对撞齿轮内燃机。本发明专利技术涉及使用一种可以逆向运行的，把往复的直线运动转变为朝同一方向旋转的齿轮传动系统的往复活塞式内燃机。齿轮传动系统采用内齿轮组以及上面的凸轮机构和齿轮轴的传动来替代曲轴和连杆的传动。汽缸和活塞水平对置在齿轮轴的两侧，左右相对的汽缸在上止点同时着火燃烧。在燃气膨胀的作用下，凸轮机构发生对撞，承受和平衡活塞的推力，并保证内齿轮组和齿轮轴的正常啮合。随着齿轮轴的惯性转动，内齿轮组在活塞的推动下运动，产生力偶矩拖动齿轮轴旋转，输出动力。改变内齿轮的形状，可以提高内燃机的热效率。根据汽油机和柴油机不同的工作状况和压缩比，设计符合各自特性的内齿轮形状，可使内燃机的工作效率得到更大的提升。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及使用一种可以逆向运行的，把往复的直线运动转变为朝同一方向旋转的齿轮传动系统的往复活塞式内燃机。齿轮传动系统采用内齿轮组以及上面的凸轮机构和齿轮轴的传动来替代曲轴和连杆的传动。本专利技术的齿轮传动系统能广泛应用于各种车用内燃机、坦克的大功率涡轮增压柴油机和船用低速柴油机等。
技术介绍
传统的往复活塞式内燃机都是采用曲轴和连杆来输出动力的，尽管传递动力的效率并不理想。根据申请号201010126800. X，名称为“齿轮传动内燃机”的说明书所述，该专利技术采用齿轮传动来提高往复活塞式内燃机的动力输出效率，内燃机的活塞对置、汽缸对置。由于采用了轮套和滾轮的设计方案，制造和安装比较困难。根据2011年2月16日公开的申请号201010500514. 5，名称为“齿轮传动(OPOC)内燃机”的说明书所述，该专利技术取消了轮套和滾轮的结构，很适用于对置活塞、对置气缸OPOC 结构的直喷、涡轮增压的两冲程内燃机。但是，对于四冲程的四汽缸内燃机而言，在传递动力时会产生寄生的摩擦阻力，使传递动力的效率降低。而四冲程的四汽缸内燃机是一种技术非常成熟，使用十分广泛的内燃机。
技术实现思路
本专利技术提供的往复活塞式对撞齿轮内燃机至少包括一套齿轮传动系统。改进后的设计方案和工作方法能够避免齿轮传动系统在传递动力时产生寄生的摩擦阻力，并且结构简单，制造和安装很方便，提高了齿轮传动系统的可靠性和实用性。汽缸和活塞水平对置在齿轮轴的两侧，左右相对的汽缸在上止点同时着火燃烧。 在燃气膨胀的作用下，凸轮机构发生对撞，承受和平衡活塞的推力，并保证内齿轮组和齿轮轴的正常啮合。随着齿轮轴的惯性转动，内齿轮组在活塞的推动下运动，产生力偶矩拖动齿轮轴旋转，输出动力。活塞所产生的作用力不再传递到齿轮轴上，也不再由箱体承受。齿轮轴没有径向力，活塞也没有侧向力，能有效降低工作的摩擦阻力，提高传递动力的效率。在内齿轮组拖动齿轮轴时，中间有一半以上的行程是由齿条直接拖动齿轮轴的。可以把齿轮传动系统设计成通过上止点后直接用齿条来拖动齿轮轴，就像炮弹在炮膛内发射一样。但是零部件的加速度在瞬间发生急剧变化时会造成强大的冲击而损坏。内燃机必须能够长时期稳定的工作，所以内齿轮组采用长圆形的设计，使对撞齿轮内燃机能够长久的平稳工作。本专利技术的技术方案如下所述往复活塞式对撞齿轮内燃机的齿轮传动系统主要由固定在箱体内的轴[7]和滾轮[4]、可以在滾轮[4]之间左右移动的两端各有一个朝相反方向伸出的活塞(活塞[la]、 活塞[lb]和活塞[lc]、活塞[Id])的滑槽[2a]和滑槽[2b]、滑槽[2a]和滑槽[2b]中的滑块[8]和弹簧[9]、可以在滑槽[2a]和滑槽[2b]的滑槽内上下移动的上下各有一个伸出的凸轮[5a]和凸轮[5b]的内齿轮[3a]和内齿轮[3b]、凸轮[5a]和凸轮[5b]上的滾子 [11]和销轴[12]、两端装有轴承[10]的齿轮轴[6]等组成。与活塞相关联有两对汽缸，每一对汽缸相对于齿轮轴[6]沿径向对置，活塞位于汽缸内。 滑槽[2a]、滑槽[2b]中间开口的滑槽宽度和内齿轮[3a]、内齿轮[3b]的宽度相等。内齿轮[3a]和内齿轮[3b]可以在滑槽[2a]、滑槽[2b]内上下移动，滑块[8]和弹簧起到定位和缓冲吸能的作用。