一种用于曲柄圆滑块机构的机体及其内燃机、压缩机

摘要

本发明提供一种用于曲柄圆滑块机构的机体，其本体为立方形，本体上设置中轴线相互垂直交叉于一点的曲轴通过孔、水平通道、垂直通道；水平通道上设置与机体本体一体的水平跑道；该机体还包括单独制成的垂直跑道，该垂直跑道通过上述机体本体的垂直通道的上开口位置的第一定位结构安置在机体上；垂直跑道包括上部定位圈、导轨条；上部定位圈为设置在该垂直跑道上部的圆环，导轨条为所述上部定位圈垂下的相对设置的两个长条形窄轨；第一定位结构为垂直通道上开口位置的圆孔以及位于该圆孔底部内沿的定位面，该圆孔的内径尺寸和垂直跑道上部定位圈外径尺寸相配。该机体简化了制造工艺，降低了成本。本发明同时提供使用上述机体的内燃机和压缩机。

权利要求

1.一种用于曲柄圆滑块机构的机体，该机体的本体为立方形，该本体上设置中轴线相互垂直交叉于一点的曲轴通过孔、水平通道、垂直通道；所述曲轴通过孔贯穿该机体本体的前后方向，用于穿过曲轴；所述水平通道用于为水平布置的往复运动元件提供往复运动的轨道空间，所述垂直通道用于为垂直布置的往复运动元件提供垂直运动的轨道空间；其特征在于，所述水平通道上，设置有与机体本体一体设置的水平跑道，作为水平运动的往复运动元件的往复运动导轨；该机体还包括一单独制成的垂直跑道，该垂直跑道通过上述机体本体的垂直通道的上开口位置的第一定位结构，安置在机体上，为机体提供垂直往复运动元件的往复运动导轨；所述垂直跑道包括上部定位圈、导轨条；所述上部定位圈为设置在该垂直跑道上部的圆环，所述导轨条为所述上部定位圈垂下的相对设置的两个长条形窄轨；所述第一定位结构为位于机体本体垂直通道上开口位置的圆孔以及位于该圆孔底部内沿的定位面，该圆孔的内径尺寸和所述垂直跑道的上部定位圈的外径尺寸相配，所述垂直跑道通过上部定位圈架在所述圆孔底部内沿的定位面获得定位。

2.根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的机体，其特征在于，所述垂直跑道的导轨条下部设置螺纹孔，机体本体上对应位置设置定位孔，两者配合，通过螺钉为该垂直跑道定位。

3.根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的机体，其特征在于，所述水平跑道为双列结构，两列水平跑道之间的间隙宽度足以插过所述独立制成的垂直跑道的导轨条。

4.根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的机体，其特征在于，在所述机体本体位于下部的水平跑道下表面设置有机油泵安装结构；一独立制成的机油泵通过该机油泵安装结构安装在该位置。

5.根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的机体，其特征在于，在所述机体本体上设置有呼吸管弯头连接孔，该连接孔连通机体内腔和外部。

6.一种内燃机，其特征在于，使用上述权利要求1-权利要求5任意一项所述的用于曲柄圆滑块机构的机体。

7.一种压缩机，其特征在于，使用上述权利要求1-权利要求5任意一项所述的用于曲柄圆滑块机构的机体。

说明书

一种用于曲柄圆滑块机构的机体及其内燃机、压缩机

技术领域

[0001] 本发明涉及曲柄圆滑块机构，特别是涉及一种用于曲柄圆滑块机构的机体，本发明同时涉及使用上述机体的内燃机以及压缩机。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 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。该机构的问题在于，所述活塞和动平衡滑块之间沿曲轴轴线存在距离L，使两者在曲轴上形成弯矩，使整个机构无法完全平衡。

