CN101655154B - 单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，该活塞包括分别单独制成的活塞座、冠部，所述活塞座、冠部各自设置连接结构，并通过连接件相连接；其中，所述活塞座在一端或者两端设置所述连接结构，相应的，其一端连接冠部或者两端分别连接冠部；该活塞座上设置有圆滑块容置孔，该圆滑块容置孔的一个端面上，设置有分度圆与该圆滑块容置孔同心的内齿圈或者内齿段；当为内齿段时，该内齿段分为左内齿段、右内齿段两部分，并设置在该活塞座竖直轴线的左右两侧，每个内齿段的齿数至少为三个；所述冠部上设置有构成燃烧室下壁的活塞顶以及活塞环带。本发明为单缸单作用或者单缸双作用活塞提供了一种组合式活塞。

Description

单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞及其设备

技术领域

本发明涉及曲柄圆滑块机构，具体涉及一种用于单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞。本发明同时涉及使用上述活塞的内燃机、压缩机。

背景技术

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。

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。

请参看图1、图2，分别根据中国专利文献CN85100358B说明书图4、图5公开的活塞立体图绘制。从图中可以看出，该种内燃机的活塞总成具有冠部1、导向部2两个部分，所述冠部1与传统内燃机的活塞头作用相同，其顶部称为活塞顶，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，实现对气缸的密封。图中，在冠部下放，设置所述导向部2，该导向部2主体部分为薄块状，该薄块的两个侧边能够与机体的滑道配合，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3。根据不同的情况，导向部2的宽度可以等于冠部1的宽度，如图1；也可以大于冠部1的宽度，如图2。该导向部2又称为活塞座。在该专利文献发明专利说明书的第4页还指出，“活塞导向部分还配有一对内齿圈与曲柄销上的外齿轮相啮合组成一对齿轮副”。该内齿圈实际上是为了克服活点问题设置的，对于多缸机，则无需设置内齿圈。所谓活点问题，是指曲柄销运动到90度和270度时，其运动方向不确定的点，上述内齿圈与曲轴上设置的外齿圈相配合，能够在活点位置拨动曲轴，使其继续向正确的运动方向运动，这样就克服了活点问题。

由于该发动机不使用连杆，其结构也与传统发动机不同。没有连杆，上述活塞没有设置活塞销座；由于在该曲柄圆滑块形式发动机在运动过程中，活塞受到的侧向力很小，所以，该活塞也没有在冠部1的活塞环槽以下部位设置活塞裙部。

由于上述活塞使用在与传统发动机截然不同的场合，其活塞受力和传统发动机不同，其承力结构的设计也应当和传统发动机不同。

在上述现有技术提供的活塞尽管能够较好的实现曲柄圆滑块机构的运动功能，但是，其仍然具有明显的缺陷。一个主要的问题是，该活塞的冠部1和导向部2具有不同的功能，在内燃机运转的过程中，该内燃机具有不同受力状况。此外，导向部2上的内齿圈需要实现齿轮副配合，其受力和导向部的其它部位不相同，其对材质的选择也有其自身的要求，并且，齿圈所占的重量较大，也增加了活塞重量。现有技术下并没有提供一个合适的技术方案解决上述问题。

与上述情况相似，在曲柄圆滑块运动机构用于压缩机或者在其它可能需要实现直线往复运动到旋转运动转化的场合时，现有技术提供的活塞结构也存在类似的问题。

另外一个问题是，上述活塞的导向部上具有曲柄圆滑块容置孔，造成该孔两侧的导向部腰部过于薄弱，容易在反复运动过程中断裂。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种用于单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，该活塞便于根据冠部和导向部的不同情况选择不同的材质。从而可以根据两者的不同工况优化设计。本发明同时提供使用上述活塞的内燃机和压缩机。

本发明提供的一种用于单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，该活塞包括分别单独制成的活塞座、冠部，所述活塞座、冠部各自设置连接结构，并通过连接件相连接；其中，所述活塞座在一端或者两端设置所述连接结构，相应的，其一端连接冠部或者两端分别连接冠部；该活塞座上设置有圆滑块容置孔，该圆滑块容置孔的一个端面上，设置有分度圆与该圆滑块容置孔同心的内齿圈或者内齿段；当为内齿段时，该内齿段分为左内齿段、右内齿段两部分，并设置在该活塞座竖直轴线的左右两侧，每个内齿段的齿数至少为三个；所述冠部上设置有构成燃烧室下壁的活塞顶以及活塞环带。

