CN201428798Y - 曲柄圆滑块机构的活塞及其内燃机、压缩机 - Google Patents

Abstract

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，在所述活塞座两侧设置有导向侧板；其中，所述圆滑块容置孔外周面直径大于所述活塞座两侧导向侧板的导向面之间的最大距离。本实用新型的曲柄圆滑块机构的活塞的圆滑块容置孔外周面的直径不再受汽缸内壁直径的约束，使得包含该活塞的内燃机或压缩机的行程缸径比可调节的裕度增大。本实用新型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

本实用新型涉及活塞，具体涉及一种曲柄圆滑块机构的活塞。本实用新型同时还涉及一种内燃机和压缩机。

背景技术

在传统的内燃机中，通过曲柄连杆机构将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动，进而由该曲轴驱动相应的运动部件，对外输出动力。而在传统的压缩机中，也具有曲柄连杆机构，通过该曲柄连杆机构将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动，由该活塞对汽缸内的空气进行压缩。然而，在所述的曲柄连杆机构中，由于连杆的存在，曲柄连杆机构的内燃机和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，曲柄销也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的重要零部件，也是受力较大的部件，其对内燃机或压缩机的性能有着直接的影响。上述中国专利公开的曲柄圆滑块机构中的活塞包括冠部(或称为工作部)以及与所述冠部固定连接的活塞座，圆滑块容置孔设置于所述活塞座上。

然而，所述的中国专利公开的活塞应用于内燃机或压缩机时，其行程比受限于内燃机或压缩机的缸径(汽缸内壁直径)，使得行程缸径比调节受到限制。因而，有必要对上述公开的曲柄圆滑块机构的活塞进行改进。

实用新型内容

本实用新型提供一种曲柄圆滑块机构的活塞，以解决现有的活塞应用于内燃机或压缩机时，其行程比受限于内燃机或压缩机的缸径，使得行程缸径比调节受到限制的问题。本实用新型另外还提供一种内燃机或压缩机。

本实用新型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，在所述活塞座两侧设置有导向侧板；其中，所述圆滑块容置孔外周面直径大于所述活塞座两侧导向侧板的导向面之间的最大距离。

优选的，所述导向侧板与所述圆滑块容置孔外周面交接处圆角过渡。

优选的，所述导向侧板与所述圆滑块容置孔外周面连接的端部的外表面上设置有凹陷区；所述圆滑块容置孔外周面与所述凹陷区圆角过渡。

优选的，在所述活塞座的端面上设置有连通所述凹陷区与所述圆滑块容置孔的凹槽。

优选的，所述凹槽为直槽，且所述直槽的延伸方向对准所述圆滑块容置孔的中心。

可选的，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，在所述冠部中设置有冷却油道以及与所述冷却油道连通的回流通路；在所述活塞座上设置有连通所述冠部的冷却油道和所述圆滑块容置孔的供油通路。

可选的，所述活塞为双作用活塞。

本实用新型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曲柄圆滑块机构的活塞。

本实用新型还提供一种曲柄圆滑块机构的压缩机，包括上述任一技术方案所述的曲柄圆滑块机构的活塞。

与现有技术相比，本实用新型的曲柄圆滑块机构的活塞中，圆滑块容置孔的外周面的直径大于活塞座的两侧导向侧板的导向面之间的最大距离，也就是说，圆滑块容置孔外周面的直径不再受汽缸内壁直径(简称缸径)的约束，从而使得圆滑块安装内周面的直径可以随外周面的直径的增大而增大，不受汽缸内壁约束，而圆滑块容置孔的内周面直径大小会影响活塞的行程，使得包含该活塞的内燃机或压缩机的行程缸径比可调节的裕度增大。

此外，对强度和刚度要求高，爆发压力大的内燃机，还可以通过增大活塞座的侧面、圆滑块容置孔边缘的厚度的方法，加强活塞座的腰部区域的强度和刚度，使得活塞座腰部区域在活塞往复运动过程中受力的能力提高，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，而增大活塞座腰部区域的厚度而不会影响形成的内燃机的汽缸内壁直径。

在本实用新型的优选的技术方案中，所述导向侧板与所述圆滑块容置孔外周面交接处圆角过渡，使得所述导向侧板与所述圆滑块容置孔外周面之间平滑过渡，可避免或减小在所述交接处的应力聚集，从而避免来自活塞冠部的爆发力沿所述导向侧板直接作用到所述圆滑块容置孔边缘而引起圆滑块容置孔形变。

