专利名称：一种曲柄圆滑块机构及其活塞、应用该机构的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及曲柄圆滑块的运动转换机构，具体涉及一种应用于曲柄圆滑块机 构的活塞。本实用新型同时涉及一种曲柄圆滑块机构以及应用该机构的设备。
背景技术：
在传统的内燃机和压缩机中，通过曲柄连杆机构实现活塞的往复运动与曲轴的旋 转运动之间的转换。然而，在所述的曲柄连杆机构中，由于连杆的存在，曲柄连杆机构的内 燃机和压缩机具有体积庞大、笨重、平衡性能差等缺陷。为解决上述问题，审定公告日为1988年1月13日、公告号为CN85100358B的中国 专利公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”;审定公告日为1988年12月14日、公告 号为CN85100359B的中国专利公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式压缩机”。授权公告日为 2001年6月27日、授权公告号为CN1067741C的中国专利公开了一种“曲柄双圆滑块往复 活塞式内燃机”。授权公告日为2001年6月27日、授权公告号为CN1067742C的中国专利 公开了一种“曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机”。上述中国专利公开的内燃机和压缩机共同特点是其中的往复运动与旋转运动的 转换机构中，用曲柄圆滑块机构取代了曲柄连杆机构。在曲柄圆滑块机构的圆滑块上设置 有偏心圆孔。在活塞的活塞座上设置有圆滑块容置孔。装配时，将圆滑块置于所述的圆滑块 容置孔中，圆滑块可在所述圆滑块容置孔中转动；曲轴的曲柄销装配于所述的偏心圆孔中， 曲柄销可以在所述偏心圆孔中转动。上述的曲柄双圆滑块以及三圆滑块的往复活塞式内燃机可以有多种变形，从而形 成H型机、T型机等多缸机。与传统的曲柄连杆结构不同，在曲柄圆滑块机构的设备中，往复运动件的往复运 动方向需要穿过曲轴箱，使得机体的结构布置与传统的内燃机有所不同；特别是在多缸机 中，包含有相互垂直的往复运动件，例如，在H型机中，包括水平方向运动的活塞以及竖直 方向运动的活塞，竖直方向运动的起动平衡滑块作用的活塞的运动空间向下穿过水平设置 的气缸，延伸至主轴承孔的下方。因而在机体上需在主轴承孔下方设置与上述中国专利中 公开的活塞相匹配的专门的导向轨道(也称为跑道)，这使得机体在加工时，旋转刀具会把 水平气缸以及轴承座孔过多的切除，破坏机体，降低机体的强度和刚度，而使用特殊的刀具 又会导致制造成本增加。
实用新型内容本实用新型提供一种活塞，该活塞的结构使得与其匹配的机体加工时，不会破坏 机体，并有利于保证机体的刚度和强度。本实用新型另外提供曲柄圆滑块机构以及应用该 机构的设备。本实用新型提供的一种活塞，应用于曲柄圆滑块机构，包括冠部和与所述冠部固 定连接为一体的活塞座；在所述活塞座上设置有圆滑块容置孔；所述活塞座的侧边设置有相对的两导向部，称为第一导向部；其中，在所述活塞座的与冠部相对的另一端还设置有向 外延伸的第二导向部；所述第一导向面和第二导向面外壁表面为其导向面，所述第二导向 部导向面间的最大距离小于所述两第一导向部导向面之间的最大距离。可选的，所述第二导向部为圆柱体，其外壁为圆柱体的侧壁。可选的，所述第二导向部为由所述活塞座端部向外延伸的两导向板，两导向板向 外一侧的侧壁为其外壁。可选的，所述第一导向部和第二导向部的导向面均为柱面弧形。可选的，在所述两导向板之间还设置有连接板或连接筋。可选的，在所述第一导向部外侧壁上设置有油槽，所述油槽与所述圆滑块容置孔 之间设置有油道。可选的，在所述活塞座上圆滑块容置孔的边缘还设置有螺纹孔，用于与螺栓配合 安装轴承挡板。可选的，所述冠部与活塞座为分体式结构，通过连接件固定连接为一体。本实用新型还提供一种曲柄圆滑块机构，包括上述任一所述的活塞。此外，本实用新型还提供，一种设备，该设备为内燃机，包括上述的曲柄圆滑块机 构。此外，本实用新型还提供，一种设备，该设备为压缩机，包括上述的曲柄圆滑块机 构。与现有技术相比，本实用新型的活塞设置有两个呈台阶型布置的导向部，沿远离 冠部的方向，导向部导向面间的距离减小；第一导向部外壁间距离较大，除与气缸内壁配合 进行导向之外，还为设置于该第一导向部之间的圆滑块容置孔提供布置空间；而第二导向 部外壁之最大距离小于上述第一导向部外壁之最大距离，对活塞提供辅助导向；本实用新 型的活塞不但对活塞提供了双重导向，而且使得与该活塞相配的机体上的导向空间气缸和 跑道不再需要尺寸一致，跑道的径向直径减小，有利于机体上跑道的加工，最小程度的减小 在机体加工时对机体上邻近的气缸和轴承座孔的破坏，从而也使得加工时不必再使用专门 的设备和刀具，有利于制造成本的控制。
