CN100436780C - 新型搓动式内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型搓动式内燃机。它是通过在原有往复式内燃机的基础上增设棘轮轴、内轮、棘爪机构、棘轮、过渡齿轮轴、卸力盘传动齿轮、卸力盘轴、连杆、飞轮，并将原机构中的连杆改为在侧面设置有齿条的推杆，齿条与棘轮轴上的齿轮相啮合，在作功行程，活塞及推杆下行推动棘轮转动，使活塞的运动方向始终是棘轮旋转圆周的切线方向，力矩大，其余行程是靠飞轮的惯性通过卸力盘轴和连杆使推杆往复运动来完成的，因此能量转换率高，且能达到卸荷的目的，因为这一装置将内轮、棘爪机构、棘轮设置在箱体外部，且卸力盘为单盘，所以结构简单，成本低。通过将棘爪机构设置为减齿或减爪机构，大幅度地减少了碰撞间隙。

Description

新型搓动式内燃机

【技术领域】

本发明涉及一种内燃机，尤其涉及一种往复搓动式内燃机。

【背景技术】

目前，人们广泛使用的往复式内燃机具有气缸、活塞、进气阀、排气阀、点火装置、曲柄连杆装置和燃料供给装置，它是依靠曲柄和连杆将活塞的往复直线运动转变为曲柄的旋转运动，能量转换是靠曲柄连杆机构来实现的。由于活塞的运动方向不是曲轴旋转圆周的切线方向，曲轴旋转的作用力是随压缩冲程的进行而不断变化的，因而曲轴的旋转是不匀速的，在四冲程发动机上，其曲轴旋转两周，只有半周在受力作功，而其余一周半不仅没有受力作功，而且还要受到活塞连杆组所产生的阻力的影响，因此其阻力损失大、效率低。为了克服上述往复式内燃机存在的不足，人们已设计出效率较高的往复式内燃机，如中国专利局公告的申请号为“88205754.5”的“棘轮式内燃机”，它是通过在原有往复式内燃机的基础上增加棘轮和主轴，并将连杆改为带齿条且在下端设置有槽形孔的推杆，棘轮的外圆周是一个齿轮，活塞与推杆相连，推杆上的齿条与装在主轴上的棘轮相啮合，使活塞的运动方向始终是主轴旋转圆周的切线方向，动力从主轴输出。这种结构使效率有了一定的提高，但并没有改变曲轴旋转两周，只有半周在受力作功，而其余一周半不仅没有受力作功而且还要受到活塞连杆组所产生的阻力的影响的这一状况，所以效果仍不是最理想的。为了改变这一状况，出现了另一种内燃机，如中国专利局公告的申请号为“00126728.0”的“搓动式内燃机”，它是通过在原有往复式内燃机的基础上增设棘轮、棘轮轴、齿轮、齿圈、卸力盘、连杆和飞轮，并将原机构中的连杆改为在侧面设置有齿条的传力杆，齿条与棘轮相啮合，在作功行程，活塞及传力杆下行，全力推动棘轮转动，使活塞的运动方向始终是棘轮旋转圆周的切线方向，力臂大，力矩大，其余行程是靠飞轮的惯性通过齿轮、齿圈、卸力盘、连杆使传力杆往复运动来完成的，因此能量转换率高，且能达到卸荷的目的。但是，这一结构因为棘轮设置在箱体内部，且卸力盘为双盘，因此结构比较复杂。

