用于曲柄圆滑块机构的往复运动件及其内燃机、压缩机

摘要

本发明公开一种用于曲柄圆滑块机构的往复运动件，该往复运动件包括冠部和导向部；所述导向部上设置有圆滑块容置孔，所述导向部包括第一列导向部和第二列导向部，所述第一列导向部和第二列导向部被一个中心面垂直于所述圆滑块容置孔的纵向槽分割；该纵向槽的槽宽足以容纳与该往复运动件配对的往复运动件的导向部的厚度。本发明提供的往复运动件的导向部被纵向槽分为两列，纵向槽可容纳与该往复运动件配对的动平衡滑块或者活塞的导向部穿过，其槽深和布置位置为该往复运动件自身提供了往复运动的行程空间。上述结构使两个往复运动件的往复运动的中心轴线与曲轴中心轴线的交点之间距离明显减小，降低由于该距离而在曲轴轴线上产生的弯矩。

权利要求

1.一种用于曲柄圆滑块机构的往复运动件，该往复运动件包括冠部和导向部；所述导向部上设置有圆滑块容置孔，其特征在于，所述导向部包括第一列导向部和第二列导向部，所述第一列导向部和第二列导向部被一个中心面垂直于所述圆滑块容置孔的纵向槽分割；

该纵向槽的槽宽足以容纳与该往复运动件配对的往复运动件的导向部的厚度；所述导向部的厚度，具体是指导向部沿圆滑块容置孔轴线这一维度的尺寸。

2.根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动件，其特征在于，该往复运动件为单作用活塞或者单冠部的动平衡滑块，所述纵向槽开口在导向部底面。

3.根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动件，其特征在于，被所述纵向槽分割的所述第一列导向部和所述第二列导向部厚度相同。

4.根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动件，其特征在于，被所述纵向槽分割的所述第一列导向部和所述第二列导向部具有完全相同的结构。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动件，其特征在于，所述导向部和所述冠部一体制成。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动件，其特征在于，所述纵向槽的深度为该往复运动件的配对往复运动件的导向部宽度加上该往复运动件的往复运动的行程。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动件，其特征在于，所述第一列导向部或者第二列导向部的底部设置有用于安装进油管或者进油针的安装孔，该安装孔通过油道联通到圆滑块容置孔内径面。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动件，其特征在于，所述第一列导向部和/或第二列导向部包括以下三部分：位于两侧的滑轨、位于中间的设置所述圆滑块容置孔的圆滑块容置体以及位于中间的连接圆滑块容置体和所述冠部底面的连接部；其中，所述连接部与两侧的滑轨之间存在减重孔；所述连接部由圆滑块容置体向冠部底面方向变窄，其横截面为工字型。

9.一种内燃机，其特征在于，使用上述权利要求1-权利要求8任意一项所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动件。

10.一种压缩机，其特征在于，使用上述权利要求1-权利要求8任意一项所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动件。

说明书

用于曲柄圆滑块机构的往复运动件及其内燃机、压缩机

技术领域

[0001] 本发明涉及曲柄圆滑块机构，特别是涉及用于曲柄圆滑块机构的往复运动件。本发明同时涉及使用上述往复运动件的内燃机、压缩机。

[0002] 背景技术

[0003] 传统发动机的运动机构为曲柄连杆机构。在这种运动机构下，活塞的往复运动需要通过与其连接的连杆传递给曲轴，在运动过程中，连杆随着活塞的运动作来回的摆动，使活塞受到以高阶函数变化的周期性侧向力。

[0004] 由于连杆的存在，曲柄连杆机构内燃机存在体积庞大、笨重、平衡性能差等缺点，为了解决这些问题，中国专利文献CN85100358B公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”，这种内燃机的特点是取消了连杆，采用开有偏心圆孔的圆滑块与特殊设计的活塞总成相配合，实现活塞的直线往复运动到旋转运动的转化。

