CN202007888U - 一种用于曲柄圆滑块机构的活塞及其内燃机、压缩机 - Google Patents

Abstract

一种用于曲柄圆滑块机构的活塞，具有冠部、活塞座、连接部；所述冠部包括活塞顶、活塞环带和导向裙部，该导向裙部包括两个从活塞环带下端伸出、对称设置在两侧的上导向条；所述活塞座包括设置圆滑块容置孔的圆滑块容置体以及位于圆滑块容置体两侧的下导向条；所述连接部连接活塞顶底面和所述圆滑块容置体上部；所述连接部中设置有沿活塞轴向延伸的油道柱，该油道柱中设置油道，该油道在上部通过两个分支分别联通到两个上导向条外弧面的出油孔，该油道下端联通到圆滑块容置孔内壁的下进油口。与现有技术相比，本实用新型提供的活塞为润滑油提供了从圆滑块容置孔流向上导向条外弧面的通路。本实用新型同时提供使用上述活塞的内燃机和压缩机。

Description

一种用于曲柄圆滑块机构的活塞及其内燃机、压缩机

技术领域

本实用新型涉及曲柄圆滑块机构，具体涉及一种用于曲柄圆滑块机构的活塞。本实用新型同时涉及使用上述活塞的内燃机、压缩机。

背景技术

传统发动机的运动机构为曲柄连杆机构。在这种运动机构下，活塞的往复运动需要通过与其连接的连杆传递给曲轴，在运动过程中，连杆随着活塞的运动作来回的摆动，使活塞受到以高阶函数变化的周期性侧向力。

由于连杆的存在，曲柄连杆机构内燃机存在体积庞大、笨重、平衡性能差等缺点，为了解决这些问题，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”，这种内燃机的特点是取消了连杆，采用开有偏心圆孔的圆滑块与特殊设计的活塞总成相配合，实现活塞的直线往复运动到旋转运动的转化。

请参看图1、图2，分别根据中国专利文献CN85100358B说明书图4、图5公开的活塞立体图绘制。从图中可以看出，该种内燃机的活塞总成具有冠部01、活塞座02两个部分，所述冠部01与传统内燃机的活塞头作用相同，其顶部称为活塞顶，为燃烧室的一部分；冠部周边则设置有若干活塞环槽，用于安置气环、油环，实现对汽缸的密封。图中，在冠部下方，设置所述活塞座02，该活塞座02主体部分为薄块状，该薄块的两个侧边能够与机体的滑道配合，称为导向侧面；其平面的中心线上则开有内径和圆滑块外径配合的圆孔，该圆孔称为圆滑块容置孔03。根据不同的情况，活塞座02的宽度可以等于冠部01的宽度，如图1；也可以大于冠部01的宽度，如图2。在所述冠部01和活塞座02之间，有时还根据设计需要设置连接部04.

上述活塞在实际使用中并不能满足所有的曲柄圆滑块内燃机的需求，在实际使用中，根据不同的曲柄圆滑块内燃机的具体结构，需要设计不同形式的活塞。尤其是活塞作为往复运动件，需要在高速情况下往复运动，其结构强度、刚度要求高，需要根据情况对其进行加强。另外，活塞往复运动导轨面还需要润滑油提供润滑，因此，需要考虑润滑油管路的设计。上述现有技术提供的活塞均没有公开以上相关结构。

发明内容

针对上述缺陷，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内燃机、压缩机的活塞，该活塞具有更高的刚度和强度，并能够以适当的结构为活塞提供润滑油路。

本实用新型提供一种用于曲柄圆滑块机构的活塞，该活塞具有冠部、活塞座、连接所述冠部和活塞座的连接部；所述冠部包括活塞顶、活塞环带和导向裙部，该导向裙部具体是两个从所述活塞环带下端伸出、对称设置在两侧的上导向条；所述活塞座包括设置圆滑块容置孔的圆滑块容置体以及位于圆滑块容置体两侧的下导向条；所述连接部连接活塞顶底面和所述圆滑块容置体上部；所述连接部中设置有沿活塞轴向延伸的油道柱，该油道柱中设置油道，该油道在上部通过两个分支分别联通到两个上导向条外弧面的出油孔，该油道下端联通到圆滑块容置孔内壁的下进油口。

