CN103511572A

CN103511572A - 一种传动装置

Info

Publication number: CN103511572A
Application number: CN201310503127.0A
Authority: CN
Inventors: 唐坤亮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2014-01-15
Also published as: WO2014187180A1

Abstract

本发明涉及运动转换传动装置领域，涉及一种传动装置。该传动装置，包括气缸、活塞、齿条、第一齿轮、第二齿轮、第一连动齿轮、第一轴、第二连动齿轮和第二轴；齿条的一端与活塞固定连接；活塞置于所述气缸内，齿条的另一端置于气缸外；第一轴的一端与第一齿轮锁紧，其另一端与第一连动齿轮锁紧；第二轴的一端与第二齿轮锁紧，其另一端与第二连动齿轮锁紧；第一连动齿轮与第二连动齿轮啮合；活塞从上至点运行至下至点，齿条仅带动第一齿轮转动；活塞从下至点运行至上至点，齿条仅带动所述第二齿轮转动。本发明提供的传动装置，不但可以实现将活塞的往复运动转变为圆周运动，而且整个转换过程中没有传动死角，能量损失小，传动效率高能达到99%。

Description

一种传动装置

技术领域

本发明涉及运动转换传动装置领域，具体而言，涉及一种将往复运动转换为旋转运动的传动装置。

背景技术

无论是早期的蒸汽机，还是现在使用广泛的内燃机，都是通过燃料燃烧产生的热能转换为动能，完成做功过程。即通过燃料产生的热能推动活塞往复运动，然后再利用曲柄连杆将往复运动转换为圆周运动，实现热能和动能的转换。通过这种方式将往复运动转换为圆周运动，方便生产和生活的利用。相关技术中，通过曲柄连杆的传动方式，将往复运动转换为圆周运动的过程中，只有曲柄与连杆转动到90度或270度时，传动效率最高；而当曲柄与连杆之间的角度为其它角度时，都有能量损耗；特别是在0度或180度时，传动效率为0。由于曲柄连杆传动方式的这一特性，故曲柄连杆传动方式的传动效率低，只有80%左右。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传动装置，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种传动装置，包括气缸、活塞、齿条、第一齿轮、第二齿轮、第一连动齿轮、第一轴、第二连动齿轮和第二轴；齿条的一端与活塞固定连接；活塞置于气缸内，齿条的另一端置于气缸外；第一轴的一端与第一齿轮锁紧，其另一端与第一连动齿轮锁紧；第二轴的一端与第二齿轮锁紧，其另一端与第二连动齿轮锁紧；第一连动齿轮与第二连动齿轮啮合；活塞从气缸的上至点运行至其下至点的过程中，齿条仅带动第一齿轮转动；活塞从气缸的下至点运行至其上至点的过程中，齿条仅带动第二齿轮转动。

本发明上述实施例的一种传动装置，通过设置有第一齿轮、第二齿轮，第一齿轮、第二齿轮和第一连动齿轮、第一轴、第二连动齿轮和第二轴组成传动***。由于第一连动齿轮与第二连动齿轮啮合，故当活塞从气缸的上至点运行至其下至点的过程中，齿条带动第一齿轮转动，此时，活塞的往复运动，通过第一齿轮转换为圆周运动，由第一轴和/或第二轴输出；而活塞从气缸的下至点运行至其上至点的过程中，齿条带动第二齿轮转动，此时，活塞的往复运动，通过第二齿轮转换为圆周运动，由第一轴和/或第二轴输出。这样设计不但可以实现将活塞的往复运动转变为圆周运动，而且由于通过第一齿轮、第二齿轮与齿条配合完成整个转换过程，故整个转换过程中没有传动死角，整个转换过程中，能量损失小，传动效率高，能达到99%。

