CN101655151A - 曲柄圆滑块机构的活塞及其内燃机、压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲柄圆滑块机构的活塞，包括活塞座以及设置于所述活塞座的端部的冠部；在所述活塞座上设置有圆滑块容置孔；其中，在所述圆滑块容置孔内周面上、所述活塞座的腰部区域设置有加强肋。本发明的内燃机和压缩机在尽量少增大往复运动质量的前提下，其中的活塞的腰部具有较大的强度或刚度。本发明还提供一种内燃机和压缩机。

Description

曲柄圆滑块机构的活塞及其内燃机、压缩机

技术领域

本发明涉及活塞，具体涉及一种曲柄圆滑块机构的活塞。本发明同时还涉及一种内燃机和压缩机。

背景技术

传统的内燃机或压缩机都是采用曲柄连杆机构实现活塞的往复运动和曲轴的旋转运动之间的转换。其中，在内燃机中是往复运动到旋转运动的转换，而在压缩机中是旋转运动到往复运动的转换。然而，在曲柄连杆机构中，由于连杆的存在，曲柄连杆机构的内燃机或压缩机具有体积庞大、笨重，平衡性能差等缺陷。

为解决上述问题，审定公告日为1988年1月13日、公告号为CN85200358B的中国专利公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”；审定公告日为1988年12月14日、公告号为CN85100359B的中国专利公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式压缩机”；授权公告日为2001年6月27日、授权公告号为CN1067741C的中国专利公开了一种“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”；授权公告日为2001年6月27日、授权公告号为CN1067742C的中国专利公开了一种“曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机”。

上述中国专利公开的内燃机以及压缩机的共同特点是其中的往复运动与旋转运动的转换机构中，用圆滑块取代了连杆，用曲柄圆滑块机构取代了曲柄连杆机构。这使得往复运动与旋转运动之间的转换机构得以简化，采用该转换机构的内燃机相对于传统的内燃机体积下降，重量减轻，且平衡性好。

具体的，曲柄圆滑块机构的运动转换机构中，在活塞的活塞座上设置有圆滑块容置孔，圆滑块上设置有偏心圆孔。装配时，将圆滑块置于所述的圆滑块容置孔中，圆滑块可在所述圆滑块容置孔中转动；曲轴的曲柄销装配于所述的偏心圆孔中，曲柄销可以在所述偏心圆孔中转动。通过活塞带动设置于其中的圆滑块做往复运动，而圆滑块在所述活塞中同时做旋转运动，所述往复运动与旋转运动的合成使得圆滑块上的偏心圆孔的中心轴线绕曲轴的中心轴线做旋转运动；而所述偏心圆孔的中心轴线与曲轴的曲柄销的轴线重合，从而可实现活塞的往复运动到曲轴的旋转运动的转换。曲轴的旋转运动到活塞的往复运动的转换同理。

无论是内燃机还是压缩机，活塞都是往复运动与旋转运动的转换中受力较大的部件，因而对其强度和刚度有着较高的要求。和传统的往复运动与旋转运动的转换机构不同，上述中国专利公开的内燃机或压缩机中的运动转换机构中，在活塞座需要设置圆滑块容置孔，这不免会影响活塞座的强度和刚度，特别是活塞座的腰部(圆滑块容置孔的内周面与该活塞座的导向面之间距离最小的活塞座的部分为本文中所指的活塞座的腰部)是薄弱部位。

发明内容

本发明提供一种曲柄圆滑块机构的活塞，以解决现有活塞的活塞座腰部薄弱的问题。本发明另外还提供一种内燃机或压缩机。

本发明提供的一种曲柄圆滑块机构的活塞，包括活塞座以及设置于所述活塞座的端部的冠部；在所述活塞座上设置有圆滑块容置孔；其中，在所述圆滑块容置孔内周面上、所述活塞座的腰部区域设置有加强肋。

可选的，所述加强肋为与所述活塞座一体成形的、沿所述圆滑块容置孔内周面的弧状凸起。

可选的，所述凸起在所述圆滑块容置孔的端面的轴线方向两边延伸出所述端面之外。

优选的，在所述圆滑块容置孔的内周面上、设置有所述加强肋之外的区域还装配有滑动轴承。

可选的，所述滑动轴承为部分式轴瓦。

可选的，所述活塞座的材质为铝合金、碳钢、合金钢、不锈钢或钛合金。

优选的，在所述圆滑块容置孔端面边缘周向设置有环形挡片。

本发明还提供一种曲柄圆滑块机构的内燃机，包括上述任一技术方案所述的活塞。

本发明还提供一种曲柄圆滑块机构的压缩机，上述任一技术方案所述的活塞。

与现有技术相比，本发明的曲柄圆滑块机构的活塞通过在活塞的安装座的腰部、圆滑块容置孔的内周面设置加强肋，可加大安装座的腰部的厚度，从而增大该安装座的强度和刚度，从而可避免在活塞往复运动中，活塞承受往复惯性力过大而导致腰部断裂的问题。