优选的，所述连接部为横截面为工字型的连接肋板。

优选的，所述连接肋板的工字型的两个盖板分别设置在与两侧的上导向条沿径向相对的位置。

优选的，所述上导向条的靠底端位置和与其相对的连接部的连接肋板的盖板之间，设置有垂直连接两个相对面的第二加强肋。

优选的，在所述活塞顶的底面，设置有沿工字型肋板的盖板面延伸到活塞环带内壁面的第一加强肋。

优选的，在所述油道柱上端，在所述活塞顶的底面设置有与油道柱垂直相交并垂直于所述上导向条的对称中心面的中间加强肋。

优选的，所述油道柱沿所述工字型连接肋板的腹板中轴线布置。

优选的，油道柱靠上部位置通过两个相互呈V型的油道柱分支连接到上导向条，上述油道柱分支沿工字型肋板的腹板设置并穿过工字型肋板的盖板；所述油道在上部的两个分支即设置在该油道柱分支中。

优选的，该活塞为双作用活塞，其冠部和连接部对称设置。

本实用新型同时提供一种内燃机，该内燃机使用上述任一项技术方案所述的活塞。

本实用新型同时提供一种压缩机，该压缩机使用上述任一项技术方案所述的活塞。

与现有技术相比，本实用新型提供的用于曲柄圆滑块机构的活塞通过设置在连接部的沿活塞轴向延伸的油道柱及其分支，为润滑油提供了从圆滑块容置孔流向上导向条外弧面的通路，使活塞在往复运动过程中，其上导向条外弧面与机体提供的往复运动导轨面之间的摩擦面能够获得足够的润滑油，降低往复运动的摩擦阻力。同时，该油道柱还起到加强肋的作用，提高了活塞的强度和刚度。

在本实用新型的优选实施例中，所述活塞的连接部采用刚度较好的工字型截面；在进一步优选的实施例中，所述活塞的上导向条的靠底端位置和与其相对的连接肋板的盖板之间，设置有垂直连接两个向对面的第二加强肋。在其他进一步优选的实施方式中，还设置了其他加强肋，以上结构均能够有效的加强活塞的刚度，避免其在高强度的往复运动中出现变形。

附图说明

图1是根据中国专利文献CN85100358B说明书图4绘制的现有技术活塞的立体图；

图2是根据中国专利文献CN85100358B说明书图5绘制的现有技术活塞的另一个立体图；

图3是本实用新型第一实施例的立体图之一；

图4是本实用新型第一实施例的立体图之二；

图5是本实用新型第一实施例的立体图之三；

图6是是本实用新型第一实施例的立体剖视图；

图7是本实用新型第二实施例的立体图。

具体实施方式

请参看图3，该图为本实用新型第一实施例提供的一种用于曲柄圆滑块机构的活塞的立体图之一。请同时参看图4，该图为本实用新型第一实施例提供的一种用于曲柄圆滑块机构的活塞的立体图之二。请同时参看图5，该图为本实用新型第一实施例提供的用于曲柄圆滑块机构的活塞的立体图之三。请同时参看图6，该图为本实用新型第一实施例提供的用于曲柄圆滑块机构的活塞的立体剖视图，其剖面为垂直于圆滑块容置孔的中轴线的活塞中心平面。结合以上立体图，可以清楚的明了该活塞各个部分的结构，并且可以看出其润滑油路的布置状况。