优选的，在所述冠部的活塞环带对称设置两个向下侧轴向伸出的条状的导向侧板，导向侧板的外径面与气缸内壁配合；所述导向侧板上设置有通孔，作为冠部的连接结构；所述活塞座的圆滑块容置孔上部或上下两部设置有用于设置所述连接结构的连接架，所述连接架具有侧边，该侧边上设置有螺纹孔或者通孔作为该活塞座的连接结构，该螺纹孔或者通孔与所述冠部导向侧板上的通孔对应。

优选的，所述左内齿段、右内齿段以所述圆滑块容置孔的水平直径为中心上下对称。

优选的，所述内齿圈或者内齿段与所述活塞座一体制成。

优选的，所述内齿圈或者内齿段设置在第一挡板上，第一挡板单独制成，其端面与所述活塞座端面贴合并连接固定；该第一挡板和活塞座的连接结构中包括定位结构。

优选的，所述第一挡板包括左挡板和右挡板两块，所述左内齿段、右内齿段分别设置在左挡板和右挡板上；两个第一挡板各自包含与活塞座连接的结构以及定位结构。

优选的，所述第一挡板为环形，所述内齿圈设置在该挡板上；或者，所述左内齿段和右内齿段分别设置在该环形左侧和右侧的圆弧上。

优选的，所述第一挡板上的连接结构为该第一挡板上设置的若干通孔，所述活塞座上的连接结构为与上述第一挡板上的通孔对应设置的螺纹孔或者铆钉孔，通过上述对应设置的连接结构，使用螺钉或者铆钉将第一挡板和活塞座连接在一起；所述通孔中至少包括两个定位孔，连接该定位孔的螺钉为定位螺钉；上述定位孔和定位螺钉即为所述定位结构。

优选的，所述第一挡板与活塞座贴合的一面具有外止口，所述圆滑块容置孔与第一挡板贴合的一面设置对应的内止口，上述外、内止口相配；第一挡板和活塞座上还有一个相互配合的定位孔；所述定位结构即包括上述止口和该定位孔。

优选的，在所述圆滑块容置孔上未安装第一挡板的另一面上，相对所述挡板设置的第二挡板；所述连接结构是第一挡板、活塞座、第二挡板上对应设置的若干通孔，使用铆钉或者螺钉穿过上述通孔，将所述第一挡板、第二档板固定在活塞座上。

优选的，所述活塞座和所述第一挡板上设置有相互对应的销孔，所述定位结构即为该销孔。

优选的，当使用于二冲程发动机时，所述冠部还具有从活塞环带开始向下伸出的挡板，该挡板的外径面与气缸内壁配合，并在周向上展开设定的角度。

优选的，所述冠部上设置有连接两侧的导向侧板内壁面和活塞顶内底面的竖板，该竖板大致通过活塞顶的直径线。

优选的，所述竖板的底面为横截面为条状的平面；相应的，所述活塞座的上表面为具有与该竖板底面相配合的上表面的上平台。

优选的，所述冠部、活塞座上各自设置相互配合的连接结构，还包括，在所述竖板底面的大致中心位置开设的凹坑，垂直于冠部轴线的第一连接孔贯穿该凹坑左右侧；所述活塞座上的连接结构包括，在该活塞座的上平台表面上设置的向上凸起的凸台，该凸台尺寸形状与所述竖板底面的凹坑相匹配，贯穿该凸台设置有第二连接孔；连接冠部和活塞座时，将所述凸台插入所述凹坑，并使活塞座上表面和竖板底面相贴合，此时，所述凹坑上的第一连接孔和所述凸台上的第二连接孔正好对准，在该位置使用铆钉或者螺栓将冠部和活塞座固定在一起。

优选的，当所述活塞用于二冲程内燃机时，该活塞的冠部还具有从活塞环带开始向下伸出的挡板，该挡板的外径面是活塞环带外径面的自然延伸，并在周向上展开设定的角度。

优选的，所述冠部只有一个，该活塞还包括独立制成的活塞镶块，所述活塞座未安装冠部的一侧设置用于与该活塞镶块连接的连接结构，所述活塞镶块上设置与活塞座配合的相应的连接结构，一个或者若干连接件通过上述相互配合的连接结构，将活塞镶块固定在活塞座上未安装冠部的一端。