内齿轮[3a]和内齿轮[3b]相同，分别和齿轮轴[6]啮I=I ο齿轮的齿形是渐开线形直齿，也可以采用短齿形，内齿轮组绕齿轮轴在径向平面内传递动力，不会产生分力。齿轮的模数可以采用第二标准或者非标准的模数。内齿轮的齿数是整数的，内齿轮中的半圆内齿轮和齿条上的齿数可以是分数的。由附图说明图1所见，内齿轮[3a]和内齿轮[3b]套在齿轮轴[6]上，其整体受到上下和左右二个约束，能在齿轮轴[6]径向的平面内移动。内齿轮[3a]、内齿轮[3b]分别和齿轮轴 [6]啮合传递动力。本分明的关键所在就是保证内齿轮组和齿轮轴的正常啮合，这个正常啮合的约束来自和其相邻平行的另一组相同的内齿轮所伸出的凸轮组上。两个齿轮传动装置相对安装，互相约束，组成一套齿轮传动系统。图1中位于齿轮轴[6]两侧的活塞[la]和活塞[Id]处于上止点位置，当汽缸内的混合燃汽被同时压缩点燃后，高压燃气同时推动活塞[la]和活塞[Id]运动，使滑槽[2a] 和滑槽[2b]向中间移动，内齿轮[3a]和上下两个凸轮[5a] —起向右移动，内齿轮[3b]和上下两个凸轮[5b] —起左移动，凸轮[5a]的右端和凸轮[5b]左端发生对撞。此时内齿轮 [3a]和内齿轮[3b]受到约束，不能左右移动和离开齿轮轴[6]并且保持正常啮合。内齿轮 [3a]最右端和齿轮轴[6]的右侧啮合；内齿轮[3b]最左端和齿轮轴[6]的左侧啮合。随着齿轮轴[6]顺时针的惯性旋转，平衡状态被破坏。在齿轮轴[6]的带动下，内齿轮[3a] 和齿轮轴[6]的啮合点开始从最右端逆时针向上转移；内齿轮[3b]和齿轮轴[6]的啮合点开始从最左端逆时针向下转移。内齿轮[3a]和内齿轮[3b]的形状相同，可以是长圆形的， 也可以是带圆角的长方形等。为了图示清楚，图中只画了齿轮的中线，即分度圆直径。凸轮 [5a]和凸轮[5b]的截面形状同内齿轮[3a]、内齿轮[3b]和齿轮轴[6]正常啮合时的运动轨迹相同，在平面内随内齿轮[3a]和内齿轮[3b] —起移动并且在燃气的压力下保持接触， 得到并保持对内齿轮[3a]、内齿轮[3b]和齿轮轴[8]的两个啮合点的离开齿轮轴[6]的径向约束。滑槽[2a]左侧的活塞[la]和滑槽[2b]右侧的活塞[Id]在汽缸内燃气压力的持续推动下，分别拖动内齿轮[3a]和内齿轮[3b]运动，产生力偶矩拖动齿轮轴[6]旋转，开始对外输出动力。齿轮的模数和内齿轮组、齿轮轴上的齿数是根据内燃机的工况、机械强度和使用寿命而定的。本专利技术实施例1的内齿轮组的齿数是齿轮轴齿数的1.5倍，为30比20。所以内齿轮绕齿轮轴一周，齿轮轴只转动半周。活塞完成四个冲程，齿轮轴只能旋转一周，与气门凸轮轴的转速相同。对撞齿轮内燃机输出功率的特征是低转速、大扭矩。图2是图1的A-A剖面俯视图。由图2可见，此时内齿轮在水平方向对齿轮轴的传动角等于零，相当于曲轴位于上止点的位置时。能够保持平衡状态是因为有内齿轮组上的两对凸轮相互顶着。在图1中的齿轮轴[6]顺时针旋转9度，达到图3所示的位置时，内齿轮[3a]和5齿轮轴[6]的啮合点逆时针上移到45度的位置；内齿轮[3b]和齿轮轴[6]的啮合点逆时针下移到45度的位置。此时两个凸轮[5a]和凸轮[5b]也随动移位45度并保持接触，对上述两个啮合点保持径向约束。活塞[la]和活塞[Id]受汽缸内燃料燃烧所产生的爆发力推动，内齿轮[3a]和内齿轮[3b]以45度的传动角拖动齿轮轴[6]顺时针旋转，输出扭距。图3中的齿轮轴[6]的转动角度是一个完整的冲程中的十分之一，相对于曲轴转动十分之一时的18度传动角而言，齿轮传动系统传递动力的效率是曲轴和连杆的传动效率的2.288倍(^1145° /sinl8° )。实施例2中的齿轮轴[22]的转动角度是一个完整的冲程中的十分之一，相对于曲轴转动十分之一时的18度传动角而言，齿轮传动系统传递动力的效率是曲轴和连杆的传动效率的1.618倍(sin30本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．