CN201615135U - 曲柄圆滑块机构的曲轴以及其内燃机、压缩机 - Google Patents

Abstract

一种曲柄圆滑块机构的曲轴，包括位于两端的主轴颈、至少两个位于主轴颈之间的曲柄销和曲柄；任一曲柄销的中心轴线与所述主轴颈旋转轴线之间平行且距离为e，相邻两曲柄销的中心轴线平行且距离大于零，并小于或等于2e；主轴颈与相邻曲柄销之间，任意两相邻曲柄销之间通过曲柄连接；任一曲柄销上均设置有外齿圈或外齿段；当在曲柄销上设置的为所述外齿段时，该外齿段至少有两个齿，且该外齿段在曲柄销上的位置使得曲轴转角为90度或270度时，该外齿段能够与和该曲轴相配合的活塞上的内齿圈或内齿段相啮合。本实用新型的曲轴可任意布置曲柄销之间的相位差，使应用该曲轴的内燃机或压缩机气缸夹角可根据需要布置。本实用新型还提供一种内燃机和压缩机。

Description

曲柄圆滑块机构的曲轴以及其内燃机、压缩机

技术领域

本实用新型涉及曲轴，具体涉及一种曲柄圆滑块运动转换机构的曲轴。本实用新型同时还涉及一种曲柄圆滑块机构的内燃机和压缩机。

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，由该活塞对气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和压缩机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。在所述圆滑块上设置有偏心圆孔。在活塞的活塞座上设置有圆滑块容置孔。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，曲柄销可以在所述偏心圆孔中转动。

工作时，对于内燃机而言，燃烧室中的燃烧气体膨胀推动活塞运动，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。压缩机工作时是曲轴的旋转运动到活塞的往复运动的转换，原理同上。

上述的曲柄圆滑块机构的内燃机或压缩机中，由于其中的曲柄圆滑块机构的特殊性，在两缸或多缸机中，通过在曲轴的一个曲柄销上要设置两个或两个以上的圆滑块，且各个圆滑块之间要有固定的相位角。因而，难以自由的根据需要像常规曲柄连杆机构那样布置曲拐夹角，以实现曲拐夹角为180度的直列两缸机体或直列多缸机器，也不易布置多缸V型机器。

实用新型内容

本实用新型提供一种曲柄圆滑块机构的曲轴，本实用新型的曲轴可以任意布置曲柄销之间的相位差，从而使得应用该曲轴的内燃机或压缩机的气缸夹角可以根据需要任意布置。本实用新型另外还提供应用所述曲轴的曲柄圆滑块机构的内燃机或压缩机。

本实用新型提供一种曲柄圆滑块机构的曲轴，包括位于两端的主轴颈、至少两个位于所述的主轴颈之间的曲柄销以及曲柄；任一曲柄销的中心轴线与所述主轴颈旋转轴线之间平行且距离为e，相邻两曲柄销的中心轴线平行且距离大于零，并小于或等于2e；主轴颈与相邻的曲柄销之间，任意两相邻的曲柄销之间通过曲柄连接；在任一曲柄销上均设置有外齿圈或外齿段；当在曲柄销上设置的为所述外齿段时，该外齿段至少有两个齿，且该外齿段在曲柄销上的位置使得曲轴转角为90度或270度时，该外齿段能够与和该曲轴相配合的活塞上的内齿圈或内齿段相啮合。

可选的，所述曲柄销与设置于其上的外齿圈或外齿段一体成形。

可选的，在所述曲轴设置外齿圈时，所述外齿圈与相应的曲柄销为分立结构，所述外齿圈以固定的相位套接于所述曲柄销上。

可选的，所述曲轴的主轴颈、曲柄销和曲柄一体成形。

可选的，所述曲柄销与至少一曲柄之间为分立结构，在该曲柄上设置有安装孔，曲柄销插入所述的安装孔中，将曲柄销与该曲柄连接为一体。

可选的，所述曲柄销为两个，且相位差为180度或90度。

本实用新型还提供一种曲柄圆滑块机构的内燃机，至少包括机体、圆滑块和活塞；在所述机体上设置有至少两个气缸，圆滑块上设置有偏心圆孔，所述活塞上设置有圆滑块容置孔；其中，还包括上述权利要求1至6任一所述的曲轴；其中，所述圆滑块的数目以及活塞的数目与所述曲轴曲柄销的数目相当；每一曲柄销上均套有一圆滑块；每一圆滑块均设置于一活塞的圆滑块容置孔中；每一活塞设置于相应的气缸中，并可沿气缸壁作往复运动；相邻气缸的夹角与该相邻气缸所对应的曲柄销的相位差相同或互补；在每一活塞上沿圆滑块容置孔边缘还设置有内齿圈或内齿段；当所述活塞上设置的为内齿段时，该内齿段至少有两个齿，且该内齿段在圆滑块容置孔边缘的位置使得曲轴转角为90度或270度时，该内齿段能够与和该活塞相配合的曲柄销上的外齿圈或外齿段相啮合。