[0005] 在中国专利文献CN1144880A中，则公开了一种三圆滑块机构，该机构采用三个往复运动元件形成往复运动元件组，三个往复运动元件的往复运动轨道相互垂直，其中位于中间的往复运动元件的质量为其他两个往复运动元件的质量之和，位于中间的往复运动元件中安装的圆滑块的质量为安装在两边的往复运动元件中的圆滑块的质量之和。三个圆滑块相互固定形成圆滑块组，其中位于两侧的圆滑块同相安装，位于中间的圆滑块与两侧的圆滑块以180°相位差安装。上述三个圆滑块的偏心孔套在同一个曲柄销上。上述机构中，所有往复运动惯性力最终可以合成一个旋转惯性力，便于通过设置平衡元件实现平衡。并且，由于中间往复运动元件在尺寸上设置为恰好在两侧的往复运动元件的中间位置，使整个机构在曲轴上不会形成弯矩，也就是说，在理论上，该结构可以实现完全的平衡效果。但是，该机构的良好动平衡效果有赖于其设置的中间往复运动件，整个机构过于复杂，并且增加了往复运动元件的数量，需要增加曲柄销的长度，造成轴系刚度降低。另外，机器的制造成本也显著增加，可靠性也有所下降。对于要求尺寸较小的机器，不可能采用上述机构。

[0006] 为解决上述问题，申请人提出了采用三圆滑块构成的只有两个往复运动元件的曲柄圆滑块机构。该机构的一个可能形式的示意图如图1、图2所示，图中只示出活塞、圆滑块等主要运动构件。

[0007] 如图1、图2所示，该机构中，包括一个双作用活塞A和一个单作用活塞B，其中，双作用活塞A的导向部被位于中间的一条中间间隙C分为第一列导向部I、和第二列导向部II两列；单作用活塞B的导向部则从所述双作用活塞A的导向部的中间间隙C中穿过。在所述双作用活塞的第一列导向部I和第二列导向部II上均设置了圆滑块容置孔，这样，在双作用活塞A上同相位安装左圆滑块D、右圆滑块E；在单作用活塞B的导向部上，以与上述左圆滑块D和右圆滑块E相位呈180°的方式安置了中间圆滑块F，上述三个圆滑块相互固定，构成三圆滑块组。

[0008] 通过上述机构，就在采用两个往复运动件的曲柄圆滑块机构中使用了三圆滑块组，从而能够获得三圆滑块组的优点，同时又有效减少了整个机构的复杂性。上述机构还有其它形式，例如，将单作用活塞设计为双列式；或者两个活塞均为双作用活塞，其中一个为双列式，另外一个为单列式。

[0009] 为了使上述曲柄圆滑块机构正常工作，设计合适于上述机构的机体非常重要。这种机体不仅需要为上述运动机构提供有效的运动支撑，并且还希望其结构比较简单，制造容易，这样才能够有效降低制造成本。

发明内容

[0010] 本发明提供一种用于曲柄圆滑块机构的机体，该机体能够为具有两个以垂直-水平关系布置的往复运动件的曲柄圆滑块机构提供有效的支撑，该机体结构简单，制造容易，成本低。

[0011] 本发明的进一步优选技术方案，特别针对采用三圆滑块机构实现的具有两个以垂直-水平关系布置的往复运动件的曲柄圆滑块机构提供一种机体。

[0012] 本发明的进一步优选技术方案，还进一步在该机体上集成了一些辅助机构，以便进一步降低整个设备的比重量或者比体积指标。

[0013] 本发明同时提供使用上述机体的内燃机和压缩机。

[0014] 本发明提供一种用于曲柄圆滑块机构的机体，该机体的本体为立方形，该本体上设置中轴线相互垂直交叉于一点的曲轴通过孔、水平通道、垂直通道；所述曲轴通过孔贯穿该机体本体的前后方向，用于穿过曲轴；所述水平通道用于为水平布置的往复运动元件提供往复运动的轨道空间，所述垂直通道用于为垂直布置的往复运动元件提供垂直运动的轨道空间；所述水平通道上，设置有与机体本体一体设置的水平跑道，作为水平运动的往复运动元件的往复运动导轨；该机体还包括一单独制成的垂直跑道，该垂直跑道通过上述机体本体的垂直通道的上开口位置的第一定位结构，安置在机体上，为机体提供垂直往复运动元件的往复运动导轨；所述垂直跑道包括上部定位圈、导轨条；所述上部定位圈为设置在该垂直跑道上部的圆环，所述导轨条为所述上部定位圈垂下的相对设置的两个长条形窄轨；所述第一定位结构为位于机体本体垂直通道上开口位置的圆孔以及位于该圆孔底部内沿的定位面，该圆孔的内径尺寸和所述垂直跑道的上部定位圈的外径尺寸相配，所述垂直跑道通过上部定位圈架在所述圆孔底部内沿的定位面获得定位。

