CN201747918U - 一种无连杆往复-旋转运动转换装置使用的h型机体 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无连杆往复-旋转运动转换装置使用的H型机体，包括轴线相互平行的第一气缸和第二气缸，以及位于第一气缸和第二气缸两者之间，并且轴线和第一气缸和第二气缸垂直的跑道；第一气缸和第二气缸从机体顶面延伸到机体的底面，包括靠顶面一侧的燃烧室段和靠底面的辅助跑道段，以及连接两者的腰部段，曲轴通孔在所述腰部段与第一气缸和第二气缸垂直相交；燃烧室段与单作用活塞的头部配合，辅助跑道段与单作用活塞尾部的第二导向面配合。该H型机体的结构使其可以与采用双单作用活塞单动平衡滑块的曲柄圆滑块内燃机良好配合，提供有效的支撑构架，并可以根据气缸的燃烧室段和辅助跑道段的不同工况进行不同的设计。

Description

一种无连杆往复-旋转运动转换装置使用的H型机体

技术领域

本实用新型涉及往复-旋转运动转换装置，具体是一种无连杆往复-旋转运动转换装置使用的H型机体。

背景技术

内燃机是目前广泛使用的动力源，这种设备能够有效的将可燃物存储的化学能转化为机械能，尤其是可以将汽油、柴油等蕴含的化学能有效的转换为机械能。

现有通常技术下，内燃机运动机构基本采用曲柄连杆发动机，这种发动机由于需要使用连杆作为往复运动和旋转运动的过渡件，增加了活塞运动轨道方向的尺寸，使其难以获得更好的比重量或者比体积指标；并且，由于连杆作摆动，该运动为复杂运动，难以对其进行惯性力平衡，造成该内燃机的噪音明显偏大；连杆的往复摆动还使活塞对运动导轨侧壁的侧压力偏大，增加了活塞运动中受到的摩擦力。在现有技术中，已经提供了各种形式的内燃机，以满足各种场合的需求。在一些特殊场合下，对内燃机的一些特殊参数有更为苛刻的要求。

为了解决上述问题，有必要设计一种能够满足比重量和比体积较小，并且噪音较低的内燃机。

为了解决上述问题，中国专利文献CN85100358B公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1067741C公开了一种“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1144880A公开了一种“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两端的冠部和连接两冠部的导向部，其中导向部上开有圆孔，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活塞导向部上与其外周相配合的圆孔中。当所述活塞受到气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。上述专利的思想也可以方便的转用到压缩机或者抽真空机中，获得曲柄圆滑块压缩机或者曲柄圆滑块抽真空机。

采用曲柄圆滑块结构或者端轴-动轴装置的内燃机，其共同特点是不设置连杆，在本实用新型中所提及的无连杆往复-旋转运动转换机构，具体就是指上述两种形式，当然，也不排除随着技术发展产生的新形式。

上述无连杆结构均可以克服传统的曲柄连杆结构内燃机或者压缩机的缺陷。中国专利文献CN85100358B提供的“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1067741C提供的“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1144880A提供的“曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机”，均为曲柄圆滑块内燃机。本申请人近期还申请了一种端轴-动轴机构形式的旋转-往复运动转换装置，该申请文件目前尚未公开。

在上述无连杆的旋转-往复运动转换装置中，活塞分为单作用或者双作用两种结构形式。所谓单作用活塞，就是只在活塞的一端设置活塞冠部，而所述双作用活塞，则是在活塞的两端均设置活塞冠部。

现有技术下，单作用活塞未设置冠部的一端没有受机体轨道支撑的部位，一般认为，这样可以减少往复运动中的摩擦力。但是，实际应用中发现，使用这种单作用活塞时，使用一段不长的时间后，活塞就容易出现卡滞。

