CN201627910U - 用于曲柄圆滑块机构的往复运动元件及其设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于曲柄圆滑块机构的往复运动元件，具体是活塞或动平衡滑块，该元件的圆滑块容置孔内径面表面敷设减磨材料层。优选的，所述减磨材料的表面敷设软金属层。本实用新型同时提供使用上述往复运动元件的内燃机和压缩机。该元件通过在其圆滑块容置孔的内径表面涂覆以减磨材料，以元件的本体材料作为轴瓦的钢背，不再需要为轴瓦钢背所占的厚度而在圆滑块容置孔中预留空间，而可以将这部分厚度直接作为圆滑块容置孔的实体体积。这一技术方案能够有效增加往复运动元件的刚度和强度，尤其是增加往复运动元件最薄弱的腰部的强度，避免该部位发生断裂。对于设计者而言，这一技术方案明显降低了往复运动元件的设计难度。

Description

用于曲柄圆滑块机构的往复运动元件及其设备

技术领域

本实用新型涉及曲柄圆滑块机构，特别是涉及使用该机构的往复运动元件。本实用新型同时提供使用该往复运动元件的设备。

背景技术

往复活塞式的内燃机、压缩机，都需要实现活塞的往复运动和曲轴的旋转运动之间的转换。其中，往复式内燃机是将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，而往复式压缩机则是将曲轴的旋转运动转化为活塞的往复运动。目前的通用技术下，上述转换过程均需要使用曲柄连杆机构。由于曲柄连杆机构中连杆的存在，使机器庞大、笨重，无法完全平衡.

为了解决上述问题，中国专利CN85100359A公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利ZL95111404.2保护了一种“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利ZL95111403.4保护了一种“曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机”。上述内燃机的共同特点是对通用技术下内燃机的曲柄连杆机构进行了彻底改进，采用具有偏心圆孔的圆滑块代替连杆。所述偏心圆滑块呈圆柱形，并且开有平行于圆柱体轴线的偏心圆孔，该偏心圆孔用于穿过曲轴的曲柄销。该内燃机的活塞包括冠部和导向部，其中导向部上开有圆孔，称为圆滑块容置孔，该圆孔的内径面和上述圆滑块的外径面相配合，所述圆滑块即安置在该圆孔中。当所述活塞受到汽缸中燃烧气体的推动而在气缸中往复运动时，所述偏心圆滑块绕其自身的圆心转动，并进而带动曲轴反向转动，从而将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，再通过与曲轴连接的旋转部件向外传递功率。在双圆滑块或者多圆滑块机构中，除了活塞这一传统发动机中的往复运动元件，还有另外一种往复运动元件，即为了获得动平衡效果以及克服活点而设置的动平衡滑块，动平衡滑块与活塞在机构的处于等价的地位，同样要设置圆滑块容置孔。上述专利的思想也可以方便的转用到压缩机中，获得曲柄圆滑块压缩机。

采用上述曲柄圆滑块机构，可以有效减小内燃机或者压缩机的体积，并可以使机构达到理想的动平衡效果，活塞与汽缸的侧压力也大幅降低。

然而，在实际使用中，上述曲柄圆滑块机构也暴露出一些显著的缺陷。一个主要问题是，在上述曲柄圆滑块机构中，往复运动元件(即活塞或者动平衡滑块的总称)的圆滑块容置孔中需要安置圆滑块，而在该圆滑块的偏心孔中又要穿过曲柄销，由于圆滑块在活塞的圆滑块容置孔中需要旋转，而曲柄销也和圆滑块有相对旋转，这样就需要在圆滑块和往复运动元件的圆滑块容置孔之间设置轴承，在曲柄销和圆滑块的偏心孔之间也需要设置轴承，上述轴承一般采用滑动轴承。这些结构使得该位置上各个零件布置非常密集。为了降低整个机构的体积，往复运动元件外廓尺寸需要尽可能小，但是，往复运动元件的圆滑块容置孔又需要大到足以在其中安置圆滑块、曲柄销以及轴承等零件，这就使往复运动元件的圆滑块容置孔两侧边位置--即活塞或者动平衡滑块的腰部--比较薄，成为往复运动元件强度的薄弱环节。请参看图1，该图示出一个活塞1，并示出其圆滑块容置孔1-1，以及腰部1-2。

