专利名称：一种用于曲柄圆滑块机构的活塞及其内燃机、压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及曲柄圆滑块机构，具体涉及一种用于曲柄圆滑块机构的活塞。本发明同时涉及使用上述活塞的内燃机、压缩机。
背景技术：
传统发动机的运动机构为曲柄连杆机构。在这种运动机构下，活塞的往复运动需要通过与其连接的连杆传递给曲轴，在运动过程中，连杆随着活塞的运动作来回的摆动，使活塞受到以高阶函数变化的周期性侧向力。
由于连杆的存在，曲柄连杆机构内燃机存在体积庞大、笨重、平衡性能
差等缺点，为了解决这些问题，中国专利文献CN85100358B公开了一种"曲柄圆滑块往复活塞式内燃机"，这种内燃机的特点是取消了连杆，采用开有偏心圓孔的圓滑块与特殊设计的活塞总成相配合，实现活塞的直线往复运动到旋转运动的转化。
请参看图1、图2，分别根据中国专利文献CN85100358B说明书图4、图5公开的活塞立体图绘制。从图中可以看出，该种内燃机的活塞总成具有冠部1、导向部2两个部分，所述冠部1与传统内燃机的活塞头作用相同，其顶部称为活塞顶，为燃烧室的一部分；冠部周边则设置有若干活塞环槽，用于安置气环、油环，实现对汽缸的密封。图中，在冠部下部，设置所述导向部2，该导向部2主体部分为薄块状，该薄块的两个侧边能够与机体的滑道配合，称为导向侧面；其平面的中心线上则开有内径和圆滑块外径配合的圓孔，该圓孔称为圓滑块容置孔3。根据不同的情况，导向部2的宽度可以等于冠部1的宽度，如图1;也可以大于冠部l的宽度，如图2。该导向部2又称为活塞座。
由于该发动机不使用连杆，其结构也与传统发动机不同。由于没有连杆，上述活塞没有设置活塞销座；由于在该曲柄圓滑块形式发动机在运动过程中，活塞受到的侧向力很小，所以，该活塞也没有在冠部1的活塞环带以下部位设置活塞裙部。
由于上述活塞使用在与传统发动机截然不同的场合，其活塞受力和传统发动机不同，其承力结构的设计也应当和传统发动机不同。
5曲柄圆滑块机构的运动功能， 但是仍然具有明显的缺点。首先，其活塞分为冠部1和导向部2两部分，结 构比较复杂，在制作相应的毛胚时，该结构使其难以出模。另外，活塞的冠
部1和导向部2具有不同的功能，在内燃机运转的过程中，上述两个部分处
于完全不同的工况，采用现有技术提供的活塞形式，无法同时照顾两部分不 同工况而对材质提出的不同需求。
与上述情况相似，在曲柄圆滑块运动机构用于压缩机或者在其它可能需 要实现直线往复运动到旋转运动转化或者旋转运动到直线往复运动转化的场 合，上述现有技术提供的活塞结构也存在类似的问题。
发明内容
针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种用于曲柄圓滑块 机构的活塞，该活塞允许根据各部位的不同工况，对各部分材质做出不同的 选择。本发明同时提供使用上述活塞的内燃机和压缩机。
本发明提供的用于曲柄圆滑块机构的活塞，该活塞具有分别制成的冠部、
活塞座；所述冠部包括活塞顶、活塞环带，所述活塞座上设置有圓滑块容置 孔；冠部、活塞座上各自设置相互配合的连接结构；通过上述连接结构，以 适当的连接件连接冠部、活塞座，形成完整的活塞。
优选的，所述冠部有一个或者两个，相应的，所述活塞座的一头或者两 头具有所述连^t妄结构。
优选的，所述冠部只有一个，该活塞还包括独立制成的活塞镶块，所述 活塞座未安装冠部的一侧设置用于与该活塞镶块连接的连接结构，所述活塞 镶块上设置与其配合的相应的连接结构，通过上述相互配合的连接结构，使 用连接件将活塞镶块固定在活塞座上未安装冠部的 一端。
优选的，从活塞环带对称设置两个沿轴向向下伸出的条状的导向侧板， 导向侧板的外径略大于所述活塞环带的外径，其外径面能够与汽缸内壁配合。
优选的，所述导向侧板上设置有通孔，作为所述冠部上设置的连接结构 的一部分；所述活塞座的圆滑块容置孔上设置有用于设置所述连接结构的连 接架，所述连接架的侧边上设置有螺紋孔或者通孔作为连接结构的一部分； 装配时，所述导向侧板内径面卡在上述连接架的侧边的外侧面，导向侧板上 的通孔和连接架的侧边上的螺紋孔或者通孔对准，使用螺钉或者铆钉将两者连接在一起。
优选的，当所述曲柄圆滑块机构使用于二冲程发动机时，所述冠部还具 有从活塞环带开始向下伸出的挡板，该挡板的外径面与所述导向侧板的外径 面在同一个圆周面上，并在周向上展开设定的角度。
优选的，所述两个导向侧板挡板中的一个被包容在上述挡板中。