使用一种可以逆向运行的，把往复的直线运动转变为朝同一方向旋转的齿轮传动系统的往复活塞式内燃机，其特征在于：往复活塞式对撞齿轮内燃机至少包括一套齿轮传动系统，主要由固定在箱体内的轴［７］和滾轮［４］、可以在滾轮［４］之间左右移动的两端各有一个朝相反方向伸出的活塞（活塞［１ａ］、活塞［１ｂ］和活塞［１ｃ］、活塞［１ｄ］）的滑槽［２ａ］和滑槽［２ｂ］、滑槽［２ａ］和滑槽［２ｂ］中的滑块［８］和弹簧［９］、可以在滑槽［２ａ］和滑槽［２ｂ］的滑槽内上下移动的上下各有一个伸出的凸轮［５ａ］和凸轮［５ｂ］的内齿轮［３ａ］和内齿轮［３ｂ］、凸轮［５ａ］和凸轮［５ｂ］上的滾子［１１］和销轴［１２］、两端装有轴承［１０］的齿轮轴［６］等组成；双活塞的齿轮传动系统主要由固定在上箱体［２６］和下箱体［２４］上的导轨［１８］、可以在导轨［１８］之间左右移动的两端各有二个朝相反方向伸出的活塞（活塞［１５ａ１］、活塞［１５ａ２］、活塞［１５ｂ１］、活塞［１５ｂ２］和活塞［１５ｃ１］、活塞［１５ｃ２］、活塞［１５ｄ１］、活塞［１５ｄ２］）的滑槽［１６ａ］和滑槽［１６ｂ］、可以在滑槽［１６ａ］和滑槽［１６ｂ］的滑槽内上下移动的上下各有一个伸出的凸轮［１９ａ］和凸轮［１９ｂ］的内齿轮［１７ａ］和内齿轮［１７ｂ］、凸轮［１９ａ］和凸轮［１９ｂ］上的滾子［２０］和销轴［２１］、两端装有轴承［２５］的齿轮轴［２２］、安装在上箱体［２６］和下箱体［２４］之间的汽缸［２３］等组成。...
【技术特征摘要】
1.使用一种可以逆向运行的，把往复的直线运动转变为朝同一方向旋转的齿轮传动系统的往复活塞式内燃机，其特征在于往复活塞式对撞齿轮内燃机至少包括一套齿轮传动系统，主要由固定在箱体内的轴[7]和滾轮[4]、可以在滾轮[4]之间左右移动的两端各有一个朝相反方向伸出的活塞(活塞[la]、活塞[lb]和活塞[lc]、活塞[Id])的滑槽[2a]和滑槽[2b]、滑槽[2a]和滑槽[2b]中的滑块[8]和弹簧[9]、可以在滑槽[2a]和滑槽[2b] 的滑槽内上下移动的上下各有一个伸出的凸轮[5a]和凸轮[5b]的内齿轮[3a]和内齿轮 [3b]、凸轮[5a]和凸轮[5b]上的滾子[11]和销轴[12]、两端装有轴承[10]的齿轮轴[6] 等组成；双活塞的齿轮传动系统主要由固定在上箱体[26]和下箱体[24]上的导轨[18]、 可以在导轨[18]之间左右移动的两端各有二个朝相反方向伸出的活塞(活塞[15al]、活塞 [15a2]、活塞[15bl]、活塞[15b2]和活塞[15cl]、活塞[15c2]、活塞[15dl]、活塞[15d2]) 的滑槽[16a]和滑槽[16b]、可以在滑槽[16a]和滑槽[16b]的滑槽内上下移动的上下各有一个伸出的凸轮[19a]和凸轮[19b]的内齿轮[17a]和内齿轮[17b]、凸轮[19a]和凸轮 [19b]上的滾子[20]和销轴[21]、两端装有轴承[25]的齿轮轴[22]、安装在上箱体[26] 和下箱体[24]之间的汽缸[23]等组成。2.根据权利要求1所述的对撞齿轮内燃机，其特征在于位于齿轮轴[6]两侧的活塞 [la]和活塞[Id]处于上止点位置，当汽缸内的混合燃汽被同时压缩点燃后，高压燃气同时推动活塞[la]和活塞[Id]运动，使滑槽[2a]和滑槽[2b]向中间移动，内齿轮[3a]和上下两个凸轮[5a] —起向右移动，内齿轮[3b]和上下两个凸轮[5b] —起左移动，凸轮[5a] 的右端和凸轮[5b]左端发生对撞，内齿轮[3a]和内齿轮[3b]受到约束，不能左右移动和离开齿轮轴[6]并且保持正常啮合；双活塞的齿轮传递系统是位于齿轮轴[22]两侧的活塞 [15al]和活塞[15dl]同时开始作功冲程，活塞[15b2]和活塞[15c2]同时开始排气冲程， 活塞[15a2]和活塞[15...
【专利技术属性】
技术研发人员：舒锦海，
申请(专利权)人：舒锦海，
类型：发明
国别省市：31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。