专利名称：活塞、无连杆往复与旋转运动相互转换机构及应用该机构的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无连杆往复运动与旋转运动相互转换机构，具体涉及一种应用于 无连杆往复运动与旋转运动相互转换机构的活塞。本实用新型同时涉及一种无连杆往复运 动与旋转运动相互转换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，实现往复运动与旋转运动相互转换的机构为曲柄连 杆机构。然而，在曲柄连杆机构中，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”。在申请号为200910210785.4的中国专利申请文件中，公开了一 种无连杆往复运动和旋转运动相互转换的机构(也称为端轴-动轴机构)。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，取消了连杆。从而克服了曲柄连杆机构的设备上述的缺点。若需进一步了解 上述中国专利的详细内容，请参考上述中国专利的公开文献。传统的采用曲柄连杆机构的小型通用内燃机以及微型压缩机中，有很大一部分机 型不用专门的机油泵，而是通过设置于连杆大头的油针或者油勺等零件在油底壳的油池中 搅油，形成油雾对机器的运动件提供润滑。而在采用曲柄圆滑块机构或者端轴-动轴机构 的设备，由于没有连杆，在运动件中也没有作类似连杆运动的零部件，难以像传统的曲柄连 杆那样为机体提供润滑。
实用新型内容本实用新型提供一种活塞，以解决现有曲柄圆滑块机构或者端轴-动轴机构的润 滑问题。本实用新型另外提供一种无连杆往复运动与旋转运动相互转换机构以及应用该机 构的设备。本实用新型提供的一种活塞，应用于无连杆往复运动与旋转运动相互转换的机 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贯穿该活塞 座的通孔，该通孔为圆滑块容置孔或者端轴-动轴机构的动轴销容置孔；其中，在所述活塞 座的与冠部相对的一端还设置有泵油装置，所述泵油装置与设置于活塞座上的润滑油道相 连通。可选的，所述泵油装置为一柱体，在所述柱体中设置有两端开口的通道，该通道称 为泵油通道；在所述泵油装置装配于所述活塞座上时，所述泵油通道一端的开口与设置于活塞座上的润滑油道相对准并连通。优选的，所述泵油通道为螺旋状通道。可选的，所述泵油通道为与所述柱体中心轴线同轴的直通道。优选的，所述泵油通道为与所述柱体中心轴线同轴的通道，且沿朝向活塞座的方 向，所述通道开口渐缩。优选的，所述泵油通道为包括不同内径的第一通道和第二通道的台阶型结构，所 述第一通道的开口与活塞座上的油道连通；且所述第一通道的内径尺寸大于所述第二通道 的内径尺寸；在所述第一通道中设置有弹簧和圆球组成的单向阀。可选的，所述泵油装置与活塞座一体成形。优选的，所述泵油装置与所述活塞座为分体式结构；在所述柱体与活塞座连接的 端部外侧设置有螺纹，在所述活塞座安装泵油装置的端部设置有相应的螺纹孔；所述泵油 装置通过将设置有螺纹的端部旋入所述螺纹孔中的方式装配于活塞座上。可选的，所述泵油装置为圆柱体或者棱柱体。可选的，在所述泵油装置为圆柱体时，其上还设置有扳手结构。此外，本实用新型还提供一种无连杆往复运动与旋转运动相互转换的机构，包括 上述任一技术方案所述的活塞。此外，本实用新型还提供一种设备，该设备为无连杆内燃机，包括上述的无连杆往 复运动与旋转运动相互转换的机构。此外，本实用新型还提供一种设备，该设备为无连杆压缩机，包括上述的无连杆 往复运动与旋转运动相互转换的机构。与现有技术相比，本实用新型活塞底部设置有泵油装置，在活塞应用于无连杆往 复运动与旋转运动中工作下行时，油底壳中的机油通过泵油装置进入活塞座的油道中，通 过活塞上的油道进入可圆滑块容置孔或动轴销容置孔，进而通过圆滑块或者动轴销的运动 将润滑油甩出，形成油雾为机器提供润滑；而且通过圆滑块的的旋转将机油甩出的润滑效 果大大优于通过油针提供的润滑的曲柄连杆机构，提高机器的效率，降低零部件的磨损，从 而提高了机器的可靠性。在本实用新型的优选技术方案中，泵油装置为圆柱体，在圆柱体内部设置螺旋形 或者渐缩泵油通道，在圆柱体外设置的螺纹；相应的活塞座底部设置螺纹孔，螺纹孔底部与 活塞座上的润滑油道相连通，通过沿螺旋形泵油通道或者渐缩泵油通道上升的润滑油可形 成一定的油压，有利于保证润滑油向上流动。
图1为本实用新型的活塞的实施例的结构示意图；图2为本实用新型的活塞的实施例中的泵油装置的结构示意图之一；图3为本实用新型的活塞的实施例中的泵油装置的结构示意图之二 ；图4为本实用新型的活塞的实施例中的泵油装置的结构示意图之三。
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