[0015] 优选的，所述垂直跑道的导轨条下部设置螺纹孔，机体本体上对应位置设置定位孔，两者配合，通过螺钉为该垂直跑道定位。

[0016] 优选的，所述水平跑道为双列结构，两列水平跑道之间的间隙宽度足以插过所述独立制成的垂直跑道的导轨条。

[0017] 优选的，在所述机体本体位于下部的水平跑道下表面设置有机油泵安装结构；一独立制成的机油泵通过该机油泵安装结构安装在该位置。

[0018] 优选的，在所述机体本体上设置有呼吸管弯头连接孔，该连接孔连通机体内腔和外部。

[0019] 本发明同时提供一种内燃机，该内燃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机体。

[0020] 本发明同时提供一种压缩机，该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机体。

[0021] 本发明提供的用于曲柄圆滑块机构的机体，其本体为立方体，在本体上设置了中轴线相互垂直相交于一点的三个通道，分别为曲轴通过孔、垂直通道和水平通道，其中，曲轴通过孔用于安置曲轴，垂直通道用于为垂直运动的往复运动元件提供运动轨道，水平通道为水平运动的往复运动元件提供运动轨道。其中，水平通道中设置的水平跑道与机体本体一体设置，而垂直跑道则单独制成，并通过设置在垂直通道上开口的第一定位结构安置在机体本体上。上述机体结构使水平和垂直两个跑道的设计简便、灵活，不会产生复杂的加工结构。

[0022] 上述机体特别适用于采用三圆滑块机构实现的具有两个相互垂直布置的往复运动元件的圆滑块机构。在本发明的优选实施例中，所述水平跑道为双列式，两列之间的间隙足以通过单独制成的垂直跑道的导轨条；上述结构使垂直跑道和水平跑道在中部相互交叉，能够很好的支持背景技术部分提到的以三圆滑块实现的双往复运动元件的曲柄圆滑块机构。该机体由于没有特别复杂的结构，尤其是单独制成的垂直跑道的制造很简单，有效降低了制造难度，减少了制造成本。

[0023] 本发明进一步优选的实施例中，还在机体上设置机油泵安置孔以及呼吸器管弯头连接孔等辅助结构，这些结构进一步提高了机体的集成度，有利于提高整个机构的比质量和比体积指标。

附图说明

[0024] 图1为背景技术提供的曲柄圆滑块机构的结构原理图；

[0025] 图2为背景技术提供的曲柄圆滑块机构的结构原理图；

[0026] 图3为本发明实施例提供的机体本体的立体图之一；

[0027] 图4为本发明实施例提供的机体本体的立体图之二；

[0028] 图5为本发明实施例提供的单独制成的垂直跑道的立体图；

[0029] 图6为本发明实施例提供的机体已经安装了所述垂直跑道后的立体图；

[0030] 图7为本发明实施例提供的机体的立体图，该图可以看到机体的底面；

[0031] 图8为本发明实施例提供的机体安装机油泵后的立体图。

具体实施方式

[0032] 请参看图3、图4，上述图为本发明实施例提供的机体的本体的两个不同角度的立体图。

[0033] 如图所示，该机体的机体本体T为立方形，并且其上设置三个中轴线相互垂直交叉于一点的通道，分别是曲轴通过孔1、水平通道2、垂直通道3。

[0034] 所述曲轴通过孔1用于穿过曲轴，其贯穿机体本体T的方向称为机体的前后方向，该曲轴通过孔1的两端和机体本体T前后面交接的位置设置前主轴承孔1-1和后主轴承孔1-2。所述前主轴承孔1-1设置凸出机体本体T的前端面并穿过上述前主轴承孔4-1的前凸台4-1，该前凸台4-1用于延长前主轴承孔1-1的支撑距离，在上述前凸台4-1的外侧面，设置若干连接在前凸台4-1侧面和机体本体T的前端面之间的肋条5-1，以加强该位置的强度。同样的，所述后主轴承孔1-2同样设置有凸出机体本体T的后端面并穿过上述后主轴承孔4-2的后凸台4-2，该后凸台4-2用于延长后主轴承孔1-2的支撑距离，在上述后凸台
4-2的外侧面，设置若干连接在后凸台4-2侧面和机体本体T的后端面之间的肋条5-1，以加强该位置的强度。在上述前凸台4-1和上述后凸台4-2上，还设置若干环形减重孔6。