[0005] 请参看图1、图2，分别是中国专利文献CN85100358B说明书图4、图5公开的活塞立体图。从图中可以看出，该种内燃机的活塞总成具有冠部01、导向部02两个部分，所述冠部01与传统内燃机的活塞头作用相同，其顶部为活塞顶，为燃烧室的一部分；冠部周边则设置有若干活塞环槽，用于安置气环、油环，实现对汽缸的密封。图中，在冠部下部，设置所述导向部02，该导向部02主体部分为薄块状，该薄块的两个侧边为滑轨，能够与机体的滑道配合，又被称为导向侧面；其平面的中心线上则开有内径和圆滑块外径配合的圆孔，该圆孔称为圆滑块容置孔03。根据不同的情况，导向部02的宽度可以等于冠部01的宽度，如图1；也可以大于冠部01的宽度，如图2。该导向部02又称为活塞座。

[0006] 以上述专利文献为基础，中国专利文献CN1067741C公开了一种“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”。该内燃机采用活塞与动平衡滑块配对的方式，两者分别在呈90度布置的往复运动轨道上运动，活塞和动平衡滑块之间相互克服活点，可以避免采用齿轮机构克服活点对机构寿命的影响；同时，活塞和动平衡滑块的运动合力形成从曲轴中心指向曲柄销中心的离心力，便于进行平衡，使该机构可以达到理想的动平衡效果。 [0007] 但是，在上述机构中，所述活塞和动平衡滑块之间沿曲轴轴线方向存在距离L，使两者在曲轴上形成弯矩，使整个机构无法完全平衡。

[0008] 发明内容

[0009] 本发明提供一种用于曲柄圆滑块机构的往复运动件，该往复运动件可以是活塞或者动平衡滑块，使用此种往复运动件能够使整个曲柄圆滑块机构的空间布置获得改进，为整个机构实现完全的平衡的效果提供了可能。

[0010] 本发明同时提供一种用于曲柄圆滑块机构的往复运动件，该往复运动件包括冠部和导向部；所述导向部上设置有圆滑块容置孔，所述导向部包括第一列导向部和第二列导向部，所述第一列导向部和第二列导向部被一个中心面垂直于所述圆滑块容置孔的纵向槽分割；该纵向槽的槽宽足以容纳与该往复运动件配对的往复运动件的导向部的厚度；所述导向部的厚度，具体是指导向部沿圆滑块容置孔轴线这一维度的尺寸。 [0011] 优选的，该往复运动件为单作用活塞或者单冠部的动平衡滑块，所述纵向槽开口在导向部底面。

[0012] 优选的，被所述纵向槽分割的所述第一列导向部和所述第二列导向部厚度相同。 [0013] 优选的，被所述纵向槽分割的所述第一列导向部和所述第二列导向部具有完全相同的结构。

[0014] 优选的，所述导向部和所述冠部一体制成。

[0015] 优选的，所述纵向槽的深度为该往复运动件的配对往复运动件的导向部宽度加上该往复运动件的往复运动的行程。

[0016] 优选的，所述第一列导向部或者第二列导向部的底部设置有用于安装进油管或者进油针的安装孔，该安装孔通过油道联通到圆滑块容置孔内径面。

[0017] 优选的，所述第一列导向部和/或第二列导向部包括以下三部分：位于两侧的滑轨、位于中间的设置所述圆滑块容置孔的圆滑块容置体以及位于中间的连接圆滑块容置体和所述冠部底面的连接部；其中，所述连接部与两侧的滑轨存在减重孔；所述连接部由圆滑块容置体向管部底面方向变窄，其横截面为工字型。

[0018] 本发明提供一种内燃机，使用上述技术方案任意一项所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动件。

[0019] 本发明提供一种压缩机，使用上述任意一项技术方案所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动件。

[0020] 本发明提供的往复运动件，其导向部被纵向槽分为两列，纵向槽可以容纳与该往复运动件配对的动平衡滑块或者活塞的导向部穿过，其槽深和布置位置为该往复运动件自身提供了往复运动的行程空间。在两列的圆滑块容置孔中都可以安置圆滑块，并和位于两者之间的另一个活塞的圆滑块固定形成圆滑块组。上述结构使两个往复运动件(两个活塞、或者一个动平衡滑块和一个活塞)的往复运动的中心轴线与曲轴中心轴线的交点之间距离明显减小，显著降低由于该距离而在曲轴轴线上产生的弯矩。