图1是本实用新型的活塞的实施例的结构示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新 型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新 型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。图1为本实用新型的活塞的实施例的结构示意图。请参考图1，本实用新型的实施例中，活塞包括活塞座2以及设置于所述活塞座2 的其中一个端部的冠部1。其中，所述冠部1可以与所述活塞座2 —体成形，也可以为分体 式结构，以铆接或螺钉连接等方式固定装配在一起。分体式结构时，活塞座2和冠部1可以 选择不同的材质，例如铝材质冠部，钢材质或者合金材质活塞座，这不但便于活塞加工，而且可以根据需要选择适合的材质。本实施例中以二者一体成形为例进行说明。本实施例中，冠部1包括顶部以及侧向的环带部(未标示)。在所述顶部可以具有 各种形状的燃烧室。在所述环带部还设置有气环环槽和油环环槽。所述气环环槽和油环环 槽分别用于容置活塞的气环和油环。请继续参考图1，与所述冠部1 一体成形的活塞座2上设置有圆滑块容置孔2-2， 在所述活塞座2的侧边设置有相对的两导向部2-la和2-lb，称为第一导向部。本实施例 中，所述第一导向部2-la和2-lb均呈板状。本实施例中，所述第一导向部2-la和2_lb均 与所述冠部1连接为一体。所述圆滑块容置孔2-2为圆形通孔，其直径大于装配于其中的圆滑块的直径。以 便于在圆滑块装配于所述圆滑块容置孔2-2中时，圆滑块可以相对于安装座2转动，并因此 带动安装于圆滑块的偏心圆孔中的曲柄销转动。为提高耐磨能力，可以对所述圆滑块容置 孔2-2的内壁表面进行特殊的处理，形成耐磨表面；或者在所述内壁表面安装滑动轴承，例 如轴瓦。为减小摩擦，也可以在所述圆滑块容置孔2-2的内壁安装滚动轴承，例如，滚针轴 承，以减小圆滑块转动时的摩擦。当然，也可以采取其它措施提高圆滑块容置孔的耐磨性能 并减小摩擦，这里不再一一列举。所述第一导向部2-la和2-lb的外侧壁表面作为导向面，呈柱面弧形，以便于将所 述活塞装配于气缸缸套中时，与缸套的内壁滑动配合，在气缸中做往复运动。所述的一导向 部2-la和2-lb的导向面间的最大距离略大于与所述活塞冠部1的直径。在所述活塞冠部 1的气环环槽中安装气环后，气环的外周面的直径略大于所述两个第一导向部2-la和2-lb 的导向面的最大距离。所述气环与气缸配合，可将冠部1上部的燃烧室密封。在本实用新型的活塞的实施例中，在所述活塞座2的与冠部1相对的另外一端还 设置有向外延伸的第二导向部，其中，所述第二导向部的外侧壁表面作为导向面，其导向面 间的最大距离小于所述第一导向部2-la和2-lb导向面间的最大距离。其中，在本实施例中，第二导向部为由活塞座2的端部向外延伸的两导向板，分别 为导向板3-la和导向板3-lb，两导向板向外的侧壁为其外壁。所述两导向板的外壁表面也 均为柱面弧形，导向板3-la和导向板3-lb的导向面之间的最大距离小于所述第一导向部2-la和2-lb的导向面之间相应的距离。此外，为提高导向板3-la和导向板3-lb的强度，避免其变形，还可以在导向板3-la和导向板3-lb之间设置支撑，例如图1中示出的连接板3-2，或者设置若干连接筋。此 外，该支撑设置时除考虑活塞整体强度和刚度之外，还具有整个活塞质量方面的考量，通过 该支撑的设计和设置可以起到对活塞配重的作用。此外，所述第二导向部还可以具有其它结构，例如圆柱体，该圆柱体的外侧壁即为 其外壁。该圆柱体的径向直径小于所述第一导向部外壁之间的最大距离。