專利名稱:曲柄圓滑塊往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的制作方法
本發(fā)明涉及無連桿往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。
傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)都是采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，由于這種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的不合理，導(dǎo)致巨大的往復(fù)慣性力，結(jié)構(gòu)上的不合理使得機(jī)器龐大而復(fù)雜。為了尋求更為合理的結(jié)構(gòu)，人們發(fā)明了許多種無連桿結(jié)構(gòu)形式，其中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)亦稱正弦機(jī)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。用于這種機(jī)構(gòu)的滑塊外形大都是矩形，由于為平面摩擦件，潤滑不易保證，機(jī)械效率較低，不宜用于高速、高負(fù)荷的情況。另外，平面件加工和裝配也很困難，制造成本高，實(shí)用性受到局限?！秲?nèi)燃機(jī)關(guān)》1981年第8期上報(bào)導(dǎo)了日本工業(yè)大學(xué)研制的無連桿內(nèi)燃機(jī)，采用園滑塊機(jī)構(gòu)，但必須是雙滑塊組合使用，氣缸是“+”型布置，無法作成單缸或多缸直列式機(jī)器。這樣，必有一缸或幾缸斜置，潤滑油容易竄入活塞頂部，引起重大事故(如活塞桿彎曲，缸蓋螺絲拉斷，缸蓋或活塞損壞)。而且起動(dòng)前必須排油，操作復(fù)雜。日本小倉勝從研究平衡問題出發(fā)，也采用了無連桿的曲柄園滑塊機(jī)構(gòu)，但配置了一套太陽輪系，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且由于沖擊負(fù)荷大，經(jīng)常打壞齒輪機(jī)構(gòu)。美國紫羅蘭公司也在研制類似的四缸機(jī)，均因輪系體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜而難于應(yīng)用。
本發(fā)明的目的就在于提供一種體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高的曲柄園滑塊往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)主要由帶有氣缸的機(jī)體(1)、缸蓋(2)、油底殼(3)、活塞(4)、園滑塊(5)、曲軸(6)、飛輪(7)以及配氣機(jī)構(gòu)、潤滑系統(tǒng)、供給與點(diǎn)火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成。它是通過曲柄園滑塊機(jī)構(gòu)將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明最突出的特點(diǎn)是，為了保證活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可靠地轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在曲柄園滑塊機(jī)構(gòu)上配置有一對(duì)內(nèi)齒輪付，其齒數(shù)比為2∶1。另一突出特點(diǎn)是可自配潤滑柱塞油泵。
本發(fā)明的園滑塊上開有偏心半徑為e的偏心園孔(8)，它與曲軸頸相配，可采取裝滾針形成滾動(dòng)付或裝軸瓦形成滑動(dòng)付的形式。園滑塊上還開有起平衡作用的扇形槽(10)和去重孔(11)，以及潤滑油孔(12)和端面潤滑的十字槽(13)，潤滑油孔(12)是開在偏心園孔中心與外園中心連線上的徑向通孔，活塞有一個(gè)導(dǎo)向部分(14)其中心線上開有直徑大于園滑塊的園孔(15)，園滑塊(5)裝于此孔中，可采用鑲襯套(16)后裝滾針(9)形成滾動(dòng)付或裝軸瓦形成滑動(dòng)付的方式?；钊麑?dǎo)向部分有兩種結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)行程與缸徑之比(簡(jiǎn)稱行徑比)小于0.8時(shí)，導(dǎo)向部分的尺寸與活塞直徑相等，如圖4、7所示，當(dāng)行徑比大于0.8時(shí)，導(dǎo)向部分尺寸大于活塞直徑，如圖5、8所示。這種結(jié)構(gòu)的活塞尾部有一柱塞(17)與油底殼中的柱塞套(18)配付形成潤滑油泵。油底殼中油面浸沒柱塞套，柱塞隨活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)而壓油，并經(jīng)潤滑油路送到活塞孔與園滑塊、園滑塊偏心孔與曲軸頸的接觸表面進(jìn)行潤滑。油路有兩種開設(shè)方法一是在活塞中心線上開一條從尾部柱塞端點(diǎn)起通往活塞園孔的小孔(19)，如圖9所示，二是在油底殼、機(jī)體、曲軸上開一條從柱塞套通往園滑塊與曲軸頸接觸面的油道(20)如圖1所示。