优选的，所述挡板的内径面的周向上设置一个、两个或者多个周向加强肋。
优选的，所述冠部上i殳置有连4妄两侧的导向侧板内壁面和活塞顶内底面 的竖版，该竖版大致通过活塞顶的直径线。
优选的，所述竖版的底面为横截面为条状的平面；相应的，所述活塞座
述竖板的底面与活塞座的上平台贴合。
优选的，所述冠部上设置的连接结构还包括在所述竖版底面的大致中心
位置开设的凹坑，垂直该凹坑开有贯穿该凹坑的第一连接孔；所述活塞座上 的连接结构还包括在该活塞座的上平台表面上设置的向上凸起的凸台，该凸 台尺寸形状与所述竖版底面的凹坑相匹配，贯穿该凸台设置有第二连接孔； 连"t妄冠部和活塞座时，将所述凸台插入所述凹坑，并^:活塞座上平台表面和 竖版底面相贴合，此时，所述凹坑上的第一连接孔和所述凸台上的第二连接 孔正好对准，使用铆钉或螺钉作为连接件，在该位置将冠部和活塞座连接在 —起。
优选的，所述竖板的左右两边开设对称设置的窗口；所述冠部上设置的 连接结构还包括在所述竖板底面对应各个窗口开设的通向窗口的第一通孔； 所述活塞座上的连接结构还包括在该活塞座的上平台上对应上述竖板底面的 第一通孔设置的第二通孔；连接冠部和活塞座时，使活塞座上表面和竖版底 面相贴合，此时所述第一通孔和所述第二通孔相对，通过螺钉或者铆钉作为 连接件，在该位置将冠部和活塞座连接在一起。
优选的，该冠部设置两个向下伸出的导向侧板，该导向侧4反的外径比所 述冠部的活塞环带外径稍大，该导向侧板的外径面能够与汽缸的内径面配合， 每个导向侧板上设置通孔；在活塞顶下部，设置有从中心向外发散的若干加 强肋，上述加强肋连接活塞顶底面以及导向侧板或者活塞环带的内壁，在这些加强肋交接的中心位置，设置有连接到活塞顶底面的承力圓柱；该冠部圆 周的下部开口具有内止口 ，该内止口的止口平面与所述上述加强肋以及^lc力 圓柱的底面共同形成一个平整的底面，称为冠部^C力面；所述活塞座的圓滑
块容置孔上设置一个或者上下对称的两个连接架，该连接架包括活塞座承力 架以及支撑该活塞座承力架的两个侧边和一个中心支撑柱，所述活塞座^c力 架包括圓环和在该圓环中心的支撑架，该支撑架包括若干从所述中心支撑柱 上端面向四周发散的加强肋，这些加强肋的分布和上述冠部的活塞顶下部的
加强肋对应；这些加强肋和圆环的上表面形成完整的活塞座承力面，该平面 和所述活塞座冠部承力面相配并垂直于圓滑块支撑孔端面；所述两个侧边上 设置螺紋孔或者通孔；组合时，所述冠部承力面和活塞座承力面贴合，所述 导向侧板从两侧卡在活塞座的侧板外径面上，在此处通过螺钉或者铆钉连接， 将冠部和活塞座构成一个整体。
优选的，所述活塞座上只设置了一个活塞座承力架，另一端与该活塞座 承力架对应的位置，设置配重条或者配重块，该配重条或者配重块上开设有 安装镶块的连接结构。
本发明同时提供一种内燃机，该内燃机使用上述各个技术方案任一种所 述的活塞。
本发明同时提供一种空压机，该空压机使用上述各个技术方案任一项所 述的活塞。
与现有技术相比，本发明提供的用于曲柄圓滑块机构的活塞被分为冠部、 活塞座等分别制成的部分，通过在冠部和活塞座对应设置的连接结构，可以 使用连接件将冠部与活塞座连接为一体，形成完整的活塞。由于采用上述分 体式结构，为活塞的加工提供了便利。这是由于，采用整体式活塞时，活塞 毛胚的出模较为困难，对于技术水平有限的工厂可能难以整体出模。使用组 合式活塞，则其毛胚无需整体出模，降低了加工难度。上述分体式的活塞还 使根据不同部位的不同工况采用不同的材料和加工方式提供了可能。例如， 冠部可以根据组成燃烧室内壁的工作要求，釆用活塞铝合金，而活塞座则可 以采用钢或者高牌号的球墨铸铁，以满足安装圆滑块所需要的耐磨性。当然， 并不排除冠部和活塞座均采用 一种材质加工的可能。
在本发明的优选实施方案中，进一步提供了将冠部和活塞座可靠的连接在一起的结构。其中一种方式是，在活塞座上表面设置凸台以及在冠部底的 承力面上设置凹坑，通过将凸台插入凹坑以及使用连接件穿过凸台和凹坑上 贯穿的圓孔，可将活塞座和冠部牢固的连接在一起。这种连接方法使冠部、 活塞座连接可靠、方便，并且能够可靠传递爆发压力。
本发明的另一个优选实施方式中，公开了一种在冠部的底面具有十字支 撑的圆环面的冠部承力面支撑面，其活塞座设置相应的活塞座承力面，两个 表面在组装后贴合，可有效传力。
本发明的优选实施方式还公开了其它实现冠部和活塞座相连接的方案， 这些方案均能够满足不同场合对该活塞的要求。将上述用于内燃机、压缩机， 即可获得使用该活塞的内燃机或者压缩机。
