一种导向齿条-曲轴转换机构
专利汇可以提供一种导向齿条-曲轴转换机构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的转换机构包括： 曲轴 的 主轴 颈和每对 传动轴 安装在曲 轴箱 两 侧壁 上，每对的两根传动轴上各安装传动 齿轮 ，安装在 曲柄 臂的 连杆 轴颈上的每对 齿面 朝向相反的两根传动 齿条 各自与对称的两根传动轴上的传动齿轮交替 啮合 ，每根传动齿条上或每个导向槽中的限位杆安装在能与传动齿条啮合的传动齿轮的传动轴上；对称的两根传动轴的两个驱动齿轮各自与双面齿条的正齿面和反齿面啮合，其余的各驱动齿轮分别与各驱动齿条啮合，在每根双面齿条及每根驱动齿条上的 定位 杆各自安装在能与双面齿条和驱动齿条啮合的各驱动齿轮的传动轴上，每根驱动齿条和双面齿条分别与各 活塞 铰接，构成只有一付曲轴的多个汽缸的 发动机 组。，下面是一种导向齿条-曲轴转换机构专利的具体信息内容。
1.一种导向齿条-曲轴转换机构的主要构件包括曲轴（1）、传动轴（4）及其传动齿轮（3）和驱动齿轮（5）、导向齿条（2）、驱动齿条（6）及汽缸（9）中的活塞（8），其特征在于：曲轴（1）的主轴颈（101）及各根传动轴（4）成对地安装在曲轴箱（14）的两侧壁上，每对的两根传动轴（4）关于主轴颈（101）对称，每对传动轴（4）的柱面上各自安装与其同轴的传动齿轮（3）；各对导向齿条（2）的传动齿条（201）一端部的齿条圆环（200）成对地安装在曲柄臂（102）端部的连杆轴颈（103）上，每根传动齿条（201）的另一端部设置有导向槽（203），每对对称的两根传动轴（4）上的传动齿轮（3）各自与成对的导向齿条（2）的两根传动齿条（201）交替啮合，在成对的一根传动齿条（201）的无齿背面（202）上和在成对的另一根传动齿条（201）另一端部的导向槽（203）中各设置有限位杆（10），每个限位杆（10）的两端部的限位扁杆（11）的限位圆环（111）安装在能与传动齿条（201）交替啮合的传动齿轮（3）两侧的传动轴（4）上；延伸到曲轴箱（14）外面的每对对称的两根传动轴（4）的柱面上分别安装与其同轴的各个驱动齿轮（5），其中的一根传动轴（4）上的一个驱动齿轮（5）与双面齿条（7）的正齿面（701）啮合，而另一根传动轴（4）上的一个驱动齿轮（5）与双面齿条（7）的反齿面（702）啮合，所述双面齿条（7）的正齿面（701）与反齿面（702）的朝向相反，每对对称的两根传动轴（4）上其余的各驱动齿轮（5）分别与各驱动齿条（6）啮合，所述各正齿面（701）和反齿面（702）的长度与所述各驱动齿条（6）的有效长度相等，在每根驱动齿条（6）的背面（602）上设置定位杆（12），所述定位杆（12）两端部的定位扁杆（13）借助定位圆环（131）分别安装在与驱动齿条（6）啮合的驱动齿轮（5）两侧的传动轴（4）上，在每根双面齿条（7）的正背面（703）和反背面（704）上分别设置定位杆（12），每个定位杆（12）两端部的定位扁杆（13）借助定位圆环（131）分别安装在与双面齿条（7）的正齿面（701）和反齿面（702）啮合的驱动齿轮（5）两侧的传动轴（4）上。
2.根据权利要求1所述的一种导向齿条-曲轴转换机构，其特征在于：在曲轴箱（14）的外侧设置带有数个相同的汽缸（9）的附加缸体（15），延伸到曲轴箱（14）外面的每对对称传动轴（4）安装在附加缸体（15）的侧壁上，与每对传动轴（4）上的各驱动齿轮（5）啮合的各驱动齿条（6）和双面齿条（7）的一端部或两端部分别与各个汽缸（9）中的活塞（8）铰接，构成只有一付曲轴（1）的多个汽缸（9）的发动机组。
3.根据权利要求1所述的一种导向齿条-曲轴转换机构，其特征在于：一种导向齿条的结构如下所述：每根导向齿条（2）包括传动齿条（201）和导向槽（203），每个导向槽（203）的两端部分别为开口端部和封闭端部，每根传动齿条（201）的另一端部与导向槽（203）开口端部的一个槽帮（204）端部刚性连接，每根传动齿条（201）无齿背面（202）与所述一个槽帮（204）的内壁（205）共面，每个导向槽（203）的两个槽帮（204）的宽度小于每根传动齿条（201）的宽度，每个导向槽（203）的槽内宽度等于或略大于所述限位杆（10）的直径，各个导向槽（203）的槽内长度相等，各根传动齿条（201）的有效长度相等。
