CN2196708Y - 双缸单活塞传动装置 - Google Patents

Abstract

一种双缸单活塞传动装置，主要包括缸体1、活 塞2、定位凸缘3、调整螺栓4、机座5、轴承6、传动轮 7、支承凸缘8等，能使往复运动和旋转运动互相转 换，有零件少、外形小、转速高、转矩均匀、造价低，和 能用来组合成多组多缸单活塞传动装置，易于实现产 品的通用化和系列化等优点，适于作内燃机、压缩机 和液压泵等，属机构传动技术领域，用途大，涉及工、 农、交通运输等主要领域，易于实施，发展前景光明。

Description

本实用新型涉及一种双缸单活塞传动装置，属机械传动技术领域。

一种已有的、性能较好的、能使往复运动和旋转运动互相转换的机械装置是本发明人设计发明的、中国专利申请号为93226574.X的双活塞传动装置。该装置虽有不含偏心的转动另件（如曲柄），运行时无离心惯性力，机振小，噪音低，输出转矩均匀，另件少，外形尺寸小，造价低，摩擦功耗小，传动效率高，寿命长和能用多个该装置组成多缸双活塞传动装置等优点，但由于活塞封套在缸体内，所以该装置有难以实现活塞润滑、散热和冷却，导致难以进一步提高转速的缺点。此外，该装置还有另件数量不够少，外形尺寸不够小的缺点。

本实用新型的发明目的是提供一种有已有技术全部优点，而没有已有技术缺点，即易于实现活塞润滑、散热和冷却，另件少，外形尺寸小和转速高的双缸单活塞传动装置。

附图说明：

图1是双缸单活塞传动装置结构示意图，其中1是缸体，2是活塞，3是定位凸缘，4是调整螺栓，5是机座，6是轴承，7是传动轮，8是支承凸缘，9是缸体定位槽，10是活塞定位槽，11是封闭曲线沟槽，A－A是AA处的截面图。图中未示出位于缸体1左端和右端的二只缸体盖。