4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，也可以以铆接 或螺钉连接等方式固定装配在一起。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包括顶部以及设置于侧边的环带部(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上设置有贯穿该活塞座的通孔
2-2；在所述活塞座2的侧边设置有相对的两导向部(图未示出)；在所述活塞座2的与所 述冠部2相对的一端还设置有泵油装置3。所述通孔2-2可以是用于容置曲柄圆滑块机构之圆滑块的圆滑块容置孔，也可以 是用于容置端轴-动轴机构之动轴销的动轴销容置孔。本实施例中，以所述通孔2-2为圆滑块容置孔为例进行说明(也即该活塞为应用 于曲柄圆滑块机构之活塞)。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，圆滑块可以相对于活 塞座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。所述导向部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。在本实施例的活塞中，在所述活塞座2的与所述冠部2相对的一端还设置有泵油 装置3，所述泵油装置3与设置于活塞座2上的润滑油道2-3相连通；通过所述泵油装置3， 在活塞做往复运动时，将油底壳中的润滑油输送至活塞座2的润滑油道2-3，然后对相关零 部件之间的摩擦面进行润滑。其中，所述泵油装置3与活塞座2之间可以是一体成形，二者也可以是分体式结 构，图2、图3和图4分别示出了三种与活塞座可分离式的、应用于本实施例中的泵油装置， 下面分别进行说明。当然，泵油装置3与活塞座2 —体成形时，也可以具有图2、图3和图4 所示的结构。请参考图2，泵油装置3为一柱体，具体的，其可以是圆柱体或者棱柱体。本实用 新型中以圆柱体为例进行说明。在所述柱体中设置有通道3-1。所述通道称为泵油通道。 所述泵油通道3-1为螺旋状，设置于所述柱体的中间，并环绕所述柱体的中心轴线。泵油通 道3-1在柱体的两端设置开口，使得由一端开口流入泵油通道3-1的润滑油可沿泵油通道
3-1由另一端开口流出。在所述泵油装置3装配于图1所示的活塞座2上时，所述泵油通 道3-1的其中一端的开口与设置于活塞座2上的润滑油道2-3相连通。请进一步参考图2，为便于将泵油装置3固定装配于活塞座上，在泵油装置3的与活塞座相连接的端部可以设置螺纹3-2。在活塞座2安装泵油装置3的端部设置有相应的 螺纹孔2-4，如图1所示，所述泵油装置3通过将设置有螺纹3-2的端部旋入所述螺纹孔2-4 的方式装配于所述活塞座2上。此外，为便于将泵油装置3装配于活塞座2上，在本实施例中，在圆柱体的泵油装 置的中间部位、螺纹3-2的下部还设置有扳手结构3-3，如图2所示。具体的、所述扳手结构 3-3可以是具有四棱的棱柱结构，或者其它多棱棱柱结构。这里不再详述。当然，泵油装置3也可以以其它方式装配于活塞座上，相应的设置其它的装配结 构，这里不再一一描述。图2所示的泵油装置3，在圆柱体内部设置螺旋通道的，在圆柱体外设置的螺纹； 相应的活塞座底部设置螺纹孔，螺纹孔底部与活塞座上的润滑油道相连通，泵油装置3上 的螺纹可旋入活塞座的螺纹孔中，从而将泵油装置3中的螺旋通道与活塞座上的润滑油道 连通。该活塞应用于无连杆往复运动与旋转运动相互转换的机构中，在活塞下行时，油底壳 中的机油通过泵油装置3内设置的螺旋形通道，进入活塞座的油道中，通过活塞上的油道 进入可圆滑块容置孔，进而通过圆滑块的运动将润滑油甩出，形成油雾为机器提供润滑。通 过沿螺旋形通道上升的润滑油可形成一定的油压，保证润滑油向上流动，而且通过圆滑块 的的旋转将机油甩出的润滑效果大大优于通过油针提供的润滑的曲柄连杆机构，提高机器 的效率，降低零部件的磨损，从而提高了机器的可靠性。当然，泵油装置3中的泵油通道还可以具有其它结构，如图3所示，泵油通道3-1 为与所述柱体中心轴线同轴的通道，且沿朝向活塞座的方向，所述泵油通道3-1的开口渐 缩。通过设置渐缩泵油通道，使得润滑油在上升过程中油压增大，有利于将润滑油压入活塞 座中，改善供油的效果。当然，在对润滑要求不太高的情形下，该通道3-1也可以是内径相 同的直通道。除此之外，泵油装置3上可以具有与图2所示的泵油装置相同的结构，例如扳 手结构3-3与螺纹3-2等。该泵油装置3也可以与图2中的装置相同的方式装配于活塞座 上。这里不再重复描述。图4为另外一种泵油装置的结构示意图。请参考图4，图4中示出的泵油装置4 也可以是圆柱体或者棱柱体，其外部也可以设置扳手3-3以及螺纹，这与上述的图2所示的 泵油装置相同。不同的是，在图4所示的结构中，所述泵油通道为包括不同内径的第一通道 3-la和第二通道3-lb的台阶型结构，所述第一通道3-la的开口与活塞座2上的油道2_3 连通；且所述第一通道3-la的内径尺寸大于所述第二通道3-lb的内径尺寸。