[發(fā)明專利]用于單缸或單缸雙作用曲柄圓滑塊機構的活塞及其設備

有效

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• 申請日: 2009-06-10
• 公開（公告）號: CN101655154A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發(fā)明（設計）人: 黎明;黎正中
• 申請（專利權）人: 北京中清能發(fā)動機技術有限公司
• 主分類號: F16J1/00
• 分類號: F16J1/00;F02F3/26;F04B39/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及曲柄圓滑塊機構，具體涉及一種用于單缸單作用或單缸雙作用曲柄圓滑塊機構的活塞。本發(fā)明同時涉及使用上述活塞的內(nèi)燃機、壓縮機。

背景技術

傳統(tǒng)發(fā)動機的運動機構為曲柄連桿機構。在這種運動機構下，活塞的往復運動需要通過與其連接的連桿傳遞給曲軸，在運動過程中，連桿隨著活塞的運動作來回的擺動，使活塞受到以高階函數(shù)變化的周期性側向力。

由于連桿的存在，曲柄連桿機構內(nèi)燃機存在體積龐大、笨重、平衡性能差等缺點，為了解決這些問題，中國專利文獻CN85100358B公開了一種“曲柄圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”，這種內(nèi)燃機的特點是取消了連桿，采用開有偏心圓孔的圓滑塊與特殊設計的活塞總成相配合，實現(xiàn)活塞的直線往復運動到旋轉運動的轉化。

請參看圖1、圖2，分別根據(jù)中國專利文獻CN85100358B說明書圖4、圖5公開的活塞立體圖繪制。從圖中可以看出，該種內(nèi)燃機的活塞總成具有冠部1、導向部2兩個部分，所述冠部1與傳統(tǒng)內(nèi)燃機的活塞頭作用相同，其頂部稱為活塞頂，為燃燒室的一部分；冠部周邊則設置有若干活塞環(huán)槽，用于安置氣環(huán)、油環(huán)，實現(xiàn)對氣缸的密封。圖中，在冠部下放，設置所述導向部2，該導向部2主體部分為薄塊狀，該薄塊的兩個側邊能夠與機體的滑道配合，稱為導向側面；其平面的中心線上則開有內(nèi)徑和圓滑塊外徑配合的圓孔，該圓孔稱為圓滑塊容置孔3。根據(jù)不同的情況，導向部2的寬度可以等于冠部1的寬度，如圖1；也可以大于冠部1的寬度，如圖2。該導向部2又稱為活塞座。在該專利文獻發(fā)明專利說明書的第4頁還指出，“活塞導向部分還配有一對內(nèi)齒圈與曲柄銷上的外齒輪相嚙合組成一對齒輪副”。該內(nèi)齒圈實際上是為了克服活點問題設置的，對于多缸機，則無需設置內(nèi)齒圈。所謂活點問題，是指曲柄銷運動到90度和270度時，其運動方向不確定的點，上述內(nèi)齒圈與曲軸上設置的外齒圈相配合，能夠在活點位置撥動曲軸，使其繼續(xù)向正確的運動方向運動，這樣就克服了活點問題。

由于該發(fā)動機不使用連桿，其結構也與傳統(tǒng)發(fā)動機不同。沒有連桿，上述活塞沒有設置活塞銷座；由于在該曲柄圓滑塊形式發(fā)動機在運動過程中，活塞受到的側向力很小，所以，該活塞也沒有在冠部1的活塞環(huán)槽以下部位設置活塞裙部。

由于上述活塞使用在與傳統(tǒng)發(fā)動機截然不同的場合，其活塞受力和傳統(tǒng)發(fā)動機不同，其承力結構的設計也應當和傳統(tǒng)發(fā)動機不同。

在上述現(xiàn)有技術提供的活塞盡管能夠較好的實現(xiàn)曲柄圓滑塊機構的運動功能，但是，其仍然具有明顯的缺陷。一個主要的問題是，該活塞的冠部1和導向部2具有不同的功能，在內(nèi)燃機運轉的過程中，該內(nèi)燃機具有不同受力狀況。此外，導向部2上的內(nèi)齒圈需要實現(xiàn)齒輪副配合，其受力和導向部的其它部位不相同，其對材質(zhì)的選擇也有其自身的要求，并且，齒圈所占的重量較大，也增加了活塞重量。現(xiàn)有技術下并沒有提供一個合適的技術方案解決上述問題。

與上述情況相似，在曲柄圓滑塊運動機構用于壓縮機或者在其它可能需要實現(xiàn)直線往復運動到旋轉運動轉化的場合時，現(xiàn)有技術提供的活塞結構也存在類似的問題。

另外一個問題是，上述活塞的導向部上具有曲柄圓滑塊容置孔，造成該孔兩側的導向部腰部過于薄弱，容易在反復運動過程中斷裂。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術問題在于，提供一種用于單缸單作用或單缸雙作用曲柄圓滑塊機構的活塞，該活塞便于根據(jù)冠部和導向部的不同情況選擇不同的材質(zhì)。從而可以根據(jù)兩者的不同工況優(yōu)化設計。本發(fā)明同時提供使用上述活塞的內(nèi)燃機和壓縮機。

本發(fā)明提供的一種用于單缸單作用或單缸雙作用曲柄圓滑塊機構的活塞，該活塞包括分別單獨制成的活塞座、冠部，所述活塞座、冠部各自設置連接結構，并通過連接件相連接；其中，所述活塞座在一端或者兩端設置所述連接結構，相應的，其一端連接冠部或者兩端分別連接冠部；該活塞座上設置有圓滑塊容置孔，該圓滑塊容置孔的一個端面上，設置有分度圓與該圓滑塊容置孔同心的內(nèi)齒圈或者內(nèi)齒段；當為內(nèi)齒段時，該內(nèi)齒段分為左內(nèi)齒段、右內(nèi)齒段兩部分，并設置在該活塞座豎直軸線的左右兩側，每個內(nèi)齒段的齒數(shù)至少為三個；所述冠部上設置有構成燃燒室下壁的活塞頂以及活塞環(huán)帶。

優(yōu)選的，在所述冠部的活塞環(huán)帶對稱設置兩個向下側軸向伸出的條狀的導向側板，導向側板的外徑面與氣缸內(nèi)壁配合；所述導向側板上設置有通孔，作為冠部的連接結構；所述活塞座的圓滑塊容置孔上部或上下兩部設置有用于設置所述連接結構的連接架，所述連接架具有側邊，該側邊上設置有螺紋孔或者通孔作為該活塞座的連接結構，該螺紋孔或者通孔與所述冠部導向側板上的通孔對應。

優(yōu)選的，所述左內(nèi)齒段、右內(nèi)齒段以所述圓滑塊容置孔的水平直徑為中心上下對稱。