如上述图所示，该活塞为单作用活塞，具有冠部1、活塞座2、以及连接所述冠部1和活塞座2的连接部3。

所述冠部1从上到下依次包括活塞顶1-1、活塞环带1-2和导向裙部1-3。所述活塞顶1-1和所述活塞环带1-2构成开口向下的圆筒形，所述导向裙部1-3类似于从上述圆筒向下伸出的一对支撑脚。

所述活塞顶1-1位于冠部1的顶部，和传统活塞的活塞顶作用结构相同，在活塞安装使用后，作为燃烧室的下底面，其顶面可以按照燃烧室的实际需要进行设计，该实施例中，顶面即设置了凹坑1-1-1，由于活塞顶1-1的顶面形状和本实用新型关系不大，在此不予详细说明。

所述活塞环带1-2位于活塞顶1-1的下部，其外径面上设置有若干环槽，这些环槽为用于安置油环、气环等密封件，与普通活塞的设置基本相同。

所述导向裙部1-3具体是从活塞环带向下端伸出、对称设置在两侧的上导向条1-3-1，上导向条1-3-1为外径面呈弧形面的条状体，该弧形面是以活塞中心轴线为中心的圆柱面的一部分，其所在的圆柱面的直径根据需要可能略大于或者等于所述活塞顶1-1的外径面。上导向条1-3-1在上述圆柱面上延伸一个很小的弧度，整体呈伸出的条状。上导向条1-3-1的功能是与气缸的内壁面配合，为活塞提供往复运动的支持。

所述活塞座2包括设置圆滑块容置孔2-3的圆滑块容置体2-1，以及对称设置在圆滑块容置体2-1两侧的下导向条2-2。所述圆滑块容置体2-1为具有一定厚度的薄板状，并且其中心面经过该活塞的轴线，并且和所述上导向条1-3-1的弧形的对称中心面相重合。圆滑块容置体2-1 中心开设所述圆滑块容置孔2-3，该圆滑块容置孔2-3的直径较大，占据了圆滑块容置体2-1的大部分。所述下导向条2-2设置在圆滑块容置体2-1两侧，为和所述上导向条1-3-1相似的条状，并且外径面也是与活塞轴线重合的圆柱面上的圆弧面的一部分。但是，上述两个下导向条2-2外径面所在的圆柱面的直径大于上述上导向条1-3-1所在的圆柱面的直径。所述圆滑块容置体2-1的四角设置相互呈十字形的连接到所述下导向条2-2的四个肋条2-4，上述肋条中设置从所述圆滑块容置孔2-3内径面流向所述下导向条2-2表面的油道2-5。所述下导向条2-2内侧和所述圆滑块容置体2-1外径面之间，通过肋板2-6连接。

所述连接部3连接活塞顶1-1底面和所述圆滑块容置体2-1上部。该连接部3的具体结构为横截面为工字型的连接肋板，并且，该工字型连接肋板的工字型的两个盖板3-2分别设置在与两侧的上导向条1-3-1沿径向相对的位置；所述工字型连接肋板的腹板3-3的中心面与圆滑块容置体2-1的中心面重合。沿所述工字型肋板的腹板中心轴线，设置有以活塞的中轴线为中心轴线的圆柱形的油道柱3-1，该油道柱3-1中心设置油道3-1-1，该油道柱3-1上部接近所述活塞顶1-1的位置设置两个互相呈Y型的油道柱分支3-1-2，上述油道柱分支3-1-2穿过所述盖板3-1分别连接到两个上导向条1-3-1。上述油道柱分支3-1-2中的设置的油道3-1-1的分支油道3-1-3则分别连通道位于上导向条1-3-1外径面的出油孔1-3-1-1，该油道下端连通到圆滑块容置孔2-3内壁的下进油口2-3-1。该油道柱3-1及其分支同时可以起到加强肋的作用。上述油道3-1-1的加工方式之一是从圆滑块容置孔2-3底部从下向上钻孔，因此，图中可以看出在圆滑块容置体2-1底部有一个工艺孔2-1-2，该工艺孔2-1-2在加工完成后可以封上以免漏油。