可选的，所述机体上的气缸为两个，且夹角为0度或90度。

可选的，所述机体上的气缸为两个，其夹角为0度，所述两气缸水平设置；且所述活塞均为双作用活塞。

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

与现有技术相比，本实用新型的曲柄圆滑块机构的曲轴，包括至少两个曲柄销，在每一曲柄销上均设置齿圈和齿段；相邻曲柄销的中心轴线平行，距离大于零，并小于或等于2e；也就是说相邻曲柄销之间的相位差可以在大于零度、小于或等于180度之间灵活设置，可以根据所述的相位差布置两气缸的夹角，从而可大大提高曲柄圆滑块内燃机或压缩机的气缸布置的灵活性。

附图说明

图1为本实用新型的曲柄圆滑块机构的曲轴的实施例的示意图；

图2为图1所示的曲轴装配圆滑块之后的示意图；

图3为图2所示的曲轴圆滑块装配后的结构中的一种圆滑块的示意图；

图4为在图2所示的结构上装配活塞之后的示意图；

图5为本实用新型的提供的曲柄圆滑块机构的内燃机的实施例的剖视图。

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。

下面结合附图对本实用新型的曲柄圆滑块机构的曲轴进行说明。

图1为本实用新型的曲柄圆滑块机构的曲轴的实施例的示意图。其中，图1仅仅示出具有两个曲柄销且两曲柄销的相位差为180度的曲轴作为例子来进行说明。应当理解，本实用新型的曲柄圆滑块机构的曲轴，还可以具有两个以上的曲柄销，相邻曲柄销之间的相位差可以在大于零度且小于180度之间任意选择。

请参考图1，本实用新型的曲柄圆滑块机构的曲轴的实施例中，曲轴1包括第一曲柄销3a和第二曲柄销3b，第一曲柄2a、第二曲柄2b和第三曲柄2c，第一主轴颈5a和第二主轴颈5b。

其中，所述第一主轴颈5a和第二主轴颈5b为一圆柱体形状的轴段。其主要用于支撑整个曲轴，组成内燃机或压缩机时，所述的两个主轴颈一般置于机体的前后轴承中。

所述第一曲柄2a和第三曲柄2c呈扁圆柱体，且其径向截面尺寸大于所述第一主轴颈5a和第二主轴颈5b的径向截面尺寸。所述第二曲柄2b可以是圆柱体，本实施例中，为减轻曲轴整体的重量，对第二曲柄2b去掉部分，其形状如图1中所示。

所述第一曲柄销3a和第二曲柄销3b也为轴段，其径向截面尺寸也小于所述的第一曲柄2a和第二曲柄2c的径向截面尺寸。在组成曲柄圆滑块机构时，所述两曲柄销可分别置于不同的圆滑块的偏心圆孔中，将曲轴和圆滑块连接起来，

在组成曲轴时，所述第一主轴颈5a和第二主轴颈5b置于两端，并且中心轴线相重合，该轴线即为组成的曲轴的旋转轴线；在曲柄圆滑块运动转换机构工作时(包括将往复直线运动转换为旋转运动，或将旋转运动转换为往复直线运动)作为旋转轴心。

所述第一曲柄销3a和第二曲柄销3b置于所述第一主轴颈5a和第二主轴颈5b之间，且所述的第一主轴颈5a和第一曲柄销3a之间，第一曲柄销3a和第二曲柄销3b之间、第二曲柄销3b和第二主轴颈5b之间分别用第一曲柄2a、第二曲柄2b和第三曲柄2c连接起来。

其中，本实施例中，所述第一主轴颈5a和第一曲柄2a的中心轴线相重合。所述第一曲柄销3a的轴线与所述的第一曲柄2a的中心轴线相平行，并偏离所述第一曲柄2a的中心轴线的距离为e(该距离等于与本实施例中的曲柄相配的圆滑块的偏心圆孔的偏心距)。

所述第二曲柄2b和第三曲柄2c的中心轴线以及所述第二主轴颈5c的中心轴线均与所述第一主轴颈5a的中心轴线相重合。所述第二曲柄销3b的中心轴线与所述的第一主轴颈5a的中心轴线也平行，但向与所述第一曲柄销3a相反的方向偏离所述第一主轴颈5a的中心轴线，且偏离距离也为e。从而形成第一曲柄销3a和第二曲柄销3b具有180度相位差的结构，二者的中心轴线距离为2e。