在所述第一通道3-la中还设置有由弹簧3_5和圆球3_4(该圆球可以是钢球)组 成的单向阀；所述圆球3-4设置于第一通道3-la中并抵住与第二通道3-lb的连接口 ；所述 弹簧3-5 —端抵住所述圆球3-4，另一端固定于所述第一通道3-la相应位置或者抵住所述 活塞座2的底部；其中，在所述活塞未工作时，所述弹簧3-5处于自由状态或者未完全压缩 状态。在活塞下行时，图4所示结构通过弹簧3-5和圆球3-4组成的单向阀，在润滑油压 入第二通道3-lb后，压缩圆球3-4，继而压缩所述弹簧3-5，进入第一通道3-la中，待活塞 上行时，第二通道3-lb中不再有润滑油，因而不存在对圆球3-4向上的压力，在弹簧3-5的 作用下，圆球3-4将第一通道3-la和第二通道3-lb的连接口堵上，避免进入第一通道3_1 的润滑油回流。从而有利于改善润滑效果。[0045]此外，上述的描述中以泵油装置为圆柱体结构为例进行说明，其还可以是其它柱 体结构，例如棱柱体。在其为棱柱体结构时，则不必单独设置上述的扳手结构3-3其也可以 具有其它的结构。此外，在本实用新型的实施例中，在活塞上还可以有其它结构，例如在导向部外壁 上设置油槽，在活塞座腰部加强筋等。这里不再一一赘述。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，应用于无连杆往复运动与旋转运动相互转换的机构，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贯穿该活塞座的通孔， 该通孔为圆滑块容置孔或者端轴-动轴机构的动轴销容置孔；其中，在所述活塞座的与冠 部相对的一端还设置有泵油装置，所述泵油装置与设置于活塞座上的润滑油道相连通。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述泵油装置为一柱体，在所述柱体中设 置有两端开口的通道，该通道称为泵油通道；在所述泵油装置装配于所述活塞座上时，所述 泵油通道一端的开口与设置于活塞座上的润滑油道相对准并连通。
3.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，所述泵油通道为螺旋状通道。
4.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，所述泵油通道为与所述柱体中心轴线同 轴的直通道。
5.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，所述泵油通道为与所述柱体中心轴线同 轴的通道，且沿朝向活塞座的方向，所述通道开口渐缩。
6.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于，所述泵油通道为包括不同内径的第一通 道和第二通道的台阶型结构，所述第一通道的开口与活塞座上的油道连通；且所述第一通 道的内径尺寸大于所述第二通道的内径尺寸；在所述第一通道中设置有弹簧和圆球组成的 单向阀。
7.根据权利要求2至6任一所述的活塞，其特征在于，所述泵油装置与活塞座一体成形。
8.根据权利要求2至6任一所述的活塞，其特征在于，所述泵油装置与所述活塞座为分 体式结构；在所述柱体与活塞座连接的端部外侧设置有螺纹，在所述活塞座安装泵油装置 的端部设置有相应的螺纹孔；所述泵油装置通过将设置有螺纹的端部旋入所述螺纹孔中的 方式装配于活塞座上。
9.根据权利要求8所述的活塞，其特征在于，所述泵油装置为圆柱体或者棱柱体。
10.根据权利要求8所述的活塞，其特征在于，在所述泵油装置为圆柱体时，其上还设 置有扳手结构。
11.一种无连杆往复运动与旋转运动相互转换的机构，其特征在于包括上述权利要 求1至10任一所述的活塞。
12.—种设备，该设备为无连杆内燃机，其特征在于，包括权利要求11所述的无连杆往 复运动与旋转运动相互转换的机构。
13.一种设备，该设备为无连杆压缩机，其特征在于，包括权利要求11所述的无连杆往 复运动与旋转运动相互转换的机构。
专利摘要本实用新型公开了一种活塞，应用于无连杆往复运动与旋转运动相互转换的机构，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贯穿该活塞座的通孔，该通孔为圆滑块容置孔或者端轴-动轴机构的动轴销容置孔；其中，在所述活塞座的与冠部相对的一端还设置有泵油装置，所述泵油装置与设置于活塞座上的润滑油道相连通。本实用新型的活塞应用后，有利于提高机器的效率，降低零部件的磨损，提高了机器的可靠性；本实用新型同时提供一种无连杆往复运动与旋转运动相互转换机构以及应用该机构的设备。
文档编号F16J1/08GK201866227SQ20102065272
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者郭立军, 马玉生, 黎明, 黎正中 申请人:北京中清能发动机技术有限公司