为了保证活塞的强度，在活塞上设置多处加强肋结构。在所述活塞顶1-1的底面，就设置有三条垂直于所述上导向条1-3-1的对称中心面设置的加强肋。具体包括，与所述油道柱3-1垂直相交设置的中间加强肋1-1-2，以及两条从所述工字型的连接肋板的盖板3-2的两端设置的沿盖板面、活塞顶1-1底面向两侧延伸到活塞环带内壁面的第一加强肋1-1-3。另外，在所述上导向条1-3-1的靠底端位置和与其相对的连接肋板的盖板3-2之间，设置有垂直连接两个相对面的第二加强肋3-4。该第二加强肋3-4有助于加强所述上导向条1-3-1的强度，避免其断裂。

以上实施例提供的活塞，为活塞提供了良好的油路，润滑油能够通过肋条2-4中间的油道2-5从圆滑块流向所述下导向条2-2表面；同时，润滑油还可以通过油道柱3-1中间的油道3-1-1，以及分支油道3-1-3流向所述上导向条1-3的表面，为活塞的两个往复运动的摩擦面都提供运动支撑。同时，所述油道柱3-1以及肋条2-4还同时起到加强肋的作用，有效增加了活塞的刚度。

同样为了增加活塞的刚度，该活塞还在多处薄弱环节设置了加强肋，尤其是在所述上导向条1-3的底部设置的连接两个相对面的第二加强肋3-4，有效增加了上导向条1-3的刚度和强度，降低了上导向条1-3变形或者断裂的可能性。

本实用新型第二实施例提供一种双作用活塞，该活塞同样使用上述结构，即将上述单作用活塞的结构对称的应用于其另一端即可。在此不再详细说明。

将上述活塞用于内燃机或者压缩机，可获得使用上述活塞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 (11)

1.一种用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，具有冠部、活塞座、连接所述冠部和活塞座的连接部；所述冠部包括活塞顶、活塞环带和导向裙部，该导向裙部具体是两个从所述活塞环带下端伸出、对称设置在两侧的上导向条；所述活塞座包括设置圆滑块容置孔的圆滑块容置体以及位于圆滑块容置体两侧的下导向条；所述连接部连接活塞顶底面和所述圆滑块容置体上部；所述连接部中设置有沿活塞轴向延伸的油道柱，该油道柱中设置油道，该油道在上部通过两个分支分别联通到两个上导向条外弧面的出油孔，该油道下端联通到圆滑块容置孔内壁的下进油口。

2.根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述连接部为横截面为工字型的连接肋板。

3.根据权利要求2所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述连接肋板的工字型的两个盖板分别设置在与两侧的上导向条沿径向相对的位置。

4.根据权利要求3所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述上导向条的靠底端位置和与其相对的连接部的连接肋板的盖板之间，设置有垂直连接两个相对面的第二加强肋。

5.根据权利要求2所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，在所述活塞顶的底面，设置有沿工字型肋板的盖板面延伸到活塞环带内壁面的第一加强肋。

6.根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，在所述油道柱上端，在所述活塞顶的底面设置有与油道柱垂直相交并垂直于所述上导向条的对称中心面的中间加强肋。

7.根据权利要求2所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所述油道柱沿所述工字型连接肋板的腹板中轴线布置。

8.根据根据权利要求7所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，油道柱靠上部位置通过两个相互呈V型的油道柱分支连接到上导向条，上述油道柱分支沿工字型肋板的腹板设置并穿过工字型肋板的盖板；所述油道在上部的两个分支即设置在该油道柱分支中。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，该活塞为双作用活塞，其冠部和连接部对称设置。

10.一种内燃机，其特征在于，使用上述权项1-权项9任一项所述的活塞。

11.一种压缩机，其特征在于，使用上述权项1-权项9任一项所述的活塞。

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