【发明内容】

为了克服现有技术所存在的上述不足，本发明提供一种能量转换率高且结构简单的新型搓动式内燃机。它是通过在原有往复式内燃机的基础上增设传接力机构和卸力装置，利用卸力装置的功能将活塞、推杆直线往复运动传来的燃烧压力卸向传接力机构，再通过传接力机构将这部分动能转变为卸力盘轴和棘轮的旋转运动并输出动力。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型搓动式内燃机，它设置有配气装置、进排气装置、燃油供给***、润滑***、冷却***、缸体、活塞、传接力机构、卸力装置，所述活塞设置于缸体的上端内腔中。所述传接力机构包括推杆、棘轮轴、内轮、棘爪机构、棘轮、过渡齿轮轴。所述活塞通过活塞销固定在推杆的上端，推杆的一侧设置有齿条，所述棘轮轴通过轴承支承在缸体上，棘轮轴的右侧外圆柱面上设置有一外齿，这一外齿与前述推杆侧面的齿条相啮合，棘轮轴的左侧外圆柱面上固定连接有一内轮，所述棘轮空套在内轮的外圆柱面上，所述棘爪机构设置在棘轮与内轮之间。棘轮外圆柱面上和过渡齿轮轴左端外圆柱面上分别设置有外齿轮，这两个外齿轮相互啮合，过渡齿轮轴右端通过轴承支承在缸体上。所述卸力装置包括卸力盘传动齿轮、卸力盘轴、卸力盘销、连杆和飞轮，卸力盘轴通过轴承支承在缸体上，卸力盘轴左侧依次固定连接有卸力盘传动齿轮和飞轮，卸力盘传动齿轮外圆柱面上设置有外齿轮，这一外齿轮与前述过渡齿轮轴外圆柱面上的外齿轮相啮合，卸力盘轴右端设置有一个卸力盘或卸力杆，所述连杆上端通过连杆销与推杆下端形成转动连接，所述卸力盘销紧固在连杆下端的内孔中或卸力盘或卸力杆上的内孔中，卸力盘或卸力杆上设置有一腰形孔或连杆下端设置有一腰形孔，卸力盘销的另一端位于卸力盘或卸力杆的腰形孔中或连杆下端的腰形孔中。当活塞带动推杆向下运动时，通过推杆侧面的齿条推动棘轮轴转动，然后通过内轮和棘爪机构中的棘爪推动棘轮作相应的转动，由棘轮带动过渡齿轮轴、卸力盘传动齿轮、卸力盘轴、飞轮、卸力盘或卸力杆一起转动；当活塞带动推杆向上运动时，通过推杆侧面的齿条推动棘轮轴反向转动，这时棘轮轴连同内轮在棘轮内孔中空转，此时由于飞轮在惯性力作用下继续按原来的方向转动，动力由卸力盘轴或棘轮输出，由于有飞轮的惯性力的作用，无论在活塞的作功行程或返回过程中一直有动力输出，因此，输出功率高。卸力装置的作用是将活塞、推杆直线往复运动传来的燃烧压力卸向传接力机构，再通过传接力机构将这部分动能转变为卸力盘轴和棘轮的旋转运动并输出动力。

为了解决在一般的棘爪机构中，存在着一个无效传力距离的问题，上述棘爪机构为减齿机构，所述内轮的外圆周上设置有至少3个内孔，在每一个内孔中放置有弹簧和棘爪，而在棘轮内圆柱面上设置有齿槽，而齿槽的数量比内孔数量至少少一个，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

棘爪机构的第二个实施例为，所述棘爪机构为减爪机构，所述棘轮内圆柱面上设置有至少3个齿槽，而在内轮的外圆周上设置有内孔，而内孔的数量比齿槽数量至少少一个，在每一个内孔中放置有弹簧和棘爪，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

棘瓜机构的第三个实施例为，所述棘爪机构为减齿机构，所述内轮的外圆周上设置有至少3个内孔，在每一个内孔中放置有弹簧，在每一个内孔的上端设置有一槽位，在每一槽位中设置有一棘爪，棘爪通过铰链与内轮相连，而在棘轮内圆柱面上设置有齿槽，而齿槽的数量比内孔数量至少少一个，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

棘爪机构的第四个实施例为，所述棘爪机构为减爪机构，所述棘轮内圆柱面上设置有至少3个齿槽，而在内轮的外圆周上设置有内孔，内孔的数量比齿槽数量至少少一个，在每一个内孔中放置有弹簧，在每一个内孔的上端设置有一槽位，在每一槽位中设置有一棘爪，棘爪通过铰链与内轮相连，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

棘爪机构的第五个实施例为，所述棘爪机构为减齿机构，所述棘轮的内圆周上设置有至少3个内孔，在每一个内孔中放置有弹簧和棘爪，而在内轮的外圆柱面上设置有齿槽，而齿槽的数量比内孔数量至少少一个，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

棘爪机构的第六个实施例为，所述棘爪机构为减爪机构，所述内轮的外圆周上设置有至少3个齿槽，而在棘轮内圆柱面上设置有内孔，而内孔的数量比齿槽数量至少少一个，在每一个内孔中放置有弹簧和棘爪，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

棘爪机构的第七个实施例为，所述棘爪机构为减齿机构，所述棘轮的内圆周上设置有至少3个内孔，在每一个内孔中放置有弹簧，在每一个内孔的内侧设置有一槽位，在每一槽位中设置有一棘爪，棘爪通过铰链与棘轮相连，而在内轮的外圆柱面上设置有齿槽，而齿槽的数量比内孔数量至少少一个，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

