CN106499438A - 活塞运动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种活塞运动系统。该系统包括：曲轴，所述曲轴包括第一内曲柄，第一外曲柄，第二内曲柄，第二外曲柄，配置于第一内曲柄和第一外曲柄之间的第一轴销，配置于第二内曲柄和第二外曲柄之间的第二轴销，和配置于第一内曲柄和第二内曲柄之间的第三轴销；第一活塞组件，包括第一连杆和第一活塞，第一连杆的一端可活动地连接于第一活塞，另一端可活动地连接于第一轴销；第二活塞组件，包括第二连杆和第二活塞，第二连杆的一端可活动地连接于第二活塞，另一端可活动地连接于第二轴销；以及质量块可活动地连接于第三轴销，以适于平衡所述第一活塞组件和所述第二活塞组件。本发明提供的活塞运动系统，结构简单，体积小，易于实现，平衡性能好。

Description

活塞运动系统

技术领域

本发明涉及一种动力系统，尤其涉及一种活塞运动系统。

背景技术

活塞运动系统，因各种不平衡因素的存在，在其运动，尤其是高速运动时会引起系统的振动。因而会造成噪音的增加，部件的不均匀磨损，以及性能的降低等问题。例如，现有的双缸活塞发动机，虽然其具有体积小，重量轻等优点，但却很少被应用于乘用车上。其原因在于，一方面双缸发动机自身存在较大的点火扭矩值，另一方面双缸发动机具有明显的一阶和二阶不平衡，因而当其被应用于车辆上时，会造成剧烈的振动，乘车的舒适度较差。

现有技术中包括多种用于消除这些不平衡因素的方式。例如，可以在两活塞之间配置一个位于相反方向的平衡活塞，以通过平衡活塞内形成的压力消除活塞运动造成的振动。然而这种平衡方式对于平衡活塞的精确度要求较高，不易于实现，且结构复杂，体积较大。

因此，需要提供一种活塞运动系统，其结构简单，体积小，易于实现，且具有较好的平衡性能。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种结构简单，体积小，易于实现，且具有较好平衡性能的活塞运动系统。

为解决上述问题，本发明提供了一种活塞运动系统，包括：曲轴，所述曲轴包括第一内曲柄，第一外曲柄，第二内曲柄，第二外曲柄，配置于所述第一内曲柄和所述第一外曲柄之间的第一轴销，配置于所述第二内曲柄和所述第二外曲柄之间的第二轴销，和配置于所述第一内曲柄和所述第二内曲柄之间的第三轴销；第一活塞组件，包括第一连杆和第一活塞，所述第一连杆的一端可活动地连接于所述第一活塞，另一端可活动地连接于所述第一轴销；第二活塞组件，包括第二连杆和第二活塞，所述第二连杆的一端可活动地连接于所述第二活塞，另一端可活动地连接于所述第二轴销；以及质量块，所述质量块可活动地连接于所述第三轴销，以适于平衡所述第一活塞组件和所述第二活塞组件。

可选的，所述第一轴销的中心轴及所述第二轴销的中心轴平行于所述曲轴的主轴，且位于所述主轴的第一侧；所述第三轴销的中心轴平行于所述曲轴的所述主轴，且位于所述主轴的第二侧，所述第二侧与所述第一侧相对。

可选的，所述质量块包括连接端和延伸于所述连接端的自由端，所述连接端与所述第三轴销可活动地连接。

可选的，所述的活塞运动系统进一步包括限位件，所述限位件适于阻止所述自由端沿第一方向运动，其中，所述第一方向垂直于所述第一活塞和所述第二活塞的轴向以及所述曲轴的主轴方向。

可选的，所述限位件包括第一限位杆和第二限位杆，所述质量块的所述自由端可滑动地抵设于所述第一限位杆和所述第二限位杆之间。

可选的，所述质量块的所述自由端适于沿第二方向运动，所述第二方向平行于所述第一活塞和所述第二活塞的所述轴向。

可选的，所述质量块的质量与其沿第二方向移动的距离之积等于所述第一活塞组件和所述第二活塞组件的质量之和与其沿所述第二方向移动的距离之积，其中，所述第二方向平行于所述第一活塞和所述第二活塞的所述轴向。

可选的，所述质量块的所述自由端具有与所述第一限位杆相接触的第一侧面，以及与所述第二限位杆相接触的第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面配置为弧面。

