专利名称：一种圆滑块及其曲柄圆滑块机构、机械设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发动机零件，尤其是涉及一种用于曲柄圆滑块机构的圆滑
块。本实用新型同时涉及一种使用该圆滑块的曲柄圆滑块机构，进一步的，本实用新型还涉 及使用该曲柄圆滑块机构的机械设备，包括内燃机、压縮机和抽真空机。
背景技术：
往复式内燃机或者压縮机都需要实现活塞的往复运动和曲轴的旋转运动之间的 转换，其中，往复式内燃机是将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，而往复式压縮机则 是将曲轴的旋转运动转化为活塞的往复运动。目前的通用技术下，上述转换过程均需要使 用曲柄连杆机构。由于曲柄连杆机构中连杆的存在，使机器庞大、笨重，无法完全平衡。 为了解决上述问题，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"，中国专利文献CN1067741C公开了一种"曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机"，中 国专利文献CN1144880A公开了一种"曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机"。上述内燃机的共 同特点是对通用技术下内燃机的曲柄连杆机构进行了彻底改进，采用具有偏心圆孔的圆滑 块代替连杆。所述偏心圆滑块呈圆柱形，并且开有平行于圆柱体轴线的偏心圆孔，该偏心圆 孔用于穿过曲轴的曲柄销。该内燃机的活塞包括两端的冠部和连接两冠部的导向部，其中 导向部上开有圆孔，该圆孔的内径面和上述圆滑块的外径面相配合，所述圆滑块即安置在 活塞导向部上与其外周相配合的圆孔中。当所述活塞受到汽缸中燃烧气体的推动而在气缸 中往复运动时，所述偏心圆滑块绕其自身的圆心转动，并进而带动曲轴反向转动，从而将活 塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，再通过与曲轴连接的旋转部件向外传递功率。上述 专利的思想也可以方便的转用到压縮机或者抽真空机中，获得曲柄圆滑块压縮机或者曲柄 圆滑块抽真空机。 上述专利提供的曲柄圆滑块机构中，圆滑块是核心零件，起到曲柄连杆机构中类 似连杆的作用。在已经公开的各种关于曲柄圆滑块机构的专利中，都需要使用圆滑块。 由于圆滑块是一种运动件，因此，在满足刚度和强度的情况下，圆滑块的质量越 小，整个曲柄圆滑块机构的损耗越小，能量转换效率越高。而现有技术提供的圆滑块没有对 降低其重量做出特殊考虑，尤其是其各个部位不论在实际工作中的应力情况如何，均设置 同样的材料和厚度，显然不能在满足强度和刚度的要求下获得较轻的重量。
实用新型内容针对上述问题，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种圆滑块，该圆滑块在满 足需要的刚度和强度要求的情况下，其重量更轻，可以有效提高曲柄圆滑块机构的效率，减 轻整个机构的重量。 本实用新型同时提供使用该圆滑块的曲柄圆滑块机构以及使用上述曲柄圆滑块 机构的机械设备 本实用新型提供的圆滑块，用于曲柄圆滑块机构，该圆滑块开设有若干去重孔。[0009] 优选的，从所述圆滑块的偏心孔圆心到圆滑块圆心连线及其延长线所在的位置未 被所述去重孔覆盖。 优选的，以所述圆滑块的偏心孔位置到圆滑块圆心连线及其延长线为对称中心， 在圆滑块上设置从偏心孔孔壁外缘面到与所述偏心孔相对的另一侧的圆滑块边缘内缘面 的中心支撑柱。 优选的，以所述偏心孔圆心到圆滑块圆心连线及其延长线为对称中心，在其左右 两侧对称设置去重孔。 优选的，所述偏心孔圆心到圆滑块圆心连线及其延长线的两侧设定宽度尺寸的范 围内均未被所述去重孔覆盖。 优选的，在该圆滑块的至少一个端面上设置有凹槽。 优选的，所述圆滑块的两侧端面上，设置同样深度的凹槽。 优选的，所述凹槽为月牙形，其环形部分环绕所述偏心孔。 本实用新型同时提供一种曲柄圆滑块机构，该机构使用上述任意一项技术方案所 述的圆滑块。 本实用新型还提供一种机械设备，该机械设备使用上述任意一项技术方案所述的 曲柄圆滑块机构，该机械为内燃机、压縮机或者抽真空机。 与现有技术相比，本实用新型提供的圆滑块上设置了去重孔，这些去重孔能够减