棘爪机构的第八个实施例为，所述棘爪机构为减爪机构，所述内轮的外圆柱面上设置有至少3个齿槽，而在棘轮的内圆周上设置有内孔，内孔的数量比齿槽数量至少少一个，在每一个内孔中放置有弹簧，在每一个内孔的内侧设置有一槽位，在每一槽位中设置有一棘爪，棘爪通过铰链与棘轮相连，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

本发明的有益效果是：它是通过在原有往复式内燃机的基础上增设棘轮轴、内轮、棘爪机构、棘轮、过渡齿轮轴、卸力盘传动齿轮、卸力盘轴、连杆、飞轮，并将原机构中的连杆改为在侧面设置有齿条的推杆，齿条与棘轮轴上的齿轮相啮合，在作功行程，活塞及推杆下行，全力推动棘轮转动，使活塞的运动方向始终是棘轮旋转圆周的切线方向，力臂大，力矩大，其余行程是靠飞轮的惯性通过卸力盘轴和连杆使推杆往复运动来完成的，因此能量转换率高，且能达到卸荷的目的，因为这一装置将内轮、棘爪机构、棘轮设置在箱体外部，且卸力盘为单盘，所以结构简单。

【附图说明】

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的主视图；

图2是图1所示A-A线的剖视图；

图3是图1所示棘爪机构沿B-B线的放大剖视图；

图4是图1所示棘爪机构的第二种实施例的沿B-B线的放大剖视图；

图5是图1所示棘爪机构的第三种实施例的沿B-B线的放大剖视图；

图6是图1所示棘爪机构的第四种实施例的沿B-B线的放大剖视图；

图7是图1所示棘爪机构的第五种实施例的沿B-B线的放大剖视图；

图8是图1所示棘瓜机构的第六种实施例的沿B-B线的放大剖视图；

图9是图1所示棘爪机构的第七种实施例的沿B-B线的放大剖视图；

图10是图1所示棘爪机构的第八种实施例的沿B-B线的放大剖视图。

图中1.缸体，2.推杆，3.活塞，4.活塞销，5.棘轮，6.内轮，7.棘轮轴，8.外齿，9.过渡齿轮轴，10.卸力盘传动齿轮，11.飞轮，12.卸力盘，13.卸力盘销，14.连杆，15.连杆销，16.卸力盘轴，21.齿槽，22.弹簧，23.棘爪，24.铰链。

【具体实施方式】

参见图1、图2、图3所示为本发明新型搓动式内燃机的第一种实施方式，它包括配气装置、进排气装置、燃油供给***、润滑***、冷却***、缸体1、活塞3、传接力机构、卸力装置，活塞3设置于缸体1的上端内腔中。所述传接力机构包括推杆2、棘轮轴7、内轮6、棘爪机构、棘轮5、过渡齿轮轴9。所述活塞3通过活塞销4固定在推杆2的上端，推杆2的一侧设置有齿条，所述棘轮轴7通过轴承支承在缸体1上，棘轮轴7的右侧外圆柱面上设置有一外齿8，这一外齿8与前述推杆2侧面的齿条相啮合，棘轮轴7的左侧外圆柱面上固定连接有一内轮6，所述棘轮5空套在内轮6的外圆柱面上，所述棘爪机构设置在棘轮5与内轮6之间。棘爪机构为减齿机构，它设置有弹簧22和棘爪23，在内轮6的外圆周上设置有7个内孔，在每一个内孔中分别放置有一个弹簧22和一个棘爪23，而在棘轮5的内圆柱面上设置有6个齿槽21，由于棘爪23之间的间距比齿槽21之间的间距小，当有某一只棘爪23已外于楔入状态时，其余的棘爪23都只能与齿槽21错开一段距离而处于待楔入状态，错开的距离从已楔入后的第一只棘爪23开始，每只增大一个固定数值，因此，如前一只棘爪23错过了楔入机会，因后一只待楔入的棘爪23与齿槽21的距离远小于齿槽21之间的间距，因此大幅度地减少了碰撞间隙，同时降低了碰撞噪音。棘轮5外圆柱面上和过渡齿轮轴9左端外圆柱面上分别设置有外齿轮，这两个外齿轮相互啮合，过渡齿轮轴9右端通过轴承支承在缸体1上。所述卸力装置包括卸力盘传动齿轮10、卸力盘轴16、卸力盘销13、连杆14和飞轮11，卸力盘轴16通过轴承支承在缸体1上，卸力盘轴16左侧依次固定连接有卸力盘传动齿轮10和飞轮11，卸力盘传动齿轮10外圆柱面上设置有外齿轮，这一外齿轮与前述过渡齿轮轴9外圆柱面上的外齿轮相啮合，卸力盘轴16右端设置有一个卸力盘12，所述连杆14上端通过连杆销15与推杆2下端形成转动连接，卸力盘销13紧固在连杆14下端的内孔中，卸力盘12上设置有一腰形孔，卸力盘销13的另一端位于卸力盘12的腰形孔中。在工作过程中，当活塞3带动推杆2向下运动时，通过推杆2侧面的齿条推动棘轮轴7转动，然后通过内轮6、棘爪机构中的棘爪23推动棘轮5作相应的转动，由棘轮5带动过渡齿轮轴9、卸力盘传动齿轮10、卸力盘轴16、飞轮11、卸力盘12一起转动；当活塞3带动推杆2向上运动时，通过推杆2侧面的齿条推动棘轮轴9反向转动，这时棘轮轴9连同内轮6在棘轮5内孔中空转，此时由于飞轮11在惯性力作用下继续按原来的方向转动，动力由卸力盘轴16输出，由于有飞轮11的惯性力的作用，无论在活塞3的作功行程或返回过程中一直有动力输出，因此，输出功率高。卸力装置的作用是将活塞3、推杆2直线往复运动传来的燃烧压力卸向传接力机构，再通过传接力机构将这部分动能转变为卸力盘轴9的旋转运动并输出动力。

