CN1773147A - 变活塞与汽缸间滑动摩擦为滚动摩擦的滚动活塞 - Google Patents

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Abstract

一种变活塞与汽缸间滑动摩擦为滚动摩擦的滚动活塞，它包括活塞体、位于活塞体四周的若干个滚动体，所述活塞体与滚动体之间有连接固定器。它克服了现有的内燃机是以嵌在活塞上的活塞环与汽缸壁接触，活塞往复运动时，活塞环与汽缸壁之间产生滑动摩擦，因而消耗能量，降低效率，易于磨损，以致会经常产生拉缸事故等的不足，具有变活塞与汽缸间滑动摩擦为滚动摩擦的滚动活塞，从而减小摩擦力，降低能耗的优点。

Description

变活塞与汽缸间滑动摩擦为滚动摩擦的滚动活塞
技术领域
本发明涉及一种变活塞与汽缸间滑动摩擦为滚动摩擦的滚动活塞，它可用于内燃机等高温高压高速往复运动的活塞与汽缸结构，也可用于压缩机等低温低压往复运动的活塞与汽缸结构。
背景技术
现有的内燃机(用量最多的为汽车发动机)是以嵌在活塞上的活塞环与汽缸壁接触，活塞往复运动时，活塞环与汽缸壁之间产生滑动摩擦，从而消耗能量，降低效率，易于磨损，以致会经常产生拉缸事故，因而需要频繁地维修保养，麻烦地更换活塞环与汽缸套等易损件。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有活塞与汽缸间以滑动摩擦方式运动的不足之处，而提供一种变活塞与汽缸间滑动摩擦为滚动摩擦的滚动活塞，从而减小摩擦力，降低能耗。
本发明的目的是通过如下措施来达到的：一种变活塞与汽缸间滑动摩擦为滚动摩擦的滚动活塞，其特征在于它包括活塞体、位于活塞体四周的若干个滚动体，所述活塞体与滚动体之间有连接固定器。
在上述技术方案中，所述滚动体为滚轴，所述连接固定器包括上活塞套，下活塞套，所述滚轴位于上活塞套与下活塞套之间的槽内，并部分位于上活塞套与下活塞套之间的开口外，所述上活塞套与下活塞套卡固在活塞体上。
在上述技术方案中，所述滚轴内装轴承，所述滚轴的轴嵌固在活塞体上。
在上述技术方案中，所述滚动体为滚动弹子，所述连接固定器包括推力凹弹子、带弹簧的支架、基座；所述滚动弹子的内侧由推力凹弹子支撑，推力凹弹子的轴安装在带弹簧的支架的轴孔内，所述带弹簧的支架固定在基座上，所述基座与活塞体为一体。
本发明具有如下优点：因为将滑动变为了滚动，减小了摩擦力，提高了能量转化效率，节约了能源(如宝贵的石油资源等)，降低了机械磨损，延长了使用寿命。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图；
图2为图1中滚轴与上活塞套和下活塞套之间的结构剖示图；
图3为本发明另一个实施例的结构示意图；
图4为图3中滚轴的分布图；
图5为图3中滚轴与活塞体之间的分解图；
图6为本发明再一个实施例的结构示意图；
图7为图6中单元结构分解图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限制。
一种变活塞与汽缸间滑动摩擦为滚动摩擦的方法，本发明是采用滚动弹子或滚轴在汽缸壁上滚动来实现。
参阅图1、图2可知：本发明的一个实施例，它由活塞体1、位于活塞体四周的若干个滚动体2，所述活塞体与滚动体之间有连接固定器3组成。
所述滚动体2为滚轴，所述连接固定器包括上活塞套3-1，下活塞套3-2，所述滚轴2位于上活塞套3-1与下活塞套3-2之间的槽3-3内，并部分位于上活塞套与下活塞套之间的开口3-4外，所述上活塞套与下活塞套卡固在活塞体1上。
本发明上活塞套3-1，下活塞套3-2上各有若干个半边鼓形槽3-3，用以嵌入滚轴2(或称鼓形弹子)；或说：上活塞套，下活塞套的槽3-3合拢后衔住滚轴2(鼓形弹子)，但因槽3-3外周比滚轴2(或称鼓形弹子)外缘稍有退缩，因而形成一个开口3-4，使滚轴2(或称鼓形弹子)露出的部分与汽缸壁接触，当活塞在汽缸中运动中，鼓形弹子在汽缸壁上滚动。
可在活塞体1上开L形槽，滚动式活塞环从L形槽平行于轴向的部分导入，到L形槽沿圆周部分旋转卡固在活塞体1上。
参图3、图4、图5可知：本发明的另一个实施例，它由活塞体1、上活塞套3-1、下活塞套3-2和若干个滚轴2组成；所述连接固定器包括上活塞套3-1、下活塞套3-2。