由于上述问题，使往复运动元件的腰部强度低，容易在往复运动过程中出现断裂。为了解决上述问题，一般会对腰部1-2进行适当的加强，但是，这又受到往复运动元件尺寸和圆滑块尺寸的限制，使这种设计难以进行。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种用于曲柄圆滑块机构的往复运动元件，该往复运动元件的腰部得到了有效的加强，并且不需要减少圆滑块容置孔的孔径，使整个机构的尺寸安排不受影响。

本实用新型提供的用于曲柄圆滑块机构的往复运动元件，具体是活塞或者动平衡滑块，该往复运动元件的圆滑块容置孔内径面表面敷设有减磨材料层。

优选的，所述减磨材料层的厚度为0.25mm至1.5mm。

优选的，所述减磨材料的表面敷设软金属层。

优选的，所述减磨材料层为巴氏合金减磨材料层或者铜基轴承合金减磨材料层或者铝基轴承合金减磨材料层。

优选的，该往复运动元件主体为铁制往复运动元件、钢制往复运动元件或者钛合金制往复运动元件。

优选的，在涂覆减磨材料层之前的圆滑块容置内径面上，开有燕尾形或者螺旋形的沟槽。

优选的，在圆滑块容置孔径向开设有直通内径表面的油孔。

优选的，在圆滑块容置孔内径面表面开设有轴向的油槽。

本实用新型同时提供一种设备，具体是采用曲柄圆滑块机构的内燃机，该内燃机使用上述任意一项技术方案所述的往复运动元件。

本实用新型同时提供一种设备，具体是采用曲柄圆滑块机构的压缩机，该压缩机使用上述任意一项技术方案所述的往复运动元件。

本实用新型提供的往复运动元件，在其圆滑块容置孔的内径表面涂覆以减磨材料，以往复运动元件的本体材料作为轴瓦的钢背，这样，就不再需要为轴瓦钢背的厚度在圆滑块容置孔中预留空间，这部分空间可直接作为圆滑块容置孔的实体体积。这一技术方案能够有效增加往复运动元件的刚度和强度，尤其是增加往复运动元件最薄弱的腰部的强度，避免该部位发生断裂。对于设计者而言，这一技术方案明显降低了往复运动元件的设计难度。

另外，上述技术方案由于不需要另外设置滑动轴承，还可以降低机构的制造成本。由于采用往复运动元件本体代替轴承的钢背，还可以避免采用轴瓦或者轴套时可能出现的轴瓦或者轴套松动的问题。

附图说明

图1是背景技术中提供的用于曲柄圆滑块机构的活塞的半剖视图；

图2是本实用新型实施例提供的用于曲柄圆滑块机构的活塞的半剖视图；

图3是图2的A处的局部放大图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供一种活塞。该活塞的结构见图2。

该活塞和背景技术中的活塞结构相同，同样具有圆滑块容置孔1-1，其两侧为活塞的腰部1-2。该活塞的本体采用铁或者钢或者钛合金制成。

请参看图3，该图为本实用新型实施例在圆滑块容置孔1-1内径面位置A的局部放大图。从该图可以看出，在所述圆滑块容置孔1-1的内径面表面涂覆有减磨材料层1-3，该减磨材料层具体采用巴氏合金或者铜基轴承合金或者铝基轴承合金。所述减磨材料层的厚度为0.25mm-1.5mm。该厚度相当于薄壁轴瓦的减磨材料层厚度。在该减磨材料层的表面，还涂覆有软金属层1-4，该软金属层1-4可以改善圆滑块容置孔1-1和圆滑块外径面形成的摩擦配副表面的表面性能。根据不同情况，该软金属层1-4也可以不设置。