本发明同时提供一种设备，该设备是内燃机，该内燃机使用上述任一项技术方案所述的活塞。

本发明还提供另外一种设备，该设备是空压机，该空压机使用上述任一项技术方案所述的活塞。

与现有技术相比，本发明提供的用于单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞被分为冠部、活塞座等分别制成的部分，通过在冠部和活塞座对应设置的连接结构，可以使用连接件将冠部与活塞座连接为一体，形成完整的活塞。由于采用上述分体式结构，为活塞的各个部分根据不同的工况采用不同的材料和加工方式提供了可能。例如，冠部可以根据组成燃烧室内壁的工作要求，采用活塞铝合金，而活塞座则可以采用钢或者高牌号的球墨铸铁，以满足安装圆滑块所需要的耐磨性。上述单缸曲柄圆滑块机构的活塞座腰部设置有齿段或者齿圈，以便克服活点问题。相比现有技术设置齿圈的方式，本发明提供的仅仅在腰部设置齿段的方法可以有效的减少齿轮的齿数，减少了运动干涉，降低加工量以及降低活塞重量。

在本发明的优选实施方案中，提供了齿圈或者齿段的设置方式。一种方式是与活塞座一体加工制成，另一种方案是设置挡板，该挡板端面与活塞座端面贴合并连接固定，所述齿圈或者齿座加工在挡板上。使用后一种技术方案，则可以采用不同的材质制造活塞座和齿圈或者齿段，更便于结合不同部位的工况选择合适的制作材料。另外，该方案还获得了另外一个优点，即挡板对活塞座的腰部产生加强的作用，可以有效延长活塞座的使用寿命。

采用上述活塞后，在活塞发生损坏时，能够根据具体情况替换损坏的零件，无需对活塞整体更换，因此，该组合式活塞还可以有效降低维修成本。

附图说明

图1是根据中国专利文献CN85100358B说明书图4绘制的现有技术活塞的立体图；

图2是根据中国专利文献CN85100358B说明书图5绘制的现有技术活塞的另一个立体图；

图3是本发明第一实施例提供的一种用于单缸单作用二冲程汽油发动机的活塞的剖视图；

图4-1是本发明第一实施例提供的活塞的冠部1的零件正面剖视图；

图4-2是本发明第一实施例提供的活塞的冠部1的零件仰视图；

图5-1是本发明第一实施例提供的活塞的活塞座2的零件正视图；

图5-2是本发明第一实施例提供的活塞的活塞座2的零件右剖视图；

图5-3是本发明第一实施例提供的活塞的活塞座2采用内齿段分离形式时活塞座的零件正视图；

图5-4是本发明第一实施例提供的活塞的活塞座2采用内齿段分离形式时的带有内齿段的挡板；

图6是活塞镶块4的结构图。

具体实施方式

请参看图3，该图为本发明第一实施例提供的一种用于单缸单作用二冲程汽油发动机的活塞的剖视图。该活塞包括冠部1、活塞座2、活塞镶块4几个部分，三零件均独立制成，并通过设置在各零件上的相互配合的连接结构，以螺钉或者铆钉等连接件固定在一起。以下详细说明上述各个零件的结构以及材质。

请参看图4-1、4-2，其中，图4-1为本发明第一实施例提供的活塞的冠部1的零件正面剖视图；图4-2为本发明第一实施例提供的活塞的冠部1的零件的仰视图。

所述冠部1与传统发动机的活塞头部的作用相同，如图所示，该冠部1主体为下底面为开口的圆筒形，其顶面为活塞顶1-6，该活塞顶1-6的上表面构成燃烧室的下底。在本实施例中，根据燃烧室结构的需要，将该活塞顶1-6上表面设置为中央略为凸起的拱形。在其它应用场合，不妨将该活塞顶1-6上表面设置为其它形式。

在冠部1紧邻活塞顶1-6的柱面的外径面上设置有若干环槽，该设置环槽的区域称为活塞环带1-10，这些环槽用于安置气环、油环等。上述结构与传统发动机活塞的相应部位基本相同。

