CN105822657A - 一种可导电的曲轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可导电的曲轴，旨在通过与连杆的合理配合，实现将电引到连杆上端，为用电装置供电或者是传输电信号以实现对连杆上部部件的控制。其基本原理是模拟导线的结构，在曲轴上直接开槽，在槽上铺一层绝缘层，再在绝缘层上铺上导电层，然后再铺一层绝缘层。导电层与连杆金属之间通过绝缘材料隔离，避免短路，可以起到导线的作用。主要包括外部电刷机构、主轴前端导电环、主轴前端导电槽、主轴导电槽、曲柄导电槽、曲柄销导电槽、弹簧片或电刷机构等机构。对于单杠与多缸发动机布置方式略有不同。

Description

一种可导电的曲轴

技术领域

本发明涉及一种车用发动机曲轴，特别是一种可导电的曲轴。

背景技术

若在发动机活塞内部安装用电设备，比如用电机带动活塞盖上下移动，以此来改变发动机的压缩比，可以实现发动机变压缩比。本发明就是将曲轴设计成可导电的，与连杆结合使用，将电引到连杆上部，为用电设备供电，此外，本发明可以用来传导电信号实现对缸内电等用电设备的电控。

发明内容

发动机曲轴连杆在工作时是高速转动，无法直接通过直接布置导线给电机供电，本发明就是将曲轴设计成可导电的，以曲轴代替导线的功能，配合连杆使用，实现将电导入到气缸内部的活塞上。具体包括单缸机布置方案和多缸机布置方案。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可导电的曲轴，其特征在于直接在曲轴上直接开槽，在槽上铺上绝缘层，然后再铺在绝缘层上导电层，再铺上一层绝缘层，导电层不会跟曲轴金属发生接触，避免短路；对于对于单杠机来说，以平衡重朝上的单杠机为例，曲轴主轴前端电刷机构将蓄电池或外部控制电路中的电传到主轴前端导电环上，然后再传到主轴前端导电槽，再传到第一段主轴导电槽，再传到平衡重朝上的曲柄导电槽上，弹簧片或电刷机构固定在曲柄上，与平衡重朝上的曲柄导电槽接触，电流就可以传到弹簧片或电刷机构，弹簧片或电刷机构与连杆上大头导电环紧密接触，将电传到连杆上，对于平衡重朝下的曲柄的单缸机同样适用；对于多缸发动机来说，以四缸机来说，曲轴主轴前端的电刷机构将蓄电池或外部控制电路中的电传到主轴前端导电环上，然后再传到主轴前端导电槽，再传到第一段主轴导电槽，再传到第一个多缸平衡重朝下曲柄导电槽上，此时电路传导分为两路：一路传到紧固在曲柄上与多缸平衡重朝下的曲柄导电槽紧密接触的弹簧或电刷机构上，弹簧片或电刷机构与连杆大头导电环紧密接触，将电传到第一缸上的连杆上；另一路传到曲柄销导电槽再传到第二个多缸平衡重朝下的曲柄导电槽，再传到第一个中间主轴导电槽，再传到第一个多缸平衡重朝上的曲柄导电槽上，此时电路又分为两路，一路传到紧固在曲柄上与多缸平衡重朝上曲柄导电槽紧密接触的弹簧或电刷机构上，弹簧片或电刷机构与连杆大头导电环紧密接触，将电传到第二缸上的连杆上；另一路传到第二缸的曲柄销导电槽上；以此原理将电传到各缸的连杆上，此方法适用于超过四缸的多缸发动机通电曲轴。

与目前现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1.本发明解决了曲轴与曲柄高速旋转时导线无法将电传到发动机内部的难题。

2.本发明直接布置在曲轴上，不需要再加外部装置，工作可靠。

3.本发明可以为发动机内部的用电设备供电以及传导电信号实现对发动机内部用电设备的控制。

附图说明

图1是本发明所述的一种可导电的曲轴单杠发动机导电通路布置示意图。

图2是本发明所述的一种可导电的曲轴多缸发动机导电通路布置示意图。

图3是本发明所述的一种可导电的曲轴外部电刷机构1的布置图。

图4是本发明所述的一种可导电的曲轴曲轴前端导电环2与曲轴前端导电槽3布置示意图。

图5是图4曲轴前端导电环2的横剖A的横剖图。

图6是图5曲轴前端导电环横剖面局部放大C的放大图。

图7是图4曲轴前端导电槽3横剖B的横剖图。

图8是图7曲轴前端导电槽横剖面局部放大D的放大图。

图9是本发明所述的一种可导电的曲轴曲轴导电环2与外部电刷机构装配效果图。

图10是图9局部放大E的放大图。

图11是本发明所述的一种可导电的曲轴第一段主轴导电槽的布置图。

图12是图11局部放大F的放大图。

图13是图11横剖G的横剖图。

图14是局部放大H的放大图。

图15是本发明所述的一种可导电的曲轴单缸机平衡重朝上的曲柄导电槽5的布置示意图。

图16是图15局部放大K的放大图。

图17是本发明所述的一种可导电的曲轴单缸机平衡重朝上的曲柄导电槽5与主轴接触面I的布置图。

图18是本发明所述的一种可导电的曲轴单缸机平衡重朝上的曲柄导电槽5与曲柄销接触面J的布置图。

图19是本发明所述的一种可导电的曲轴的多缸机平衡重朝下的曲柄导电槽9的布置示意图。

图20是本发明所述的一种可导电的曲轴的多缸机平衡重朝下的曲柄导电槽9的与主轴接触面L的布置图。

图21是本发明所述的一种可导电的曲轴的多缸机平衡重朝下的曲柄导电槽9的与曲轴销接触面M的布置图。

图22是本发明所述的一种可导电的曲轴的多缸机平衡重朝上的曲柄导电槽10的布置图。

图23是本发明所述的一种可导电的曲轴的多缸机平衡重朝上的曲柄导电槽10与主轴接触面N的布置图。

图24是本发明所述的一种可导电的曲轴的多缸机平衡重朝上的曲柄导电槽10与曲轴销接触面O的布置图。

图25是本发明所述的一种可导电的曲轴的多缸机最后一缸平衡重朝下的曲柄电槽13的布置图。

图26是本发明所述的一种可导电的曲轴的多缸机最后一缸平衡重朝下的曲柄电槽13与主轴接触面P的布置图。

图27是本发明所述的一种可导电的曲轴的多缸机最后一缸平衡重朝下的曲柄电槽13与曲柄销接触面Q的布置图。

图28是本发明所述的一种可导电的曲轴的弹簧片的主视图。

图29是本发明所述的一种可导电的曲轴的弹簧片的左视图。

图30是本发明所述的一种可导电的曲轴的弹簧片的俯视图。

图31是本发明所述的一种可导电的曲轴的弹簧片与连杆大头导电环三维装配效果图。

图32是图31局部放大S的放大图。

图33是本发明所述的一种可导电的曲轴的紧固在曲柄上的电刷机构的布置图。

图34是本发明所述的一种可导电的曲轴的曲柄销导电槽11的布置图。

图35是图34横剖T的横剖图。

图36是图35局部放大U的放大图。

图中：1.外部电刷机构；2.主轴前端导电环；3.主轴前端导电槽；4.第一段主轴导电槽；5.单缸机平衡重朝上的曲柄导电槽；6.弹簧片或电刷机构；7.连杆；8.连杆大头导电环；9.多缸机平衡重朝下的曲柄导电槽；10.多缸机平衡重朝上的曲柄导电槽；11.曲柄销导电槽；12.主轴导电槽；13.多缸机最后一缸平衡重朝下的曲柄电槽；14.电刷；15.弹簧；16.电刷架；17.外部导线；18.导电层；19，绝缘层；20.连杆金属；21.曲柄销孔位置；22.主轴位置；23.弹簧片与连杆大头导电环接触端；24.螺栓孔；25.紧固在曲柄上的电刷机构电刷；26.紧固在曲柄上的电刷机构弹簧；27.紧固在曲柄上的电刷机构电刷架；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

本发明所述的一种可导电的曲轴主体包括外部电刷机构、主轴前端导电环、主轴前端导电槽、主轴导电槽、曲柄导电槽、曲柄销导电槽、固定在曲柄上的弹簧或电刷，这些机构代替导线组成导电通路。包括单杠机与多缸机布置方式，以平衡重朝上的单缸机与四缸机为例进行说明。

参阅图1是本发明所述的一种可导电的曲轴的单缸机曲轴布置方案。曲轴主轴前端的外部电刷机构1将蓄电池或外部控制电路中的电传到主轴前端导电环2上，然后再传到主轴前端导电槽3，再传到第一段主轴导电槽4，再传到平衡重朝上的曲柄导电槽5上，弹簧片或电刷机构6固定在曲柄上，与单缸平衡重朝上的曲柄导电槽5接触，电流就可以传到弹簧片或电刷机构6，弹簧片或电刷机构6与连杆大头导电环8紧密接触，将电传到连杆7上。

参阅图2是本发明所述的一种可导电的曲轴多缸机曲轴布置方案。曲轴主轴前端的电刷机构1将蓄电池或外部控制电路中的电传到主轴前端导电环2上，然后再传到主轴前端导电槽3，再传到第一段主轴导电槽4，再传到第一个多缸机平衡重朝下的曲柄导电槽9上，此时电路传导分为两路：一路传到紧固在曲柄上与多缸机平衡重朝下的曲柄导电槽9紧密接触的弹簧或电刷机构6上，弹簧片或电刷机构6与连杆大头导电环8紧密接触，将电传到第一缸上的连杆7上；另一路传到曲柄销导电槽11再传到第二个多缸平衡重朝下曲柄导电槽9，再传到第一个中间主轴导电槽12，再传到第一个多缸平衡重朝上曲柄导电槽10上，此时电路又分为两路，一路传到紧固在曲柄上与多缸平衡重朝上的曲柄导电槽10紧密接触的弹簧或电刷机构6上，弹簧片或电刷机构6与连杆大头导电环8紧密接触，将电传到第二缸上的连杆7上；另一路传到第二缸的曲柄销导电槽11上；以此原理将电传到各缸的连杆上，此方法适用于超过四缸的多缸发动机通电曲轴。

参阅图3图5，本发明所述的一种可导电的曲轴外部电刷机构1包括电刷14、弹簧15、电刷架16。外部导线17焊装在电刷架16上，为保证电刷14能与曲轴前端导电环2紧密接触，弹簧15在安装时需要加一定的预紧力。石墨电刷14的厚度与主轴前端导电环2的导电层18宽度相同，且安装时石墨电刷14与主轴前端导电环2对齐，安装效果如图5所示。

参阅图4图5图6图7图8图9图10，本发明所述的一种可导电的曲轴的曲轴前端导电环2是在曲轴前端的柱面上直接开环状槽，铺上绝缘层19，再在绝缘层上导电层18。本发明所述的一种可导电的曲轴的曲轴前端导电槽3是在曲轴前端柱面上直接开条状槽，左边起始位置为曲轴前端导电环2槽的右侧端面，确保曲轴前端导电槽3的导电层18、绝缘层19与曲轴前端导电环2的导电层18、绝缘层19相接而不发生短路，槽一直开到曲轴前端的右端面，并且槽关于曲轴前端的对称面对称面对称，在槽上铺上绝缘层19再铺上一层导电层18，再铺上一层绝缘层19，绝缘层19将导电层18可以很好的包裹上。横剖A表示曲轴前端导电环2的布置方式，局部放大C表示曲轴前端导电环功能结构，横剖B表示主轴前端导电槽3的布置方案，局部放大D表示主轴前端导电槽3的结构功能。

参阅图11图12图13图14，本发明所述的一种可导电的曲轴第一段主轴导电槽4分为两部分，一部分在与曲轴前端接触的端面上，另一部分在柱面上；在端面上的导电槽直接在端面上开槽，注意起始位置为曲轴前端导电槽3槽的底面位置处，确保曲轴前端导电槽3的导电层18、绝缘层19与主轴导电槽4的导电层18、绝缘层19紧密接触；在柱面上的部分的槽从最左端一直开到右端，且与端面上的槽相接。局部放大F表示第一段主轴导电槽4在端面上的具体结构。横剖G表示第一段主轴导电槽4在柱面上的布置方式，局部放大H表示在柱面上的导电槽的功能结构。

参阅图15图16图17图18图19图20图21图22图23图24图25图26图27，本发明所述的一种可导电的曲轴带有平衡重的曲柄电槽布置时要根据实际情况来布置，保证绝缘层、导电层与两端面分别接触的主轴导电槽以及曲柄销导电槽的绝缘层和导电层能够无缝接触，避免短路，保证导电通路的畅通。局部放大J表示曲柄导电槽的功能结构。

参阅图28图29图30图31图32图33，本发明所述的一种可导电的曲轴弹簧片呈弯曲状，且再安装时弯曲方向与曲轴旋转方向相反，依靠弹性惯性紧紧压在连杆大头导电环上，弹簧片与连杆大头导电环接触端23的厚度略小于连杆大头导电环导电层的宽度；本发明所述的一种可导电的曲轴与连杆大头导电环接触的电刷机构包括电刷25、弹簧26、电刷架27三部分，电刷25的厚度略小于连杆大头导电环的宽度，电刷机构在装配时弹簧26要加一定的预紧力；弹簧片或电刷机构6依靠涂有绝缘层的螺栓通过螺栓孔禁锢在曲柄上，并且与曲柄接触面R涂有绝缘层，但是与曲柄导电槽发的导电层接触部分不涂绝缘层；弹簧片或电刷机构6在安装时前后方向对称面与曲柄前后方向对称面重合，上下方向对称面到连杆大头圆心的距离等于连杆大头导电环中心圆的半径，使之在高速旋转时只和连杆大头导电环的导电层接触，如图局部放大S所示。

参阅图34图35图36，本发明所述的一种可导电的曲轴的曲柄销导电槽11在柱面上直接开槽，并且关于曲柄销轴线对称，保证曲柄销导电槽11的导电层18、绝缘层19和曲柄导电槽的导电层18、绝缘层19无缝对接，避免漏电。横剖S表示曲柄导电槽的布置方案，局部放大U表示曲柄导电槽的功能结构。

本发明所述的一种可导电的曲轴的中间主轴导电槽12从左端一直开到右端并且关于主轴轴线对称，保证中间主轴导电槽12的绝缘层19、导电层18与两端的曲柄导电槽绝缘层19、导电层18实现无缝对接，避免漏电。具体布置与曲柄销导电槽11的布置类似。

工作原理：模拟导线结构，在曲轴上直接开槽，再铺上绝缘层，然后再铺上导电层，再铺上一层绝缘层，避免导电层与曲轴金属接触，避免短路。通过电刷机构或弹簧片与连杆大头导电环紧密接触，确保在高速旋转的情况下曲轴上的电也可以传到连杆上。

Claims (9)

1.一种可导电的曲轴，其特征在于直接在曲轴上直接开槽，在槽上铺上绝缘层(19)，然后再铺在绝缘层(19)铺上导电层(18)，再铺上一层绝缘层(19)，导电层(18)不会跟曲轴金属(20)发生接触，避免短路；对于对于单杠机来说，以平衡重朝上的单杠机为例，曲轴主轴前端外部电刷机构(1)将蓄电池或外部控制电路中的电传到主轴前端导电环(2)上，然后再传到主轴前端导电槽(3)，再传到第一段主轴导电槽(4)，再传到平衡重朝上的曲柄导电槽(5)上，弹簧片或电刷机构(6)固定在曲柄上，与单缸平衡重朝上的曲柄导电槽(5)接触，电流就可以传到弹簧片或电刷机构(6)，弹簧片或电刷机构(6)与连杆大头导电环(8)紧密接触，将电传到连杆(7)上，对于平衡重朝上的曲柄的单缸机同样适用；对于多缸机，以四缸机为例进行说明，曲轴主轴前端的外部电刷机构(1)将蓄电池或外部控制电路中的电传到主轴前端导电环(2)上，然后再传到主轴前端导电槽(3)，再传到第一段主轴导电槽(4)，再传到第一个多缸平衡重朝下的曲柄导电槽(9)上，此时电路传导分为两路：一路传到紧固在曲柄上与多缸平衡重朝下的曲柄导电槽(9)紧密接触的弹簧或电刷机构(6)上，弹簧片或电刷机构(6)与连杆大头导电环(8)紧密接触，将电传到第一缸上的连杆(7)上；另一路传到曲柄销导电槽(11)再传到第二个多缸平衡重朝下的曲柄导电槽(9)，再传到第一个中间主轴导电槽(12)，再传到第一个多缸平衡重朝上曲柄导电槽(10)上，此时电路又分为两路，一路传到紧固在曲柄上与多缸平衡重朝上的曲柄导电槽(10)紧密接触的弹簧或电刷机构(6)上，弹簧片或电刷机构(6)与连杆大头导电环(8)紧密接触，将电传到第二缸上的连杆(7)上；另一路传到第二缸的曲柄销导电槽(11)上；以此原理将电传到各缸的连杆上，此方法适用于超过四缸的多缸发动机通电曲轴。