[0035] 所述水平通道2用于为水平布置的往复运动元件提供水平运动的轨道空间。水平通道2的延展方向为机体本体T的左右方向。图中示出，该水平通道2中设置有与机体本体T一体设置的水平跑道2-1，该水平跑道2-1为沿所述水平通道2的内径面设置的薄条状体，延展方向与水平通道2一致。该水平跑道2-1在所述水平通道2的上侧和下侧对称设置，并且每一侧的水平通道2均包括两列，两列之间存在间隙2-1-1，上侧和下侧的间隙2-1-1分别位于所述水平通道2的最高端和最低端。位于上侧的水平跑道2-1的顶面还设置有为垂直跑道7定位的定位面2-1-2。

[0036] 所述垂直通道3如图所示，用于为垂直布置的往复运动元件提供垂直运动的轨道空间。其中轴线沿机体的上下方向延伸，与上述曲轴通过孔1、水平通道2的中轴线垂直并相交于一点。从图3、图4可以看出，在机体本体T的该垂直通道3中，并没有设置跑道。

[0037] 请参看图5，该图示出垂直跑道7，该垂直跑道7为一个单独制成的零件。该垂直跑道7包括上部定位圈7-1、导轨条7-2。所述上部定位圈7-1为设置在该垂直跑道7上部的圆环，所述导轨条7-2为从所述上部定位圈7-1垂下的相对设置的两个长条形窄轨，其内径面即为垂直跑道。所述导轨条7-2的宽度能够通过水平跑道2-1的间隙2-1-1。图中还示出，该垂直跑道7的导轨条7-2下部设置螺纹孔7-2-1。

[0038] 请参看图4，由该图可知，所述垂直通道3的上开口位置，设置一个内径与所述上部定位圈7-1外径相配合的圆孔3-1，在该圆孔3-1的底部内沿，则具有设置在所述水平跑道2-1的顶面的定位面2-1-2以及其他专门设置的定位面2-1-2，上述定位面2-1-2以及圆孔3-1统称为第一定位结构。通过该第一定位结构，能够将所述单独制成的垂直跑道7固定在所述垂直通道3中。

[0039] 请参看图6，该图为垂直跑道7已经安装到机体本体中的完整机体。图中示出，所述垂直跑道7的导轨条7-2通过位于水平跑道的间隙2-1-1插入，所述垂直跑道7的上部定位圈7-1则安置在所述垂直通道3的上开口位置的圆孔3-1中，并且其底部端面被所述定位面2-1-2支撑。所述导轨条7-2下部的螺纹孔，则与位于垂直通道3下部的螺纹孔3-2相对应，通过螺钉可以将导轨条7-2下部与所述垂直跑到3的内壁面固定。

[0040] 请参看图7，该图可以看出所述机体本体T的底面。在所述机体本体T位于下部的水平跑道2-1下表面设置有机油泵安装结构；具体是分别设置在两列水平跑道2-1上的一对内螺纹凸台2-1-1，通过上述内螺纹凸台2-1-1，可以安装独立制成的机油泵。图8示出安装了独立制成的机油泵9的机体。

[0041] 请参看图3、图4，上述图还示出，在所述机体本体T上设置有呼吸管弯头连接孔8，该呼吸管弯头连接孔8设置在机体本体T的壁面上，连通机体的内腔和外部大气。该位置用于安置呼吸管弯头，通过呼吸管弯头，可以使机体内腔与外部大气连通，避免机体内腔的气压过高，影响整机正常运行。

[0042] 上述机油泵安装结构以及呼吸管弯头连接孔8，作为附属结构集成在机体上，可以有效的提高整机的比质量和比体积。

[0043] 将上述实施例提供的机体用于内燃机，则可以获得使用该机体的内燃机的实施例。

[0044] 将上述实施例提供的机体用于压缩机，则可以获得使用该机体的压缩机的实施例。

[0045] 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。