为此，申请人在2010年4月29日提交的申请号为201020181123.7的专利文件中，已经提供了采用图1所示的曲柄圆滑块运动机构的内燃机，该曲柄圆滑块内燃机包括第一活塞01、第二活塞02和动平衡滑块03，所述第一活塞01所在的第一气缸(图未示)的轴线与所述第二活塞02所在第二气缸(图未示)的轴线相互平行，并位于动平衡滑块03所在的跑道的两侧；所述动平衡滑块03所在的跑道的轴线垂直于所述第一气缸01和第二气缸02；所述第一活塞01、第二活塞02均只有一个头部，并布置在同一侧；其尾部具有第二导向面。这种曲柄圆滑块内燃机的结构使所述第一活塞01、第二活塞02和动平衡滑块03在往复运动中形成的往复惯性力合成后，形成旋转运动的离心惯性力，这样，就便于通过在曲轴或者其所带的飞轮或者其他旋转件上设置配重块等结构，进行往复惯性力的平衡。并且，该结构便于选择合适的尺寸参数，使第一活塞01、第二活塞02形成的往复惯性力矩恰好被动平衡滑块所平衡。例如，在优选实施方式中，设置所述第一活塞01和第二活塞02具有相同的质量，所述动平衡滑块03的质量为第一活塞01和第二活塞02的质量之和，并且，所述第一气缸轴线与跑道轴线之间的距离，与所述第二气缸轴线与跑道轴线之间的距离相等，这时，就可以实现上述惯性力矩的完全平衡效果。获得上述良好的平衡效果后，该内燃机的噪声可以显著下降。采用上述双缸机形式，还可以实现均匀点火，使整个机构的运行更为平稳，同样有利于降低噪声。此外，采用上述结构还使整个内燃机的尺寸较采用两端均有活塞头的双作用活塞大为缩小。上述特点使该内燃机特别适用于需要较高的比重量、比体积指标以及较低噪声指标的场合，例如，作为混合动力汽车的程增加器发动机使用。该结构的另一个优点是，由于采用单作用活塞，该内燃机可以在0-90度范围内布置，即只要气缸不朝下即可。这样，便于根据情况选择内燃机的布置方式。

针对上述曲柄圆滑块内燃机的特点，有必要为这种内燃机提供一种能够适应其特点的H型机体，而现有技术下并没有合适的机体可供选择。当然，这种H型机体也可以用在采用相通转换机构的压缩机中。

实用新型内容

本实用新型提供一种无连杆往复-旋转运动转换装置使用的H型机体，该机体能够充分适应上述曲柄圆滑块内燃机的特点，为其提供良好的运行支撑。

在本实用新型的优选实施方案中，还能够使该H型机体的气缸根据其需要支撑的活塞的不同部位分别进行设置，获得材料和功能的最佳匹配。

本实用新型提供的无连杆往复-旋转运动转换装置使用的H型机体，包括轴线相互平行的第一气缸和第二气缸，以及位于第一气缸和第二气缸两者之间，并且轴线和第一气缸和第二气缸垂直的跑道，所述第一气缸和所述第二气缸从机体顶面延伸到机体的底面，包括靠顶面一侧的燃烧室段和靠底面的辅助跑道段，以及连接所述燃烧室段和辅助跑道段的腰部段，曲轴通孔在所述腰部段与所述第一气缸和第二气缸垂直相交；所述燃烧室段用于与单作用活塞的头部配合，所述辅助跑道段用于与单作用活塞尾部的第二导向面配合。

优选的，所述辅助跑道段的壁厚小于所述燃烧室段。

优选的，所述燃烧室段设置有缸套。

优选的，所述燃烧室段设置有冷却水套。

优选的，所述辅助跑道段的长度小于燃烧室段的长度。

优选的，所述辅助跑道段的横截面采用非圆形形状。

本实用新型提供的H型机体，其气缸具有燃烧室段、辅助跑道段以及连接两者的腰部段，该H型机体的上述结构特点使其可以与采用双单作用活塞单动平衡滑块的曲柄圆滑块内燃机良好配合，提供有效的支撑构架。

在本实用新型的优选实施例中，该H型机体的气缸的燃烧室段、辅助跑道段根据所起作用不同，进行了不同的设计，包括为燃烧室段设置缸套，进一步的优选方案还包括为燃烧室段设置冷却水套；而所述辅助跑道段则可以采用较薄的壁厚。这些设计针对气缸不同段的功能特点，实现了功能和结构的匹配，可以延长机体使用寿命、降低制造成本和减轻整机质量。

本实用新型的另外一种优选实施方案，对辅助跑道段采用了非完整的圆形甚至其它截面形状，这种机体可对应适用于与导向部为非完整圆形的活塞配合使用，可显著降低整机的质量。

附图说明

图1是本实用新型背景技术中提及的内燃机所采用的曲柄圆滑块运动机构的立体图；

图2是本实用新型实施例提供的H型机体的立体图之一；

图3是本实用新型实施例提供的H型机体的立体图之二。

具体实施方式

本实用新型实施例提供一种H型机体，该机体供采用曲柄圆滑块机构或者端轴-动轴机构的内燃机使用，并且该内燃机采用两个单作用活塞夹一个动平衡滑块的结构形式。

请参看图2-图3，上述图均为本实用新型的实施例提供的H型机体的立体图。其中，图2是从机体的动力输出端和气缸燃烧室端斜向视角观察获得的立体图。图3是从机体的非动力输出端和油底壳端的斜向视角观察获得的立体图。

如上述图所示，所述机体1具有第一气缸1、第二气缸2、以及跑道3。所述第一气缸1和第二气缸2的轴线相互平行；所述跑道3位于第一气缸1和第二气缸2两者之间，并且轴线和所述第一气缸1和第二气缸2的轴线垂直。