在本实用新型的优选实施例中，活塞座的导向侧板与圆滑块容置孔外周面连接的端部的外表面上设置有凹陷区，所述圆滑块容置孔外周面与所述凹陷区之间圆角过渡；通过设置所述凹陷区，使得所述凹陷区的表面与所述导向侧板的外表面之间形成台阶，当活塞在汽缸其中运动时，所述台阶可以刮去汽缸内壁多余的润滑油，并且在该凹陷区中形成容纳空间，从而可避免润滑油向冠部方向流动，避免润滑油进入燃烧室。

在本实用新型的优选实施例中，在活塞座的端面上还可以设置有连通凹陷区与圆滑块容置孔的凹槽；所述凹槽为直槽，且所述直槽的延伸方向对准所述圆滑块容置孔的中心；所述直槽具有导流作用，通过所述直槽可以将所述圆滑块容置孔内壁的多余的润滑油导流至所述凹陷区，进而回收至油底壳。

附图说明

图1为本实用新型的实施例的曲柄圆滑块机构的活塞的主视图；

图2为本实用新型的实施例的曲柄圆滑块机构的活塞的俯视图；

图3为图1所示的实施例的曲柄圆滑块机构的活塞沿CC’方向的剖面示意图。

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实用新型。但是本实用新型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实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

本实用新型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，在所述活塞座两侧设置有导向侧板；所述圆滑块容置孔用于容纳曲柄圆滑块机构的圆滑块，所述导向侧板用于活塞在汽缸中往复运动时，起导向作用。其中，所述圆滑块容置孔外周面直径大于所述活塞座两侧导向侧板的导向面之间的最大距离。

下面结合具体的实施例以及附图对本实用新型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实用新型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实用新型的实施例的教导，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，具有圆滑块容置孔外周面直径大于所述活塞座两侧导向侧板的导向面之间的最大距离这一技术特征的技术方案均包含在本实用新型的权利要求的保护范围之内。

图1为本实用新型的实施例的曲柄圆滑块机构的活塞的主视图，图2为俯视图。其中图1和图2中示出的是双作用活塞，即在活塞的安装座的两个端部设置有活塞冠部。

请参考图1和图2，本实用新型实施例的曲柄圆滑块机构的活塞包括安装座2以及设置于安装座2的两个端部的冠部1。

其中，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，还可以其中一个冠部与安装座2一体成形，而另一冠部与安装座2固定装配。本实施例中以两个冠部均与安装座2一体成形为例进行说明。

本实施例中，冠部1包括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2上设置有圆滑块容置孔2-1和导向侧板2-2。其中，所述导向侧板2-2与所述冠部1的环带部连接为一体。

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的外表面作为导向面，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。所述的两个导向侧板2-2的导向面的最大距离略大于与所述活塞冠部1的直径。在所述活塞冠部1的气环环槽中安装气环后，气环的外周面的直径略大于所述两个导向侧板2-2的导向面的最大距离。所述气环与汽缸配合，可将冠部1上部的燃烧室密封。

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2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。

所述圆滑块容置孔2-1的外周面2-5的直径大于所述活塞座2的两侧导向侧板2-2的导向面之间的最大距离。也就是说，圆滑块容置孔2-1外周面2-5的直径不再受汽缸内壁直径的约束，从而使得圆滑块容置孔2-1内周面的直径可以随外周面2-5的直径的增大而增大，不受汽缸内壁约束，而圆滑块容置孔2-1的内周面直径大小会影响活塞的行程(确切的说，圆滑块容置孔2-1的内周面的直径大小会影响置于其中的圆滑块的大小，而圆滑块的大小又会影响该圆滑块上偏心圆孔的偏心距，从而影响置于偏心圆孔中的曲轴的旋转半径，进而影响活塞的行程)。使得包含该活塞的内燃机或压缩机的行程缸径比可调节的裕度增大。

此外，对强度和刚度要求高，爆发压力大的内燃机，还可以通过增大活塞座2的侧面、圆滑块容置孔2-1边缘的厚度的方法，加强活塞座2的腰部区域的强度和刚度(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的侧面之间距离最小的活塞座的部分。本文中的活塞座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。)，使得活塞座2腰部区域在活塞往复运动过程中，受力的能力提高，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。而增大活塞座2腰部区域的厚度而不会影响形成的内燃机的汽缸内壁直径。

此外，本实用新型的实施例的活塞可应用于汽缸内壁导向的内燃机或压缩机。即在活塞做往复运动时，汽缸的内壁具有导向作用，活塞座与汽缸的内壁配合，可实现活塞的往复运动，而不必另外设置导向导轨。而且，使用本实施例的活塞，相对于导轨导向的活塞，还可以避免活塞冠部在汽缸中卡死。此外，导向侧板2-2与冠部1连接，还可以将冠部的爆发力传送至活塞座2，提高活塞整体的刚度和强度。