4.根据权利要求1所述的一种导向齿条-曲轴转换机构，其特征在于：所述齿条圆环（200）设置在传动齿条（201）一端部，所述传动齿条（201）的齿条圆环（200）的直径等于连杆轴颈（103）的直径，安装在连杆轴颈（103）上的每个齿条圆环（200）的中心线（208）与连杆轴颈（103）的轴线（105）共线。
5.根据权利要求1所述的一种导向齿条-曲轴转换机构，其特征在于：所述每个限位杆（10）的两端部分别转动地安装在限位扁杆（11）的一端部，每个限位杆（10）上的两个限位扁杆（11）上的限位圆环（111）安装在能与每根传动齿条（201）啮合的传动齿轮（3）两侧的传动轴（4）上，每对限位扁杆（11）内侧面之间的距离略大于传动齿条（201）及与其啮合的传动齿轮（3）的宽度，每个限位圆环（111）的直径等于传动轴（4）的直径，每根传动齿条（201）的无齿背面（202）上的限位杆（10）到与传动齿条（201）啮合的传动齿轮（3）的分度圆（301）之间的间隔等于所述传动齿条（201）的分度线（203）到无齿背面（202）之间的距离。
6.根据权利要求1所述的一种导向齿条-曲轴转换机构，其特征在于：每个定位杆（12）的两端部分别转动地安装在一对定位扁杆（13）的一端部，每对定位扁杆（13）的另一端部为定位圆环（131），每对定位扁杆（13）内侧面之间的距离略大于驱动齿条（6）和双面齿条（7）及与其分别啮合的驱动齿轮（5）的宽度，每根驱动齿条（6）的背面（602）上的定位杆（12）到与驱动齿条（6）啮合的驱动齿轮（5）的分度圆（501）之间的间隔等于所述驱动齿条（6）的分度线（601）到其背面（602）之间的距离，每根双面齿条（7）的正背面（703）和反背面（704）上的定位杆（12）到与其正齿面（701）和反齿面（702）分别啮合的驱动齿轮（5）的分度圆（501）之间的间隔等于双面齿条（7）的正分度线（705）和反分度线（706）分别到正背面（703）和反背面（704）之间的距离。
7.根据权利要求1所述的一种导向齿条-曲轴转换机构，其特征在于：设定过主轴颈（101）的轴线（104）和连杆轴颈（103）的轴线（105）的平面为曲柄臂（102）的中分平面（107），每根传动齿条（201）的有效长度和每根导向槽（203）的槽内长度以及对称的两根传动轴（4）的轴线（401）之间距离和主轴颈（101）的轴线（104）到连杆轴颈（103）的轴线（105）之间的距离满足下述条件：当曲柄臂（102）的中分平面（107）与过对称的两根传动轴（4）的轴线（401）的平面垂直时，成对的一根传动齿条（201）一端部的端齿（206）与对称的一根传动轴（4）上的传动齿轮（3）开始脱离，所述传动齿条（201）的无齿背面（202）上的限位杆（10）在传动齿条（201）一端部的导向槽（203）的开口端，而成对的另一根传动齿条（201）一端部的端齿（206）恰好与对称的另一根传动轴（4）上的传动齿轮（3）开始啮合，在所述传动齿条（201）一端部的导向槽（203）中的限位杆（10）在与所述传动齿轮（3）啮合的所述传动齿条（201）的无齿背面（202）端部；当成对的一根传动齿条（201）一端部的导向槽（203）中的限位杆（10）在所述导向槽（203）的封闭端口时，对称的另一根传动轴（4）上的传动齿轮（3）与另一根传动齿条（201）另一端部的端齿（206）啮合，另一根传动齿条（201）的无齿背面（202）上的限位杆（10）在所述另一根传动齿条（201）的另一端部，与所述传动齿条（201）啮合的传动齿轮（3）的分度圆（301）与曲柄臂（102）的中分平面（107）相切。