图1是才艮据中国专利文献CN85100358B说明书图4 ^^制的现有^R术活塞 的立体图2是根据中国专利文献CN85100358B说明书图5绘制的现有技术活塞 的另一个立体图3是本发明第一实施例提供的一种用于二冲程单缸汽油发动机的活塞 的剖一见图4-1是本发明第一实施例提供的活塞的冠部1的零件正面剖视图； 图4-2是本发明第一实施例提供的活塞的冠部1的零件仰视图； 图5-1是本发明第一实施例提供的活塞的活塞座2的零件正视图； 图5-2是本发明第一实施例提供的活塞的活塞座2的零件右剖视图； 图6是活塞镶块4的结构图7是本发明第一实施例的一种变形形式的示意图； 图8是本发明第二实施例提供的双作用活塞的整体图； 图9-1是本发明第二实施例提供的双作用活塞的冠部8的正视图； 图9-2是本发明第二实施例提供的双作用活塞的冠部8的仰视图； 图10-1是本发明第二实施例所提供活塞的活塞座10的正视图； 图10-2是本发明第二实施例所提供活塞的活塞座10的俯视图； 图11-1是本发明第三实施例所提供活塞的活塞座的正视图； 图11-2是本发明第三实施例所^提供活塞的活塞座的仰^L图；图12是本发明第三实施例所提供活塞的整体图。
具体实施例方式
请参看图3,该图为本发明第一实施例提供的一种用于二冲程单缸汽油发 动机的活塞的剖视图。该活塞包括冠部l、活塞座2、活塞镶块4几个部分， 三零件均独立制成，并通过设置在各零件上的相互配合的连接结构，以螺钉 或者铆钉等连接件固定在一起。以下详细说明上述各个零件的结构以及材质。
请参看图4-l、 4-2，其中，图4-1为本发明第一实施例提供的活塞的冠部 1的零件正面剖视图；图4-2为本发明第一实施例提供的活塞的冠部1的零件 仰-见图。
所述冠部1与传统发动机的活塞头部的作用相同，如图所示，该冠部1 主体为下底面为开口的圆筒形，其顶面为活塞顶1-6,该活塞顶l-6的上表面 构成燃烧室的下底。在本实施例中，根据燃烧室结构的需要，将该活塞顶1-6 上表面设置为中央略为凸起的拱形。在其它应用场合，不妨将该活塞顶1-6 上表面设置为其它形式。
在冠部1紧邻活塞顶1-6的柱面的外径面上设置有若干环槽，该设置环槽 的区域称为活塞环带1-10,这些环槽用于安置气环、油环等。上述结构与传 统发动4几的活塞相应部位基本相同。
与传统发动机活塞不同，该活塞的活塞环带1-10下并未设置圓柱状的活 塞裙部，但从所述活塞环带1-10向下，伸出两个对称设置的导向侧板1-1。 这两个导向侧板1-1为内外径面都是圆弧的条带状体，其外径面需要与内燃机 机体的汽缸内壁面摩擦配合，其外径较所述活塞环带1-10的外径稍大。在所 述两个导向侧板1-1上，均设置沉头孔1-9。
上述两个导向侧板l-l中的一个导向侧板1-1-1,被一个同样是向下伸出 的挡板1-5包容，该挡板1-5的外径面与所述导向侧板1-1的外径面在同一个 圓周面上，并在周向上展开设定的弧度。从图4-1可以看出，所述导向侧板 1-1-1的外径面与挡板卜5相应位置的外径面完全重合，但挡板1-5比导向侧 板1-1-1薄。在所述挡板1-5内径面的周向设置有三个周向加强肋1-7以增加 挡板l-5的刚度和强度。所述周向加强肋1-7的数目也可以是一个、两个或者 若干个。该挡板l-5的作用是为二沖程发动机遮蔽气口，因此其向下方延伸的 长度以及周向上展开的弧度，都需要根据遮蔽气口的目的设置。当发动机并非二冲程发动机时，则无需设置该挡板l-5。
为加强该冠部1的刚度和强度，以及为冠部1向活塞座2传递爆发压力 提供承力面，还设置有连接两侧的导向侧板1-1内壁面和活塞顶1-6内底面的 竖板1-2，该竖板1-2大致通过活塞顶1-6的直径线，其两侧面^:用两个连4妄 到活塞顶l-6底面以及活塞环带1-10内壁的横向加强肋1-3进行进一步的加 强。该竖板l-2底面为横截面为条状的平面，在该平面大致中心位置，开有凹 坑l-4，垂直该凹坑l-4开有贯穿该凹坑l-4的第一连接孔l-8。上述竖板l-2 和其它侧面相接触的部位可以设计圓角过渡，以降低应力集中。该竖板1-2 不同部位对于增加冠部1的强度和刚度所起的作用的大小不同，其中与其它 部位距离较远的竖板1-2中间部位起到的作用较小，由于作为往复件的活塞的 重量越轻越好，因此，不妨在竖板l-2上设置一个、两个或者多个去重孔，以 便在增加冠部1的刚度和强度的同时不过度增加活塞的重量。