[0021] 该往复运动件的优选方案中，被纵向槽分割的第一列导向部和第二列导向部具有相同的厚度甚至完全相同的结构，这样的结构可以使两个往复运动件的往复运动的中心轴线相交于一点，现有技术下沿曲轴轴线的弯矩将不复存在，整个机构的运动平衡性得到显著提高。

附图说明

[0022] 图1是中国专利文献CN85100358B说明书图4提供的活塞图；

[0023] 图2是中国专利文献CN85100358B说明书图5提供的活塞图；

[0024] 图3是本发明实施例提供的往复运动件所用于的曲柄连杆机构的布置图； [0025] 图4是本发明实施例提供的活塞的立体图之一；

[0026] 图5是本发明实施例提供的活塞的立体图之二。

具体实施方式

[0027] 请参看图3，该图为本发明实施例提供的往复运动件所用于的曲柄连杆机构的布置图。本实施例提供的往复运动件具体是一种活塞，图3示出该活塞用于一种T型结构的曲柄圆滑块三缸机时的运动件布置结构。

[0028] 如图3所示，该机构中主要包括单作用活塞1、双作用活塞2。两者分别布置在相互垂直的往复运动轨道上。其中单作用活塞1为垂直方向上下运动，双作用活塞2以水平方向左右运动。

[0029] 以下对所述单作用活塞1进行详细的说明。请参看图4，该图示出本发明实施例提供的用于曲柄圆滑块机构的一种往复运动件的立体图，该往复运动件具体是活塞。请同时参看图5，这图为图4所示的活塞的另一个视角的立体图。

[0030] 如图4-图5所示，单作用活塞1包括冠部1-1、活塞座1-2；所述活塞座1-2上设置有圆滑块容置孔1-3。所述活塞座根据其功能也称为导向部。

[0031] 与现有技术提供的单作用活塞不同，在本实施例中，所述活塞座1-2被一个中心面垂直于所述圆滑块容置孔1-3、其开口位于活塞座1-2底面的纵向槽1-4分割；使该活塞座1-2被分为两列，分别称为第一列活塞座1-2-1和第二列活塞座1-2-2。所述第一列活塞座1-2-1和第二列活塞座1-2-2上，在相同的位置有圆 滑块容置孔1-3；为了获得最佳的效果，显然，该纵向槽1-4的中心面应当就是活塞座1-2实体的中心面，被该纵向槽1-4分割后形成的上述第一列活塞座1-2-1和第二列活塞座1-2-2具有完全相同的结构，具体而言，两者具有相同的厚度，并且在相同的位置上设置有同样的圆滑块容置孔，分别是第一列活塞座圆滑块容置孔1-3-1和第二列活塞座圆滑块容置孔1-3-2。

[0032] 所述纵向槽1-4具有足够的槽宽，该槽宽足以容纳与该活塞配对的双作用活塞2的活塞座的厚度；这样，两个活塞才能够以交叉的方式装配。所述活塞座的厚度，具体是指活塞座沿圆滑块容置孔轴线这一维度的尺寸，下文提到活塞座的宽度，是指同时垂直于活塞座圆滑块容置孔轴线和活塞轴线的维度的活塞座尺寸。在追求整机的紧凑度的情况下，所述纵向槽1-4的槽宽刚刚足以容纳与该单作用活塞1的所述双作用活塞2的活塞座厚度即可。

[0033] 参考图3，可以看出，所述单作用活塞1的往复运动需要不与双作用活塞2干涉，则所述纵向槽1-4的槽深需要在该单作用活塞1往复运动到下至点位置时仍然不会与所述双作用活塞2的活塞座相碰，当考虑整个机构的尺寸需要尽可能小，则该单作用活塞1运动到下至点时，需要其活塞座底面正好与所述双作用活塞2的活塞座位于下部的导向侧面处于同一高度。根据这一要求，则所述单作用活塞1的槽深至少应当是其行程加上所述双作用活塞2的活塞座宽度。当然，单作用活塞1运动到下至点时，其活塞座底面也可以位于所述双作用活塞2的活塞座位于下部的导向侧面的下方或者上方，相应的，槽深可以比上述要求更深或者更浅。只要能够确保两个往复运动件的往复运动不干涉即可。例如，单作用活塞1运动到下至点时，其活塞座1-2的下端面尚未达到所述双作用活塞2的活塞座下部导向侧面的位置，则其纵向槽1-4就可以比上述要求浅。另外，仅仅是为了减少单作用活塞1的重量，纵向槽1-4也可以比满足上述不发生运动干涉的要求设置的更深。例如，在本实施例中，纵向槽1-4一直开到冠部1-1底面，实际上，当单作用活塞1运动到下至点的时候，其纵向槽1-4的槽底与双作用活塞2的上部导向侧边尚存在明显的距离。