与传统发动机活塞不同，该活塞的活塞环带1-10下并未设置圆柱状的活塞裙部，但从所述活塞环带1-10向下，伸出两个对称设置的导向侧板1-1。这两个导向侧板1-1为内外径面都是圆弧的条带状体，其外径面略为突出活塞环带1-10外径面，该外径面需要与机体气缸内壁配合。由于所述导向侧板1-1的外径略大于活塞环带1-10的外径，使所述活塞环带1-10不会直接和气缸内壁摩擦，只是在套上活塞环后，活塞环和气缸内壁有摩擦接触，因此可以减少活塞环带1-10位置的磨损，延长活塞使用寿命。在所述两个导向侧板1-1上，均设置沉头孔1-9。当然该沉头孔1-9也可以是普通通孔。

上述两个导向侧板1-1中的一个导向侧板1-1-1，被一个同样是向下伸出的挡板1-5包容，该挡板1-5的外径面与气缸内壁配合，并其包含所述导向侧板1-1-1的外径面，但是，挡板1-5比导向侧板1-1-1薄。在所述挡板1-5内径面的周向设置有三个周向加强肋1-7以增加挡板1-5的刚度和强度。该挡板1-5的作用是为二冲程发动机遮挡气口，因此其向下方延伸的长度以及周向上展开的弧度，都需要根据遮蔽

气口的目的设置。当发动机并非二冲程发动机时，则无需设置该挡板1-5。

为加强该冠部1的刚度和强度，以及为冠部1向活塞座2传递爆发压力提供承力面，还设置有连接两侧的导向侧板1-1内壁面和活塞顶1-6内底面的竖板1-2，该竖板1-2大致通过活塞顶1-6的直径线，其两侧面使用两个连接到活塞顶1-6底面以及活塞环带1-10内壁的横向加强肋1-3进行进一步的加强，形成整体为十字形的加强肋。该竖板1-2底面为横截面为条状的平面，在该平面大致中心位置，开有凹坑1-4，垂直于冠部1轴线的第一连接孔1-8贯穿该凹坑1-4的左右侧。上述竖板1-2、横向加强肋1-3相互接触的部位以及和其它侧面相接触的部位，可以设计圆角过渡，以降低应力集中。

请参看图5-1、图5-2，其中，图5-1示出本发明第一实施例提供的活塞的活塞座2的零件正视图；图5-2为本发明第一实施例提供的活塞的活塞座2的零件右剖视图。图中该活塞座2的竖直轴线与活塞运动方向一致。

所述活塞座2又可称为导向部，其主体为具有一定厚度的框架机构，其基本作用是为圆滑块提供圆滑块容置孔3，承受来自所述冠部1的作用力，与冠部1共同运动。

该活塞座2包括圆滑块容置孔3、连接架；所述连接架设置在圆滑块容置孔3的圆周外，提供该活塞座2与其他零件的连接结构，以及接受来自冠部推动力的承力面等结构。

本实施例中，所述连接架包括圆滑块容置孔3上部左右对称结构的肩部2-1以及圆滑块容置孔3下部左右对称结构的下角2-2。

所述圆滑块容置孔3用于容置圆滑块的圆框，其内径面根据安装圆滑块的需求设置，该内径的尺寸不仅要求能够容置圆滑块，而且要安置相应的轴承或者轴瓦；该圆滑块容置孔3的外径长度决定该活塞座2的宽度，其外径至少小于内燃机气缸的内径，以免工作时产生干涉。在该圆滑块容置孔3其中一个端面上，设置有分度圆与该圆滑块容置孔3同心的内齿段2-3，该内齿段2-3分为左右两部分，分别称为左内齿段2-3-1和右内齿段2-3-2。上述左内齿段2-3-1和右对齿段2-3-2对称设置在该活塞座2竖直轴线的两侧，并且两者均以圆滑块容置孔3的水平方向的直径为中心线上下对称。上述内齿段2-3的作用是与曲轴的曲柄销上的外齿段配合，克服活点问题。为了实现其功能，上述内齿段2-3至少具有三个齿。在未布置内齿段2-3的相对的另一个端面上，设置有容置孔端面挡板2-4。设置上述内齿段而不是设置内齿圈的原因是，该内燃机运动时，仅仅在活点位置才需要内齿轮和曲轴曲柄销上的外齿轮配合，因此可以只在活塞腰部位置设置齿段，确保处于活点时曲轴曲柄销获得齿轮推动即可。这一技术于现有设置完整的齿圈的技术方案相比，无疑减少了运动干涉，节省了材料。

