CN203271914U

CN203271914U - 一种曲柄圆滑块单缸内燃机

Info

Publication number: CN203271914U
Application number: CN 201220742201
Authority: CN
Inventors: 黎明; 黎正中
Original assignee: Beijing Sinocep Engine Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Sinocep Engine Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2022-12-28

Abstract

本实用新型公开了一种曲柄圆滑块单缸内燃机，包括机体和设置于该机体中的曲柄圆滑块机构；机体包括本体，在本体上设置有气缸和曲轴箱；所述曲柄圆滑块机构包括活塞、曲轴、圆滑块和动平衡旋块；所圆滑块设置于活塞的圆滑块容置孔中；圆滑块与动平衡旋块相位在大于90度且小于等于180度之间设置，偏心圆孔和偏心通孔相对准，轴线位于同一直线上；圆滑块与动平衡旋块连为一体，并通过偏心圆孔和偏心通孔套接于曲轴的曲柄销上；所述曲轴的两主轴颈分设于机体的两轴承孔的主轴承中；其中，在所述动平衡旋块的偏心通孔或圆滑块的偏心圆孔的朝向主轴颈的端面侧还设置有齿轮，所述机体上相应位置设置有内齿圈。本实用新型的单缸机结构简单，制造工艺简化。

Description

一种曲柄圆滑块单缸内燃机

技术领域

本实用新型涉及内燃机，具体涉及一种曲柄圆滑块运动转换机构的单缸内燃机。

背景技术

在传统的内燃机中，通过曲柄连杆机构实现活塞的往复运动与曲轴的旋转运动之间的转换。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，中国专利文献CN85100358A公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”，所述中国专利文献公开的内燃机的特点是其中的往复运动与旋转运动的转换机构中，用曲柄圆滑块机构取代了曲柄连杆机构。在曲柄圆滑块机构的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，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。

但是上述的中国专利文献公开的均为单缸机，其为解决活点问题，需要在曲柄销和活点上设置相互配合的齿轮副，此外，该结构并不能完全平衡器往复惯性力，基于此，中国专利文献CN1144879A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”。该专利文献中，将圆滑块设置为圆滑块组，并设置至少一对相互垂直往复运动的活塞，以此将各自的往复惯性力转化为作用于曲柄销上的离心力，在通过在飞轮和皮带轮上设置配种加以平衡。并且，活点问题也同时的到解决。但是，在单缸机上，若想达到往复惯性力完全平衡的效果，则不得不采用上述双圆滑块或三圆滑块结构，并使其中一活塞不做功，仅仅起到往复惯性力转化的作用，称之为动平衡滑块。这不但增加功耗，而且也使机器变得可靠性降低，并加大机体的制造难度。

基于上述原因，又提出了一种具备动平衡旋块的曲柄圆滑块机构，该机构结构和制造工艺简单，且制造成本低，应用该机构的单缸机的整体体积也不会增加太多。文献号为CN101886693A的中国专利文献即公开了一种具有动平衡旋块的曲柄圆滑块机构。在该机构中，双圆滑块构成的圆滑块组的其中一个圆滑块被动平衡旋块所替代；动平衡旋块为具备偏心孔的质量部件，其与圆滑块装配为一体。有关所述动平衡旋块的结构可参考该专利文献。

上述设置动平衡旋块的曲柄圆滑块机构解决了平衡的问题，但是应用于单缸机时还需克服活点问题，其通过在曲轴曲柄销和活塞上设置齿轮副来解决活点问题。然而，在内燃机中，曲轴作为运动转换的重要零部件，需要承受很大的力，对其加工制造有着很高的要求，在曲轴上设置外齿使得曲轴的制造工艺更为复杂，是的整机的制造成本增大。

实用新型内容

本实用新型提供一种曲柄圆滑块单缸内燃机，以解决现有曲柄圆滑块单缸内燃机的上述的问题。

本实用新型提供的一种曲柄圆滑块单缸内燃机，包括机体和设置于该机体中的曲柄圆滑块机构；

所述机体包括本体，在所述本体上设置有气缸和曲轴箱，曲轴箱设置于所述气缸下侧，二者内部空腔相连通；在所述曲轴箱壁上设置有两个曲轴轴承孔；

所述曲柄圆滑块机构包括活塞、曲轴、圆滑块和动平衡旋块；

所述活塞包括活塞座和设置于所述活塞座一端部的活塞头，在所述活塞座上设置有圆滑块容置孔，侧边还设置有导向部；

所述圆滑块为扁圆柱体形，在其上设置有偏心圆孔；所述动平衡旋块上设置有偏离其质心的偏心通孔；

所述圆滑块设置于活塞的圆滑块容置孔中；所述圆滑块与动平衡旋块相位在大于90度小于等于180度之间设置，偏心圆孔和偏心通孔相对准，轴线位于同一直线上；圆滑块与动平衡旋块连为一体，并通过偏心圆孔和偏心通孔套接于曲轴的曲柄销上；