8.根据权利要求2所述的一种导向齿条-曲轴转换机构，其特征在于：每一根传动轴（4）的轴线（401）到主轴颈（101）的轴线（104）的距离等于或稍大于主轴颈（101）的轴线（104）与连杆轴颈（103）的轴线（105）之间的距离和传动齿轮（3）的分度圆（301）的半径之和再加上传动齿条（201）上的齿条圆环（200）的中心线（208）到所述传动齿条（201）的分度线（207）的垂直线段（209）的长度；通过调整每根传动轴（4）与主轴颈（101）之间的距离，可使与每个传动齿轮（3）同轴的各驱动齿轮（5）驱动的驱动齿条（6）或双面齿条（7）端部在上止点的活塞（8）开始向下止点运动时，与每个传动齿轮（3）啮合的传动齿条（201）的分度线（207）与曲柄臂（102）的中分平面（107）接近正交，即与每个传动齿轮（3）啮合的传动齿条（201）与曲柄臂（102）的夹角接近90度。
9.根据权利要求1所述的一种导向齿条-曲轴转换机构，其特征在于：与曲轴箱（14）外面的每一对传动轴（4）的每个驱动齿轮（5）啮合的驱动齿条（6）和双面齿条（7）的一端部或两端部分别与各个缸体（16）中往复运动的柱塞（17）铰接，所述曲轴箱（14）另一侧的曲轴（1）的主轴颈（101）借助连接装置（19）与动力设备（20）的转动轴（18）联接，将所述转动轴（18）的输出扭矩转换为各个柱塞（17）的往复直线运动。
一种导向齿条-曲轴转换机构
技术领域
背景技术
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，会造成“卡缸”使活塞无法工作，缩短了汽缸的使用寿命；
3、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。
发明内容
2.本发明的转换机构中，各个活塞的往复直线运动借助各驱动齿条和各驱动齿轮及传动齿轮和导向齿条直接转换为曲柄臂旋转的切向力，彻底消除了传统曲轴-连杆机构中连杆传动引起的活塞与气缸缸壁之间的侧向压力及由侧向压力引起的汽缸壁的磨损，可延长汽缸的使用寿命；
3.本发明转换机构中，关于主轴颈对称的每对传动轴上可分别设置多个驱动齿轮和驱动齿条及气缸构成多气缸的超大功率的发动机组，由于多个气缸的活塞共用一付曲柄（曲拐），不仅节省了多付曲柄（曲拐），而且也提高了转换效率；
4.本发明转换机构中，传动齿轮半径和驱动齿轮半径可根据设计要求改变其大小，曲轴的转动直径即可小于或大于活塞的行程，以便更为合理的利用气缸中燃气的爆发力，以提高转换机构的机械效率；
5.本发明的曲轴和导向齿条及传动齿轮等在单独的曲轴箱内，不受气缸中燃气爆发产生高温的影响，提高了转换机构的主要部件的使用寿命；
6. 本发明结构亦可用于任何形式的旋转运动转换为往复直线运动的机械，例如，活塞式油、气、水泵及活塞式压缩机等。
附图说明
图2是本发明的转换机构的第一实施例A-A剖面的示意图；
图3是本发明的转换机构的第一实施例B-B剖面的示意图；
图4是本发明的转换机构中的导向齿条的传动齿条和导向槽及限位杆和限位扁杆的示意图；
图5是本发明第一实施例中，双面齿条及定位杆和定位扁杆的示意图；
图6是本发明第一实施例中，驱动齿条及定位杆和定位扁杆的示意图；
图7是本发明第一实施例中，传动轴的轴线与主轴颈轴线之间的距离关系示意图；
图8是本发明第一实施例中，与一根传动轴的驱动齿轮啮合的双面齿条或驱动齿条所连接的活塞处于上止点位置时，转换机构中相关部件所在位置的示意图；
图9是本发明第一实施例中，与传动齿条端部啮合的传动齿轮开始逆时针转动时，与一个传动齿轮啮合的一根导向齿条近似垂直于曲柄臂的示意图；
图10是本发明第一实施例中，一个传动齿轮与一根传动齿条一端部的端齿脱离，另一个传动齿轮恰好与另一根传动齿条一端部的端齿啮合时的示意图；
图11是本发明第一实施例中，与另一根传动轴的驱动齿轮啮合的双面齿条或驱动齿条所连接的活塞处于上止点位置时，转换机构中相关部件所在位置的示意图；
图12是本发明第一实施例中，与另一根传动齿条端部啮合的另一个传动齿轮开始逆时针转动时，与另一个传动齿轮啮合的一根导向齿条近似垂直于曲柄臂的示意图；
图13是本发明第一实施例中，当一个传动齿轮与一根导向齿条的端齿啮合，而另一个传动齿轮恰好与另一根导向齿条的端齿开始脱离时的示意图；
图14是本发明的第二实施例的结构剖视示意图；
图15是本发明的转换机构与转动装置连接示意图。
具体实施方案