附图说明

图1示出了本发明提供的传动装置中活塞在上至点时的结构示意图；

图2示出了本发明提供的传动装置中活塞在气缸中部的结构示意图；

图3示出了本发明提供的传动装置中活塞在下至点时的结构示意图；

图4示出了本发明提供的传动装置侧视结构示意图；

图5示出了本发明提供的传动装置中齿条与滑轨的放大结构示意图；

图6示出了连杆曲柄与传动装置连接的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例提供的一种传动装置，包括气缸1、活塞2、齿条3、第一齿轮5、第二齿轮6、第一连动齿轮9、第一轴7、第二连动齿轮10和第二轴8。齿条3的一端与活塞2固定连接；活塞2置于气缸1内，齿条3的另一端置于气缸1外。第一轴7的一端与第一齿轮5锁紧，其另一端与第一连动齿轮9锁紧。第二轴8的一端与第二齿轮6锁紧，其另一端与第二连动齿轮10锁紧。第一连动齿轮9与第二连动齿轮10啮合。活塞2从气缸1的上至点运行至其下至点的过程中，齿条3仅带动第一齿轮5转动；活塞2从气缸1的下至点运行至其上至点的过程中，齿条3仅带动第二齿轮6转动。本实施例提供的传动装置，通过设置有第一齿轮5、第二齿轮6，第一齿轮5、第二齿轮6和第一连动齿轮9、第一轴7、第二连动齿轮10和第二轴8组成传动***。由于第一连动齿轮9与第二连动齿轮10啮合，故当活塞2从气缸1的上至点运行至其下至点的过程中，齿条3带动第一齿轮5转动，此时，活塞2的往复运动，通过第一齿轮5转换为圆周运动，由第一轴7和/或第二轴8输出；而活塞2从气缸1的下至点运行至其上至点的过程中，齿条3带动第二齿轮6转动，此时，活塞2的往复运动，通过第二齿轮6转换为圆周运动，由第一轴7和/或第二轴8输出。这样设计不但可以实现将活塞2的往复运动转变为圆周运动，而且由于通过第一齿轮5、第二齿轮6与齿条3配合完成整个转换过程，故整个转换过程中没有传动死角，整个转换过程中，能量损失小，传动效率高，能达到99%。

如图1、图2、图3、图4和图6所示，本实施例提供的传动装置，齿条3的一端与活塞2垂直固定连接。现有技术中，通过曲柄连接的传动方式，由于活塞2连杆推动曲柄转动时，连杆与活塞2始终保持着一个夹角，导致活塞2在高速往复运动中与气缸1缸体始终有一个倾角；虽然现在设计中将活塞2销设计成为偏心轴等方式，但还是不能完全消除活塞2与缸体之间的夹角。故会加速缸体与活塞2的磨损，严重时甚至会“敲缸”，降低发动机的使用寿命。而本实施例提供的传动装置，由于齿条3与活塞2在整个转换过程中，始终保持垂直，故有效的降低了活塞2与气缸1缸体之间的摩擦，消除了曲柄的摆动给发动机带来的震动，延长了发动机的使用寿命。进一步来说，在本实施例中，第一齿轮5和第二齿轮6可以均为半边齿轮，且第一齿轮5有齿部分的齿顶圆周长、第二齿轮6有齿部分的齿顶圆周长均与气缸1的行程相等。活塞2从气缸1的上至点运行至其下至点的过程中，齿条3仅与第一齿轮5啮合；活塞2从气缸1的下至点运行至其上至点的过程中，齿条3仅与第二齿轮6啮合。即当活塞2从气缸1的上至点向其下至点运行时，第一齿轮5与齿条3刚好啮合，而第二齿轮6刚好与齿条3分开。活塞2向气缸1的下至点运行的过程中，由于齿条3始终与第一齿轮5啮合，故转动的第一齿轮5通过第一轴7、第一连动齿轮9、第二轴8和第二连动齿轮10带动第二齿轮6反向转动；当活塞2运行至气缸1的下至点时，第一齿轮5刚好与齿条3分开，此时，第二齿轮6与齿条3相接触，从而完成活塞2从气缸1的上至点运行至其下至点的整个过程。同理，当活塞2从气缸1的下至点运行至上至点时，第二齿轮6与齿条3刚好啮合，而第一齿轮5刚好与齿条3分开。活塞2向气缸1的上至点运行的过程中，由于齿条3始终与第二齿轮6啮合，故转动的第二齿轮6通过第二轴8、第二连动齿轮10、第一轴7和第一连动齿轮9带动第一齿轮5反向转动；当活塞2运行至气缸1的上至点时，第二齿轮6刚好与齿条3分开，此时，第一齿轮5与齿条3相接触，从而完成活塞2从气缸1的下至点运行至其上至点的整个过程。这样第一齿轮5和第二齿轮6的交替与齿条3啮合，完成将活塞2的往复运动转换为圆周运动。通过将第一齿轮5和第二齿轮6设计为半边齿轮，不但可以实现将活塞2的往复运动转换为圆周运动，而且转换过程能量损失小，传动效率高。如果第一齿轮5和第二齿轮6为半边齿轮，本实施例还可以包括连杆曲柄13，连杆曲柄13的一端与齿条3远离气缸1的一端转动连接，连杆曲柄13的旋转半周长与气缸1的行程相等，用于辅助控制活塞2的行程。通过设置有连杆曲柄13，可以提高控制活塞2行程的精准度。由于连杆曲柄13没有动力传输，故其没有能量损耗，不会降低本实施例提供的传动装置的传动效率。另外，第一齿轮5和第二齿轮6也可以均为单向齿轮，且第一齿轮5与第二齿轮6转动方向相反。活塞2从气缸1的上至点运行至其下至点的过程中，齿条3仅带动第一齿轮5转动；活塞2从气缸1的下至点运行至其上至点的过程中，齿条3仅带动第二齿轮6转动。由于第一齿轮5和第二齿轮6均为单向齿轮，故其不需要考虑第一齿轮5和第二齿轮6的外径是否与气缸1的行程相等。由于第一齿轮5和第二齿轮6的转动方向相反，故活塞2从气缸1的上至点向其下至点运行过程中，齿条3带动第一齿轮5转动，而第二齿轮6由于其单向转动的性质，故其不能转动，第一齿轮5产生的圆周运动通过第一轴7或第二轴8输出。相反，当活塞2从气缸1的下至点运行至上至点的过程中，齿条3带动第二齿轮6转动，而第一齿轮5由于其单向转动的性质，不能转动，第二齿轮6产生的圆周运动通过第一轴7或第二轴8输出。通过将第一齿轮5和第二齿轮6设计为单向齿轮，同样可以实现将活塞2的往复运动转换为圆周运动；更为重要的是，可以降低本装置的制造成本和制造难度。