轻圆滑块的重量，提高曲柄圆滑块机构的能量转换效率，减轻整个机构的重量。 在本实用新型的优选设计方案中，对该圆滑块的去重孔进行了限制，即圆滑块的
偏心孔圆心到圆滑块圆心连线及其延长线所在的位置未被所述去重孔覆盖。上述限制的原
因在于，曲柄圆滑块机构运动过程中，圆滑块承受的最大受力通常出现在上止点位置。对于
内燃机，此时圆滑块需要承受沿着偏心孔圆心到圆滑块圆心连线及其延长线加载的爆发压
力；对于压縮机、抽真空机，圆滑块需要承受沿着偏心孔圆心到圆滑块圆心连线及其延长线
加载的最大空气压力或者惯性力；因此，偏心孔圆心到圆滑块圆心连线及其延长线方向需
要具有更高的刚度，防止圆滑块产生变形。应当避免去重孔位置覆盖到该位置，削弱其刚度。 本实用新型的进一步的优选实施例中，还在圆滑块端面上设置了月牙形凹槽，该 凹槽可以起到最大限度去重的作用。
图1是本实用新型第一实施例提供的圆滑块主视图； 图2是本实用新型第二实施例提供的圆滑块主视图。
具体实施方式本实用新型第一实施例提供一种圆滑块。图l示出该圆滑块的正视图。 该圆滑块1为圆柱体，图1所示正视图示出该圆滑块的端面，该端面的整体为圆
形，在其上设置有偏心孔2，该偏心孔2所在的位置位于该圆滑块1端面上的一侧。为了对
该偏心孔2所在位置进行加强，该偏心孔2所在位置设置凸台9，该凸台9的端面可以进行
一些热处理以加强硬度，使其更加耐磨。[0025] 为了加工以及设计上的简便，该圆滑块1整体上以偏心孔圆心和圆滑块圆心之间 的连线所在直线为对称中心设计，该连线称为对称线。该圆滑块1上，在垂直该对称线并通 过偏心孔2圆心的直线上，对称设置两个销孔6，该销孔6为不同圆滑块之间的定位孔。 该圆滑块1上与所述偏心孔2相对的另一半位置上，以上述对称线为对称中心，在 其左右两侧，对称开设有若干扇形去重孔3，这些扇形去重孔3根据各自所在位置，具有相 应的大小的扇形；所有扇形去重孔3的外形大致组合成一个月牙形轮廓。在相邻扇形去重 孔3之间，具有分割各个扇形去重孔3、从偏心孔到与所述偏心孔相对的端面上另一侧的圆 滑块边缘辐条状展开的支撑柱5，支撑柱5的两侧设置有垂直这些支撑柱5的辐条板7，支 撑柱5和辐条板7构成从偏心孔2孔壁外缘面到与所述偏心孔2相对的另一侧的圆滑块1 边缘内缘面的十字形支撑。所述支撑柱5包括以所述对称线为对称中心设置的中心支撑柱 5-l，该中心支撑柱5-1使偏心孔圆心和圆滑块圆心之间的连线位置没有被所述扇形去重 孔3的面积所覆盖，该支撑柱5-1的厚度使偏心孔圆心到圆滑块圆心连线及其延长线的两 侧设定宽度尺寸的范围均未被所述扇形去重孔3覆盖，这对增强该圆滑块1的刚度具有重 要意义。所述设定宽度尺寸可以根据实际台架试验的结果或者经验公式或者有限元分析结 果确定。另外，上述每个扇形去重孔3中，在圆滑块1厚度方向上的中心位置沿去重孔3的 扇形弧线的内圈设置有弧形肋条8，进一步加强该圆滑块1的刚度。 为了进一步进行减重，在所述偏心孔2所在的凸台9上，设置有若干较小的圆形去 重孔4，这些圆形去重孔4也可以进一步减少圆滑块1的重量，并且基本不影响该圆滑块1 的刚度。该圆形去重孔4的位置同样避开所述对称线。 以下对上述圆滑块1的结构进行说明。 圆滑块1的在曲柄圆滑块机构中的作用要求其具有足够的刚度和强度，以使其不 致在工作中变形或者破坏。所述圆滑块1作为运动零件，还需要具有较轻的重量，以使机构 的能量转换效率较高。上述实施例中提供的圆滑块l，采用设置扇形去重孔和圆形去重孔 的方式减轻其重量，同时，在关键受力部位通过设置支撑柱、弧形肋条、辐条板等加强结构， 使其保持足够的刚度。尤其是中心支撑柱5-l的设置，具有特别重要的意义。以曲柄圆滑 块机构用于内燃机为例，在内燃机的上止点，该圆滑块承受通过活塞传递过来的爆发压力， 整个机构处于压力极值点，该压力沿着所述偏心孔圆心和圆滑块圆心的连线加载。