所述肩部2-1为两个肩部侧面2-1-1和连接肩部侧面2-1-1上顶的上平台2-1-2构成的框架，该框架和所述圆滑块容置孔3框架之间具有一定的间隙。所述上平台2-1-2可以设计为距离圆滑块容置孔3顶部具有一定距离，这时，在圆滑块容置孔3顶部到上平台2-1-2之间需要设置支撑柱，以符合强度要求。在本实施例中，该上平台2-1-2设计为与圆滑块容置孔3的上顶面相切，无需设置支撑柱。所述上平台2-1-2的上表面为该活塞座2的上表面，该上平台2-1-2的上表面要求能够与所述冠部1的竖板1-2的底面相配合，在上平台2-1-2的中间位置设置有向上凸起的凸台2-1-3，该凸台2-1-3的宽度、厚度和截面形状与冠部1的竖板1-2底面的凹坑1-4相匹配；贯穿该凸台2-1-3，设置有第二连接孔2-1-4，该第二连接孔2-1-4与所述第一连接孔1-8相匹配。左右两个肩部2-1的肩部侧面2-1-1之间的距离略小于所述圆滑块容置孔3的宽度，所述肩部侧面2-1-1的外部轮廓形状和导向侧板1-1的内径面相配合，在每个肩部侧面2-1-1，设置有与冠部1的沉头孔1-9对应的肩侧螺纹孔2-1-5。在肩部1-13与所述圆滑块容置孔3之间的空隙位置，可以根据需要设置若干加强肋(图未示)。

所述下角2-2包括两个下部侧面2-2-1和连接两个下部侧面的底板2-2-2。下角2-2与所述圆滑块容置孔3之间没有间隙，其底板2-2-2的下表面与所述圆滑块容置孔3的下底之间的距离较小。在所述底板2-2-2的中心位置，设置有底面螺纹孔2-2-3，在下部侧面2-2-1则对称设置有侧面螺纹孔2-2-4。

在上述活塞座2中，内齿段2-3直接制作在所述活塞座2上，这种结构比较简单，但是，内齿段2-3在工作中的受力状况与该活塞座2的其他部分相比有其自身的特点，例如，内齿段2-3在运动过程中受到更多的磨损，可能需要采用更为耐磨的材料，而活塞座2由于是活塞中占据大部分重量的部位，要求重量较轻以减轻往复惯性，上述不同要求使其对材料的选择有明显差别。另外，内齿段2-3所在位置实际上是活塞座2最为薄弱的腰部，在活塞不断往复运动的情况下，该部位易于断裂。如果在该部位直接加工齿段，则会使该部位更加薄弱。为此，可以考虑单独制作内齿段2-3。请参看图5-3，该图示出内齿段2-3单独制成的活塞座2，该活塞座2可以视为图5-1、图5-2所示的本实施例基本形式的活塞座2基础上的一个变形。从图中可以，该活塞座2没有直接设置内齿段2-3。该活塞座2的一个端面上，在所述圆滑块容置孔3的顶部和两角的位置，分别设置了第一挡板安装孔2-5，该第一挡板安装孔2-5为螺钉孔或者铆钉孔。请参看图5-4，该图示出一个第一挡板2-6，该第一挡板2-6为圆环形，并且在内圈上制有内齿段2-3，该第一挡板2-6设置有三个耳板2-7，每个耳板2-7上都设置有第一挡板通孔2-7-1，这些第一挡板通孔2-7-1分别对应于活塞座2上的第一挡板安装孔2-5设置，将该第一挡板2-6与所述活塞座2一侧端面贴合，并使所述第一挡板通孔2-7-1与活塞座2上的第一挡板安装孔2-5相对，则可以通过螺栓和螺母或铆钉将第一挡板2-6固定在活塞座2的一个端面上，并且，该第一挡板2-6上的内齿段2-3位于活塞座2的竖直轴线的左右两侧。由于内齿段2-3在活塞座2上的位置有严格的要求，因此，上述第一挡板安装孔2-5中，至少两个为定位孔，以对第一挡板2-6准确定位。安装时也要注意采用定位螺栓或定位铆钉将上述第一挡板2-6固定在活塞座2的端面上。当然，为了实现第一挡板2-6的准确定位，也可以设置专门的定位销孔，并使用定位销进行定位。这时，所述第一挡板安装孔2-5可全部是普通螺纹孔，使用螺栓或螺钉将挡板和活塞座连接在一起。

这种变形设计中，第一挡板2-6可以采用与活塞座2不同的材料制成，例如，活塞座2采用密度较小的铝合金材料，而第一挡板2-6采用更为耐磨的钢材料，这样就可以很好的兼顾两方面的要求。另外，安装后，该第一挡板2-6遮住圆滑块容置孔3孔口边缘的一部分，可以到对圆滑块容置孔3中的轴承起轴向定位作用。该第一挡板2-6的安装位置还可以使其有效加强活塞座2的腰部的强度，避免该薄弱部位引起活塞座2的断裂。

上述采用第一挡板2-6的活塞座形式还可以进一步变化，例如，为了减少活塞整体重量，可以将第一挡板2-6制成左右两块，分别在其上设置左内齿段2-3-1和右内齿段2-3-2，两者分别通过各自的定位孔固定在活塞座2上。另外一种可能的变形是，所述第一挡板2-6的整个内径上设置有一圈内齿，形成一个完整的内齿圈。

另外，为了便于安装和定位，所述第一挡板2-6与所述活塞座2端面配合的一面上还可以设置外止口，相应的，所述活塞座2的圆滑块容置孔3上设置内止口，这样，安装第一挡板2-6时，就可以以止口定位，使安装更为方便。此时，第一挡板2-6和活塞座2之间的定位结构只需要再设置一个定位孔即可。

除了上述可能的技术选择外，当活塞座2采用铝合金制造，而所述第一挡板2-6采用钢铁材料制成，所述第一挡板2-6不能直接安装在铝合金材料上。此时，可以采用以下方式解决：在所述圆滑块容置孔3上与安装第一挡板2-6的一面相对的一面上，相对所述第一挡板2-6设置钢铁材料制成的第二挡板(图未示)。此时，所述活塞座2上的第一挡板安装孔2-5为通孔，第二挡板上对应挡板安装孔2-5的位置设置有连接用通孔。这样，可通过穿过第一挡板通孔2-7-1、第一挡板安装孔2-5、第二挡板上连接用通孔的铆钉或者螺钉，对所述第一挡板2-6进行固定。这样可以解决铝合金材料过软不能以对第一挡板2-6有效固定的问题。在一些情况下，所述第二挡板的作用也可以用与第一挡板2-6所在面相对一面上并位于第一挡板安装孔2-5孔口的垫片代替。

请参看图6，该图示出活塞镶块4的结构，该活塞镶块4为长条的U型，其底板设置有底面沉孔4-1，其两侧面设置有侧面沉孔4-2。

请再次参看图3，该图示出上述冠部1、活塞座2、活塞镶块4组合在一起形成的活塞总成。组合时，在冠部1与活塞座2两者位于正确的配合角度时，活塞座2的上平台2-1-2上的凸台2-1-3恰好能够进入冠部1的所述竖板1-12底部的凹坑1-4中，在两者配合后，并使所述冠部1的竖板1-2的底面与所述活塞座2的上平台1-12的上表面相贴合，此时，凹坑2-1-3的第一连接孔1-8和凸台2-1-3上的第二连接孔2-1-4正好对准，可以通过铆钉7在该位置将冠部1和活塞座2铆接在一起。在该正确的安装位置，导向侧板1-1与活塞座2的肩部侧面2-1-1正好相配，并且，所述导向侧板1-1上的的沉头孔1-9与活塞座2的肩部侧面2-1-1上的肩侧螺纹孔2-1-5对准，可以使用螺钉6将两者连接在一起，该螺钉6能够牢靠的固定冠部1和活塞座2之间的周向位置关系。所述活塞镶块4的底板上表面与所述下角2-2的底板2-2-2的下表面相对，此时，活塞镶块4上的所述底面沉孔4-1与所述底板2-2-2底面螺纹孔2-2-3相对；活塞镶块4的两侧面内径面分别与所述下角2-2的两个下部侧面2-2-1外径面相对，并且，活塞镶块4两侧面的侧面沉孔4-2与所述下部侧面2-2-1的侧面螺纹孔相对，通过螺钉可以将活塞镶块4牢靠的固定在所述活塞座2的底部。

当采用上述内齿段2-3设置在第一挡板2-6上的形式时，还需要首先将第一挡板2-6安装在活塞座2上。

上述活塞由于分成几个部分制作，各个部分可以分别使用最合适的材料，避免采用整体式活塞造成的材料选用不能适应各个部分的不同工况的问题，例如，所述冠部1可以采用适合作为燃烧室壁的活塞铝合金制作，所述活塞座2可以采用钢或者高牌号的球墨铸铁制作，以使其具有较好的耐磨性，避免圆滑块在其内径面旋转而磨损。并且，经过适当的热处理之后，活塞座2的圆滑块容置孔3内壁可以具有足够的硬度，可以直接作为轴承的外圈，这样可以直接在圆滑块容置孔3的内壁上布置滚针或者滚柱，解决小功率内燃机或者空压机中，圆滑块容置孔3直径小，不易选择轴承的问题。当内齿段2-3设置在第一挡板2-6上时，所述的第一挡板2-6可以选择适合加工内齿圈的材料，或者选择可以起到加强腰部强度的材料。所述活塞镶块4可以根据需要选择铝合金或者其他材料制作，其作用加强活塞底部的强度以及实现活塞整体的重量平衡。活塞镶块4并非必须的零件，完全可以不使用。

活塞座2还可以两头均设计为连接冠部1的结构，装配时，在其两头均安装冠部1，这时，该活塞为单缸双座用活塞，即两头的冠部在内燃机机体中的不同的缸体内运动。只有在采用曲柄圆滑块机构的内燃机或者压缩机中，才可能使用这种在一个活塞上设置两个冠部的形式。使用该活塞时，其运动规律与单缸单作用活塞相似，也需要安装内齿圈解决活点问题，该种活塞称为单缸双座用活塞。对于此种活塞，同样可以将内齿段设置在一个可以分离的挡板上。

在上述实施例中提供的冠部和活塞座的连接方式只是可以选择的连接方式中的一种，实际上，根据不同的情况，可以选择不同的结构实现冠部和活塞座的连接。例如使用在压缩机上时，由于不需要传递巨大的爆发压力，可以不设置冠部竖板和活塞座凸台的相互连接形式，只需要导向侧板和活塞座肩部侧面上相互配合的连接孔即可实现冠部和活塞座的有效连接。

另外的可能的变形是，为了减少活塞的重量，考虑到冠部的竖板中间的一些部位对活塞强度的贡献不大，可以在强度许可的情况下，在竖板的适当位置设置若干去重孔。另外，为了提高活塞的强度，可以根据具体情况，选择不同形式的加强肋，例如，在冠部的活塞顶底面部位设置米字形而不是上述第一实施例的十字形的加强肋，这种加强肋可以进一步增加活塞的强度。当然，在现有技术范围内还可以采用其它各种形式的加强肋达到相同的效果。

将上述活塞用于内燃机或者压缩机，可获得使用上述活塞的内燃机或者压缩机的实施例。

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。

Claims (19)

1.一种单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，该活塞包括分别单独制成的活塞座、冠部，所述活塞座、冠部各自设置连接结构，并通过连接件相连接；其中，所述活塞座在一端或者两端设置所述连接结构，相应的，其一端连接冠部或者两端分别连接冠部；该活塞座上设置有圆滑块容置孔，该圆滑块容置孔的一个端面上，设置有分度圆与该圆滑块容置孔同心的内齿圈或者内齿段；当为内齿段时，该内齿段分为左内齿段、右内齿段两部分，并设置在该活塞座竖直轴线的左右两侧，每个内齿段的齿数至少为三个；所述冠部上设置有构成燃烧室下壁的活塞顶以及活塞环带。

2.根据权利要求1所述的单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，在所述冠部的活塞环带对称设置两个向下侧轴向伸出的条状的导向侧板，导向侧板的外径面与气缸内壁配合；所述导向侧板上设置有通孔，作为冠部的连接结构；所述活塞座的圆滑块容置孔上部或上下两部设置有用于设置所述连接结构的连接架，所述连接架具有侧边，该侧边上设置有螺纹孔或者通孔作为该活塞座的连接结构，该螺纹孔或者通孔与所述冠部导向侧板上的通孔对应。

3.根据权利要求1或者2所述的单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述左内齿段、右内齿段以所述圆滑块容置孔的水平直径为中心上下对称。