请参看图5-1、图5-2,其中，图5-1示出本发明第一实施例提供的活塞 的活塞座2的零件正视图；图5-2为本发明第一实施例提供的活塞的活塞座2 的零件右剖视图。图中该活塞座2的竖直轴线与活塞运动方向平行。
所述活塞座2为具有一定厚度的框架结构，其基本作用是为圓滑块提供 圓滑块容置孔3，承受来自所述冠部1的作用力，与冠部l共同运动。
该活塞座2包括圆滑块容置孔3、连接架；所述连接架设置在圆滑块容置 孔3的圓周外，提供该活塞座2与其他零件的连接结构，以及"l妄受来自冠部 推动力的承力面。
本实施例中，所述连接架包括圓滑块容置孔3上部左右对称结构的肩部 2-1以及圆滑块容置孔3下部左右对称结构的下角2-2。
所述圓滑块容置孔3用于容置圆滑块的圆框，其内径面才艮据安装圓滑块 的需求设置，该内径的尺寸不仅要求能够容置圆滑块，而且要安置相应的滚 动或者滑动轴承；该圆滑块容置孔3的外径尺寸决定该活塞座2的宽度，其 外径至少小于内燃机汽缸的内径，以免工作时产生干涉。在该圆滑块容置孔3 其中一个端面上，设置有分度圓与该圓滑块容置孔3同心的内齿段2-3,该内 齿段2-3分为左右两部分，对称设置在该活塞座2竖直轴线的两侧，并且被圓 滑块容置孔3的水平直径分为上下对称的两个部分。该内齿段2-3的作用是与 曲轴的曲柄销上的外齿段配合，解决活点问题。为了实现其功能，上述内齿
ii段2-3至少具有三个齿。在未布置内齿段2-3的相对的另一个端面上，设置有 容置孔端面挡4反2-4。
所述肩部2-1为两个肩部侧面2-1-1和连4妻肩部侧面2-1-1上顶的上平台 2-1-2构成的框架，该框架和所述圆滑块容置孔3框架之间具有一定的间隙。 所述上平台2-l-2可以设计为距离圆滑块容置孔3顶部具有一定距离，这时， 在圓滑块容置孔3顶部到上平台2-1-2之间需要设置支撑柱，以符合强度和刚 度要求。在本实施例中，该上平台2-l-2设计为与圓滑块容置孔3的上顶面相 切，无需设置支撑柱。所述上平台2-1-2的上表面为该活塞座2的上表面，该 上平台2-1-2的上表面要求能够与所述冠部1的竖版1-2的底面相配合，在上 平台2-1-2的中间位置设置有向上凸起的凸台2-1-3,该凸台2-1-3的宽度、厚 度和截面形状与冠部1的竖板l-2底面的凹坑l-4相匹配；贯穿该凸台2-1-3, 设置有第二连接孔2-1-4,该第二连接孔2-1-4与所述第一连接孔l-8相匹配。 左右两个肩部2-1的肩部侧面2-1-1的宽度略小于所述圆滑块容置孔3的宽度， 所述肩部侧面2-1-1的外部轮廓形状和导向侧板1-1的内径面相配合，在每个 肩部侧面2-1-1，设置有与冠部1的沉头孔1-9对应的肩侧螺紋孔2-1-5。在肩 部1-13与所述圆滑块容置孔3之间的空隙位置，可以根据需要设置若干加强 肋(图未示)。
所述下角2-2包括两个下部侧面2-2-1和连接两个下部侧面的底板2-2-2。 下角2-2与所述圆滑块容置孔3之间没有间隙，其底板2-2-2的下表面与所述 圓滑块容置孔3的下底之间的距离较小。在所述底板2-2-2的中心位置，设置 有底面螺紋孔2-2-3,在下部侧面2-2-1则对称设置有侧面螺紋孔2-2-4。
请参看图6，该图示出活塞镶块4的结构，该活塞镶块4为长条的U型， 其底板设置有底面沉孔4-1 ，其两侧面设置有侧面沉孔4-2 。
请再次参看图3，该图示出上述冠部l、活塞座2、活塞镶块4组合在一 起形成的活塞总成。组合时，在冠部1与活塞座2两者位于正确的配合角度 时，活塞座2的上平台2-1-2上的凸台2-1-3恰好能够进入冠部1的所述竖板 l-2底部的凹坑1-4中，在两者配合后，并使所述冠部1的竖板1-2的底面与 所述活塞座2的上平台2-1-2的上表面相贴合，此时，凹坑1-4的第一连接孔 1-8和凸台2-1-3上的第二连接孔2-1-4正好对准，可以通过铆钉7或螺栓在 该位置将冠部1和活塞座2连接在一起。在该正确的安装位置，导向侧板l-l与活塞座2的肩部侧面2-1-1正好相配，并且，所述导向侧板1-1上的的沉头
孔1-9与活塞座2的肩部侧面2-1-1上的肩侧螺紋孔2-1-5对准，可以使用螺 钉6将两者连接在一起，该螺钉6能够牢靠的固定冠部1和活塞座2之间的 周向位置关系。所述活塞镶块4的底板上表面与所述下角2-2的底板2-2-2的 下表面相对，此时，活塞镶块4上的所述底面沉孔4-l与所述底板2-2-2底面 螺紋孔2-2-3相对；活塞镶块4的两侧面内径面分别与所述下角2-2的两个下 部侧面2-2-1外径面相对，并且，活塞镶块4两侧面的侧面沉孔4-2与所述下 部侧面2-2-1的侧面螺紋孔相对，通过螺钉可以将活塞镶块4牢靠的固定在所 述活塞座2的底部。
