞、连杆和曲轴协同工作的过程中，只有当活塞处于上死点和下死点时，连杆是和活塞的运动方向一致的，当活塞处于其他位置时，连杆和活塞的运动方向总是有一个夹角的。也就是说，高温高压的燃气通过活塞的运动所输出的能量，在由连杆传递过程中没有完全传递给曲轴，而是产生一个无用且有害的分力，尤其是一些小型化、紧凑化的内燃发动机，这个分力会比较巨大。由于这个分力的存在，消耗了能量，直接降低了内燃发动机的效率，同时还把活塞压向气缸壁，形成活塞与缸壁间的侧压力，增加活塞的柱面和气缸壁不均匀性的磨损。另外，曲轴的曲柄、曲柄销和连杆大头绕曲轴轴线旋转，会产生旋转惯性力，即离心力，加剧发动机的上、下和水方向的振动。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种内燃机活塞与主轴间用齿条和齿轮传动的装置，克服目前的内燃机活塞所受到的推力通过连杆和曲轴传递的过程，会降低效率、增加活塞的柱面和气缸壁不均匀性的磨损、加剧发动机的上、下和水平方向的振动等不足。

本实用新型通过下述技术方案予以实现。

本实用新型包括气缸和活塞，于所述活塞的下端面装有齿条杆，所述齿条杆上设有齿条；和所述齿条杆垂直地设有主轴和辅轴，所述主轴和辅轴间装有同步及同向转动的传动机构；在所述主轴和辅轴上分别装有主转轮和辅转轮，在所述主转轮和辅转轮的外圆周上被二或二的整倍数所等分的部分装有可与所述齿条啮合的齿、并且所述主转轮和辅转轮上装有所述齿的部分位置从端面方向看是相同的。本实用新型的设计中，所述主轴和工作机械连接，所述齿条杆代替了连杆来传递活塞所输出的能量，通过所述主转轮上的所述齿和所述齿条的啮合运动，让所述主转轮带动所述主轴旋转，由于所述辅轴是和所述主轴同步同方向旋转的，当所述辅转轮上的所述齿和所述齿条啮合运动时，又通过所述齿条杆把活塞向上推升完成压缩行程。所述主转轮、辅转轮上的所述齿与所述齿条啮合工作的行程应和活塞在上、下死点间的往复行程相等。在所述主转轮和辅转轮的外圆周上被二或二的整倍数所等分的部分装有可与所述齿条啮合的齿，这样同一对所述主轴、辅轴可以装多个活塞、齿条杆等部件的组合来带动，如：当由四个活塞、齿条杆等部件的组合来带动同一对所述主轴、辅轴(俗称四缸)，则所述主转轮、辅转轮的外圆周上只需八分之一部分装有可与所述齿条啮合的齿。如只有单个活塞的装置(俗称单缸)，为了保证所述主轴和所述辅轴能不间断地转动，在主轴上须装有飞轮。

对于所述主轴和辅轴间所装的同步及同向转动的传动机构，可以是由主动齿轮、过桥齿轮、被动齿轮所组成的传动组合，它们的齿数相等；也可以是链条和链轮组合，主动链轮和被动链轮的齿数相等。当所述主转轮和辅转轮上的所述齿与所述齿条啮合工作时，会产生一个向外的分力使所述齿条杆向外偏弯，因此，在所述齿条杆的前后两边至少一边装有防偏条，在所述防偏条的两头至少一头的两边设有靠轴，所述靠轴上可转动地装有靠轮，所述靠轮的外面与所述防偏条的一面接触，为了使所述靠轮转动灵活，所述靠轴和所述靠轮间装有滚动轴承。

对照现有技术，本实用新型的有益效果是：

提高了内燃发动机的效率；减缓了活塞的柱面和气缸壁不均匀性的磨损；减轻发动机的上、下和水平方向的振动。

附图说明

图1为本实用新型(单个活塞，主、辅轴间由主动齿轮、过桥齿轮、被动齿轮传动的实施例)的结构示意图，图2为图1的A向视图。图中：1、气缸，2、活塞，3、齿条杆，4、齿条，5、主轴，6、辅轴，7、主转轮，8、辅转轮，9、齿，10、主齿轮，11、过桥齿轮，12、被动齿轮，13、防偏条，14、靠轴，15、靠轮，16、滚动轴承。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。

如图所示：本实用新型的实施例中，活塞2只有一个，主轴5与辅轴6之间的传动由主齿轮10、过桥齿轮11、被动齿轮12承担；主轴5上应装有飞轮，是本领域常用技术，故未予图示；活塞2处于上死点位置。一旦内燃机点火，活塞2便向下移动，由齿条杆3带动齿条4同步向下移动，同时，齿条4的左面部分正好和主转轮上的齿9啮合，带动主转轮7连同主轴5一起顺时针方向转动，辅轴6及辅转轮8也同步地顺时针方向转动。当活塞2的移动至下死点时，活塞2上部气体的压力由于排气口打开而消失，活塞2自身动能也因完全传递给主轴5作功而用尽，这时，齿条4的左面部分和主转轮7上装有齿9的部分正好脱离啮合；但由于飞轮的惯性，主转轮7和辅转轮8继续顺时针方向转动，辅转轮8上所装有的齿9正好与齿条4的右面部分啮合，通过齿条杆3带动活塞2上移，直至上死点，然后，辅转轮8上所装有的齿9与齿条4的右面部分脱离啮合，而主转轮7上所装有的齿9却正好开始与齿条4的左面部分啮合，等待再次点火，如此周而复始，使主轴5连续地转动作功。防偏条13两边的靠轮15始终紧贴防偏条13的两面在靠轴14上转动，齿条杆3的外偏力由靠轮15传递给靠轴14给予抵消。