图2是活塞定位槽10和一种封闭曲线沟槽11的中心线展开图，其中s为活塞2的行程，ω表示活塞2的旋转方向。

图3是缸体1中安装有定位凸缘3和压紧螺栓15的局部结构示意图。

图4是安装在机座5的轴承座孔上的轴承6和二端外径为轴颈的传动轮7的局部结构示意图。

图5是四个（双缸单活塞传动装置组成四组八缸单活塞传动装置的简图，其中B－B是BB处的截面，12是中心轮轴，13是中心轮轴承，14是中心轮。

现结合附图说明本实用新型的技术内容。

双缸单活塞传动装置主要包括缸体1，活塞2，定位凸缘3，调整螺栓4，机座5，轴承6，传动轮7，支承凸缘8，缸体定位槽9，活塞定位槽10和封闭曲线沟槽11。双缸指缸体1，共二只。二只缸体1的形状和大小相同。二只缸体1分别固定在机座5的二侧的缸体安装孔中，左边右边各一只。单活塞指活塞2。活塞2的柱面上刻有活塞定位槽10，其横截面形状为半圆形，数量为不小于二的偶数，均匀分布在活塞2的柱面上，奇数槽偏于活塞2的一端，偶数槽偏于活塞2的另一端，二个端分别安装在二缸体1中。缸体1的内壁柱面上刻有缸体定位槽9，其横截面形状与活塞定位槽10的形状相匹配，也为半圆形；数量与位于各缸体1内的活塞2的一端上的活塞定位槽10的数量相等；并分别与各自对应的活塞定位槽10对齐。图1示出二只缸体1的内壁柱面上各刻有二个横截面为半圆形的缸体定位槽9，活塞2的柱面上刻有四个横截面为半圆形的活塞定位槽10，分别与二只缸体1上的各自对应的缸体定位槽9对齐，活塞定位槽10的形状及大小与缸体定位槽9的相同，缸体1上的二个缸体定位槽9均匀分布在缸体1内壁的同一段柱面上，四个活塞定位槽10分成奇、偶数槽二组，均匀分布在活塞2二端的柱面上，如图2的展开图所示。偏上和偏下的活塞定位槽10分别是奇数槽和偶数槽。定位凸缘3的形状及大小与缸体定位槽9和活塞定位槽10的相匹配。定位凸缘3是球体或圆柱体。图1示出了定位凸缘3采用球体的例子，其数量与活塞定位槽10的数量相同。定位凸缘3安装在缸体定位槽9和活塞定位槽10中，缸体定位槽9、活塞定位槽10和定位凸缘3构成使定位凸缘3落在活塞定位槽10和缸体定位槽9内和使活塞2在二只缸体1中只能作往复运动的约束机构。上述约束机构也可以改用图3所示的结构来实现：取消缸体定位槽9，加长活塞定位槽10，在缸体1中安装定位凸缘3和压紧螺栓15，它们均匀地分布在缸体1的同一个横截面上，并分别与各自对应的活塞定位槽10对齐，定位凸缘3和压紧螺栓15构成使定位凸缘3落在活塞定位槽10内的约束机构；定位凸缘3和活塞定位槽10构成使活塞2在二只缸体1中只能作往复运动的约束机构。传动轮7位于二只缸体1的末端之间，是一个二端内孔分别安装有轴承6的轴套，二只轴承6的内孔分别装在二只缸体1的末端的外圆圆周上。在图1中，轴承6是滚动轴承，可改用滑动轴承；传动轮7是齿轮，可改用链轮、带轮、或摩擦轮。轴承6与传动轮7构成使传动轮7只能在轴承6上作旋转运动的约束机构。上述的约束机构也可改用图4所示的结构来完成：传动轮7二端外圆圆周是支承在轴承6上的轴颈，轴承6是带止推面的滑动轴承，也可改用滚动轴承。轴承6固定在机座5的内侧壁的轴承座孔上。传动轮7中部制有容纳支承凸缘8的孔和安装调整螺栓4的螺纹孔。传动轮7套在活塞2上，活塞2柱面上刻有封闭曲线沟槽11，支承凸缘8与调整螺栓4构成使支承凸缘8落在封闭曲线沟槽11中的约束机构。支承凸缘8的横截面的形状和大小与封闭曲线沟槽11的横截面的形状和大小相匹配。支承凸缘8的形状是球体、圆柱体或圆台体，封闭曲线沟槽11对应的横截面的形状是半圆形、矩形或梯形。支承凸缘8的个数为一个或一个以上。一个以上时，支承凸缘8均匀地分布在传动轮7的同一横截面上。调整螺栓4的个数与支承凸缘8的个数同。图1的A－A截面示出了二个支承凸缘8均匀分布在传动轮7的同一横截面上的结构。图2示出一种封闭曲线沟槽11的中心线的展开图，封闭曲线沟槽11包含二段形状完全相同的曲线段。曲线段的段数为大于等于1的正整数，可与支承凸缘8的个数相等，也可是支承凸缘8个数的整数倍。曲线段的段数和形状与传动力、活塞行程、传动速比等因素有关，可根据凸轮设计原则进行设计。封闭曲线沟槽11与支承凸缘8构成使活塞2在二只缸体1中作往复运动和旋转运动的约束机构。

把转矩传至传动轮7，传动轮7与轴承6构成的约束机构使传动轮7只能在轴承6上作旋转运动，支承凸缘8随之旋转。支承凸缘8与封闭曲线沟槽11构成的约束机构使活塞2在二只缸体1中作往复运动和旋转运动的复合运动。活塞定位槽10，缸体定位槽9与定位凸缘3构成的约束机构，或定位凸缘3与活塞定位槽10构成的约束机构使活塞2在二只缸体1中不能作旋转运动，只能作往复运动。上述三个约束机构使活塞2只能在缸体1中作单一的往复运动。传动轮7旋转一周，活塞2往复的次数与封闭曲线沟槽11包含的形状完全相同的曲线段的段数相等。图1和图2示出的曲线段的段数为二，传动轮7每旋转一周，活塞2往复二次。活塞2运动规律取决于封闭曲线沟槽11的形状。这种工作方式使本实用新型的双缸单活塞传动装置适于作压缩机和液压泵之类机器。

在活塞2的二端轮流施加推力，活塞2在推力驱动下和在支承凸缘8与封闭曲线沟槽11构成的约束机构作用下，在缸体1中作往复运动和旋转运动的复合运动。在缸体定位槽9，活塞定位槽10与定位凸缘3构成的约束机构或定位凸缘3与定位槽10构成的约束机构作用下，活塞2在二只缸体1中不能作旋转运动，只能作往复运动。在上述二机构的联合约束下，封闭曲线沟槽11随活塞2一起作往复运动，轮流作用在活塞2上的推力，通过封闭曲线沟槽11，传给支承凸缘8，继而传给传动轮7，传动轮7与轴承6构成的约束机构使传动轮7只能在轴承6上作旋转运动，不能作往复运动。因此轮流作用在活塞2的二端的推力只能使传动轮7作旋转运动。活塞2往复次数等于封闭曲线沟槽11包含的形状完全相同的曲线段的段数时，传动轮7旋转一周。图1和图2示出的曲线段的段数为二，活塞2往复二次，即活塞2二端依次受到四次推力的驱动，传动轮7旋转一周。这种工作方式使本实用新型的双缸单活塞传动装置适于作内燃机之类机器。输出的转矩是均匀的。

本实用新型的双缸单活塞传动装置的活塞2在全部工作行程中，其中部始终有一段暴露在二只缸体1末端的空隙间。这给活塞2的润滑、冷却、散热带来极大的方便，为提高转速创造了极为有利的条件，这是已有技术所不具备的。

本实用新型的双缸单活塞传动装置通过位于活塞2中部的传动轮7输出或输入转矩，活塞2既承受轴向力，又直接传递转矩，活塞2粗大坚实，得到分别安装在二只缸体1内的活塞2的二个端的支撑，加载后活塞2几乎没有变形和几乎没有偏离设计轴线的方向，所以本实用新型的双缸单活塞传动装置特别适于用来组合成多组多缸单活塞传动装置，以成倍增大装置的总排量，改善转矩的均匀性，减小机振，降低噪声和实现产品的通用化和系列化。多组多缸单活塞传动装置的组数与缸数之比为1：2，组数为大于1的正整数。组合时需加中心轮轴12，中心轮轴轴承13和中心轮14及扩大了的机座5。多个双缸单活塞传动装置均匀地分布在中心轮轴12的四周，固定在扩大了的机座5上，多个双缸单活塞传动装置各自的传动轮7与中心轮14构成接触或不接触的传递旋转运动的约束机构。传动轮7和中心轮14为齿轮时，两者构成接触的约束机构；传动轮7和中心轮14为链轮时，两者构成不接触的约束机构。现以四组八缸单活塞传动装置作为本实用新型的一个实施例，结合图5说明如下。

实施例：

四组八缸单活塞传动装置由四个双缸单活塞传动装置、中心轮轴12、中心轮轴轴承13、中心轮14和扩大了的机座5组成。四个双缸单活塞传动装置均匀地安装在扩大了的机座5上的中心轮轴12的四周。中心轮14为齿轮，传动轮7也为齿轮，四只传动轮7与中心轮14啮合。传动轮7与中心轮14的转速比等于后者与前者的齿数比，由本实用新型拟作的用途决定。本实施例中速比选为1：2，即传动轮7旋转一周，中心轮14旋转二周。传动轮7和中心轮14可改用链轮，只是占据的空间较大。在本实施例中，传动轮7与中心轮14之间不允许有滑差，所以，传动轮7与中心轮14不宜采用带轮或摩擦轮。本实施例的功能与双缸单活塞传动装置的完全相同，工作原理也相同，这里就不再重复。本实施例的缸体的总排量是双缸单活塞传动装置的缸体的四倍，作内燃机时，中心轮轴12输出的功率亦为双缸单活塞传动装置的四倍。中心轮14旋转一周受到八次推动，中心轮轴12输出的转矩极为均匀。运行时四只活塞2中，二只的往复运动方向与另二只的始终完全相反，机座5上所受到的往复惯性力和往复惯性力矩几乎接近完全抵消，加上不会产生离心惯性力，使得本实施例产生的机振和发出的噪声都极小。

与已有技术相比本实用新型有以下优点：

1.主要另件少二个，无大型另件和体积较小巧，结构较紧凑，造价较低廉。

2.活塞2能获得有效的润滑、冷却、散热，转速高，缸体单位时间的排量大。

3.在缸体1的内壁上只需加工长度极短的缸体定位槽9，甚至可以取消缸体定位槽9，而只在活塞2柱面上加工活塞定位槽10，使得加工较为容易，主要另件二只缸体1完全相同，活塞2只有一个，使产品的通用化和系列化的程度又有进一步的提高。

4.用多个双缸单活塞传动装置组合成的多组多缸单活塞传动装置，缸体的总排量大，输出功率大。

上列优点使得本实用新型特别适于用来作内燃机（如汽车、轻型飞机、船舶交通工具的发动机），压缩机（如冰箱、气泵等的压缩机）或液压泵（如油泵、水泵等），本实用新型易于实施，用途大，涉及面（如工业、农业、交通运输、建筑、国防等重要的国民经济领域）广，潜在的经济和社会效益巨大，是一项发展前景无比光明的新产品。

Claims (10)

1、一种双缸单活塞传动装置，主要包括缸体1，活塞2，机座5，轴承6，传动轮7，支承凸缘8和封闭曲线沟槽11，其特征在于，它还包括定位凸缘3，调整螺栓4，缸体定位槽9和活塞定位槽10，缸体1，共二只，二只缸体1的形状和大小相同，二只缸体1分别固定在机座5的二侧的缸体安装孔中，左边右边各一只，活塞2的柱面上刻有活塞定位槽10，其横截面形状为半圆形，数量为不小于二的偶数，均匀分布在活塞2的柱面上，奇数槽偏于活塞2的一端，偶数槽偏于活塞2的另一端，二个端分别安装在二缸体1中，缸体1的内壁柱面上刻有缸体定位槽9，其横截面形状与活塞定位槽10的形状相匹配，也为半圆形，数量与位于各缸体1内的活塞2的一端上的活塞定位槽10的数量相等，并分别与各自对应的活塞定位槽10对齐，定位凸缘3的形状及大小与缸体定位槽9和活塞定位槽10的相匹配，定位凸缘3安装在缸体定位槽9和活塞定位槽10中，缸体定位槽9、活塞定位槽10和定位凸缘3构成使定位凸缘3落在活塞定位槽10和缸体定位槽9内和使活塞2在二只缸体1中只能作往复运动的约束机构，传动轮7位于二只缸体1的末端之间，是一个二端内孔分别安装有轴承6的轴套，二只轴承6的内孔分别装在二只缸体1的末端的外圆圆周上，轴承6是滚动轴承或滑动轴承，传动轮7是齿轮，链轮，带轮，或摩擦轮，轴承6与传动轮7构成使传动轮7只能在轴承6上作旋转运动的约束机构，传动轮7中部制有容纳支承凸缘8的孔和安装调整螺栓4的螺纹孔，传动轮7套在活塞2上，活塞2柱面上刻有封闭曲线沟槽11，支承凸缘8与调整螺栓4构成使支承凸缘8落在封闭曲线沟槽11中的约束机构，支承凸缘8的横截面的形状和大小与封闭曲线沟槽11的横截面的形状和大小相匹配，支承凸缘8的形状是球体，圆柱体或圆台体，封闭曲线沟槽11对应的横截面的形状是半圆形，矩形或梯形，支承凸缘8的个数为一个或一个以上，一个以上时，支承凸缘8均匀地分布在传动轮7的同一横截面上，调整螺栓4的个数与支承凸缘8的个数同，封闭曲线沟槽11包含形状完全相同的曲线段的段数为大于等于1的正整数，可与支承凸缘8的个数相等，也可是支承凸缘8个数的整数倍，封闭曲线沟槽11与支承凸缘8构成使活塞2在二只缸体1中作往复运动和旋转运动的约束机构，是一种能使往复运动和旋转运动互相转换的、转速高的、输出转矩均匀的、工作平稳的、另件少的、外形小的、能用来组合成多组多缸单活塞传动装置的双缸单活塞传动装置的产品。

2、根据权利要求1所述的双缸单活塞传动装置，其特征在于，二只缸体1的内壁柱面上刻有二个横截面为半圆形的缸体定位槽9，活塞2的柱面上刻有四个横截面为半圆形的活塞定位槽10。

3、根据权利要求1所述的双缸单活塞传动装置，其特征在于，定位凸缘3是球体或圆柱体。

4、根据权利要求1所述的双缸单活塞传动装置，其特征在于，在缸体1中安装定位凸缘3和压紧螺栓15，它们均匀地分布在缸体1的同一个横截面上，并分别与各自对应的加长了的活塞定位槽10对齐，定位凸缘3和压紧螺栓15构成使定位凸缘3落在活塞定位槽10内的约束机构，定位凸缘3和活塞定位槽10构成使活塞2在二只缸体1中只能作往复运动的约束机构。

5、根据权利要求1所述的双缸单活塞传动装置，其特征在于，传动轮7二端外圆圆周是支承在轴承6上的轴颈，轴承6固定在机座5的内侧壁的轴承座孔上，传动轮7，轴承6和机座5构成使传动轮7在轴承6上只能作旋转运动的约束机构，轴承6是滚动轴承或带止推面的滑动轴承。

6、根据权利要求1所述的双缸单活塞传动装置，其特征在于，支承凸缘8的个数为二。

7、根据权利要求1所述的双缸单活塞传动装置，其特征在于，封闭曲线沟槽11包含形状完全相同的曲线段的段数为二。

8、根据权利要求1所述的双缸单活塞传动装置，其特征在于，多个该装置与中心轮轴12，中心轮轴轴承13，中心轮14，扩大的机座15等一起组成多组多缸单活塞传动装置，多个双缸单活塞传动装置均匀分布在中心轮轴12四周，固定在扩大的机座5上，多个双缸单活塞传动装置各自的传动轮7与中心轮14构成接触的传输旋转运动的约束机构，传动轮7和中心轮14是齿轮。

9、根据权利要求1和8所述的双缸单活塞传动装置，其特征在于，多个双缸单活塞传动装置各自的传动轮7与中心轮14构成接触的传输旋转运动的约束机构，传动轮7和中心轮14是链轮。

10、根据权利要求1，8和9所述的双缸单活塞传动装置，其特征在于，组合成的多组多缸单活塞传动装置的组数是大于1的正整数，缸数与组数之比为2：1，一个多组多缸单活塞传动装置实例的组数和缸数分别为四和八。

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