專利名稱：一種曲柄圓滑塊機構(gòu)及其內(nèi)燃機、壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及往復-旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，特別是涉及一種曲柄圓滑塊機構(gòu)。本實用新型同時涉及使用上述曲柄圓滑塊機構(gòu)的內(nèi)燃機、壓縮機。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)發(fā)動機的運動機構(gòu)為曲柄連桿機構(gòu)。在這種運動機構(gòu)下，活塞的往復運動需要通過與其連接的連桿傳遞給曲軸，在運動過程中，連桿隨著活塞的運動作來回的擺動，使活塞受到以高階函數(shù)變化的周期性側(cè)向力。由于連桿的存在，曲柄連桿機構(gòu)內(nèi)燃機存在體積龐大、笨重、平衡性能差等缺點， 為了解決這些問題，中國專利文獻CN85100358B公開了一種“曲柄圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”，這種內(nèi)燃機的特點是取消了連桿，采用開有偏心圓孔的圓滑塊與特殊設(shè)計的活塞總成相配合，實現(xiàn)活塞的直線往復運動到旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)化。以上述專利文獻為基礎(chǔ)，中國專利文獻CN1067741C公開了一種“曲柄雙圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”。該內(nèi)燃機采用活塞與動平衡滑塊配對的方式，兩者分別在呈90度布置的往復運動軌道上運動，活塞和動平衡滑塊之間相互克服活點，可以避免采用齒輪機構(gòu)克服活點對機構(gòu)壽命的影響；同時，活塞和動平衡滑塊的運動合力形成從曲軸中心指向曲柄銷中心的離心力，便于進行平衡，使該機構(gòu)可以達到理想的動平衡效果。該機構(gòu)的問題在于， 所述活塞和動平衡滑塊之間沿曲軸軸線存在距離L，使兩者在曲軸上形成彎矩，使整個機構(gòu)無法完全平衡。在中國專利文獻CN1144880A中，則公開了一種“曲柄多圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”，該內(nèi)燃機采用三圓滑塊的曲柄圓滑塊機構(gòu)，該機構(gòu)采用三個往復運動元件形成往復運動元件組，三個往復運動元件的往復運動軌道相互垂直，其中位于中間的往復運動元件的質(zhì)量為其他兩個往復運動元件的質(zhì)量之和，位于中間的往復運動元件中安裝的圓滑塊的質(zhì)量為安裝在兩邊的往復運動元件中的圓滑塊的質(zhì)量之和。三個圓滑塊相互固定形成圓滑塊組，其中位于兩側(cè)的圓滑塊同相安裝，位于中間的圓滑塊與兩側(cè)的圓滑塊以180°相位差安裝。上述三個圓滑塊的偏心孔套在同一個曲柄銷上。上述機構(gòu)中，所有往復運動慣性力最終可以合成一個旋轉(zhuǎn)慣性力，便于通過設(shè)置平衡元件實現(xiàn)平衡。并且，由于中間往復運動元件在尺寸上設(shè)置為恰好在兩側(cè)的往復運動元件的中間位置，使整個機構(gòu)在曲軸上不會形成彎矩，也就是說，在理論上，該結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)完全的平衡效果。但是，該機構(gòu)的良好動平衡效果有賴于其設(shè)置的中間往復運動件，整個機構(gòu)過于復雜，并且增加了往復運動元件的數(shù)量， 需要增加曲柄銷的長度，造成軸系剛度降低。另外，機器的制造成本也顯著增加，可靠性也有所下降。對于要求尺寸較小的機器，不可能采用上述機構(gòu)。盡管上述專利文獻中公開的均為內(nèi)燃機，但其運動機構(gòu)也可以適用于壓縮機、抽真空機等需要設(shè)置實現(xiàn)往復-旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換機構(gòu)的機械上。
發(fā)明內(nèi)容