可选的，所述限位件包括限位槽，所述限位槽包括第一侧壁和第二侧壁，所述质量块的所述自由端可滑动地抵设于所述第一侧壁和所述第二侧壁之间。

可选的，所述质量块的所述自由端适于沿第二方向运动，所述第二方向平行于所述第一活塞和所述第二活塞的所述轴向。

可选的，所述质量块的质量与其沿第二方向移动的距离之积等于所述第一活塞组件和所述第二活塞组件的质量之和与其沿所述第二方向移动的距离之积，其中，所述第二方向平行于所述第一活塞和所述第二活塞的所述轴向。

可选的，所述质量块的所述自由端具有与所述第一侧壁相接触的第一侧面，以及与所述第二侧壁相接触的第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面配置为弧面。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

首先，在本发明提供的活塞运动系统中，通过在两活塞组件之间配置质量块以减小或消除两活塞组件在运动时造成的不平衡，因此，结构简单。

其次，所述质量块的自由端在垂直于所述第一活塞和所述第二活塞的轴向(即第二方向)以及所述曲轴的主轴方向的第一方向上没有位移，所述自由端只具有沿所述第二方向的位移，因此，平衡效果更好。另外，在保证相同平衡效果的前提下，可以通过增大质量块的质量以减小其沿所述第二方向移动的距离。相应地，用于导引所述质量块沿第二方向移动的限位件的尺寸减小，进而可以减小所述活塞动力系统的体积。

再次，本发明提供的动力活塞系统中，所述质量块的所述自由端与所述限位件之间的位置关系以及配合关系简单，不需要特殊的精度要求，形状要求，以及润滑要求。因此，易于实现，且可靠性高。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的活塞动力系统的结构示意图；

图2是根据本发明一实施例的活塞动力系统的局部示意图；

图3是根据本发明一实施例的活塞动力系统局部结构的俯视图；

图4是根据本发明另一实施例的活塞动力系统的限位件的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图1至图3所示，根据本发明一实施例的活塞运动系统100被阐释。所述活塞运动系统100包括第一活塞组件101，第二活塞组件102，以及曲轴103，所述第一活塞组件101和所述第二活塞组件102与所述曲轴103相连接，以实现线性运动与周向运动之间的转换。所述活塞运动系统100可以为双缸活塞发动机，多缸发动机中的相邻两缸，或者压缩机。在本实施例中，以双缸活塞发动机为例进行阐释。

如图1所示，所述第一活塞组件101包括第一连杆1011和第一活塞1012；所述第二活塞组件102包括第二连杆1021和第二活塞1022；所述曲轴103包括第一内曲柄1031，第一外曲柄1032，第二内曲柄1033和第二外曲柄1034。其中，所述第一连杆1011的一端与所述第一活塞1012可活动地连接，另一端通过第一轴销104可活动地配置于所述第一内曲柄1031与所述第一外曲柄1032之间，即所述第一连杆1011的另一端可活动地连接于所述第一轴销104上。类似的，所述第二连杆1021的一端与所述第二活塞1022可活动地连接，另一端通过第二轴销105可活动地配置于所述第二内曲柄1033与所述第二外曲柄1034之间，即所述第二连杆1021的另一端可活动地连接于所述第二轴销105上。从而，所述第一活塞1012和所述第二活塞1022的往复直线运动可被转换为曲轴103的旋转运动。

可以理解的是，所述第一活塞组件101和所述第二活塞102之间各种不平衡因素的存在，势必会造成曲轴103的振动，进而会造成相关部件的失效，例如曲轴103两端主轴承(未示出)的不均匀磨损，曲轴103的断裂等。因此，所述活塞运动系统100进一步配置有质量块106以平衡所述第一活塞组件101和所述第二活塞组件102，从而减小或消除曲轴103的振动。

具体地说，所述质量块106通过第三轴销107可活动地配置于所述第一内曲柄1031和所述第二内曲柄1033之间，即所述第三轴销配置于所述第一内曲柄1031和所述第二内曲柄1033之间，所述质量块106可活动地连接于所述第三轴销107上。如此一来，通过在所述第一活塞组件101和所述第二活塞组件102之间配置质量块106，从而达到了平衡两活塞组件(所述第一活塞组件101和所述第二活塞组件102)的效果。