所述曲轴的两主轴颈分设于所述机体本体的两轴承孔的主轴承中；

其中，在所述动平衡旋块的偏心通孔或圆滑块的偏心圆孔的朝向主轴颈的端面侧还设置有齿轮，所述机体上相应位置设置有与该齿轮相配合的内齿圈，所述齿轮和内齿圈构成该单缸内燃机的解决活点的机构。

可选的，所述内齿圈设置于所述机体本体侧壁上。

可选的，所述内齿圈与所述机体本体一体成型。

可选的，所述内齿圈设置于所述轴承孔中的主轴承上。

可选的，所述主轴承与所述轴承孔壁之间还设置有主轴承定位结构。

可选的，所述圆滑块与动平衡旋块通过相应位置设置的定位销孔和定位销紧固为一体；或者，通过设置在二者上的内外花键连为一体。

可选的，所述曲轴的曲柄销沿轴向分为径向尺寸不同的两个轴段，且所述两轴段分别与圆滑块的偏心圆孔和动平衡旋块的偏心通孔相配合。

可选的，所述曲轴为分体式，所述曲轴的曲柄销和其中一主轴颈通过连接件固为一体。

可选的，所述圆滑块与动平衡旋块相位差为180度，所述圆滑块的质心位于所述偏心圆孔中心，所述动平衡旋块质量等于所述活塞的质量。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:本实用新型的单缸内燃机通过设置动平衡旋块，将活塞的往复惯性力转化为离心力，使得往复惯性力可通过飞轮配置来平衡；并通过在圆滑块或动平衡旋块上设置外齿轮，在机体上设置内齿轮的结构来解决活点的问题；本单缸内燃机既不需要设置动平衡滑块解决平衡问题，也不需要在活塞和曲柄销上设置齿轮副解决活点问题，使得该单缸机结构简单，体积小，重量轻，可靠性高，而且制造工艺简化，成本低。

附图说明

图1为应用于本实用新型的曲柄圆滑块机构的结构示意图；

图2为应用于本实用新型的单缸内燃机的圆滑块和动平衡旋块组件的示意图；

图3为应用于本实用新型的单缸内燃机的圆滑块的示意图；

图4为应用于本实用新型的单缸内燃机的内齿圈的示意图；

图5为本实用新型的曲柄圆滑块的单缸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。

请参考图5，其为本实用新型的曲柄圆滑块的单缸内燃机的实施例的剖视图。本实施例中，曲柄圆滑块单缸内燃机包括有机体和设置于该机体中的曲柄圆滑块机构。下面分别进行描述。

所述机体包括本体10，在所述机体本体10上设置有气缸10-1和曲轴箱10-2。所述气缸10-1设置于所述曲轴箱10-2的上侧，其构成该单缸内燃机的燃烧室以及活塞的运动空间，气缸10-1侧壁为活塞提供导向。所述曲轴箱10-2用于容纳曲柄圆滑块机构，在所述曲轴箱10-2的侧壁上设置有两个相对的轴承孔（未标示），所述两轴承孔通过轴承对曲轴提供支撑。所述两轴承孔的中心线与所述气缸10-1的中心线垂直相交叉。

请进一步参考图5，所述曲柄圆滑块机构包括一圆滑块1、动平衡旋块3、活塞5和曲轴6。

与现有的曲柄圆滑块机构的活塞相同，本实施例中活塞5包括有活塞头和活塞座，所述活塞头设置于活塞座的其中一端，二者可以一体成型，也可以通过活塞销连为一体。在所述活塞头侧壁设置有诸如油环环槽、气环环槽的结构。所述活塞座上设置有圆滑块容置孔，在活塞座的侧边还设置有导向部。

所述圆滑块1呈扁圆柱体形，为具有两相对端面以及外周面的扁圆柱体，其具有圆形的外周面（或称为外圆面）。所述圆滑块1的形状还可以参考附图3，所述图3示出了圆滑块1的剖视图。所述的圆滑块1外周面与所述活塞5上的圆滑块容置孔相配合。在所述圆滑块1置于圆滑块容置孔中时，二者之间可以滑动配合，圆滑块1可以在所述圆滑块容置孔中绕所述圆滑块1的端面中心轴线转动。

