專利名稱：用于曲柄圓滑塊機構的往復運動元件及其設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及曲柄圓滑塊機構，特別是涉及使用該機構的往復運動元件。本實 用新型同時提供使用該往復運動元件的設備。
背景技術：
往復活塞式的內燃機、壓縮機，都需要實現(xiàn)活塞的往復運動和曲軸的旋轉運動之 間的轉換。其中，往復式內燃機是將活塞的往復運動轉化為曲軸的旋轉運動，而往復式壓縮 機則是將曲軸的旋轉運動轉化為活塞的往復運動。目前的通用技術下，上述轉換過程均需 要使用曲柄連桿機構。由于曲柄連桿機構中連桿的存在，使機器龐大、笨重，無法完全平衡.為了解決上述問題，中國專利CN85100359A公開了一種“曲柄圓滑塊往復活塞式 內燃機”，中國專利ZL95111404. 2保護了一種“曲柄雙圓滑塊往復活塞式內燃機”，中國專利 ZL95111403.4保護了一種“曲柄多圓滑塊往復活塞式內燃機”。上述內燃機的共同特點是 對通用技術下內燃機的曲柄連桿機構進行了徹底改進，采用具有偏心圓孔的圓滑塊代替連 桿。所述偏心圓滑塊呈圓柱形，并且開有平行于圓柱體軸線的偏心圓孔，該偏心圓孔用于穿 過曲軸的曲柄銷。該內燃機的活塞包括冠部和導向部，其中導向部上開有圓孔，稱為圓滑塊 容置孔，該圓孔的內徑面和上述圓滑塊的外徑面相配合，所述圓滑塊即安置在該圓孔中。當 所述活塞受到汽缸中燃燒氣體的推動而在氣缸中往復運動時，所述偏心圓滑塊繞其自身的 圓心轉動，并進而帶動曲軸反向轉動，從而將活塞的往復運動轉化為曲軸的旋轉運動，再通 過與曲軸連接的旋轉部件向外傳遞功率。在雙圓滑塊或者多圓滑塊機構中，除了活塞這一 傳統(tǒng)發(fā)動機中的往復運動元件，還有另外一種往復運動元件，即為了獲得動平衡效果以及 克服活點而設置的動平衡滑塊，動平衡滑塊與活塞在機構的處于等價的地位，同樣要設置 圓滑塊容置孔。上述專利的思想也可以方便的轉用到壓縮機中，獲得曲柄圓滑塊壓縮機。采用上述曲柄圓滑塊機構，可以有效減小內燃機或者壓縮機的體積，并可以使機 構達到理想的動平衡效果，活塞與汽缸的側壓力也大幅降低。然而，在實際使用中，上述曲柄圓滑塊機構也暴露出一些顯著的缺陷。一個主要問 題是，在上述曲柄圓滑塊機構中，往復運動元件(即活塞或者動平衡滑塊的總稱)的圓滑塊 容置孔中需要安置圓滑塊，而在該圓滑塊的偏心孔中又要穿過曲柄銷，由于圓滑塊在活塞 的圓滑塊容置孔中需要旋轉，而曲柄銷也和圓滑塊有相對旋轉，這樣就需要在圓滑塊和往 復運動元件的圓滑塊容置孔之間設置軸承，在曲柄銷和圓滑塊的偏心孔之間也需要設置軸 承，上述軸承一般采用滑動軸承。這些結構使得該位置上各個零件布置非常密集。為了降 低整個機構的體積，往復運動元件外廓尺寸需要盡可能小，但是，往復運動元件的圓滑塊容 置孔又需要大到足以在其中安置圓滑塊、曲柄銷以及軸承等零件，這就使往復運動元件的 圓滑塊容置孔兩側邊位置一即活塞或者動平衡滑塊的腰部一比較薄，成為往復運動元件 強度的薄弱環(huán)節(jié)。請參看圖1，該圖示出一個活塞1，并示出其圓滑塊容置孔1-1，以及腰部 1-2。由于上述問題，使往復運動元件的腰部強度低，容易在往復運動過程中出現(xiàn)斷裂。為了解決上述問題，一般會對腰部1-2進行適當?shù)募訌姡?，這又受到往復運動元件尺寸 和圓滑塊尺寸的限制，使這種設計難以進行。