滚轴2用上、下活塞套3-1与3-2装配在活塞体1上，且滚轴2内装有滚珠轴承2-1，使滚轴2由滚珠轴承2-1支承而在轴2-2上转动。同样，由上、下活塞套边缘的微小退缩形成滚轴2的露出开口3-4，使滚轴2在汽缸壁上滚动。
活塞体1的外形为多棱柱，其每一侧面上有可容纳半边滚轴的槽1-1，且装配完成后，滚轴2的纵剖面与所在的活塞侧面重合，而全部滚轴2的轴线组成一个正多边形(见图4)，且在活塞体1的一个横断面上。
上、下活塞套3-1与3-2的内周为与活塞体1密合的多棱柱，外周为圆柱形，上、下活塞套3-1与3-2内侧每个面上有容纳四分之一个滚轴2的槽3-3，且活塞套3-1与3-2的外周较滚轴2的外缘略有退缩，从而形成使滚轴2外露接触汽缸壁的开口3-4。
每个滚轴2的两端部嵌牢在活塞体1与活塞套3-1与3-2上的槽的两端部，滚轴2的辊体与滚珠轴承2-1的外圈连接，则辊体由滚珠轴承支承而在轴上转动，且活塞体1与活塞套3-1与3-2上开的槽与辊体对应的部分留有余量，不让辊体在槽内发生干摩擦。
参阅图6、图7可知：本发明的再一个实施例，它由活塞体、位于活塞体四周的若干个滚动体，所述活塞体与滚动体之间有连接固定器。所述滚动体为滚动弹子2，所述连接固定器包括推力凹弹子3-5、带弹簧的支架3-6、基座3-7；所述滚动弹子2的内侧由推力凹弹子3-8支撑，推力凹弹子安装在带弹簧的支架3-6的轴孔内，所述带弹簧的支架3-6固定在基座3-7上，所述基座3-7与活塞体1为一体。
本发明是在活塞体1上开窗口以露出滚动弹子2与汽缸套的接触部分，并用推力凹弹子3-5与带弹簧的支架3-6使外围滚动弹子2与汽缸套密合。
所述的滚动弹子2为圆锥体弹子，过弹子中轴线的纵剖面为顶角60°的菱形，横断面为圆，六个圆锥体弹子(可根据具体情况改变弹子数目)在活塞周边排列成六边形，且两弹子顶点间留有窄的间隙，显然与之对应的汽缸内腔亦为正六棱柱。
活塞体1上部为各边比汽缸套内腔稍为退缩的正六棱柱。活塞体1上部与汽缸套内腔紧密结合，这是为了：第一.减少漏气损失，第二.易达到所需的压缩比，且燃烧区域较集中，燃烧较完全。活塞体下部为表面与圆锥体弹子中轴线相齐的正六棱柱，但其六条棱线被切掉，而由上部六个柱面的延伸面所代替，成为六条窄条面。在活塞下部紧贴于上部的分界处挖六个含入半边圆锥体弹子的窗口(窗口腹部对准活塞上部的棱)用适当的仿形机具加工窗口边缘成为与弹子相配合的圆锥面，则其外边缘呈菱形(尖端被窄条面自然抹为曲线)，内缘则为以菱形为渐进线而开口端相互吻合的两条双曲线。
推力凹弹子3-5使圆锥体弹子与汽缸内壁保持贴合，在活塞内腔中，给每个圆锥体弹子配置一对细腰鼓形的凹弹子3-5，它们对圆锥体弹子产生推向汽缸壁且定向的力，且可相互滚动。
推力凹弹子3-5的轴安装在带弹簧的支架3-6上，以使每对支架上的凹弹子将圆锥弹子夹紧，其合力则推向汽缸内壁。
基座3-7设置在活塞内腔中央为一个正六棱柱的基座，其每一侧面有两对轴孔，用以安装带弹簧的支架3-6，且当机构有些摩损时，支架上的弹簧拉紧成对的支架，以减小每对支架间的夹角。(起始时夹角为20.6°)保持圆锥体弹子与汽缸壁之间仍旧密合。
需要说明的是：对于所属领域的技术人员来说，在不改变本发明原理的前提下还可以对本发明做出若干的改变或变形，这同样属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1、一种变活塞与汽缸间滑动摩擦为滚动摩擦的滚动活塞，其特征在于它包括活塞体、位于活塞体四周的若干个滚动体，所述活塞体与滚动体之间有连接固定器。
2、根据权利要求1所述的滚动活塞，其特征在于所述滚动体为滚轴，所述连接固定器包括上活塞套，下活塞套，所述滚轴位于上活塞套与下活塞套之间的槽内，并部分位于上活塞套与下活塞套之间的开口外，所述上活塞套与下活塞套卡固在活塞体上。
3、根据权利要求2所述的滚动活塞，其特征在于所述滚轴内装轴承，所述滚轴的轴嵌固在活塞体上。
4、根据权利要求1所述的滚动活塞，其特征在于所述滚动体为滚动弹子，所述连接固定器包括推力凹弹子、带弹簧的支架、基座；所述滚动弹子的内侧由推力凹弹子支撑，推力凹弹子的轴安装在带弹簧的支架的轴孔内，所述带弹簧的支架固定在基座上，所述基座与活塞体为一体。
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