4.根据权利要求1或者2所述的单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述内齿圈或者内齿段与所述活塞座一体制成。

5.根据权利要求1或者2所述的单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述内齿圈或者内齿段设置在第一挡板上，第一挡板单独制成，其端面与所述活塞座端面贴合并连接固定；该第一挡板和活塞座的连接结构中包括定位结构。

6.根据权利要求5所述的单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述第一挡板包括左挡板和右挡板两块，所述左内齿段、右内齿段分别设置在左挡板和右挡板上；两个第一挡板各自包含与活塞座连接的结构以及定位结构。

7.根据权利要求5所述的单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述第一挡板为环形，所述内齿圈设置在该挡板上；或者，所述左内齿段和右内齿段分别设置在该环形左侧和右侧的圆弧上。

8.根据权利要求5所述的单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述第一挡板上的连接结构为该第一挡板上设置的若干通孔，所述活塞座上的连接结构为与上述第一挡板上的通孔对应设置的螺纹孔或者铆钉孔，通过上述对应设置的连接结构，使用螺钉或者铆钉将第一挡板和活塞座连接在一起；所述通孔中至少包括两个定位孔，连接该定位孔的螺钉为定位螺钉；上述定位孔和定位螺钉即为所述定位结构。

9.根据权利要求5所述的单缸单作用或者单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述第一挡板与活塞座贴合的一面具有外止口，所述圆滑块容置孔与第一挡板贴合的一面设置对应的内止口，上述外、内止口相配；第一挡板和活塞座上还有一个相互配合的定位孔；所述定位结构即包括上述止口和该定位孔。

10.根据权利要求5所述的单缸单作用或者单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，在所述圆滑块容置孔上未安装第一挡板的另一面上，相对所述第一挡板设置的第二挡板；所述连接结构是第一挡板、活塞座、第二挡板上对应设置的若干通孔，使用铆钉或者螺钉穿过上述通孔，将所述第一挡板、第二挡板固定在活塞座上。

11.根据权利要求5所述的单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述活塞座和所述第一挡板上设置有相互对应的销孔，所述定位结构即为该销孔。

12.根据权利要求1或者2所述的单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，当使用于二冲程发动机时，所述冠部还具有从活塞环带开始向下伸出的挡板，该挡板的外径面与气缸内壁配合，并在周向上展开设定的角度。

13.根据权利要求1或者2所述的单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述冠部上设置有连接两侧的导向侧板内壁面和活塞顶内底面的竖板，该竖板大致通过活塞顶的直径线。

14.根据权利要求13所述的单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述竖板的底面为横截面为条状的平面；相应的，所述活塞座的上表面为具有与该竖板底面相配合的上表面的上平台。

15.根据权利要求13所述的单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述冠部、活塞座上各自设置相互配合的连接结构，还包括，在所述竖板底面的大致中心位置开设的凹坑，垂直于冠部轴线的第一连接孔贯穿该凹坑左右侧；所述活塞座上的连接结构包括，在该活塞座的上平台表面上设置的向上凸起的凸台，该凸台尺寸形状与所述竖板底面的凹坑相匹配，贯穿该凸台设置有第二连接孔；连接冠部和活塞座时，将所述凸台插入所述凹坑，并使活塞座上表面和竖板底面相贴合，此时，所述凹坑上的第一连接孔和所述凸台上的第二连接孔正好对准，在该位置使用铆钉或者螺栓将冠部和活塞座固定在一起。

16.根据权利要求1或者2所述的单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，当所述活塞用于二冲程内燃机时，该活塞的冠部还具有从活塞环带开始向下伸出的挡板，该挡板的外径面是活塞环带外径面的自然延伸，并在周向上展开设定的角度。

17.根据权利要求1或者2所述的单缸单作用或单缸双作用曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述冠部只有一个，该活塞还包括独立制成的活塞镶块，所述活塞座未安装冠部的一侧设置用于与该活塞镶块连接的连接结构，所述活塞镶块上设置与活塞座配合的相应的连接结构，一个或者若干连接件通过上述相互配合的连接结构，将活塞镶块固定在活塞座上未安装冠部的一端。

18.一种设备，该设备是内燃机，其特征在于，使用上述权项1-权项17任一项所述的活塞。

19.一种设备，该设备是空压机，其特征在于，使用上述权项1-权项17任一项所述的活塞。

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