實用新型內容針對上述問題，本實用新型解決的技術問題在于，提供一種用于曲柄圓滑塊機構 的往復運動元件，該往復運動元件的腰部得到了有效的加強，并且不需要減少圓滑塊容置 孔的孔徑，使整個機構的尺寸安排不受影響。本實用新型提供的用于曲柄圓滑塊機構的往復運動元件，具體是活塞或者動平衡 滑塊，該往復運動元件的圓滑塊容置孔內徑面表面敷設有減磨材料層。優(yōu)選的，所述減磨材料層的厚度為0. 25mm至1. 5mm。優(yōu)選的，所述減磨材料的表面敷設軟金屬層。優(yōu)選的，所述減磨材料層為巴氏合金減磨材料層或者銅基軸承合金減磨材料層或 者鋁基軸承合金減磨材料層。優(yōu)選的，該往復運動元件主體為鐵制往復運動元件、鋼制往復運動元件或者鈦合 金制往復運動元件。優(yōu)選的，在涂覆減磨材料層之前的圓滑塊容置內徑面上，開有燕尾形或者螺旋形 的溝槽。優(yōu)選的，在圓滑塊容置孔徑向開設有直通內徑表面的油孔。優(yōu)選的，在圓滑塊容置孔內徑面表面開設有軸向的油槽。本實用新型同時提供一種設備，具體是采用曲柄圓滑塊機構的內燃機，該內燃機 使用上述任意一項技術方案所述的往復運動元件。本實用新型同時提供一種設備，具體是采用曲柄圓滑塊機構的壓縮機，該壓縮機 使用上述任意一項技術方案所述的往復運動元件。本實用新型提供的往復運動元件，在其圓滑塊容置孔的內徑表面涂覆以減磨材 料，以往復運動元件的本體材料作為軸瓦的鋼背，這樣，就不再需要為軸瓦鋼背的厚度在圓 滑塊容置孔中預留空間，這部分空間可直接作為圓滑塊容置孔的實體體積。這一技術方案 能夠有效增加往復運動元件的剛度和強度，尤其是增加往復運動元件最薄弱的腰部的強 度，避免該部位發(fā)生斷裂。對于設計者而言，這一技術方案明顯降低了往復運動元件的設計 難度。另外，上述技術方案由于不需要另外設置滑動軸承，還可以降低機構的制造成本。 由于采用往復運動元件本體代替軸承的鋼背，還可以避免采用軸瓦或者軸套時可能出現(xiàn)的 軸瓦或者軸套松動的問題。

圖1是背景技術中提供的用于曲柄圓滑塊機構的活塞的半剖視圖；圖2是本實用新型實施例提供的用于曲柄圓滑塊機構的活塞的半剖視圖；圖3是圖2的A處的局部放大圖。
具體實施方式
本實用新型實施例提供一種活塞。該活塞的結構見圖2。該活塞和背景技術中的活塞結構相同，同樣具有圓滑塊容置孔1-1，其兩側為活塞 的腰部1-2。該活塞的本體采用鐵或者鋼或者鈦合金制成。請參看圖3，該圖為本實用新型實施例在圓滑塊容置孔1-1內徑面位置A的局部放 大圖。從該圖可以看出，在所述圓滑塊容置孔1-1的內徑面表面涂覆有減磨材料層1-3，該 減磨材料層具體采用巴氏合金或者銅基軸承合金或者鋁基軸承合金。所述減磨材料層的厚 度為0. 25mm-l. 5mm。該厚度相當于薄壁軸瓦的減磨材料層厚度。在該減磨材料層的表面， 還涂覆有軟金屬層1-4，該軟金屬層1-4可以改善圓滑塊容置孔1-1和圓滑塊外徑面形成的 摩擦配副表面的表面性能。根據(jù)不同情況，該軟金屬層1-4也可以不設置。上述活塞的特點是，在圓滑塊容置孔1-1的內徑面上設置了相當于軸瓦或者軸套 的軸承襯的減磨材料層1-3，還可以在該減磨材料層1-3表面進一步涂覆與三金屬層軸瓦 最外層相同的軟金屬層1-4，而所述活塞本體1-5則相當于軸瓦的鋼背。由于活塞本體1-5 采用鑄鐵或者鑄鋼，其材料和軸瓦鋼背材料相同或者性質相近，使上述減磨材料層1-3能 夠非常好的與圓滑塊容置孔1-1內徑面的活塞本體1-5貼合。另外，可以在軸瓦或者軸套上使用的各種技術方案亦可以在本實施例中使用。例 如，為了使減磨材料層1-3和活塞的圓滑塊容置孔1-1內徑面上牢靠貼合，可以在涂覆該減 磨材料層1-3之前，在圓滑塊容置孔1-1內徑面上開設燕尾形或者螺旋形溝槽，這樣涂覆在 其表面的減磨材料層1-3就能夠更加牢靠。為了獲得潤滑油，在涂覆減磨材料層1-3以及 軟金屬層1-4的圓滑塊容置孔1-1上，還可以開設徑向的油孔，以便向摩擦副表面供油；為 了存油，還可以在涂覆完表面的各層以后，在表面開設軸向的油槽。該油槽的位置最好在非 壓力區(qū)?？傊?，凡是軸瓦或者軸套上可用的各種結構，可以根據(jù)需要使用在本實施例中。由于本實用新型提供的活塞，直接在圓滑塊容置孔表面敷設減磨材料層，原來由 軸瓦或者軸套的鋼背占據(jù)的空間，可以由活塞實體占據(jù)。