此外，本实施例中，所述第一曲柄2a、第二曲柄2b和第三曲柄2c的径向截面的尺寸大小相同(当然，也可以不同)。所述第一曲柄销3a和第二曲柄销3b虽然偏离所述第一主轴颈5a的中心轴线，但第一曲柄销3a和第二曲柄销3b的外周面还是包围在所述的三个曲柄的外周面之内，或者与其中的一个相切。也即，所述的第一曲柄销3a和第二曲柄销3b与与其相邻的曲柄是完全重合的。

此外，本实施例中，所述主轴颈、曲柄以及曲柄销在形成曲轴1时是一体成形的。当然，也可以各部分是分离部件，通过一定的连接结构固定装配为图1所示的结构。例如，在曲柄上可以设置安装孔，将曲柄销的一端插入相应的安装孔中，从而将曲柄销和曲柄连接为一体。

在本实施例中，在所述第一曲柄销3a和第二曲柄销3b上还分别设置有第一外齿圈4a和第二外齿圈4b，所述第一外齿圈4a和第二外齿圈4b一般设置于相应曲柄销的端部靠近曲柄的部位。所述的第一外齿圈4a和第二外齿圈4b主要用于和设置于相应的活塞上的内齿圈和齿段相配合，解决曲柄圆滑块机构的活点的问题。所谓活点，是指在曲轴转角为90度或270度时，即曲柄圆滑块机构的圆滑块的中心轴线与曲轴的轴线相重合时，圆滑块和曲轴的运动方向不确定，该点称为活点。

所述第一外齿圈4a和第二外齿圈4b可以一体成形，也可为独立于相应曲柄销的分立结构，通过一定的方式以固定的相位套接于曲柄销上。

当然，在所述第一曲轴3a和第二曲轴3b上设置的也可以是一段齿，即外齿段，其中，所述外齿段至少需要有两个齿，且该外齿段在相应曲柄销上的位置要使得曲轴转动到活点位置时，该外齿段能够与和该曲轴相配合的活塞上的内齿圈或内齿段相啮合。所述

外齿段可以与相应的曲柄销一体成形。

在所述曲轴1上还可以设置若干油孔6，在曲轴1中还可以设置润滑油道(图1中未示出)；在所述曲轴的端部还可以有传递扭矩、向外输出动力的输出部，这里不再一一进行描述。

上述实施例的曲轴，可以用于直列两缸的曲柄圆滑块机构的内燃机中，形成直列内燃机，在具有多个相邻相位相差180度的曲柄销时，便可以应用于直列多缸内燃机或压缩机中，构成直列多缸曲柄圆滑块机构内燃机或压缩机。而现有的曲柄圆滑块机构的曲轴却无法形成直列多缸的内燃机或压缩机中

当然，所述第一曲柄销3a和第二曲柄销3b之间的相位差还可以是其它任意值，例如90度，二者中心轴线的距离可以在大于零和小于等于2e之间任意选择。而并不限于图1所示的结构。根据相邻曲柄销之间不同的相位差，可以将曲轴应用于不同气缸布置的内燃机或压缩机中，例如V型机，从而可大大提高曲柄圆滑块内燃机或压缩机的气缸布置的灵活性。

本实用新型还提供一种曲柄圆滑块机构的内燃机，应用上述任一一种曲柄圆滑块机构的曲轴。本实施例中以图1所示的曲轴为例来说明本实用新型的曲柄圆滑块机构的内燃机。本实施例中，

图5为本实用新型的提供的曲柄圆滑块机构的内燃机的实施例的剖视图。图2为图1所示的曲轴装配圆滑块之后的示意图；图3为图2所示的曲轴圆滑块装配后的结构中的一种圆滑块的示意图；图4为在图2所示的结构上装配活塞之后的示意图。

本实施例中，曲柄圆滑块机构的内燃机至少包括如图5所示的机体10、如图2所示的第一圆滑块6a和第二圆滑块6b以及如图4所示的第一活塞7a和第二活塞7b。其中，所述的圆滑块的结构可以如图3中的圆滑块6所示，在其上设置有偏心圆孔6-1，该圆滑块可以是分体式结构，即沿偏心圆孔的中心轴线剖分为两部分；也可以是一体式结构。

如图2所示，第一圆滑块6a和第二圆滑块6b分别装配于图1所示的曲轴1的曲柄销上。所述第一圆滑块6a和第二圆滑块6b分别容置于第一活塞7a和第二活塞7b上的圆滑块容置孔中，如图3所示。在所述第一活塞7a和第二活塞上的圆滑块容置孔的边缘分别设置有内齿圈7a-1和7b-1，所述内齿圈7a-1和7a-b分别与曲轴1的曲柄销上的外齿圈相啮合。所述内齿圈7a-1和7b-1也可以用内齿段代替，当所述活塞上设置的为内齿段时，该内齿段至少有两个齿，且该内齿段在圆滑块容置孔边缘的位置使得曲轴转角为90度或270度时，该内齿段能够与和该活塞相配合的曲柄销上的外齿圈或外齿段相啮合。