上述活塞由于分成几个部分制作，各个部分可以选择最合适的胚料开始 加工制作，这样就可以减少加工中的切削量，降^f氐材^H肖寿毛并减少工时；由 于加工复杂性下降，这种活塞的加工工艺便于制定，并可提高加工精度。另 外，这种活塞还便于对各个部分使用最合适的材料，避免釆用整体式活塞造 成的材料选用不能适应各个部分的不同工况的问题，例如，所述冠部1可以 采用适合作为燃烧室壁的活塞铝合金制作，所述活塞座2可以采用钢或者高 牌号的球墨铸铁制作，以使其具有较好的耐磨性，避免圆滑块在其内径面旋 转而磨损。并且，经过适当的热处理之后，活塞座2的圓滑块容置孔3内壁 可以具有足够的硬度，可以直接作为轴承的外圈，这样可以直接在圆滑块容 置孔3的内壁上布置滚针或者滚柱，解决小功率内燃机或者空压机中，圆滑 块容置孔3直径小，不易选择轴承的问题。当然，上述各个部分也可以全部 采用相同的材料制成。
所述活塞镶块4可以根据需要选择铝合金或者其他材料制作，其作用加 强活塞底部的强度以及实现活塞整体的重量平衡。
对于用于二沖程发动机的情况，所述活塞镶块4可以起到改变扫气比的
作用。通过使用不同厚度和面积的镶块，以及使用或者不使用镶块，可以明 显改变曲轴箱内空隙的大小，这样，根据要求选用合适大小的镶块，就可以 改变二沖程发动机的扫气比。
上述活塞用于单缸二沖程发动机，当其用于单缸四冲程发动机时，该活 塞不需要设置所述挡板1-5。当该活塞用于双缸机或者多缸机时，不需要设置 所述内齿段2-3。另外，在本实施例中，采用凸台2-1-3与凹坑1-4配合实现冠部1和活塞 座2的连接，实际上，可以采用其它多种形式。例如，在冠部1和活塞座2 的接触平面之间采用螺钉或者铆钉连接。以下结合图7对这种方式进行简要 说明。
图7示出一种单作用组合式活塞。该活塞同样具有冠部1和活塞座2。与 上述是实施例不同，该冠部1和活塞座2的连接采用了另外一种方式。即在 冠部1的竖板1-2上左右开设对称设置的窗口 1-2-1，该窗口 1-2-1开设的部 位在传力过程中并不承受很大的应力，在此开设窗口对活塞强度的影响比较 小，同时可以起到减轻活塞重量的作用，对提高发动机的效率有益。在所述 竖板1-2的竖板底面对应上述窗口 1-2-1开设从竖板底面通向窗口 1-2-1的第 一通孔(图未示)；上述第一通孔对应于各个窗口 1-2-1设置。相应的，在所 述活塞座2上的上平台2-1-2上对应上述竖板1-2底面的第一通孔设置有第二 通孔2-1-2-1。当连接冠部1和活塞座2时，首先使活塞座上平台2-1-2上表 面和竖版1-2底面相贴合，此时所述第一通孔和所述第二通孔2-1-2-1相对， 通过螺钉或者铆钉作为连接件，在该位置即可将冠部1和活塞座2连接在一 起。这种连接方式和上述采用凸台2-1-3与凹坑1-4配合的方式能够实现相似 的效果。
上述组合式活塞还可以用于双作用活塞，所谓双作用活塞，是才艮据曲柄 圓滑块发动机的特点，在活塞座2的上下两端均安装冠部1,两个冠部1分别 在两个汽缸中运动，使一个活塞总成完成传统曲柄连杆机构两个活塞的作用。 以下第二实施例为 一 种双作用活塞的 一 个实施例。
请参看图8，该图示出本发明第二实施例提供的双作用活塞的整体图。该 活塞使用在空压机中。
从图8可以看出，该双作用活塞包括活塞座10以及连接在该活塞座10 两头的冠4p 8。
请参看图9，该图示出该双作用活塞的冠部8的结构，其中，图9-l是冠 部8的正视图，图9-2是冠部8的仰视图。
所述冠部8上部与普通活塞基本相同，包括活塞顶8-1以及活塞环带8-2, 该活塞未设置活塞裙部，而是伸出两个导向侧板8-3，该导向侧4反8-3与第一 实施例的导向侧板的设置方式相同，在每个导向侧板8-3上也设置了沉孔
148-3-1。与第一实施例不同，由于该活塞使用在压缩机中，不存在遮蔽气口的 需求，因此没有设置挡板。
从图9-2可以看出，在该冠部8的活塞顶8-13下部，设置有十字形的加 强肋8_4，其中第一加强肋8-4-1连接两个导向侧板8-3和活塞顶8-1底面， 第二加强肋8-4-2设置为垂直于所述第一加强肋8-4-1,并连接活塞环带8-2 两侧的内壁和活塞顶8-1的底面，在所述第一加强肋8-4-1和第二加强肋8-4-2 相交的中心位置，设置有连接到活塞顶8-l底面的承力圓柱8-5。该冠部8圆 周的下部开口具有内止口，该内止口的止口平面8-6与所述上述第一加强肋 8-4-1和第二加强肋8-4-2以及承力圆柱8-5的底面共同形成一个承力面。该 承力面为一个平整的底面，称为冠部承力面8-7。