由于軸瓦或者軸套中，鋼背厚度的 比例最大，因此，活塞在圓滑塊容置孔位置的實體體積可以有較大的增加。尤其是對于活塞 的腰部而言，該部位實體體積的少許增加可以顯著增加整個活塞的剛度和強度。上述技術方案為設計人員平衡活塞剛度、強度和圓滑塊容置孔的內徑尺寸之間的 關系提供了更大的選擇空間，降低了設計難度。另外一個好處是，由于采用活塞本體代替軸 承的鋼背，還可以避免采用軸瓦或者軸套時可能出現(xiàn)的軸瓦或者軸套松動的問題。本實施例的技術方案同樣可以用于動平衡滑塊中，即在動平衡滑塊的圓滑塊容置 孔內徑面表面敷設減磨材料層以及軟金屬層等。將上述往復運動元件使用于曲柄圓滑塊機構的內燃機或者壓縮機，即可獲得相應 的內燃機或者壓縮機的實施例。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技 術人員來說，在不脫離本實用新型基本原理的前提下，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。
權利要求一種用于曲柄圓滑塊機構的往復運動元件，具體是活塞或者動平衡滑塊，其特征在于，該往復運動元件的圓滑塊容置孔內徑面表面敷設有減磨材料層。
2.根據(jù)權利要求1用于曲柄圓滑塊機構的往復運動元件，其特征在于，所述減磨材料 層的厚度為0. 25mm至1. 5mm。
3.根據(jù)權利要求1用于曲柄圓滑塊內燃機的往復運動元件，其特征在于，所述減磨材 料的表面敷設軟金屬層。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于曲柄圓滑塊機構的往復運動元件，其特征在于，所述減 磨材料層為巴氏合金減磨材料層或者銅基軸承合金減磨材料層或者鋁基軸承合金減磨材 料層。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于曲柄圓滑塊機構的往復運動元件，其特征在于，該往復 運動元件主體為鐵制往復運動元件、鋼制往復運動元件或者鈦合金制往復運動元件。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于曲柄圓滑塊機構的往復運動元件，其特征在于，在涂覆 減磨材料層之前的圓滑塊容置內徑面上，開有燕尾形或者螺旋形的溝槽。
7.根據(jù)權利要求1所述的用于曲柄圓滑塊機構的往復運動元件，其特征在于，在圓滑 塊容置孔徑向開設有直通內徑表面的油孔。
8.根據(jù)權利要求7所述的用于曲柄圓滑塊機構的往復運動元件，其特征在于，在圓滑 塊容置孔內徑面表面開設有軸向的油槽。
9.一種設備，具體是采用曲柄圓滑塊機構的內燃機，其特征在于，該內燃機使用權利要 求1到權利要求8任意一項所述的往復運動元件。
10.一種設備，具體是采用曲柄圓滑塊機構的壓縮機，其特征在于，該壓縮機使用權利 要求1到權利要求8任意一項所述的往復運動元件。
專利摘要本實用新型提供一種用于曲柄圓滑塊機構的往復運動元件，具體是活塞或動平衡滑塊，該元件的圓滑塊容置孔內徑面表面敷設減磨材料層。優(yōu)選的，所述減磨材料的表面敷設軟金屬層。本實用新型同時提供使用上述往復運動元件的內燃機和壓縮機。該元件通過在其圓滑塊容置孔的內徑表面涂覆以減磨材料，以元件的本體材料作為軸瓦的鋼背，不再需要為軸瓦鋼背所占的厚度而在圓滑塊容置孔中預留空間，而可以將這部分厚度直接作為圓滑塊容置孔的實體體積。這一技術方案能夠有效增加往復運動元件的剛度和強度，尤其是增加往復運動元件最薄弱的腰部的強度，避免該部位發(fā)生斷裂。對于設計者而言，這一技術方案明顯降低了往復運動元件的設計難度。
文檔編號F16F15/28GK201627910SQ20102010708
公開日2010年11月10日 申請日期2010年2月1日 優(yōu)先權日2010年2月1日
發(fā)明者黎明, 黎正中 申請人:北京中清能發(fā)動機技術有限公司