[发明专利]一种齿轮-齿条-曲轴联动发动机转换机构

说明书

本发明的发动机转换机构包括：曲轴(1)和传动轴(4)安装在曲轴壳体(3)内两侧壁上，曲轴(1)的齿条轴颈(103)与主齿条(2)一端部铰接，主齿条(2)与传动轴(4)上的主齿轮(401)啮合，主齿条(2)与主齿轮(401)之间设置限位机构(42)，延伸到传动缸体(9)内的传动轴(4)上的多个齿轮(402)分别与各齿条连杆(5)啮合，各齿轮(402)与各齿条连杆(5)之间设置定向机构(59)，各齿条连杆(5)的附加连杆(502)分别与各活塞(7)铰接，构成只有一付曲拐臂(102)的多个气缸(801)的发动机组，本发明克服了传统曲轴连杆机构的缺点，大幅度提高了发动机的转换效率。

技术领域

本发明涉及一种发动机的活塞往复直线运动转换为曲轴圆周运动的机械装置，特别涉及一种齿轮-齿条-曲轴联动发动机转换机构，替代现有的曲轴(柄) -连杆转换机构。

背景技术

目前，活塞式发动机普遍采用曲轴(曲柄)连杆机构进行直线往复运动与圆周运动相互转换的机械，曲轴连杆机构设计和制造已经十分完善，但是，由于曲轴(柄)连杆机构及其受力状态十分复杂，各个部件都处在复杂的三向应力状态，在实际应用中还存在明显的缺陷，有待进一步改进和优化：

1、现有的曲轴连杆机构中，汽缸内燃气点火后，活塞上的最大燃气压力只有百分之二十左右分解为产生输出转矩的切向力；

2、在曲轴(柄)连杆机构中，作用在活塞上的燃气压力被分解为沿连杆轴线方向的作用力和垂直于汽缸轴线方向作用在缸壁的侧压力，增大了活塞与缸壁之间的侧向摩擦力，加速了汽缸壁侧向磨损，不仅降低了活塞的做功效率，而且还会造成“卡缸”使活塞无法工作；

3、作用在曲轴(柄)上的沿连杆轴线方向的作用力再次分解为垂直曲轴半径方向的切向力和沿半径方向的法向力，在燃气爆发瞬间，由于传动角很小，输出的扭矩的切向作用力远小于活塞上的燃气压力，有计算表明传动角为10度时，活塞总作用力只有百分之二十左右转换为产生曲轴扭矩的切向作用力；

4、曲轴连杆机构中连杆摆动产生的不平衡回转质量和回转运动引起惯性力，使活塞与汽缸壁及转动接触面产生交变冲击力，增大了各个部件间的不均匀摩擦和撞击，不仅影响发动机的输出功率，而且使发动机产生较大的振动和噪声。

为了克服传统曲轴-连杆机构上述的缺陷，本发明提供了一种齿轮-齿条-曲轴联动发动机转换机构。

发明内容

按照本发明提供的一种齿轮-齿条-曲轴联动发动机转换机构包括：曲轴的主轴颈借助轴承安装在曲轴壳体两侧壁上，曲轴的曲拐臂借助齿条轴颈和主齿条的齿条接头与主齿条铰接，传动轴借助轴承安装在曲轴壳体两侧壁上，在曲轴壳体内的传动轴柱面上设置有主齿轮，主齿条的主齿排与主齿轮啮合，在主齿轮与主齿条之间设置限位机构；在曲轴壳体一侧壁或两侧壁外面设置有传动缸体和气缸体，气缸体中设置有一个或多个相同的气缸，传动轴从曲轴壳体延伸到传动缸体中，传动轴借助轴承安装在传动缸体的缸壁上，在传动轴柱面上设置一个或多个形状相同的齿轮；如果各气缸缸口的缸壁与传动缸体缸口的缸壁刚性连接，而传动缸体另一缸口的缸壁与附加缸体缸口的缸壁刚性连接，各个齿轮与各个气缸一一对应，各个齿轮分别与各齿条连杆的齿排啮合，各个齿条连杆一端部分别与各附加连杆的一端部刚性连接，各附加连杆的长度等于或大于各个齿轮的轴线到各个气缸缸口的距离，各附加连杆另一端部分别与各个气缸中的活塞铰接，若气缸体只设置一个气缸，构成单气缸发动机，若气缸体设置多个气缸，构成排列多个气缸的发动机组；如果两个气缸体中的一个或多个气缸缸口的缸壁分别与传动缸体两个缸口的缸壁刚性连接，一个气缸体中的各个气缸分别与另一个气缸体中的各个气缸对置，各对置的两个气缸之间的齿轮分别与各齿条连杆的齿排啮合，各个齿条连杆两端部分别与各附加连杆的一端部刚性连接，各附加连杆的另一端部分别与各个气缸中的活塞铰接，构成两两对置的多气缸发动机组。