3[0007]本實用新型提供一種曲柄圓滑塊機構(gòu)，該機構(gòu)能夠使曲柄圓滑塊機構(gòu)的空間布置獲得改進，為整個機構(gòu)實現(xiàn)完全的平衡的效果提供了可能。本實用新型同時提供使用上述往復運動件的內(nèi)燃機和壓縮機。本實用新型提供的曲柄圓滑塊機構(gòu)，包括分列式往復運動件和單列式往復運動件；所述分列式往復運動件為兩頭均設(shè)置有冠部的雙作用活塞，其導向部被一縱向槽分為相互平行的兩列，分別稱為第一列導向部和第二列導向部；所述第一列導向部上設(shè)置第一圓滑塊容置孔，所述第二列導向部上設(shè)置第二圓滑塊容置孔，分別用于安置第一圓滑塊和第二圓滑塊；所述單列式往復運動件為單作用活塞，其導向部插入所述分列式往復運動件的縱向槽中，與所述分列式往復運動件垂直交叉，該導向部上設(shè)置安置中間圓滑塊的中間圓滑塊容置孔；所述第一圓滑塊和第二圓滑塊同相安裝，所述中間圓滑塊夾在上述第一圓滑塊和第二圓滑塊之間并與上述兩個圓滑塊以180°相位差安置，相鄰圓滑塊彼此固定； 所述分列式往復運動件稱為分列式雙作用活塞，所述單列式往復運動件稱為單列式單作用活塞。優(yōu)選的，所述單列式單作用活塞的導向部以厚度方向插入所述分列式雙作用活塞的縱向槽。優(yōu)選的，所述分列式雙作用活塞的往復運動方向為水平方向，所述單列式單作用活塞的往復運動方向為垂直方向。優(yōu)選的，所述第一列導向部和所述第二列導向部的厚度相同。優(yōu)選的，所述第一列導向部和所述第二列導向部具有完全相同的結(jié)構(gòu)和尺寸。優(yōu)選的，所述第一圓滑塊和第二圓滑塊為相同的圓滑塊。優(yōu)選的，所述第一圓滑塊、第二圓滑塊和中間圓滑塊組成的圓滑塊組，其質(zhì)量中心落在曲柄銷的軸線上。優(yōu)選的，所述分列式雙作用活塞和所述單列式單作用活塞的質(zhì)量相同。優(yōu)選的，所述分列式雙作用活塞和所述單列式單作用活塞的重心均位于其各自的軸線上。優(yōu)選的，所述分列式雙作用活塞的往復運動軌道的中心線和所述單列式單作用活塞的往復運動軌道的中心線相互垂直共面。優(yōu)選的，所述分列式雙作用活塞的往復運動軌道的中心線和所述單列式單作用活塞的往復運動軌道的中心線的交點位于該曲柄圓滑塊機構(gòu)的曲軸的旋轉(zhuǎn)軸上。優(yōu)選的，所述縱向槽的槽長大于等于單列式單作用活塞的導向部寬度加上該分列式雙作用活塞的往復運動行程。本實用新型同時提供一種內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機采用上述技術(shù)方案所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)。本實用新型提供一種壓縮機，該壓縮機采用上述技術(shù)方案所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)。本實用新型提供的曲柄圓滑塊機構(gòu)，包括導向部被縱向槽分為兩列的分列式雙作用活塞，縱向槽可以容納與該活塞配對的單列式單作用活塞的導向部穿過，其槽長和布置位置為該活塞自身提供了往復運動的行程空間。在該分列式雙作用活塞的兩列導向部上的圓滑塊容置孔中都安置圓滑塊，并和位于兩者之間的安置在單列式單作用活塞上的圓滑塊固定形成圓滑塊組。設(shè)分列式雙作用活塞的往復運動中心軸線和曲軸旋轉(zhuǎn)軸線的交點為A， 單列式單作用活塞往復運動中心軸線和曲軸旋轉(zhuǎn)軸線的交點為B，上述結(jié)構(gòu)可以使A、B兩點之間的距離顯著減小，降低由于該距離而在曲軸軸線上產(chǎn)生的彎矩。在該曲柄圓滑塊機構(gòu)的優(yōu)選方案中，所述分列式雙作用活塞的第一列導向部和第二列導向部具有相同的厚度甚至完全相同的結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)可以使上述提到的A、B兩點重合，沿曲軸軸線的彎矩將不復存在，整個機構(gòu)的平衡性得到顯著提高。

圖I是本實用新型實施例提供的曲柄圓滑塊機構(gòu)的立體示意圖；圖2是本實用新型實施例提供的曲柄圓滑塊機構(gòu)的另一角度的立體示意圖；圖3是本實用新型實施例提供的曲柄圓滑塊機構(gòu)中單列式單作用活塞的立體示意圖。
具體實施方式