在本实用新型的活塞中，设置有两个呈台阶型布置的导向部，沿远离冠部的方向， 导向部导向面间的距离减小；第一导向部外壁间距离较大，除与气缸内壁配合进行导向之 外，还为设置于该第一导向部之间的圆滑块容置孔提供布置空间；而第二导向部外壁之最 大距离小于上述第一导向部外壁之最大距离，对活塞提供辅助导向；本实用新型的活塞不 但对活塞提供了双重导向，而且使得与该活塞相配的机体上的导向空间气缸和跑道不再需 要尺寸一致，跑道的径向直径减小，有利于机体上跑道的加工，最小程度的减小在机体加工时对机体上邻近的气缸和轴承座孔的破坏，从而也使得加工时不必再使用专门的设备和刀 具，有利于制造成本的控制。此外，在本实用新型中，在活塞上还可以有其它结构，例如在第一导向部2-la和 2-lb外壁上设置油槽2-4，所述油槽2-4与所述圆滑块容置孔2-2之间设置有油道。用于 在活塞往复运动时对第一导向部外壁表面进行润滑。在所述活塞座2上圆滑块容置孔2-2的边缘还设置有螺纹孔2-3，用于与螺栓配合 安装轴承挡板或者加强筋。此外，在活塞的活塞座冠部之间，还可以设置若干加强筋，加强活塞整体的强度和 刚度。在活塞座上还可以设置其它结构，这里不再一一列举。本实用新型的实施例的活塞，可以应用于往复运动与旋转运动相互转换的机构 中，构成曲柄圆滑块机构。该曲柄圆滑块机构可用于内燃机和压缩机中。本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何 本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因 此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。
权利要求1.一种活塞，应用于曲柄圆滑块机构，其特征在于包括冠部和与所述冠部固定连接 为一体的活塞座；在所述活塞座上设置有圆滑块容置孔；所述活塞座的侧边设置有相对的 两导向部，称为第一导向部；其中，在所述活塞座的与冠部相对的另一端还设置有向外延伸 的第二导向部；所述第一导向面和第二导向面外壁表面为其导向面，所述第二导向部导向 面间的最大距离小于所述两第一导向部导向面之间的最大距离。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于所述第二导向部为圆柱体，其外壁为圆柱 体的侧壁。
3.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于所述第二导向部为由所述活塞座端部向 外延伸的两导向板，两导向板向外一侧的侧壁为其外壁。
4.根据权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述第一导向部和第二导向部的导向面 均为柱面弧形。
5.根据权利要求3或4所述的活塞，其特征在于，在所述两导向板之间还设置有连接板 或连接筋。
6.根据权利要求1至4任一所述的活塞，其特征在于，在所述第一导向部外侧壁上设置 有油槽，所述油槽与所述圆滑块容置孔之间设置有油道。
7.根据权利要求1至4任一所述的活塞，其特征在于，在所述活塞座上圆滑块容置孔的 边缘还设置有螺纹孔，用于与螺栓配合安装轴承挡板。
8.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述冠部与活塞座为分体式结构，通过连 接件固定连接为一体。
9.一种曲柄圆滑块机构，其特征在于包括上述权利要求1至8任一所述的活塞。
10.一种设备，该设备为内燃机，其特征在于包括权利要求9所述的曲柄圆滑块机构。
11.一种设备，该设备为压缩机，其特征在于包括权利要求9所述的曲柄圆滑块机构。
专利摘要一种活塞，应用于曲柄圆滑块机构，包括冠部和与所述冠部固定连接为一体的活塞座；在所述活塞座上设置有圆滑块容置孔；所述活塞座的侧边设置有相对的两导向部，称为第一导向部；其中，在所述活塞座的与冠部相对的另一端还设置有向外延伸的第二导向部；所述第一导向面和第二导向面外壁表面为其导向面，所述第二导向部导向面间的最大距离小于所述两第一导向部导向面之间的最大距离。本实用新型的活塞的结构使得与其匹配的机体加工时，不会破坏机体，并有利于保证机体的刚度和强度。本实用新型另外提供曲柄圆滑块机构以及应用该机构的设备。
文档编号F16H21/18GK201836363SQ20102055599
公开日2011年5月18日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30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