如图1和图5所示，本实施例提供的传动装置，还包括滑轨4，齿条3的一端穿过滑轨4，齿条3能在滑轨4中，沿滑轨4延伸的方向滑动。通过设置有滑轨4，可以提高齿条3在运行过程中的稳定性，从而提高了本实施例提供的传动装置整体的使用稳定性能。另外，齿条3上，沿齿条3延伸的方向上设置有滑块11，滑轨4上设置有与滑块11配合的滑槽12，滑块11置于所述滑槽12中。通过设置有滑块11和滑槽12，不但制造工艺简单，而且能有效的防止齿条3在高速的往复运动中从滑轨4中脱离，进一步提高了本装置的使用稳定性能。

本实施例提供的传动装置，结构简单、动力传递效率高、活塞2与气缸1磨损小。把本装置应用到其它传动转换过程中，能够提高传动效率。尤其是应用在内燃机中，能显著提高内燃机动力输出效率，约20%左右；而且能有效的延长发动机的使用寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种传动装置，其特征在于，包括气缸、活塞、齿条、第一齿轮、第二齿轮、第一连动齿轮、第一轴、第二连动齿轮和第二轴；所述齿条的一端与所述活塞固定连接；所述活塞置于所述气缸内，所述齿条的另一端置于所述气缸外；所述第一轴的一端与所述第一齿轮锁紧，其另一端与所述第一连动齿轮锁紧；所述第二轴的一端与所述第二齿轮锁紧，其另一端与所述第二连动齿轮锁紧；所述第一连动齿轮与所述第二连动齿轮啮合；所述活塞从所述气缸的上至点运行至其下至点的过程中，所述齿条仅带动所述第一齿轮转动；所述活塞从所述气缸的下至点运行至其上至点的过程中，所述齿条仅带动所述第二齿轮转动。

2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述齿条的一端与所述活塞垂直固定连接。

3.根据权利要求2所述的传动装置，其特征在于，所述第一齿轮和所述第二齿轮均为半边齿轮，且所述第一齿轮有齿部分的齿顶圆周长、所述第二齿轮有齿部分的齿顶圆周长均与所述气缸的行程相等；所述活塞从所述气缸的上至点运行至其下至点的过程中，所述齿条仅与所述第一齿轮啮合；所述活塞从所述气缸的下至点运行至其上至点的过程中，所述齿条仅与所述第二齿轮啮合。

4.根据权利要求2所述的传动装置，其特征在于，所述第一齿轮和所述第二齿轮均为单向齿轮，且所述第一齿轮与所述第二齿轮转动方向相反；所述活塞从所述气缸的上至点运行至其下至点的过程中，所述齿条带动所述第一齿轮转动；所述活塞从所述气缸的下至点运行至其上至点的过程中，所述齿条带动所述第二齿轮转动。

5.根据权利要求2所述的传动装置，其特征在于，还包括滑轨，所述齿条的一端穿过所述滑轨，所述齿条能在所述滑轨中，沿所述滑轨延伸的方向滑动。

6.根据权利要求5所述的传动装置，其特征在于，所述齿条上，沿所述齿条延伸的方向上设置有滑块，所述滑轨上设置有与所述滑块配合的滑槽，所述滑块置于所述滑槽中。

7.根据权利要求3所述的传动装置，其特征在于，还包括连杆曲柄，所述连杆曲柄的一端与所述齿条远离所述气缸的一端转动连接，所述连杆曲柄的旋转半周长与所述气缸的行程相等，用于辅助控制所述活塞的行程。