本實用新型實施例提供一種采用雙作用分列式活塞和單作用單列式活塞相組合形成的曲柄圓滑塊機構(gòu)。請參看圖1，該圖為本實施例提供的曲柄圓滑塊機構(gòu)的立體圖。請參看圖2，該圖為該曲柄圓滑塊機構(gòu)的另一立體圖。上述圖均沒有示出以曲柄銷穿過圓滑塊偏心孔的曲軸，因為該部分和背景技術(shù)提及的雙圓滑塊機構(gòu)、三圓滑塊機構(gòu)相同，在此為突出本發(fā)明的特點，將其省略。如上述圖所示，該曲柄圓滑塊機構(gòu)包括兩個往復運動件，分別是分列式雙作用活塞I和單列式單作用活塞2，兩者分別布置在相互垂直的往復運動軌道上。其中分列式雙作用活塞I為水平布置，在水平方向上左右運動；單列式單作用活塞2以垂直方向布置，其頂面向上。從圖I、2可以看出，所述分列式雙作用活塞I的導向部1-2被一縱向槽1-4分為相互平行的兩列分叉，所述單列式單作用活塞2的導向部2-2以其厚度方向穿過所述縱向槽1-4，使兩個往復運動件實現(xiàn)交叉。從圖中可以看出，所述分列式雙作用活塞I的縱向槽1-4為所述單列式單作用活塞2提供了與分列式雙作用活塞I交叉的空間，使兩個往復運動件的往復運動中心線能夠在一個平面上垂直交叉，這一點是該曲柄圓滑塊機構(gòu)的主要特點。所述分列式雙作用活塞I采用具有分叉的導向部結(jié)構(gòu)，具體請看圖I和圖2中示出的該活塞。所述分列式雙作用活塞I為具有第一冠部1-1和第二冠部1-5的分列式雙作用活塞，其導向部1-2被一縱向槽1-4分為相互平行的兩列分叉，分別稱為第一列導向部 1-2-1和第二列導向部1-2-2 ;所述第一列導向部1-2-1和所述第二列導向部1-2-2具有相同的結(jié)構(gòu)，尤其是具有相同的厚度，以及在相同的位置上設(shè)置有相同的圓滑塊容置孔。如圖所示，所述第一列導向部1-2-1上設(shè)置第一圓滑塊容置孔1-3-1，所述第二列導向部上設(shè)置第二圓滑塊容置孔1-3-2，分別用于安置第一圓滑塊3-1和第二圓滑塊3-2。上述兩個圓滑塊是相同的圓滑塊。該分列式雙作用活塞I的第一冠部1-1和第二冠部1-5相當于傳統(tǒng)曲柄連桿機構(gòu)中的活塞，其結(jié)構(gòu)設(shè)計相同，在此不再贅述。如圖I、圖2、圖3所示，所述單列式單作用活塞2具有冠部2-1以及導向部2_2。所述冠部2-1與傳統(tǒng)活塞的結(jié)構(gòu)相同，在用于內(nèi)燃機時為燃燒室的底面，在用于壓縮機時， 為活塞的工作面，其結(jié)構(gòu)與其它曲柄圓滑塊機構(gòu)的單作用活塞相應部位基本相同，在此不再贅述。所述導向部2-2的外廓為長方體，中間設(shè)置中間圓滑塊容置孔2-3。該單列式單作用活塞的導向部2-2厚度根據(jù)所述分列式雙作用活塞I的縱向槽1-4的槽寬設(shè)計，使其以厚度方向恰好可以插入所述縱向槽1-4，使分列式雙作用活塞I和所述單列式單作用活塞2 能夠在兩者的導向部位交叉。所述導向部的厚度，具體是指導向部沿其圓滑塊容置孔軸線這一維度的尺寸。上述分列式雙作用活塞I的縱向槽1-4需要具有足夠的槽長，以使其往復運動過程中，該分列式雙作用活塞I的往復運動不會與所述單列式單作用活塞2產(chǎn)生干涉。該槽長根據(jù)兩個往復運動件的空間布置的距離關(guān)系確定，在盡量緊湊的情況下，期望所述分列式雙作用活塞I運動到左、右止點時，其導向部1-2的兩端，也就是第一冠部1-1和第二冠部1-5的內(nèi)側(cè)面，和單列式單作用活塞2的導向部2-2的靠近該側(cè)的導軌面接近，但不會碰上，所以需要保證所述縱向槽1-4的長度不小于所述單列式單作用活塞2的導向部2-2的寬度加上該分列式雙作用活塞I的行程。所述分列式雙作用活塞I的第一圓滑塊容置孔1-3-1中安置第一圓滑塊3-1、所述第二圓滑塊容置孔1-3-2中安置第二圓滑塊3-2，兩者為同相設(shè)置，所述雙作用活塞2上安置的中間圓滑塊(圖未示出)與上述兩個圓滑塊反相設(shè)置，即以180°相位差設(shè)置。三個圓滑塊的偏心孔均套在曲軸的同一個曲柄銷上，相鄰圓滑塊彼此以定位銷或者其他結(jié)構(gòu)相互固定。三個圓滑塊彼此之間相互貼合，這樣可以盡可能節(jié)省空間，減小整個結(jié)構(gòu)的尺寸。為了獲得最佳的平衡效果，所述第一圓滑塊3-1和所述第二圓滑塊3-2的厚度均為所述中間圓滑塊的厚度的1/2，并且，第一圓滑塊3-1和所述第二圓滑塊3-2的質(zhì)量之和等于所述中間圓滑塊的質(zhì)量。將采用上述結(jié)構(gòu)用于內(nèi)燃機，即獲得使用該曲柄圓滑塊機構(gòu)的內(nèi)燃機的實施例， 將上述結(jié)構(gòu)用于壓縮機，即獲得使用該曲柄圓滑塊機構(gòu)的壓縮機的實施例。