无论从 理论分析还是有限元分析计算以及实际试验结果，都可以确定，曲柄圆滑块机构承受应力 最大的位置就是所述偏心孔圆心和圆滑块圆心连线所在的位置。在本实施例提供的圆滑块 中，圆滑块在此位置可以获得中心支撑柱5-1的有效支撑，因此，该圆滑块的结构能够有效 应对压力极值点的应力状况，而在其他压力较小的时点，则无需支撑柱支撑，圆滑块也不易 变形或被破坏。 本实用新型第二实施例提供另外一个圆滑块的实施例。该圆滑块11同样具有偏 心孔12、定位销孔13等结构，其设置和第一实施例相同。在该圆滑块11的端面上，设置有 同样深度的月牙形凹槽16 ;该月牙形凹槽16位于端面上与所述偏心孔12相对的另一半位 置，并以偏心孔12圆心和圆滑块11圆心的连线为对称中心对称布置，该月牙形凹槽16的 内圈圆弧围绕所述偏心孔12。图2仅仅示出一个端面的情况，实际上，该圆滑块11的另一 个端面上设置有同样深度的月牙形凹槽。 在所述月牙形凹槽16中，还开设有若干去重孔14，这些去重孔14同样以所述偏心孔12圆心和圆滑块11圆心的连线为对称线左右对称设置，在该对称线所在的位置没有被 所述去重孔14覆盖。另外，以该对称线为对称中心，在该月牙形凹槽16中设置有直径方向 上伸展的加强肋15，其作用和第一实施例中的中心支撑柱相同。 本第二实施例提供的圆滑块11，除了设置有去重孔14夕卜，还设置有月牙形凹槽 16，该月牙形凹槽16可有效的降低该圆滑块的重量，并且其所设置的位置能够使该圆滑块 的刚度和强度并不受很大的影响。该圆滑块11的去重孔14全部是位于该月牙形凹槽16 中的圆形孔，其孔型简单，便于制造。该圆滑块15的关键承力部位设置有加强肋15，可以有 效承受圆滑块所受到极限压力值。 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和 润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求一种圆滑块，用于曲柄圆滑块机构，其特征在于，该圆滑块开设有若干去重孔。
2. 根据权利要求1所述的圆滑块，其特征在于，从所述圆滑块的偏心孔圆心到圆滑块 圆心连线及其延长线所在的位置未被所述去重孔覆盖。
3. 根据权利要求2所述的圆滑块，其特征在于，以所述圆滑块的偏心孔位置到圆滑块 圆心连线及其延长线为对称中心，在圆滑块上设置从偏心孔孔壁外缘面到与所述偏心孔相 对的另一侧的圆滑块边缘内缘面的中心支撑柱。
4. 根据权利要求2所述的圆滑块，其特征在于，以所述偏心孔圆心到圆滑块圆心连线 及其延长线为对称中心，在其左右两侧对称设置去重孔。
5. 根据权利要求2所述的圆滑块，其特征在于，所述偏心孔圆心到圆滑块圆心连线及 其延长线的两侧设定宽度尺寸的范围内均未被所述去重孔覆盖。
6. 根据权利要求l-5任一项所述的圆滑块，其特征在于，在该圆滑块的至少一个端面 上设置有凹槽。
7. 根据权利要求6所述的圆滑块，其特征在于，所述圆滑块的两侧端面上，设置同样深 度的凹槽。
8. 根据权利要求7所述的圆滑块，其特征在于，所述凹槽为月牙形，其环形部分环绕所 述偏心孔。
9. 一种曲柄圆滑块机构，其特征在于，该机构使用权利要求l-权利要求8任意一项所 述的圆滑块。
10. —种机械设备，其特征在于，使用权利要求9所述的曲柄圆滑块机构，该机械为内 燃机、压縮机或者抽真空机。
专利摘要本实用新型公开一种圆滑块，用于曲柄圆滑块机构，该圆滑块开设有若干去重孔。优选的，从所述圆滑块的偏心孔圆心到圆滑块圆心连线及其延长线所在的位置未被所述去重孔覆盖。优选的，以所述圆滑块的偏心孔位置到圆滑块圆心连线及其延长线为对称中心，在圆滑块上设置从偏心孔孔壁外缘面到与所述偏心孔相对的另一侧的圆滑块边缘内缘面的中心支撑柱。与现有技术相比，本实用新型提供的圆滑块上设置了去重孔，这些去重孔能够减轻圆滑块的重量，提高曲柄圆滑块机构的能量转换效率，减轻整个机构的重量。
文档编号F16H57/00GK201475293SQ20092022222
公开日2010年5月19日 申请日期2009年8月26日 优先权日2009年8月26日
发明者黎明, 黎正中 申请人:北京中清能发动机技术有限公司