请参看图10,该图示出本发明第二实施例所提供活塞的活塞座10。其中， 图10-1为该活塞座10的正视图，图10-2是该活塞座10的俯视图。
该活塞座10包括圆滑块容置孔10-1以及该圓原滑块容置孔10-1上下部 的对称i殳置的连4妄架10-2。
所述圓滑块容置孔10-1与第一实施例中的圆滑块容置孔功用相同，用于 安置圆滑块以及相应的轴承或者轴瓦。在此对其结构不再赘述。
所述连接架10-2在上述圆滑块容置孔10-1的上下对称设置，这是与该活 塞上下对称设置有两个冠部相适应的。所述连接架10-2包括活塞座承力架 10-2-1以及支撑该活塞座承力架10-2-1的两个侧边10-2-2、 一个中心支撑柱 10-2-3。
所述两个侧边10-2-2从所述圓滑块容置孔10-1的靠近圆滑块容置孔10-1 两侧的对称位置以垂直于轴线方向伸出，侧边10-2-2为内外径均为圆弧状的 条状物，其上开有螺紋孔或者通孔，为了便于使用连接件连接，该开有螺紋 孔或者通孔的位置上设有相应的凸台10-2-6,以增加该螺紋孔或者通孔的深 度。所述中心支撑柱10-2-3则在左右侧边10-2-2的中间位置垂直于圆滑块容 置孔10-1的轴线伸出，该中心支撑柱10-2-3为圓柱状。所述活塞座^^力架 10-2-1包括圓环10-2-4和在该圓环中心的十字支撑架10-2-5，该十字支撑架 10-2-5包括两个互相垂直的加强肋。并/人所述中心支撑柱的上端面开始向外 发散，其中一个加强肋连接所述两个侧边10-2-2,所述圓环10-2-4、十字支撑 架10-2-5和中心支撑柱10-2-3的上表面形成完整的活塞座承力面10-2-7,该平面和所述冠部^c力面8-7相配。该活塞座寿义力面10-2-7所在平面垂直于所 述圓滑块容置孔10-1端面所在平面，该活塞座承力架10-2-1的厚度则与所述 冠部8下部的内止口高度基本相同。上述侧边10-2-2和中心支撑柱10-2-3共 同支撑所述活塞座承力架10-2-1。
根据需要，尤其是对活塞整体进行有限元分析的结果，可以采用具有其 它平面形状的活塞座承力面10-2-7，以便能够实现有效的动力传递以及尽量 减少活塞质量。例如，所述十字支撑架10-2-5完全可以采用米字形或者其它 从中心向外发散的形式，以实现更好的动力传递效果。
组装时，将所述冠部8的冠部承力面8-7和所述活塞座10的活塞座承力 面10-2-7相互贴合，其中，所述冠部承力面8-7的止口平面8-6与所述圓环 10-2-4的上表面相对，所述第一加强肋8-1-1和第二加强肋8-1-2以及承力圆 柱8-5的底面与所述十字支撑架10-2-5和中心支撑柱10-2-3的上表面相对。 由于该活塞座承力架10-2-1的厚度与所述冠部8下部的内止口高度基本相同， 使该活塞座支撑架10-2-1的下底面和所述冠部下部的环面基本平齐。此时， 所述导向侧板8-3从连接架10-2的两个侧边10-2-2外侧与其贴合，并且其沉 孔8-3-1与侧边10-2-2上的螺紋孔或者通孔相对，这样，可以使用螺钉或者铆 钉将两部分连接在一起。图7示出两者使用螺钉9连接在一起。该活塞座IO 两端都可以安装上冠部8,这样就组成了一个具有两个冠部8的完整的活塞， 可以应用于单缸双作用空压冲几，或者和其它活塞一起用于多缸才几。
由于承力面比较大，该活塞能够较好的向冠部8传递往复运动的动力。 由于压缩机所需要传递的力量比较小，该活塞没有采用第一实施例中的凹坑 和凸块连接活塞的两个部分，仅仅使用导向侧板与侧边上的螺紋孔进行连接 机即可达到要求。
上述组合式活塞由于分为几个部分，便于加工和根据不同的工况选择不 同的材料。
本发明第三实施例提供一种可以与上述第二实施例的双作用活塞配合使 用形成三缸活塞的组合式活塞，该组合时活塞的特点是，在活塞座的一头安 装有冠部，活塞座的另一头具有和该活塞座一体制成的配重块，该配重块和 镶块的重量和活塞座另一头安装的活塞冠部相同，这样，可以使该活塞的两 头处于平衡状态，这种活塞和上述第二实施例提供的活塞配合，用于形成三 缸压缩机，以满足三缸压缩机惯性力完全平衡的要求。
16请参看图11,该图示出本发明第三实施例提供的活塞的活塞座11的结构。 其中，图11-1是该活塞座的正视图，图11-2是该活塞座11的仰视图。