如图5所示，在所述机体10上设置有第一气缸8a和第二气缸8b，所述第一气缸8a和第二气缸8b的中心线相平行，在所述第一气缸8a和第二气缸8b上分别设置有第一气缸盖9a和第二气缸盖9b。

图4所示的结构置于所述的机体10中，所述第一活塞7a和第二活塞7b分别位于所述的第一气缸8a和第二气缸8b中，并可以沿相应气缸的气缸壁做往复直线运动。曲轴1被支撑于机体10上设置的轴承中。从而构成直列两缸内燃机。图5所示的内燃机上还设置有飞轮、水泵以及油道等结构，这里不再一一列出。

上述的实施例中，所述第一活塞7a和第二活塞7b还可以是双作用活塞，所述两气缸水平设置，从而可以形成H型四缸机。

此外，上述的实施例中，提供了一种直列两缸的曲柄圆滑块机构的内燃机，两气缸的中心线平行，夹角为零，曲轴的两曲柄销相位差为180度。当然，根据曲轴两曲柄销的相位差的不同，可以布置不同气缸夹角，例如，曲柄销的相位差为90度时，气缸夹角也为90度布置。在曲轴上有多个曲柄销时，可以形成多缸内燃机。这里不再一一赘述。

此外，本实用新型的曲轴也可以应用于曲柄圆滑块机构的压缩机中，其结构可以和图5所示的机构相同，只是相应的气缸不再作为燃烧室，而是空气(气体)压缩室使用，这里不再详细论述。

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 (10)

1.一种曲柄圆滑块机构的曲轴，其特征在于包括位于两端的主轴颈、至少两个位于所述的主轴颈之间的曲柄销以及曲柄；任一曲柄销的中心轴线与所述主轴颈旋转轴线之间平行且距离为e，相邻两曲柄销的中心轴线平行且距离大于零，并小于或等于2e；主轴颈与相邻的曲柄销之间，任意两相邻的曲柄销之间通过曲柄连接；在任一曲柄销上均设置有外齿圈或外齿段；当在曲柄销上设置的为所述外齿段时，该外齿段至少有两个齿，且该外齿段在曲柄销上的位置使得曲轴转角为90度或270度时，该外齿段能够与和该曲轴相配合的活塞上的内齿圈或内齿段相啮合。

2.如权利要求1所述的曲柄圆滑块机构的曲轴，其特征在于：所述曲柄销与设置于其上的外齿圈或外齿段一体成形。

3.如权利要求1所述的曲柄圆滑块机构的曲轴，其特征在于：在所述曲轴设置外齿圈时，所述外齿圈与相应的曲柄销为分立结构，所述外齿圈以固定的相位套接于所述曲柄销上。

4.如权利要求1所述的曲柄圆滑块机构的曲轴，其特征在于：所述曲轴的主轴颈、曲柄销和曲柄一体成形。

5.如权利要求1所述的曲柄圆滑块机构的曲轴，其特征在于：所述曲柄销与至少一曲柄之间为分立结构，在该曲柄上设置有安装孔，曲柄销插入所述的安装孔中，将曲柄销与该曲柄连接为一体。

6.如权利要求1至5任一所述的曲柄圆滑块机构的曲轴，其特征在于：所述曲柄销为两个，且相位差为180度或90度。

7.一种曲柄圆滑块机构的内燃机，至少包括机体、圆滑块和活塞；在所述机体上设置有至少两个气缸，圆滑块上设置有偏心圆孔，所述活塞上设置有圆滑块容置孔；其特征在于，还包括上述权利要求1至6任一所述的曲轴；其中，所述圆滑块的数目以及活塞的数目与所述曲轴曲柄销的数目相当；每一曲柄销上均套有一圆滑块；每一圆滑块均设置于一活塞的圆滑块容置孔中；每一活塞设置于相应的气缸中，并可沿气缸壁作往复运动；相邻气缸的夹角与该相邻气缸所对应的曲柄销的相位差相同或互补；在每一活塞上沿圆滑块容置孔边缘还设置有内齿圈或内齿段；当所述活塞上设置的为内齿段时，该内齿段至少有两个齿，且该内齿段在圆滑块容置孔边缘的位置使得曲轴转角为90度或270度时，该内齿段能够与和该活塞相配合的曲柄销上的外齿圈或外齿段相啮合。

8.如权利要求7所述的曲柄圆滑块机构的内燃机，其特征在于：所述机体上的气缸为两个，且夹角为0度或90度。

9.如权利要求7所述的曲柄圆滑块机构的内燃机，其特征在于：所述机体上的气缸为两个，其夹角为0度，所述两气缸水平设置；且所述活塞均为双作用活塞。

10.一种曲柄圆滑块机构的压缩机，其特征在于；应用上述权利要求1至6任一权利要求所述的曲轴。

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