此外，在所述活塞的导向侧板2-2的与所述圆滑块容置孔2-1外周面2-5连接的端部的外表面上还可以设置有凹陷区2-7。所述圆滑块容置孔2-1外周面2-5与所述凹陷区2-7之间圆角过渡。

此外，所述圆滑块容置孔2-1外周面2-5与所述导向侧板2-2交接处圆角过渡，使得所述导向侧板2-2与圆滑块容置孔2-1外周面2-5之间平滑过渡，可避免或减小在所述交接处的应力聚集，从而避免来自活塞冠部1的爆发力沿所述导向侧板2-2直接作用到所述圆滑块容置孔2-1边缘而引起圆滑块容置孔2-1形变。

其中，通过设置所述凹陷区2-7，可在凹陷区2-7的表面与所述导向侧板2-7的外表面之间形成台阶，当活塞在汽缸其中运动时，所述台阶可以刮去汽缸内壁多余的润滑油，并且在该凹陷区2-7中形成容纳空间。

此外，在所述活塞座2的端面上还可以设置有连通所述凹陷区2-7与所述圆滑块容置孔的凹槽2-8。本实施例中，所述凹槽2-8为直槽，且所述直槽的延伸方向对准所述圆滑块容置孔2-1的中心。所述直槽2-8具有导流作用。通过所述直槽2-8可以将所述圆滑块容置孔内壁的多余的润滑油导流至所述凹陷区2-7，进而回收至油底壳。

此外，在所述圆滑块容置孔2-1的内周面上、所述活塞座2的腰部区域还可以设置加强肋(未图示)，所述加强肋可以是为与所述活塞座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。

通过在所述安装座2的腰部、圆滑块容置孔2-1的内周面设置所述弧状凸起，可加大安装座2的腰部的厚度，进一步增大该安装座的强度和刚度，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。

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的端面的轴线方向向两边延伸，并延伸出所述的端面之外。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，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。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(图未示)，并与所述弧形凸起的端部相互配合。其中，所述弧形凸起对所述轴瓦具有定位作用，可防止轴瓦周向转动，堵塞圆滑块容置孔2-1内周面上的油孔。

此外，在所述活塞座2上所述冠部1与所述圆滑块容置孔2-1的边缘之间还可以设置如图1和图2所示的楔形挡板2-12，以加强活塞整体的强度和刚度。

此外，如图3所示，在所述冠部1中还可以设置有冷却油道2-9和与所述冷却油道2-9连通的回流通路2-10；在所述活塞座2上还设置有连通所述冠部1的冷却油道2-9和圆滑块容置孔2-1的供油通路2-11。通过所述的供油通路2-11、冷却油道2-9以及回流通路2-10，形成对活塞冠部1的冷却油通路，从而可实现在活塞工作时对活塞冠部1的冷却。当然，所述的冷却油通路还可以以其它方式布置，这里不再赘述。

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。

此外，在另外的实施例中，还可以在所述活塞的导向侧板2-2的与圆滑块容置孔2-1外周面2-5连接的端部的外表面上不设置所述的凹陷区2-7。所述导向侧板2-2的端面与所述圆滑块容置孔2-1外周面2-5直接连接，在二者的连接处圆角过渡。

上述的实施例中，以双作用活塞为例进行说明。需要说明的是，所述活塞也可以是单作用活塞，即在活塞座的其中一个端部设置有冠部，另一个端部可以悬空，也可以设置活塞镶块(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的端部，在该活塞运动过程中活塞镶块起到平衡的作用。

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。

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

Claims (11)

1、一种曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于包括：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，在所述活塞座两侧设置有导向侧板；其中，所述圆滑块容置孔外周面直径大于所述活塞座两侧导向侧板的导向面之间的最大距离。

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：所述导向侧板与所述圆滑块容置孔外周面交接处圆角过渡。

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：所述导向侧板与所述圆滑块容置孔外周面连接的端部的外表面上设置有凹陷区；所述圆滑块容置孔外周面与所述凹陷区圆角过渡。

4、如权利要求3所述的曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于：在所述活塞座的端面上设置有连通所述凹陷区与所述圆滑块容置孔的凹槽。

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：所述凹槽为直槽，且所述直槽的延伸方向对准所述圆滑块容置孔的中心。

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：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。

7、如权利要求6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。

8、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：在所述冠部中设置有冷却油道以及与所述冷却油道连通的回流通路；在所述活塞座上设置有连通所述冠部的冷却油道和所述圆滑块容置孔的供油通路。

9、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：所述活塞为双作用活塞。

10、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9任一权利要求所述的活塞。

11、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9任一权利要求所述的活塞。

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