从图ll可以看出，该活塞座一端设置了活塞座承力架11-1,另一端没有 设置活塞座承力架11-1，而是在和另一端的活塞座承力架对应的位置设置了
配重条11-2,该配重条11-2为一个条状的重块，由活塞座连接架11-3的两个 侧边11-3-1和中心支撑柱11-3-2支撑，与圓滑块容置孔11-4连接。该配重条 11-2的中心设置有用于固定活塞镶块12的螺紋孔。所述活塞座连接架11-3 的两个侧边同样为内外径均为圆弧状的条状物，其上开有螺紋孔或者通孔， 为了便于使用连接件连接，该开有螺紋孔或者通孔的位置上设有相应的凸台 11-3-3,以增加该螺紋孔或者通孔的深度。
请参看图12,该图示出本发明第三实施例的活塞整体图。从该图可以看 出，该活塞的活塞座上设置有配重条11-2的一端安置有活塞镶块12,该活塞 镶块12为U型，其中部和两侧边均具有沉孔，安装时，该活塞镶块12中部 与所述配重条11-2底面相对，其两侧边卡在所述活塞座连接架11-3的两个侧 边的外径面上。此时，其中部的沉孔与所述配重条11-2中心的螺紋孔相对， 其两侧边的沉孔或者通孔与所述活塞座连接架11-3两个侧边上的螺紋孔相 对，使用螺钉或者铆钉，就可以将活塞镶块12固定在活塞座上。上述活塞镶 块12和配重条ll-2的重量之和，相当于活塞座另一头安装的冠部的重量，这 样，就使活塞两头完全平衡。该活塞可以与上述第二实施例提供的活塞配合， 形成惯性力完全平衡的三缸空压机。由于采用分体式结构，该实施例同样便 于根据活塞不同部位的不同工况，分别使用不同的材料，并且其毛胚的获得 更加容易。
显而易见，在上述实施例的启发下，可以设计出不同形式的包括冠部和 活塞座的组合式活塞，例如，可选择不同形式的冠部和活塞座的结合方式， 以适应不同的内燃机或者压缩机对于活塞的要求。可选择不同的冠部3义力面 和活塞座承力面，以满足不同的传力要求。
将上述活塞用于内燃机或者压缩机，可获得使用上述活塞的内燃^L或者 压缩冲几的实施例。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润 饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1、一种用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，该活塞具有分别制成的冠部、活塞座；所述冠部包括活塞顶、活塞环带，所述活塞座上设置有圆滑块容置孔；冠部、活塞座上各自设置相互配合的连接结构；通过上述连接结构，以适当的连接件连接冠部、活塞座，形成完整的活塞。
2、 根据权利要求1所述的用于曲柄圓滑块机构的活塞，其特征在于，所 述冠部有一个或者两个，相应的，所述活塞座的一头或者两头具有所述连接 结构。
3、 根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所 述冠部只有一个，该活塞还包括独立制成的活塞镶块，所述活塞座未安装冠 部的一侧设置用于与该活塞镶块连接的连接结构，所述活塞镶块上设置与其 配合的相应的连接结构，通过上述相互配合的连接结构，使用连接件将活塞 镶块固定在活塞座上未安装冠部的 一端。
4、 根据权利要求l-3任意一项所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特 征在于，从活塞环带对称设置两个沿轴向向下伸出的条状的导向侧板，导向 侧板的外径略大于所述活塞环带的外径，其外径面能够与汽缸内壁配合。
5、 根据权利要求4所述的用于曲柄圓滑块机构的活塞，其特征在于，所 述导向侧板上设置有通孔，作为所述冠部上设置的连接结构的一部分；所述 活塞座的圓滑块容置孔上设置有用于设置所述连接结构的连接架，所述连接 架的侧边上设置有螺紋孔或者通孔作为连接结构的一部分；装配时，所述导 向侧4反内径面卡在上述连4妄架的侧边的外侧面，导向侧才反上的通孔和连4妻架 的侧边上的螺紋孔或者通孔对准，使用螺钉或者铆钉将两者连接在一起。
6、 根据权利要求4所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，当 所述曲柄圓滑块机构使用于二沖程发动机时，所述冠部还具有从活塞环带开 始向下伸出的挡板，该挡板的外径面与所述导向侧板的外径面在同一个圆周 面上，并在周向上展开i殳定的角度。