如图4所示为本发明新型搓动式内燃机的棘爪机构的第二种实施方式，棘爪机构为减爪机构，棘轮5内圆柱面上设置有6个齿槽，而在内轮6的外圆周上设置有5个内孔，在每一个内孔中分别放置有一个弹簧22和棘爪23。其余结构与第一种实施方式相同。

如图5所示为本发明新型搓动式内燃机的棘爪机构的第三种实施方式，棘爪机构为减齿机构，内轮6的外圆周上设置有7个内孔，在每一个内孔中放置有一个弹簧22，在每一个内孔的上端设置有一槽位，在每一槽位中设置有一棘爪23，棘爪23通过铰链24与内轮6相连，而在棘轮5内圆柱面上设置有6个齿槽21。其余结构与第一种实施方式相同。

如图6所示为本发明新型搓动式内燃机的棘爪机构的第四种实施方式，棘爪机构为减爪机构，棘轮5内圆柱面上设置有6个齿槽21，而在内轮6的外圆周上设置有5个内孔，在每一个内孔中放置有一个弹簧22，在每一个内孔的上端设置有一槽位，在每一槽位中设置有一个棘爪23，棘爪23通过铰链24与内轮6相连。其余结构与第一种实施方式相同。

如图7所示为本发明新型搓动式内燃机的棘爪机构的第五种实施方式，棘爪机构为减齿机构，棘轮5的内圆周上设置有7个内孔，在每一个内孔中分别放置有一个弹簧22和一个棘爪23，而在内轮6的外圆柱面上设置有6齿槽21。其余结构与第一种实施方式相同。

如图8所示为本发明新型搓动式内燃机的棘爪机构的第六种实施方式，棘爪机构为减爪机构，内轮6的外圆周上设置有6个齿槽21，而在棘轮5内圆柱面上设置有5个内孔，在每一个内孔中分别放置有一个弹簧22和一个棘爪23。其余结构与第一种实施方式相同。

如图9所示为本发明新型搓动式内燃机的棘爪机构的第七种实施方式，棘爪机构为减齿机构，所述棘轮5的内圆周上设置有7个内孔，在每一个内孔中放置有一个弹簧22，在每一个内孔的内侧设置有一槽位，在每一槽位中设置有一个棘爪23，棘爪23通过铰链24与棘轮5相连，而在内轮6的外圆柱面上设置有6个齿槽21。其余结构与第一种实施方式相同。

如图10所示为本发明新型搓动式内燃机的棘爪机构的第八种实施方式，棘爪机构为减爪机构，所述内轮6的外圆柱面上设置有6个齿槽，而在棘轮5的内圆周上设置有5内孔，在每一个内孔中放置有一个弹簧22，在每一个内孔的内侧设置有一槽位，在每一槽位中设置有一个棘爪23，棘爪23通过铰链24与棘轮5相连。其余结构与第一种实施方式相同。

Claims (9)