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，包括分列式往復運動件和單列式往復運動件; 所述分列式往復運動件為兩頭均設(shè)置有冠部的雙作用活塞，其導向部被一縱向槽分為相互平行的兩列，分別稱為第一列導向部和第二列導向部；所述第一列導向部上設(shè)置第一圓滑塊容置孔，所述第二列導向部上設(shè)置第二圓滑塊容置孔，分別用于安置第一圓滑塊和第二圓滑塊；所述單列式往復運動件為單作用活塞，其導向部插入所述分列式往復運動件的縱向槽中，與所述分列式往復運動件垂直交叉，該導向部上設(shè)置安置中間圓滑塊的中間圓滑塊容置孔；所述第一圓滑塊和第二圓滑塊同相安裝，所述中間圓滑塊夾在上述第一圓滑塊和第二圓滑塊之間并與上述兩個圓滑塊以180°相位差安置，相鄰圓滑塊彼此固定；所述分列式往復運動件稱為分列式雙作用活塞，所述單列式往復運動件稱為單列式單作用活塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述單列式單作用活塞的導向部以厚度方向插入所述分列式雙作用活塞的縱向槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述分列式雙作用活塞的往復運動方向為水平方向，所述單列式單作用活塞的往復運動方向為垂直方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述第一列導向部和所述第二列導向部的厚度相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述第一列導向部和所述第二列導向部具有完全相同的結(jié)構(gòu)和尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述第一圓滑塊和第二圓滑塊為相同的圓滑塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述第一圓滑塊、第二圓滑塊和中間圓滑塊組成的圓滑塊組，其質(zhì)量中心落在曲柄銷的軸線上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述分列式雙作用活塞和所述單列式單作用活塞的質(zhì)量相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述分列式雙作用活塞和所述單列式單作用活塞的重心均位于其各自的軸線上。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述分列式雙作用活塞的往復運動軌道的中心線和所述單列式單作用活塞的往復運動軌道的中心線相互垂直共面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述分列式雙作用活塞的往復運動軌道的中心線和所述單列式單作用活塞的往復運動軌道的中心線的交點位于該曲柄圓滑塊機構(gòu)的曲軸的旋轉(zhuǎn)軸上。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述縱向槽的槽長大于等于單列式單作用活塞的導向部寬度加上該分列式雙作用活塞的往復運動行程。
13.一種內(nèi)燃機，其特征在于，采用上述權(quán)項I-權(quán)項12所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)。
14.一種壓縮機，其特征在于，采用上述權(quán)項I-權(quán)項12所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)。
專利摘要本實用新型提供曲柄圓滑塊機構(gòu)，包括分列式往復運動件和單列式往復運動件；分列式往復運動件為雙作用活塞，導向部被縱向槽分為相互平行的第一列導向部和第二列導向部；第一列導向部上設(shè)置第一圓滑塊容置孔，第二列導向部上設(shè)置第二圓滑塊容置孔，分別安置第一圓滑塊和第二圓滑塊；單列式往復運動件為單作用活塞，其導向部插入所述分列式往復運動件的縱向槽中，與所述分列式往復運動件垂直交叉；第一圓滑塊和第二圓滑塊同相安裝，中間圓滑塊夾在上述第一圓滑塊和第二圓滑塊之間并與上述兩個圓滑塊以180°相位差安置，相鄰圓滑塊彼此固定。該曲柄圓滑塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)可以降低該機構(gòu)在曲軸軸線上的彎矩，并且比現(xiàn)有的三圓滑塊機構(gòu)更小。
文檔編號F04B39/00GK202349136SQ201120498458
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者郭立軍, 馬玉生, 馬青龍, 黎明, 黎正中 申請人:北京中清能發(fā)動機技術(shù)有限公司