2.按照权利要求1所述的一种可导电的曲轴，其特征在于所述曲轴主轴前端外部电刷机构(1)包括电刷(14)，弹簧(15)，电刷架(16)，导线(17)；导线(17)焊接在电刷架(16)上，石墨电刷(14)的圆弧半径与主轴前端半径相同，石墨电刷(14)的厚度与主轴前端导电环(2)的导电层(18)宽度相同，且安装时石墨电刷(14)与主轴前端导电环(2)对齐，安装时弹簧(15)时要有预紧力。

3.按照权利要求1所述的一种可导电的曲轴，其特征在于所述的曲轴前端导电环(2)是在曲轴前端的柱面上直接开环状槽，铺上绝缘层(19)，再在绝缘层上导电层(18)。

4.按照权利要求1所述的一种可导电的曲轴，其特征在于所述的曲轴前端导电槽(3)是在曲轴前端柱面上直接开条状槽，左边起始位置为曲轴前端导电环(2)槽的右侧端面，确保曲轴前端导电槽(3)的导电层(18)、绝缘层(19)与曲轴前端导电环(2)的导电层(18)、绝缘层(19)相接而不发生短路，槽一直开到曲轴前端的右端面，并且槽关于曲轴前端的对称面对称面对称，在槽上铺上绝缘层(19)再铺上一层导电层(18)，再铺上一层绝缘层(19)，绝缘层(19)将导电层(18)可以很好的包裹上。

5.按照权利要求1所述的一种可导电的曲轴，其特征在于所述的第一段主轴导电槽(4)分为两部分，一部分在与曲轴前端接触的端面上，另一部分在柱面上；在端面上的导电槽直接在端面上开槽，注意起始位置为曲轴前端导电槽(3)槽的底面位置处，确保曲轴前端导电槽(3)的导电层(18)、绝缘层(19)与主轴导电槽(4)的导电层(18)、绝缘层(19)紧密接触；在柱面上的部分的槽从最左端一直开到右端，且与端面上的槽相接。

6.按照权利要求1所述的一种可导电的曲轴，其特征在于所述的曲柄导电槽关于曲柄对称面对称，且与两端面所对应的曲柄销导电槽或主轴导电槽能紧密对接，保证曲柄销导电槽的导电层(18)绝缘层(19)与两侧的曲柄销导电槽或主轴导电槽的导电层(18)绝缘层(19)紧密对接，避免短路。

7.按照权利要求1所述的一种可导电的曲轴，其特征在于所述的弹簧片或电刷机构(6)中的弹簧片呈弯曲状，且再安装时弯曲方向与曲轴旋转方向相反，依靠弹性惯性紧紧压在连杆大头导电环上，弹簧片与连杆大头导电环接触端(23)的厚度略小于连杆大头导电环导电层的宽度；电刷机构包括电刷(25)、弹簧(26)、电刷架(27)三部分，电刷(25)的厚度略小于连杆大头导电环的宽度，电刷机构在装配时弹簧(26)要加一定的预紧力；弹簧片或电刷机构(6)依靠涂有绝缘层的螺栓通过螺栓孔禁锢在曲柄上，并且与曲柄接触面Q涂有绝缘层，但是与曲柄导电槽发的导电层接触部分不涂绝缘层；弹簧片或电刷机构(6)在安装时前后方向对称面与曲柄前后方向对称面重合，上下方向对称面到连杆大头圆心的距离等于连杆大头导电环中心圆的半径。

8.按照权利要求1所述的一种可导电的曲轴，其特征在于所述的曲柄销导电槽(11)在柱面上直接开槽，并且关于曲柄销轴线对称，两端要与曲柄导电槽紧密对接，保证曲柄销导电槽(11)的导电层(18)、绝缘层(19)和曲柄导电槽的导电层(18)、绝缘层(19)无缝对接，避免漏电。

9.按照权利要求1所述的一种可导电的曲轴，其特征在于所述的中间主轴导电槽(12)从左端一直开到右端并且关于主轴轴线对称，保证中间主轴导电槽(12)的绝缘层(19)、导电层(18)与两端的曲柄导电槽绝缘层(19)、导电层(18)实现无缝对接，避免漏电。