[0034] 上述单作用活塞1的制造方式可以由多种，本实例中，采用整体结构，即所述活塞座1-2与所述冠部1-1一体制成。

[0035] 在本实施例中，该活塞的第一列活塞座1-2-1和第二列活塞座1-2-2均包括以下三部分：位于两侧的滑轨1-2-3、位于中间的设置所述圆滑块容置孔的圆滑块容置体1-2-4以及位于中间的连接圆滑块容置体和所述冠部底面的连接部 1-2-5；其中，所述连接部1-2-5与两侧的滑轨1-2-3之间存在减重孔1-2-6；所述连接部1-2-5由圆滑块容置体
1-2-4向冠部1-1底面方向变窄，其横截面采用工字型。上述结构使其整体比较轻，并且具有足够的结构强度。其中，所述滑轨1-2-3与机体提供的往复运动滑道配合，为该单作用活塞1的往复运动提供运动支撑。

[0036] 图中还示出，所述第一列活塞座1-2-1的底部设置有用于安装进油管或者进油针的安装孔1-2-7，该安装孔1-2-7通过油道联通到圆滑块容置孔1-3的内径面。通过安装进油管或者进油针，该单作用活塞1能够从油底壳泵出机油用于润滑。

[0037] 以下结合图3说明本发明提供的单作用活塞1如何与双作用活塞2配对。 [0038] 如图3所示，所述双作用活塞2以厚度方向插入所述第一列活塞座1-2-1和第二列活塞座1-2-2之间的纵向槽1-3中。所述单作用活塞1在第一列活塞座1-2-1和第二列活塞座1-2-2上分别设置的第一列活塞座圆滑块容置孔1-3-1和第二列活塞座容置孔1-3-2中分别安置完全相同的圆滑块，并且，这两个圆滑块的安装相位相同。所述双作用活塞2的导向部上也设置有圆滑块容置孔，其中也安装了圆滑块，其相位和安装在活塞1上的圆滑块的相位相差180度，并夹在所述第一列活塞座1-2-1和第二列活塞座1-2-2两者的圆滑块之间，三个圆滑块以销子或者其它方式相互固定。只要确保不在往复运动中出现运动干涉，上述结构就能够以曲柄圆滑块机构的工作方式工作。在选择合适的结构参数的情况下，该结构能够使单作用活塞1和双作用活塞2的往复运动轨道的中心轴线相交于一点，使两个往复运动件的运动轨道在曲轴轴线方向不存在任何距离，避免相邻往复运动件在曲轴上出现弯矩，从而使整个运动机构获得更好的平衡效果。为了实现最佳的效果，该单作用活塞1和所述双作用活塞2的质量应当相同，在单作用活塞1上安置的两个圆滑块的质量等于安装在双作用活塞2上的圆滑块的质量。

[0039] 以上实施例为优选的实施方案，实际上，该活塞的结构参数可以有所不同，例如第一列活塞和第二列活塞可以不完全相同，只要能够安置同相位的圆滑块即可，其纵向槽必须保证能够使与其配对的活塞的活塞座能够插入。

[0040] 本实施例提供的是一种单作用活塞，实际上，在动平衡滑块上也可以采用相同的结构，即采用双列结构的导向部。另外，双作用活塞也可将活塞座设置为双列结构，此时，为了装配的需要，该双作用活塞通常需要采用分体式活塞结构。

[0041] 将采用上述结构的活塞或者动平衡滑块用于内燃机，即获得本发明内燃机的实施例，将采用上述结构的活塞或者动平衡滑块用于压缩机，即获得本发明压缩机的实施例。 [0042] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。