7、 根据权利要求6所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于，所 述两个导向侧板挡板中的一个被包容在上述挡板中。
8、 根据权利要求6所述的用于曲柄圓滑块机构的活塞，其特征在于，所 述挡板的内径面的周向上设置一个、两个或者多个周向加强肋。
9、 根据权利要求4所述的用于曲柄圓滑块机构的活塞，其特征在于，所 述冠部上设置有连接两侧的导向侧板内壁面和活塞顶内底面的竖版，该竖版 大致通过活塞顶的直径线。
10、 根据权利要求9所述的用于曲柄圓滑块机构的活塞，其特征在于， 所述竖版的底面为横截面为条状的平面；相应的，所述活塞座的上表面为具 有与该竖版底面相配合的上表面的上平台；组合后的活塞，所述竖板的底面 与活塞座的上平台贴合。
11、 根据权利要求IO所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于， 所述冠部上设置的连接结构还包括在所述竖版底面的大致中心位置开设的凹 坑，垂直该凹坑开有贯穿该凹坑的第一连接孔；所述活塞座上的连接结构还 包括在该活塞座的上平台表面上设置的向上凸起的凸台，该凸台尺寸形状与 所述竖版底面的凹坑相匹配，贯穿该凸台设置有第二连接孔；连接冠部和活 塞座时，将所述凸台插入所述凹坑，并使活塞座上平台表面和竖版底面相贴 合，此时，所述凹坑上的第一连接孔和所述凸台上的第二连接孔正好对准， 使用铆钉或螺钉作为连接件，在该位置将冠部和活塞座连接在一起。
12、 根据权利要求IO所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于， 所述竖板的左右两边开设对称设置的窗口 ；所述冠部上设置的连接结构还包 括在所述竖板底面对应各个窗口开设的通向窗口的第一通孔；所述活塞座上 的连接结构还包括在该活塞座的上平台上对应上述竖板底面的第一通孔设置 的第二通孔；连接冠部和活塞座时，使活塞座上表面和竖版底面相贴合，此 时所述第一通孔和所述第二通孔相对，通过螺钉或者铆钉作为连接件，在该 位置将冠部和活塞座连接在一起。
13、 根据权利要求1所述的用于曲柄圆滑块机构的活塞，其特征在于， 该冠部设置两个向下伸出的导向侧板，该导向侧板的外径比所述冠部的活塞 环带外径稍大，该导向侧板的外径面能够与汽缸的内径面配合，每个导向侧 板上设置通孔；在活塞顶下部，设置有从中心向外发散的若干加强肋，上述 加强肋连接活塞顶底面以及导向侧板或者活塞环带的内壁，在这些加强肋交 接的中心位置，设置有连接到活塞顶底面的承力圆柱；该冠部圆周的下部开 口具有内止口 ，该内止口的止口平面与所述上述加强肋以及承力圆柱的底面 共同形成一个平整的底面，称为冠部^^力面；所述活塞座的圆滑块容置孔上设置一个或者上下对称的两个连接架，该连接架包括活塞座承力架以及支撑 该活塞座承力架的两个侧边和一个中心支撑柱，所述活塞座承力架包括圆环 和在该圆环中心的支撑架，该支撑架包括若干从所述中心支撑柱上端面向四周发散的加强肋，这些加强肋的分布和上述冠部的活塞顶下部的加强肋对应； 这些加强肋和圓环的上表面形成完整的活塞座承力面，该平面和所述活塞座 冠部承力面相配并垂直于圓滑块支撑孔端面；所述两个侧边上设置螺紋孔或 者通孔；组合时，所述冠部承力面和活塞座承力面贴合，所述导向侧板从两 侧卡在活塞座的侧板外径面上，在此处通过螺钉或者铆钉连接，将冠部和活 塞座构成一个整体。
14、 根据权利要求13所述的用于曲柄圓滑块机构的活塞，其特征在于， 所述活塞座上只设置了一个活塞座承力架，另一端与该活塞座承力架对应的 位置，设置配重条或者配重块，该配重条或者配重块上开设有安装镶块的连 接结构。
15、 一种内燃机，其特征在于，使用上述权项1-权项14任一项所述的活塞。
16、 一种空压机，其特征在于，使用上述权项1-权项14任一项所述的活塞。
全文摘要
本发明公开一种用于曲柄圆滑块机构的活塞，该活塞具有分别制成的冠部、活塞座；所述冠部包括活塞顶、活塞环带，所述活塞座上设置有圆滑块容置孔；冠部、活塞座上各自设置相互配合的连接结构；通过上述连接结构，以适当的连接件连接冠部、活塞座，形成完整的活塞。本发明提供的活塞能够更易于制造，并且可以使活塞的不同部位可以根据其不同的工况需求而采用不同的材料。
文档编号F16J1/00GK101655153SQ200910087188
公开日2010年2月24日 申请日期2009年6月10日 优先权日2009年6月10日
发明者明 黎, 黎正中 申请人:北京中清能发动机技术有限公司