在所述圆滑块1上偏离其外圆轴线位置设置有贯穿其两端面的圆形通孔，该圆形通孔称为偏心圆孔1-1。所述偏心圆孔1-1的轴线与所述圆滑块的外圆轴线平行，但是不重合。

所述偏心圆孔1-1的轴线偏离该圆滑块1的外圆轴线的距离称为偏心距e，所述偏心距e可以根据往复运动部件的行程而定。所述偏心圆孔1-1为圆形通孔，其用于容纳曲轴部件的曲柄销，其尺寸大小使得曲柄销可以与偏心圆孔1-1之间滑动配合，或者在偏心圆孔1-1中设置滑动轴承或滚动轴承后，曲柄销与滑动轴承或滚动轴承的内周面相配合。

此外，在所述圆滑块1的至少一端还可以设置有去重槽（未标示）。本实施例中，以在所述本体1的两端均设置去重槽为例进行说明。所述去重槽设置于所述圆滑块1的两端，形成由所述的两相对端面向圆滑块1内部的凹槽。本实施例中所述两端的去重槽位置相对应，形状相同。当然在所述去重槽的底部还可以设置去重孔（图未示出）。

设置所述的去重槽和去重孔可减轻整个圆滑块体1的重量，使得该圆滑块1应用于曲柄圆滑块运动转换机构时，具有较小的旋转质量。此外，所述去重槽还可以调整圆滑块1的重心位置，使得圆滑块1的重心接近或与圆滑块1的外周面几何形心重合。所述去重槽可以有各种形状，在本实施例中，设置所述去重槽在垂直于圆滑块1的中心轴线方向的截面为月牙形。通过设置所述的去重槽，所述圆滑块截面具有“工”字型结构，该结构使得圆滑块1具有较高的刚度，能承受较大的力，在工作时不易变形。

所述圆滑块1的偏心圆孔1-1的一端面侧还设置有解决活点的机构，本实施例中所述解决活点的机构具体为围绕所述偏心圆孔1-1外周的齿轮2。该齿轮2可与设置于机体本体10上的内齿圈7（如图5所示）相配合，以解决单缸机的“活点”问题。其中“活点”问题是指当曲轴旋转到圆滑块的外圆中心与曲轴主轴心线相重合时的，会出现曲轴旋转而活塞不运动的情形。在前述背景技术所列举的专利文献中对活点也有说明。故为了克服该问题，需要通过相配合设置的齿轮2以及机体上的内齿圈7相互作用，以使得圆滑块、曲轴越过该位置，保证往复运动与旋转运动的正常转换。本实施例中，在圆滑块的偏心圆孔端面侧设置齿轮，而在机体上设置与之配对的内齿圈；这与背景技术的专利文献中在活塞以及曲轴曲柄销上分别设置相互配对的齿轮副的情形不同。本实施例提供了解决活点问题的另一方案。其中，本实施例中，所述解决活点的机构中的齿轮2与所述圆滑块1一体成型。

在所述圆滑块1的偏心圆孔1-1另一端面侧设置有与该圆滑块1连为一体的的动平衡旋块3。所述动平衡旋块3的结构如图2所示（需要说明的是，图2示出的是在动平衡旋块的外侧设置有齿轮2的情形，但是动平衡旋块3与圆滑块之间的相对位置关系和装配关系与齿轮2设置于圆滑块上还是动平衡旋块上无关。故参考图2说明动平衡旋块的结构及其与圆滑块的装配位置关系）。请参考图2，所述动平衡旋块3为一质量部件，其外廓形状在此不作限定。所述动平衡旋块3上相应于圆滑块1的偏心圆孔位置设置有与该偏心圆孔同轴的通孔，称为偏心通孔，所述偏心通孔偏离圆滑块质心的距离也为e。

在所述动平衡旋块3与圆滑块1装配为一体时，所述圆滑块1的偏心圆孔与所述动平衡旋块的偏心通孔相对准，二者轴线位于同一直线上。而且，圆滑块和偏心圆孔的相位满足如下关系：所圆滑块1的质心、偏心圆孔的中心和动平衡旋块3的质心分别为O₁、O₂和O₃，三者在垂直于圆滑块1外圆轴线的平面上的投影分别为A、B和C，则∠ABC大于90°。为取得更佳的平衡效果，需∠ABC等于180°。

在所述圆滑块1的质心位于其偏心圆孔的几何形心时，所述动平衡旋块的质量等于所述活塞5的质量。但这不是必要的。二者质量可以不同，质心距离相对于偏心圆孔1-1也可不同。所述圆滑块的偏心圆孔与动平衡旋块的偏心通孔套入曲轴的曲柄销，从而将该圆滑块和动平衡旋块套接于曲柄销上。所述偏心圆孔和偏心通孔的径向尺寸可以相同，也可以不相同。在不同时，所述曲轴的曲柄销沿轴向分为径向尺寸不同的两个轴段，且所述两轴段分别于圆滑块的偏心圆孔和动平衡旋块的偏心通孔相配合。