结合图2和图3可以看出，上述第一气缸1和第二气缸2从机体安装缸盖的顶面4延伸到安装油底壳的底面5；其中，第一气缸1和第二气缸2在曲轴通孔6以上、靠近顶面4的一段称为燃烧室段，对应于第一气缸1和第二气缸2，其燃烧室段分别为第一气缸燃烧室段1-1、第二气缸燃烧室段1-2，燃烧室段与内燃机的单作用活塞的头部配合，为单作用活塞的头部提供往复运动轨道，并且该燃烧室段靠近顶面的部分，具体来说是活塞运动的下止点以上的部分，构成燃烧室内壁。

第一气缸1和第二气缸2靠近底面5的一段，其内壁与单作用活塞的尾部外表面的第二导向面配合，为活塞尾部的提供往复运动轨道，对活塞整体起到导向作用，称为辅助跑道段；对应所述第一气缸1、第二气缸2，所述辅助跑道段分别称为第一气缸辅助跑道段1-2、第二气缸辅助跑道段2-2。连接上述燃烧室段和辅助跑道段的气缸段称为腰部段，该腰部段为气缸与曲轴通孔垂直相交的部位，对应第一气缸1和第二气缸2分别为第一气缸腰部段、第二气缸腰部段；由于机体外部的遮挡，在附图中没有直接示出上述气缸腰部段。

从图中可以看出，所述燃烧室段的壁厚明显厚于所述辅助跑道段的壁厚；这是由于，燃烧室段需要构成燃烧室内壁，需要能够承受燃烧室的高温高压等恶劣工况，其壁厚较厚；所述辅助跑道段仅仅为所述活塞的第二导向部提供往复运动的轨道，无需承受高温高压等工况，因此其壁厚较薄即可。

在本实施例中，所述辅助跑道段的长度设置为小于燃烧室段的长度，原因是该辅助跑道段仅仅作为活塞尾部的第二导向面的导向轨道，而活塞的第二导向面段一般设计得比较短，相应的，该辅助跑道段的长度也可以设计的比较短，只要具有足够容纳所述活塞的第二导向面段在其中往复运动的长度即可。

另外，在本实施例中，上述第一气缸辅助跑道段1-2、第二气缸辅助跑道段2-2的横截面均设计为圆形，实际上，该辅助跑道段的横截面根据单作用活塞第二导向面段的横截面的不同可以作不同的设计。例如，可以将辅助跑道段设计为包括两个相对的外凸圆弧的鼓型截面，则辅助跑道段的横截面也可以相应设置为鼓型。也不排除将辅助跑道段的横截面设计为方形等，相应的，安装在其中的活塞第二导向面段的横截面也设计为方形。根据活塞第二导向面段的其它不同形式的横截面设计，还可以将辅助跑道段设置为其它相应的非圆形截面。设置上述形式的辅助跑道，有助于降低机体自身和活塞的质量。

在优选的方案中，为了对燃烧室进行充分冷却，在所述燃烧室段的外壁上设置有冷却水套7。该冷却水套7用于流过冷却水，对燃烧室进行冷却。

由于该机体的材料不一定适合作为燃烧室内壁的材料，因此，在进一步优选实施方案中，所述燃烧室段还可以设置缸套(图未示)，缸套可采用更合适作为燃烧室内壁的材料制成。

尽管以上实施例为内燃机，但是，该机体也可方便的用于采用曲柄圆滑块机构或者采用端轴-动轴机构的压缩机中。

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 (6)

1.一种无连杆往复-旋转运动转换装置使用的H型机体，包括轴线相互平行的第一气缸和第二气缸，以及位于第一气缸和第二气缸两者之间，并且轴线和第一气缸和第二气缸垂直的跑道，其特征在于，所述第一气缸和所述第二气缸从机体顶面延伸到机体的底面，包括靠顶面一侧的燃烧室段和靠底面的辅助跑道段，以及连接所述燃烧室段和辅助跑道段的腰部段，曲轴通孔在所述腰部段与所述第一气缸和第二气缸垂直相交；所述燃烧室段用于与单作用活塞的头部配合，所述辅助跑道段用于与单作用活塞尾部的第二导向面配合。

2.根据权利要求1所述的无连杆往复旋转运动转换装置使用的H型机体，其特征在于，所述辅助跑道段的壁厚小于所述燃烧室段。

3.根据权利要求1所述的无连杆往复-旋转运动转换装置使用的H型机体，其特征在于，所述燃烧室段设置有缸套。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的无连杆往复-旋转运动转换装置使用的H型机体，其特征在于，所述燃烧室段设置有冷却水套。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的无连杆往复-旋转运动转换装置使用的H型机体，其特征在于，所述辅助跑道段的长度小于燃烧室段的长度。

6.根据权利要求1所述的无连杆往复-旋转运动转换装置使用的H型机体，其特征在于，所述辅助跑道段的横截面采用非圆形形状。

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