201的另一端部各设置导向槽203，两根传动轴4上的传动齿轮3各自与两根传动齿条201交替啮合，在一根传动齿条201的无齿背面202上和在另一根传动齿条201的导向槽203中放置限位杆10，限位杆10借助其两端部的限位扁杆11上的限位圆环111安装在能与每根传动齿条201交替啮合的传动齿轮3两侧的传动轴4上，若一根传动齿条201与对称的一根传动轴4上的传动齿轮3啮合，安装在一根传动轴4上的限位扁杆11端部的限位杆10在传动齿条201的无齿背面202上，而另一根传动轴4上的传动齿轮3与另一根传动齿条201脱离，安装在另一根传动轴4上的限位扁杆11端部的限位杆10在与另一根传动齿条201相连接的导向槽203中；若一根传动齿条201与对称的一根传动轴4上的传动齿轮3脱离，这根传动轴4上的限位扁杆11端部的限位杆10在与传动齿条201相连接的导向槽203中，而另一根传动轴4上的传动齿轮3与每对的另一根传动齿条201啮合，安装在另一根传动轴4上的限位扁杆11端部的限位杆10在另一根传动齿条201的无齿背面202上；在曲轴箱14一侧的附加缸体15上设置四个汽缸9，两根传动轴4从曲轴箱14内延伸到附加缸体15中，在附加缸体15内的每对对称的两根传动轴4的柱面上分别安装与其同轴的各个驱动齿轮5，其中的一根传动轴4上的一个驱动齿轮5与双面齿条7的正齿面701啮合，而另一根传动轴4上的一个驱动齿轮5与双面齿条7的反齿面702啮合，对称的两根传动轴4上其余的各驱动齿轮5分别与各驱动齿条6啮合，双面齿条7的正齿面701与反齿面702的朝向相反，正齿面701和反齿面702的长度与各驱动齿条6的有效长度相等，在每根驱动齿条6无齿背面上的定位杆12两端部的定位扁杆13的定位圆环131分别安装在与驱动齿条6啮合的驱动齿轮5两侧的传动轴4上，在带有正齿面701的双面齿条7无齿背面上的定位杆12两端部的定位扁杆13的定位圆环131分别安装在与双面齿条7的正齿面701啮合的驱动齿轮5两侧的传动轴4上，在带有反齿面702的双面齿条7无齿背面上的定位杆12两端部的定位扁杆13的定位圆环131分别安装在与双面齿条7的反齿面702啮合的驱动齿轮5两侧的传动轴4上，附加缸体15中的每根驱动齿条6的一端部和双面齿条7的两端部分别与各个汽缸9中的活塞8铰接，构成只有一付曲轴1的四个汽缸9的发动机组。
201及与其啮合的传动齿轮3的宽度，每根传动齿条201的无齿背面202上的限位杆10到与传动齿条201啮合的传动齿轮3的分度圆301之间的间隔等于所述传动齿条201的分度线203到无齿背面202之间的距离。
102的中分平面107上，此时，与每个传动齿轮3同轴的各驱动齿轮5分别驱动的驱动齿条6和双面齿条7及其端部的活塞8在各自的上止点或下止点，每根传动齿条201能与传动齿轮3啮合的长度为传动齿条201的有效长度，每根传动齿条201的有效长度与每个导向槽203的槽内长度之和大于每个活塞8的行程。
6啮合的驱动齿轮5及其同轴的传动轮3几乎等值传递到与传动齿条201的正交的曲柄臂102的连杆轴颈103上，曲轴1输出最大的扭矩比传统曲轴-连杆机构中输出的最大扭矩至少增大2倍以上。
5顺时针转动，顺时针转动的一个驱动齿轮5驱动驱动齿条6及其端部的活塞8向上止点运动，顺时针转动的另一个驱动齿轮5驱动与其啮合的双面齿条7的正齿面701及其端部的活塞8向上止点运动，此时，安装在这根传动轴4上的限位扁杆11端部的限位杆10 在这根传动齿条201无齿背面202上滚动，与此同时，双面齿条7的反齿面702驱动与其啮合的另一根传动轴4上的一个驱动齿轮5并带动与其同轴的另一个驱动齿轮5和传动齿轮3同步逆时针转动，与逆时针转动的驱动齿轮5啮合的双面齿条7的反齿面702及其端部的活塞8向下止点运动，与逆时针转动的另一个驱动齿轮5驱动的驱动齿条6及其端部的活塞8同步向下止点运动，此时，安装在这根传动轴4上的限位扁杆端部的限位杆10在与这根传动齿条201一端部的导向槽203中。
5和传动轮3同步顺时针转动，顺时针转动的驱动齿轮5分别驱动双面齿条7上的反齿面702和驱动齿条6 一端部的两个活塞8向上止点运动，在导向槽203封闭端的限位杆10开始在这个导向槽203滚动。
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