在应用具有该动平衡旋块和圆滑块于曲柄圆滑块机构时，该动平衡旋块不再设置于活塞或动平衡滑块之中，其设置方式类似于传统曲柄连杆机构的配重块，但是其结构及平衡原理则与所述配重块完全不同。

如上所述，所述的齿轮2既可以如图3所示的设置于圆滑块的一端面侧，也可以如图2所示的情形，设置于动平衡旋块的一端面侧，但无论设置于哪一侧，圆滑块与动平衡旋块在本实施例中都是必需的，且二者之间的装配关系如上所述。圆滑块和动平衡旋块形成的组件装配于如图5所示的曲轴6上，曲轴6的两主轴颈通过主轴承被支撑于机体本体10的两轴承孔中。曲轴的具体结构可参考现有的曲柄圆滑块机构中的曲轴，这里不再赘述。圆滑块1容置于活塞5的圆滑块容置孔中，活塞5设置于机体本体10的气缸中。齿轮2与设置于内齿圈7相啮合。

需要说明的是，所述机体上的内齿圈7与所述机体本体10可以一体成型，也可以与机体为分立式可拆装结构，图4示出了与机体本体10可拆卸的内齿圈7，在其上设置有内齿7-1。当然，所述内齿圈7还可以与机体本体上的主轴承设置在一起，构成主轴承的一部分，图1即示出了内齿圈7设置于主轴承9上的结构视图。主轴承装配于机体本体上之后，可以与圆滑块上的齿轮相配合。因而，在主轴承与机体本体之间需要设置该主轴承的定位结构，以保证内齿轮的配合，保证能够解决活点问题。定位结构包括定位槽结构和定位销结构，这里不再详述。

本实施例的通过设置动平衡旋块，将活塞的往复惯性力转化为离心力，使得往复惯性力可通过飞轮配置来平衡；并通过在圆滑块或动平衡旋块上设置外齿轮，在机体上设置内齿轮的结构来解决活点的问题；本实施例的单缸内燃机既不需要设置动平衡滑块解决平衡问题，也不需要在活塞和曲柄销上设置齿轮副解决活点问题，使得该单缸机结构简单，体积小，重量轻，可靠性高，而且制造工艺简化，成本低。

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

1.一种曲柄圆滑块单缸内燃机，包括机体和设置于该机体中的曲柄圆滑块机构；

所述圆滑块设置于活塞的圆滑块容置孔中；所述圆滑块与动平衡旋块相位在大于90度且小于等于180之间设置，偏心圆孔和偏心通孔相对准，轴线位于同一直线上；圆滑块与动平衡旋块连为一体，并通过偏心圆孔和偏心通孔套接于曲轴的曲柄销上；

2.根据权利要求1所述的曲柄圆滑块单缸内燃机，其特征在于，所述内齿圈设置于所述机体本体侧壁上。

3.根据权利要求2所述的曲柄圆滑块单缸内燃机，其特征在于，所述内齿圈与所述机体本体一体成型。

4.根据权利要求1所述的曲柄圆滑块单缸内燃机，其特征在于，所述内齿圈设置于所述轴承孔中的主轴承上。

5.根据权利要求4所述的曲柄圆滑块单缸内燃机，其特征在于，所述主轴承与所述轴承孔壁之间还设置有主轴承定位结构。

6.根据权利要求1所述的曲柄圆滑块单缸内燃机，其特征在于，所述圆滑块与动平衡旋块通过相应位置设置的定位销孔和定位销紧固为一体；或者，通过设置在二者上的内外花键连为一体。

7.根据权利要求1所述的曲柄圆滑块单缸内燃机，其特征在于，所述曲轴的曲柄销沿轴向分为径向尺寸不同的两个轴段，且所述两轴段分别与圆滑块的偏心圆孔和动平衡旋块的偏心通孔相配合。

8.根据权利要求7所述的曲柄圆滑块单缸内燃机，其特征在于，所述曲轴为分体式，所述曲轴的曲柄销和其中一主轴颈通过连接件固为一体。

9.根据权利要求1所述的曲柄圆滑块单缸内燃机，其特征在于，所述圆滑块与动平衡旋块相位差为180度，所述圆滑块的质心位于所述偏心圆孔中心，所述动平衡旋块质量等于所述活塞的质量。