在本发明的优选技术方案中，在所述圆滑块容置孔的内周面安装滑动轴承，所述的加强肋对所述滑动轴承具有定位作用，可防止滑动轴承周向窜动。

在本发明的优选技术方案中，在所述活塞座两侧、沿所述圆滑块容置孔端面边缘周向还可以设置环形挡片，所述环形挡片与所述活塞座一体成形，所述环形挡片不但可以提高活塞座腰部的强度和刚度，而且可以提高圆滑块容置孔边缘整体的强度和刚度，防止圆滑块容置孔在工作中的发生变形。

附图说明

图1为本发明的实施例的曲柄圆滑块机构的活塞的主视图；

图2为本发明的另外的实施例的曲柄圆滑块机构的活塞的左视图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

曲柄圆滑块机构的往复运动与旋转运动的转换机构中，由于在活塞座上设置有圆滑块容置孔，使得活塞座的强度下降，特别是活塞的腰部的为强度薄弱部位。本发明提供一种应用于曲柄圆滑块机构的活塞。

本发明的活塞包括活塞座以及设置于所述活塞座的端部的冠部。在所述活塞座上设置有圆滑块容置孔，用于容纳曲柄圆滑块机构的圆滑块。其中，在所述圆滑块容置孔的内周面上，所述活塞座的腰部区域设置有加强肋。以加强所述活塞座的腰部区域的强度和刚度。

下面结合具体的实施例以及附图对本发明的曲柄圆滑块机构的活塞进行详细的说明。需要说明的是，下述实施例对技术细节的描述不应该作为对本发明的权利要求保护范围的限制，在不背离权利要求的保护范围的条件下，本领域技术人员根据本发明的实施例的教导，将认识到许多其它的变形、替代或修改。

例如，对于活塞的冠部与活塞座的关系，既可以是一体成形的，也可以是通过铆接或螺栓等方式固接为一体的；所述活塞既可以是单作用活塞，即在活塞座的其中一端具有冠部；也可以是双作用活塞，即在所述的活塞座的两端均有冠部......无论活塞的冠部与活塞座各自是何结构，二者之间是何关系，也不论所述活塞是否还具有其它附加部件，只要在活塞座的圆滑块容置孔的内周面上、腰部区域设置有加强肋，用于加强活塞座腰部的强度和刚度的技术方案均包含在本发明的权利要求的保护范围之内。

图1为本发明的实施例的曲柄圆滑块机构的活塞的主视图。其中图1中示出的是单作用活塞，即仅在活塞的安装座的其中一个端部设置有活塞冠部。

请参考图1，本发明实施例的曲柄圆滑块机构的活塞包括安装座2以及设置于所述安装座2的其中一个端部的冠部1。

其中，所述冠部1可以与所述安装座2一体成形，也可以以铆接或螺栓连接等方式固定装配在一起。本实施例中以二者一体成形为例进行说明。

本实施例中，所述冠部1具有顶部以及侧向的环带部(未标示)。在所述顶部可以具有各种形状的燃烧室。在所述环带部还设置有气环环槽和油环环槽。所述气环环槽和油环环槽分别用于容置活塞的气环和油环。

请继续参考图1，与所述冠部一体成形的安装座上设置有圆滑块容置孔2-1和导向侧板2-2。

所述导向侧板2-2设置于所述活塞座2的两个相对的侧面。所述导向侧板2-2的外表面为弧形面，以便于将所述活塞装配于汽缸缸套中时，与缸套的内壁滑动配合，在汽缸中做往复运动。

所述圆滑块容置孔2-1为圆形通孔，其直径大于装配于其中的圆滑块的直径。以便于在圆滑块装配于所述圆滑块容置孔2-1中时，圆滑块可以相对于安装座转动，并因此带动安装于圆滑块的偏心圆孔中的曲柄销转动。

在所述圆滑块容置孔2-1的内周面上、所述活塞座2的腰部区域还设置有加强肋2-3。其中，本文中所指的活塞座2的腰部是指圆滑块容置孔的内周面与该活塞座2的导向侧板的导向面之间距离最小的活塞座的部分。其中，本文中的活塞座2的腰部区域为包含所述腰部且与所述圆滑块容置孔中心的张角不大于15度的活塞座的部分。

本实施例中，所述加强肋2-3为与所述活塞座2一体成形且沿所述圆滑块容置孔2-1的内周面的弧状凸起。且该弧状凸起朝向所述圆滑块容置孔2-1的中心方向的表面为与该圆滑块容置孔2-1同心的弧形面。