值得注意的是，所述第一轴销104固定地配置于所述第一内曲柄1031和所述第一外曲柄1032之间，所述第二轴销105固定地配置于所述第二内曲柄1033和所述第二外曲柄1034之间，且所述第三轴销107固定地配置于所述第一内曲柄1031和所述第二内曲柄1033之间。所述三个轴销(第一轴销104，第二轴销105，以及第三轴销107)以及四个曲柄(第一内曲柄1031，第一外曲柄1032，第二内曲柄1033，第二外曲柄1034)构成所述曲轴103。可以理解的是，所述曲轴103还包括位于两端的主轴轴颈(未标注)，所述主轴轴颈可分别安装于两主轴承上，以支撑所述曲轴103，此处不再赘述。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，所述第一轴销104与所述第二轴销105同轴，即两者的中心轴共线且平行于所述曲轴103的主轴。所述第三轴销107的中心轴也平行于所述曲轴103的所述主轴。同时，所述第一轴销104与所述第二轴销105的中心轴位于所述曲轴103的主轴的第一侧，所述第三轴销107的中心轴位于所述曲轴103的主轴的第二侧，所述第二侧与所述第一侧相对。值得注意的是，此处所述的相对是指：所述第一轴销104与所述第二轴销105的中心轴，所述第三轴销107的中心轴，以及所述曲轴103的主轴在同一平面上，并且，在该平面上，所述第一轴销104与所述第二轴销105的中心轴，和所述第三轴销107的中心轴分别位于所述曲轴103的主轴的两侧。如此一来，所述第一轴销104与所述第二轴销105的运动方向和所述第三轴销107的运动方向相反。例如，当所述第一轴销104与第二轴销105绕所述曲轴103的所述主轴逆时针旋转时，所述第三轴销107绕所述曲轴103的所述主轴顺时针旋转时。相应的，连接于第三轴销107上的质量块106的运动方向不同于，连接于第一轴销104上的第一活塞组件101以及连接于第二轴销105上的第二活塞组件102的运动方向。由此可以看出，当所述第一活塞组件101和所述第二活塞组件102的不平衡造成曲轴103振动时，所述曲轴103的振动需要克服质量块106施加的阻力。如此一来，质量块106的配置可有效地平衡所述第一活塞组件101和所述第二活塞组件102。

如图2和图3所示，在本发明的一些实施例中，所述质量块106包括连接端1061和延伸于所述连接端1061的自由端1062。换句话说，所述质量块106配置成包括所述连接端1061和所述自由端1062的一体结构。其中，所述连接端1061与所述第三轴销107可活动地连接，以适于在所述曲轴103的带动下绕所述曲轴103的所述主轴转动，同时所述自由端1062也会在所述连接端1061的带动下运动。

在本发明的一些实施例中，所述活塞运动系统100进一步包括限位件，所述限位件适于阻止所述质量块106的所述自由端1062沿第一方向运动，其中，所述第一方向垂直于所述第一活塞1012和所述第二活塞1022的轴向以及所述曲轴103的主轴方向。

具体地说，在本发明的一些实施例中，所述限位件包括第一限位杆1081和第二限位杆1082，所述质量块106的所述自由端1062的第一侧面10621和第二侧面10622分别可滑动地抵设于所述第一限位杆1081和所述第二限位杆1082上。从而，所述自由端1062在所述连接端1061的带动下以及所述限位件108的导引下，沿第二方向运动，其中所述第二方向平行于所述第一活塞1012和所述第二活塞1022的所述轴向。如此一来，所述自由端1062的运动方向平行于所述第一活塞1012和所述第二活塞1022的所述轴向。从而可以更好地平衡所述第一活塞组件101和所述第二活塞组件102。在本发明的一些实施例中，沿所述第一方向，所述第一限位杆1081和所述第二限位杆1082相对于所述曲轴103的主轴对称配置。

值得注意的是，所述质量块106的质量与其沿所述第二方向移动的距离之积等于所述第一活塞组件101和所述第二活塞组件102的质量之和与其沿所述第二方向移动的距离之积。因此，可以通过增大质量块106的质量以减小其沿所述第二方向移动的距离。相应地，所述第一限位杆1081和所述第二限位杆1082沿所述第二方向的尺寸减小，进而可以减小所述活塞动力系统100的体积。还值得注意的是，所述第一限位杆1081和所述第二限位杆1082沿所述第二方向的尺寸需要配置成，使得所述自由端1062在运动时不会脱离所述限位件108。

另外，因为所述自由端1062和所述连接端1061为一体结构，为了配合所述连接端1061的转动，所述自由端1062还配置成可相对于所述限位件转动。在本发明的一些实施例中，所述自由端1062的所述第一侧面10621和所述第二侧面10622配置为弧面，一方面使得所述自由端1062可在第一限位杆1081和所述第二限位杆1082之间平滑地转动，另一方面使得所述自由端1062不具有沿所述第一方向的运动。