上述活塞的特点是，在圆滑块容置孔1-1的内径面上设置了相当于轴瓦或者轴套的轴承衬的减磨材料层1-3，还可以在该减磨材料层1-3表面进一步涂覆与三金属层轴瓦最外层相同的软金属层1-4，而所述活塞本体1-5则相当于轴瓦的钢背。由于活塞本体1-5采用铸铁或者铸钢，其材料和轴瓦钢背材料相同或者性质相近，使上述减磨材料层1-3能够非常好的与圆滑块容置孔1-1内径面的活塞本体1-5贴合。

另外，可以在轴瓦或者轴套上使用的各种技术方案亦可以在本实施例中使用。例如，为了使减磨材料层1-3和活塞的圆滑块容置孔1-1内径面上牢靠贴合，可以在涂覆该减磨材料层1-3之前，在圆滑块容置孔1-1内径面上开设燕尾形或者螺旋形沟槽，这样涂覆在其表面的减磨材料层1-3就能够更加牢靠。为了获得润滑油，在涂覆减磨材料层1-3以及软金属层1-4的圆滑块容置孔1-1上，还可以开设径向的油孔，以便向摩擦副表面供油；为了存油，还可以在涂覆完表面的各层以后，在表面开设轴向的油槽。该油槽的位置最好在非压力区。总之，凡是轴瓦或者轴套上可用的各种结构，可以根据需要使用在本实施例中。

由于本实用新型提供的活塞，直接在圆滑块容置孔表面敷设减磨材料层，原来由轴瓦或者轴套的钢背占据的空间，可以由活塞实体占据。由于轴瓦或者轴套中，钢背厚度的比例最大，因此，活塞在圆滑块容置孔位置的实体体积可以有较大的增加。尤其是对于活塞的腰部而言，该部位实体体积的少许增加可以显著增加整个活塞的刚度和强度。

上述技术方案为设计人员平衡活塞刚度、强度和圆滑块容置孔的内径尺寸之间的关系提供了更大的选择空间，降低了设计难度。另外一个好处是，由于采用活塞本体代替轴承的钢背，还可以避免采用轴瓦或者轴套时可能出现的轴瓦或者轴套松动的问题。

本实施例的技术方案同样可以用于动平衡滑块中，即在动平衡滑块的圆滑块容置孔内径面表面敷设减磨材料层以及软金属层等。

将上述往复运动元件使用于曲柄圆滑块机构的内燃机或者压缩机，即可获得相应的内燃机或者压缩机的实施例。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于曲柄圆滑块机构的往复运动元件，具体是活塞或者动平衡滑块，其特征在于，该往复运动元件的圆滑块容置孔内径面表面敷设有减磨材料层。

2.根据权利要求1用于曲柄圆滑块机构的往复运动元件，其特征在于，所述减磨材料层的厚度为0.25mm至1.5mm。

3.根据权利要求1用于曲柄圆滑块内燃机的往复运动元件，其特征在于，所述减磨材料的表面敷设软金属层。

4.根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动元件，其特征在于，所述减磨材料层为巴氏合金减磨材料层或者铜基轴承合金减磨材料层或者铝基轴承合金减磨材料层。

5.根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动元件，其特征在于，该往复运动元件主体为铁制往复运动元件、钢制往复运动元件或者钛合金制往复运动元件。

6.根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动元件，其特征在于，在涂覆减磨材料层之前的圆滑块容置内径面上，开有燕尾形或者螺旋形的沟槽。

7.根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动元件，其特征在于，在圆滑块容置孔径向开设有直通内径表面的油孔。

8.根据权利要求7所述的用于曲柄圆滑块机构的往复运动元件，其特征在于，在圆滑块容置孔内径面表面开设有轴向的油槽。

9.一种设备，具体是采用曲柄圆滑块机构的内燃机，其特征在于，该内燃机使用权利要求1到权利要求8任意一项所述的往复运动元件。

10.一种设备，具体是采用曲柄圆滑块机构的压缩机，其特征在于，该压缩机使用权利要求1到权利要求8任意一项所述的往复运动元件。

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