1、一种新型搓动式内燃机，它包括配气装置、进排气装置、燃油供给***、润滑***、冷却***、缸体、活塞、传接力机构、卸力装置，所述活塞设置于缸体的上端内腔中，其特征是：所述传接力机构包括推杆、棘轮轴、内轮、棘爪机构、棘轮、过渡齿轮轴，所述活塞通过活塞销固定在推杆的上端，所述推杆的一侧设置有齿条，所述棘轮轴通过轴承支承在缸体上，棘轮轴的右侧外圆柱面上设置有一外齿，这一外齿与前述推杆侧面的齿条相啮合，棘轮轴的左侧外圆柱面上固定连接有一内轮，所述棘轮空套在内轮的外圆柱面上，所述棘爪机构设置在棘轮与内轮之间，棘轮外圆柱面上和过渡齿轮轴左端外圆柱面上分别设置有外齿轮，这两个外齿轮相互啮合，过渡齿轮轴右端通过轴承支承在缸体上；所述卸力装置包括卸力盘传动齿轮、卸力盘轴、卸力盘销、连杆、飞轮，卸力盘轴通过轴承支承在缸体上，卸力盘轴左侧依次固定连接有卸力盘传动齿轮和飞轮，卸力盘传动齿轮外圆柱面上设置有外齿轮，这一外齿轮与前述过渡齿轮轴外圆柱面上的外齿轮相啮合，卸力盘轴右端设置有一个卸力盘或卸力杆，所述连杆上端通过连杆销与推杆下端形成转动连接，所述卸力盘销紧固在连杆下端的内孔中或卸力盘或卸力杆上的内孔中，卸力盘或卸力杆下端设置有一腰形孔或连杆下端设置有一腰形孔，卸力盘销的另一端位于卸力盘或卸力杆的腰形孔中或连杆下端的腰形孔中。

2、根据权利要求1所述的新型搓动式内燃机，其特征是：所述棘爪机构为减齿机构，所述内轮的外圆周上设置有至少3个内孔，在每一个内孔中放置有弹簧和棘爪，而在棘轮内圆柱面上设置有齿槽，而齿槽的数量比内孔数量至少少一个，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

3、根据权利要求1所述的新型搓动式内燃机，其特征是：所述棘爪机构为减爪机构，所述棘轮内圆柱面上设置有至少3个齿槽，而在内轮的外圆周上设置有内孔，而内孔的数量比齿槽数量至少少一个，在每一个内孔中放置有弹簧和棘爪，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

4、根据权利要求1所述的新型搓动式内燃机，其特征是：所述棘爪机构为减齿机构，所述内轮的外圆周上设置有至少3个内孔，在每一个内孔中放置有弹簧，在每一个内孔的上端设置有一槽位，在每一槽位中设置有一棘爪，棘爪通过铰链与内轮相连，而在棘轮内圆柱面上设置有齿槽，而齿槽的数量比内孔数量至少少一个，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

5、根据权利要求1所述的新型搓动式内燃机，其特征是：所述棘爪机构为减爪机构，所述棘轮内圆柱面上设置有至少3个齿槽，而在内轮的外圆周上设置有内孔，内孔的数量比齿槽数量至少少一个，在每一个内孔中放置有弹簧，在每一个内孔的上端设置有一槽位，在每一槽位中设置有一棘爪，棘爪通过铰链与内轮相连，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

6、根据权利要求1所述的新型搓动式内燃机，其特征是：所述棘爪机构为减齿机构，所述棘轮的内圆周上设置有至少3个内孔，在每一个内孔中放置有弹簧和棘爪，而在内轮的外圆柱面上设置有齿槽，而齿槽的数量比内孔数量至少少一个，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

7、根据权利要求1所述的新型搓动式内燃机，其特征是：所述棘爪机构为减爪机构，所述内轮的外圆周上设置有至少3个齿槽，而在棘轮内圆柱面上设置有内孔，而内孔的数量比齿槽数量至少少一个，在每一个内孔中放置有弹簧和棘爪，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

8、根据权利要求1所述的新型搓动式内燃机，其特征是：所述棘爪机构为减齿机构，所述棘轮的内圆周上设置有至少3个内孔，在每一个内孔中放置有弹簧，在每一个内孔的内侧设置有一槽位，在每一槽位中设置有一棘爪，棘爪通过铰链与棘轮相连，而在内轮的外圆柱面上设置有齿槽，而齿槽的数量比内孔数量至少少一个，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

9、根据权利要求1所述的新型搓动式内燃机，其特征是：所述棘爪机构为减爪机构，所述内轮的外圆柱面上设置有至少3个齿槽，而在棘轮的内圆周上设置有内孔，内孔的数量比齿槽数量至少少一个，在每一个内孔中放置有弹簧，在每一个内孔的内侧设置有一槽位，在每一槽位中设置有一棘爪，棘爪通过铰链与棘轮相连，齿槽和棘爪相啮合的对数至少有一对。

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