所述弧状凸起沿所述圆滑块容置孔2-1周向延伸的尺寸可以根据该活塞的具体尺寸以及工作强度而确定。

通过在所述安装座2的腰部、圆滑块容置孔2-1的内周面设置所述的弧状凸起，可加大安装座2的腰部的厚度，从而增大该安装座2的强度和刚度，可避免在活塞往复运动中，活塞承受往复惯性力过大而导致腰部断裂的问题。此外，设置的弧状凸起的表面为弧形状，并不影响圆滑块在圆滑块容置孔2-1中的转动。

当然，也可以设置所述弧状凸起的表面为其他形状，并对该表面连同圆滑块容置孔2-1的内周面的其他区域进行特殊的处理，形成减磨层，提高耐磨的能力，这里不再赘述。

此外，为进一步提高安装座2-1的腰部的强度，可以将所述弧状凸起在圆滑块容置孔2-1的端面的轴线方向两边延伸，并延伸出所述的端面之外，如图2所示的左视图。。但延伸出端面的尺寸不宜过长，以免影响在活塞座上装配其它的零部件以及影响活塞在汽缸中的装配。此外，延伸出的加强肋与活塞座时间可以圆角过渡，以减小应力聚集。

此外，为提高圆滑块容置孔2-1的内周面的耐磨能力，还可以在所述圆滑块容置孔2-1的内周面安装滑动轴承，请继续参考图1。本实施例中，由于在所述内周面上设置有弧形凸起作为加强肋。因而，需要在弧形凸起之外的区域装配滑动轴承。

本实施例中，所述滑动轴承为部分式轴瓦，即为两个接近半圆形的轴瓦2-4a和2-4b，如图1所示。所述轴瓦2-4a和2-4b分别装配于所述圆滑块容置孔2-1内周面上，与所述弧形凸起2-3相配合，形成圆形孔，用于容置圆滑块容置孔。其中，所述的弧形凸起2-3在安装有轴瓦2-4a和2-4b时，还具有定位作用，防止所述轴瓦2-4a和2-4b周向窜动，避免堵塞圆滑块容置孔内周面上的油孔。故所述弧形凸起2-3的端部分别与轴瓦2-4a和2-4b端部需相互配合，这里不再详细描述。

此外，在所述活塞座2两侧、沿所述圆滑块容置孔2-1端面边缘周向还可以设置环形挡片(图未示)，所述环形挡片不但可以提高活塞座2腰部的强度和刚度，而且可以提高圆滑块容置孔2-1边缘整体的强度和刚度，防止圆滑块容置孔2-1在工作中的发生变形。

此外，在所述圆滑块容置孔2-1端面边缘且经过所述活塞座2腰部区域还可以设置有凸起，该凸起与所述活塞座2一体成形，从而进一步加强活塞座2腰部的强度。

本实施例中，所述活塞座2的材质可以是铝合金、碳钢、合金钢、不锈钢或钛合金，也可以是其它材质。

此外，在所述活塞座2与所述冠部1相对应的端部，还可以设置活塞镶块(未图示)，所述活塞镶块可以通过铆接或螺栓连接等连接方式固定于活塞座2的端部，在该活塞运动过程中活塞镶块起到平衡的作用。当然，根据需要，活塞座2的该端部也可以悬空，不设置活塞镶块。在所述活塞座2的与所述冠部1相对于的端部，也可以设置另外的冠部，使得活塞成为双作用活塞，这里不再一一进行赘述。

此外，上述实施例中所述的活塞可以应用于曲柄圆滑块机构的内燃机中，也可以应用于曲柄圆滑块机构的压缩机中，这里不再详细描述。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (9)

1、一种曲柄圆滑块机构的活塞，包括活塞座以及设置于所述活塞座的端部的冠部；在所述活塞座上设置有圆滑块容置孔；其特征在于：在所述圆滑块容置孔内周面上、所述活塞座的腰部区域设置有加强肋。

2、如权利要求1所述的曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于：所述加强肋为与所述活塞座一体成形的、沿所述圆滑块容置孔内周面的弧状凸起。

3、如权利要求2所述的曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于：所述凸起在所述圆滑块容置孔的端面的轴线方向两边延伸出所述端面之外。

4、如权利要求2所述的曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于：在所述圆滑块容置孔的内周面上、设置有所述加强肋之外的区域还装配有滑动轴承。

5、如权利要求4所述的曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于：所述滑动轴承为部分式轴瓦。

6、如权利要求1至5任一权利要求所述的曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于：所述活塞座的材质为铝合金、碳钢、合金钢、不锈钢或钛合金。

7、如权利要求1或2所述的曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于：在所述圆滑块容置孔端面边缘周向设置有环形挡片。

8、一种曲柄圆滑块机构的内燃机，其特征在于：包括权利要求1至7任一权利要求所述的活塞。

9、一种曲柄圆滑块机构的压缩机，其特征在于：包括权利要求1至7任一权利要求所述的活塞。

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