根據(jù)活塞的兩種不同結(jié)構(gòu)形式，機(jī)體也有兩種相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，一種結(jié)構(gòu)是機(jī)體為一個(gè)由兩垂直園柱孔相貫的整體，其中一孔為安裝主軸頸的軸承孔，另一孔一部分為活塞在其中運(yùn)動(dòng)的氣缸，另一部分為活塞導(dǎo)向部分在其中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向段(圖7)。另一種結(jié)構(gòu)是機(jī)體為一個(gè)由互相垂直的園柱孔和階梯園柱孔相貫的整體。園柱孔為安裝曲軸主軸頸的軸承孔，階梯園柱孔的小園柱孔為活塞在其中運(yùn)動(dòng)的氣缸，大園柱孔為活塞導(dǎo)向部分在其中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向部(圖1和8)。機(jī)體也可作成兩截式。前述的內(nèi)齒輪付由固接在活塞導(dǎo)向部分上的內(nèi)齒圈(21)和曲軸上的齒輪(22)嚙合組成。內(nèi)齒圈與活塞導(dǎo)向部分的固接方式可采取鉚接或膠接等其他方式。齒輪與園滑塊之間裝有檔片(23)。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)由于省去了連桿，可不用專門的曲軸箱，降低了機(jī)體高度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，容易制成體積小、重量輕的機(jī)器。特別是作二沖程曲軸箱掃氣的內(nèi)燃機(jī)時(shí)，由于本機(jī)的曲軸箱容積不到常規(guī)機(jī)的1/4，故可獲得所需要的掃氣壓力，使其換氣達(dá)到最佳效果，可提高內(nèi)燃機(jī)的功率和效率由于活塞按余弦規(guī)律運(yùn)動(dòng)，相對(duì)常規(guī)機(jī)而言，等容度增加，填充效率和熱效率提高。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)無需另加潤滑油泵，即可達(dá)到理想的壓力潤滑效果，既減少了附件又簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。所以，本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、效率高、振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明可制造出各種型號(hào)的單缸或多缸的二行程及四行程的汽油機(jī)或柴油機(jī)。
圖1為內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。其中(1)表示機(jī)體(2)表示缸蓋(3)表示油底殼(4)表示活塞;(5)表示園滑塊;(6)表示曲軸;(7)表示飛輪;(18)表示柱塞套;(20)表示油孔。
圖2為園滑塊視圖。其中(8)表示偏心園孔;(10)表示扇形槽;(11)表示去重孔;(12)表示潤滑油孔;(13)表示十字槽。
圖3為圖2的Ⅰ-Ⅰ剖視圖。
圖4為導(dǎo)向部分尺寸等于活塞直徑的活塞的立體圖。其中(14)表示導(dǎo)向部分(15)表示園孔。
圖5為導(dǎo)向部分尺寸大于活塞直徑的活塞的立體圖。其中(14)表示導(dǎo)向部分，(15)表示園孔。
圖6為活塞總成裝配圖。其中(16)表示襯套;(9)表示滾針，(21)表示內(nèi)齒圈。
圖7為導(dǎo)向部分尺寸等于活塞直徑的活塞與機(jī)體配付的剖視圖。
圖8為導(dǎo)向部分尺寸大于活塞直徑的活塞與機(jī)體配付的剖視圖。其中(17)表示柱塞。
圖9為表示在活塞上開潤滑油孔的剖視圖。其中(17)為柱塞;(18)為柱塞套，(19)為油孔。
圖10為表示曲軸與齒輪裝配關(guān)系的視圖，其中(22)表示齒輪。
圖11為曲軸總成的裝配圖。其中(23)為檔片。
圖12為實(shí)施例一的剖視圖。
圖13為實(shí)施例二的剖視圖。
實(shí)施例一根據(jù)本發(fā)明制造3PS二沖程風(fēng)冷汽油機(jī)。用鋁合金鑄造出活塞，結(jié)構(gòu)如附圖4，用鋁合金或鑄鐵鑄造造出機(jī)體，內(nèi)齒輪付、曲軸和其他另件分別用普通結(jié)構(gòu)鋼，碳素結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵通過車、銑、磨等加工方法制得。把有關(guān)另件組裝成圖6所示的活塞總成和如圖11所示的曲軸總成、將活塞總成裝入氣缸體內(nèi)，曲軸總成通過軸承孔插入缸體，并使園滑塊進(jìn)入活塞孔，擰緊有關(guān)螺栓，裝上點(diǎn)火裝置、火花塞等，便得圖12所示的汽油機(jī)。該機(jī)重量?jī)H2.5kg，轉(zhuǎn)速5000γpm，經(jīng)初步實(shí)驗(yàn)，油耗率為350g/PS·h。
實(shí)施例二根據(jù)本發(fā)明制造四行程柴油機(jī)。另件的制造，組裝方法，使用材料與實(shí)施例一同?；钊麨楦綀D5所示結(jié)構(gòu)，其尾部有一柱塞，與油底殼上的柱塞套相配形成柱塞泵，潤滑油路如圖9所示，園滑塊采用圖2所示結(jié)構(gòu)。裝上配氣機(jī)構(gòu)和供給系統(tǒng)后得到圖13所示的柴油機(jī)。該機(jī)重量20Kg，功率3PS，油耗率210g/PS.h。
權(quán)利要求