在本发明的一些实施例中，还可以在所述自由端1062和所述限位件之间采取适当的润滑措施，以保证所述自由端1062可相对于所述限位件平滑地运动。

在本发明的一些实施例中，所述第一限位杆1081和所述第二限位杆1082可配置于曲轴箱200的内壁上。

在本发明的一些实施例中，所述限位件还可以配置成限位槽，如图4所示。其中，所述限位槽包括第一侧壁1081’和第二侧壁1082’。所述质量块106的所述自由端1062的第一侧面10621和第二侧面10622分别可滑动地抵设于所述第一侧壁1081’和所述第二侧壁1082’上。从而，所述自由端1062仅具有沿所述第二方向的运动。

值得注意的是，本发明对所述自由端1062的形状不作限制，其可以配置成圆柱形，球形等规则形状，也可以配置成其它不规则的形状。相应地，所述限位件的形状本发明也不作限制，只要所述自由端1062可沿所述限位件滑动，且不具有沿第一方向的运动即可。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种活塞运动系统，其特征在于，包括：

曲轴，所述曲轴包括第一内曲柄，第一外曲柄，第二内曲柄，第二外曲柄，配置于所述第一内曲柄和所述第一外曲柄之间的第一轴销，配置于所述第二内曲柄和所述第二外曲柄之间的第二轴销，和配置于所述第一内曲柄和所述第二内曲柄之间的第三轴销；

第一活塞组件，包括第一连杆和第一活塞，所述第一连杆的一端可活动地连接于所述第一活塞，另一端可活动地连接于所述第一轴销；

第二活塞组件，包括第二连杆和第二活塞，所述第二连杆的一端可活动地连接于所述第二活塞，另一端可活动地连接于所述第二轴销；以及

质量块，所述质量块可活动地连接于所述第三轴销，以适于平衡所述第一活塞组件和所述第二活塞组件。

2.根据权利要求1所述的活塞运动系统，其特征在于，其中，所述第一轴销的中心轴及所述第二轴销的中心轴平行于所述曲轴的主轴，且位于所述主轴的第一侧；所述第三轴销的中心轴平行于所述曲轴的所述主轴，且位于所述主轴的第二侧，所述第二侧与所述第一侧相对。

3.根据权利要求1所述的活塞运动系统，其特征在于，其中，所述质量块包括连接端和延伸于所述连接端的自由端，所述连接端与所述第三轴销可活动地连接。

4.根据权利要求3所述的活塞运动系统，其特征在于，进一步包括限位件，所述限位件适于阻止所述自由端沿第一方向运动，其中，所述第一方向垂直于所述第一活塞和所述第二活塞的轴向以及所述曲轴的主轴方向。

5.根据权利要求4所述的活塞运动系统，其特征在于，其中，所述限位件包括第一限位杆和第二限位杆，所述质量块的所述自由端可滑动地抵设于所述第一限位杆和所述第二限位杆之间。

6.根据权利要求5所述的活塞运动系统，其特征在于，其中，所述质量块的所述自由端适于沿第二方向运动，所述第二方向平行于所述第一活塞和所述第二活塞的所述轴向。

7.根据权利要求5所述的活塞运动系统，其特征在于，其中，所述质量块的质量与其沿第二方向移动的距离之积等于所述第一活塞组件和所述第二活塞组件的质量之和与其沿所述第二方向移动的距离之积，其中，所述第二方向平行于所述第一活塞和所述第二活塞的所述轴向。

8.根据权利要求5所述的活塞运动系统，其特征在于，其中，所述质量块的所述自由端具有与所述第一限位杆相接触的第一侧面，以及与所述第二限位杆相接触的第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面配置为弧面。

9.根据权利要求4所述的活塞运动系统，其特征在于，其中，所述限位件包括限位槽，所述限位槽包括第一侧壁和第二侧壁，所述质量块的所述自由端可滑动地抵设于所述第一侧壁和所述第二侧壁之间。

10.根据权利要求9所述的活塞运动系统，其特征在于，其中，所述质量块的所述自由端适于沿第二方向运动，所述第二方向平行于所述第一活塞和所述第二活塞的所述轴向。

11.根据权利要求9所述的活塞运动系统，其特征在于，其中，所述质量块的质量与其沿第二方向移动的距离之积等于所述第一活塞组件和所述第二活塞组件的质量之和与其沿所述第二方向移动的距离之积，其中，所述第二方向平行于所述第一活塞和所述第二活塞的所述轴向。

12.根据权利要求9所述的活塞运动系统，其特征在于，其中，所述质量块的所述自由端具有与所述第一侧壁相接触的第一侧面，以及与所述第二侧壁相接触的第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面配置为弧面。