1.一種曲柄園滑塊往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，它由帶有氣缸的機(jī)體，缸蓋、油底殼、曲軸、活塞、園滑塊、飛輪、配氣機(jī)構(gòu)、供給系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成，所述的園滑塊上有一偏心半徑為e的偏心園孔，與曲軸頸相配，園滑塊可滑動(dòng)地裝于活塞導(dǎo)向部分的園孔中，形成曲柄園滑塊機(jī)構(gòu)，將活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其特征在于曲柄園滑塊機(jī)構(gòu)上配置有一對(duì)內(nèi)齒輪付，它由固接在活塞導(dǎo)向部分上的內(nèi)齒圈和安裝在曲軸上的齒輪嚙合組成，其齒數(shù)比為2∶1。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于活塞有一尺寸與活塞直徑相等的導(dǎo)向部分，其中心線上開有安裝園滑塊的園孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于機(jī)體是一個(gè)由兩垂直園柱孔相貫的整體，一孔為安裝主軸頸的軸承孔，另一孔一部分為活塞在其中運(yùn)動(dòng)的氣缸，一部分為活塞導(dǎo)向部分在其中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向段。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于活塞有一尺寸大于活塞直徑的導(dǎo)向部分，其中心線上開有安裝園滑塊的園孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于機(jī)體是一個(gè)由互相垂直的園柱孔和階梯園柱孔相貫的整體，園柱孔為安裝曲軸頸的軸承孔，階梯園柱孔的小園柱孔為活塞在其中運(yùn)動(dòng)的氣缸，大園柱孔為活塞導(dǎo)向部分在其中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4、5所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于活塞尾部有一個(gè)小園柱體，油底殼上有一個(gè)柱塞套與前述小園柱配付形成潤滑油泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于活塞中心線上開有一條從尾部柱塞端點(diǎn)起通往園孔的油孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于油底殼、機(jī)體、以及曲軸上開有從柱塞套通往園滑塊與曲軸頸接觸面的油道。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7、8所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于園滑塊的偏心園孔中心與外園中心連線上開有作為潤滑油道的經(jīng)向通孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述的園滑塊上開有去重孔和扇形槽，以及端面潤滑的十字槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于園滑塊上的偏心園孔內(nèi)裝有形成滾動(dòng)軸承的滾針或形成滑動(dòng)軸承的軸瓦。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于活塞導(dǎo)向部分的園孔內(nèi)裝有形成滾動(dòng)軸承的滾針或形成滑動(dòng)軸承的軸瓦。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于形成內(nèi)齒輪付的內(nèi)齒圈鉚接或膠接在活塞導(dǎo)向部分上。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于小齒輪固接在曲軸頸上并與前述內(nèi)齒圈相嚙合。
專利摘要
一種曲柄圓滑塊往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。通過曲柄半徑為e的曲軸和一個(gè)偏心半徑亦為e的圓滑塊將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞行程為4e。為了保證活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可靠地轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在曲柄圓滑塊機(jī)構(gòu)上配有一對(duì)內(nèi)齒輪副。該機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、效率高、振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)?？捎糜趩胃谆蚨喔椎亩谐桃约八男谐唐蜋C(jī)或柴油機(jī)。當(dāng)行程與缸徑比小于0.8時(shí)效果尤佳。
文檔編號(hào)F02B75/00GK85100358SQ85100358
公開日1986年8月20日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者黎正中 申請(qǐng)人:黎正中導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan