专利名称：曲柄圆滑块机构的曲轴、曲柄、曲拐及内燃机和压缩机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及曲轴，具体涉及一种曲柄圆滑块运动转换机构的曲轴。本实用新型同时还涉及一种曲柄圆滑块机构的内燃机和压缩机。
背景技术：
在传统的内燃机中，通过曲柄连杆机构将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动，进而由该曲轴驱动相应的运动部件，对外输出动力。而在传统的压缩机中，也具有曲柄连杆机构，通过该曲柄连杆机构将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动，由该活塞对气缸内的空气进行压缩。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CN85200358B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，用圆滑块取代了连杆，用曲柄圆滑块机构取代了曲柄连杆机构。在所述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。工作时，对于内燃机而言，燃烧室中的燃烧气体膨胀推动活塞运动，通过活塞带动设置于其中的圆滑块做往复运动，而圆滑块在所述活塞中同时做旋转运动，所述往复运动与旋转运动的合成使得圆滑块上的偏心圆孔的中心轴线绕曲轴的中心轴线做旋转运动；而所述偏心圆孔的中心轴线与曲轴的曲柄销的轴线重合，从而可实现活塞的往复运动到曲轴的旋转运动的转换。上述过程的反向应用即可构成压缩机。上述的曲柄圆滑块机构的内燃机或压缩机中，由于其中的曲柄圆滑块机构的特殊性，在两缸或多缸机中，通过在曲轴的一个曲柄销上要设置两个或两个以上的圆滑块，且各个圆滑块之间要有固定的相位角。因而，难以自由的根据需要像常规曲柄连杆机构那样布置曲拐夹角，以实现曲拐夹角为180度的直列两缸机器。
实用新型内容本实用新型提供一种曲柄圆滑块机构的曲轴，该曲轴可应用于曲柄圆滑块机构的机器中，构成直列两缸机。本实用新型另外提供应用该曲轴的内燃机和压缩机。本实用新型提供的一种曲柄圆滑块机构的曲轴，包括左拐、中间曲柄和右拐；其中，所述左拐和右拐均为包括主轴颈和曲柄销的单拐，且两单拐中曲柄销偏离主轴颈轴线的距离相等，均为e ；所述中间曲柄的两端分别设置有一偏心孔，两偏心孔相位差呈180度且两偏心孔的偏心距均为e ；所述左拐和右拐的曲柄销的自由端由中间曲柄的左右两端分别插入两偏心孔中，并与中间曲柄紧固为一体；所述左拐和右拐的主轴颈轴线位于同一直线上。可选的，所述中间曲柄为扁圆柱体，两偏心孔边缘凸出扁圆柱体端面之外。可选的，在所述中间曲柄上设置有去重孔。可选的，所述左拐为内燃机的动力输出端，在所述左拐的主轴颈的远离曲柄销的端部设置有花键套结构。可选的，所述右拐为内燃机的非动力输出端，在其主轴颈的外端设置辅助动力输出轴，在该辅助动力输出轴上设置有键槽。本实用新型还提供一种曲柄，应用于上述的曲柄圆滑块机构的曲轴中作为中间曲柄，该曲柄为扁圆柱体，所述曲柄的两端分别设置有一偏心孔，两偏心孔相位差呈180度且两偏心孔的偏心距均为e，该偏心孔用于在和曲拐组成曲轴时，容置曲柄销端部。本实用新型还提供一种曲拐，该曲拐为单拐，包括主轴颈以及由主轴颈其中一端部向外延伸的曲柄销，所述曲柄销的轴线与主轴颈轴线平行，距离为e ；在所述主轴颈的远离曲柄销的端部设置有花键套。本实用新型还提供一种内燃机，应用上述任一所述的曲轴。本实用新型还提供一种压缩机，应用上述任一所述的曲轴。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点本实用新型的曲轴，为具有两曲柄销的两拐三支撑结构，两曲柄销相位差为180度，可应用于直列两缸的内燃机或压缩机中；而且，该曲轴为分体式结构，可便于一体式的圆滑块套入曲柄销中，使得直列曲柄圆滑块机构的内燃机或压缩机拆卸和装配更为便利，便于维护；此外，该曲轴与传统的曲柄连杆机构的曲轴具有很好的继承性，在生产制造时，可利用现有的曲柄连杆机构曲轴的生产线稍加改造进行，从而有利于降低制造成本。
图1是为本实用新型的曲柄圆滑块机构的曲轴的实施例的结构示意图；图2为图1所示的曲轴中的中间曲柄的示意图；图3和图4分别为图1所示的曲轴的左拐和右拐的示意图；图5为图1所示的曲轴的右拐的剖视图。
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。
以下结合附图对本实用新型的曲柄圆滑块机构的曲轴进行说明。图1为本实用新型的曲柄圆滑块机构的曲轴的实施例的示意图。请参考图1，本实施例中，曲轴包括左拐1、中间曲柄2和右拐3。其中，所述左拐1 和右拐3均为包括主轴颈和曲柄销的单拐。所述左拐1和右拐3分别设置于所述中间曲柄2的两侧，并通过各自的曲柄销与中间曲柄2紧固为一体。两单拐的曲柄销相位呈180度设置，且两单拐的主轴颈轴线以及中间曲柄2的轴线均位于同一直线上，构成完成的两拐三支撑曲轴。下面分别对上述的左拐1、右拐3以及中间曲柄2各自的结构以及它们之间的装配关系、装配方式进行详细描述。图3为本实用新型的实施例中左拐1的结构示意图。如图3所示，左拐1为一单拐，包括第一主轴颈1-1和第一曲柄销1-2。所述第一主轴颈1-1和第一曲柄销1-2均为圆柱体状的轴段；第一主轴颈1-1与下述的右拐上的第二主轴颈配合，用于支撑整个曲轴，在将曲轴应用于内燃机或压缩机时，该两个主轴颈需置于设备机体的前后轴承中。所述第一曲柄销1-2与第一主轴颈1-1 一体成形，第一曲柄销1-2的轴线偏离第一主轴颈1-1的轴线一段距离，由第一主轴颈1-1的一端向外伸出。二者的轴线平行，距离为e，该距离e即为组成曲柄圆滑块机构中的圆滑块之偏心圆孔的偏心距。第一曲柄销1-2 和第一主轴颈1-1相连接的端部截面的重叠度可以是100%，二者端部截面也可以相互错开一定的距离。在组成曲柄圆滑块机构时，该第一曲柄销1-2可旋转插入圆滑块的偏心圆孔中，故第一曲柄销1-2的径向尺寸需与圆滑块偏心圆孔相配合，轴向长度足以穿过一圆滑块。另外，其第一曲柄销1-2的自由端还需与中间曲柄2紧固为一体。本实施例中，所述左拐1在组成内燃机曲轴时，为非动力输出端，故该端需装配诸如飞轮、皮带轮、齿轮等辅助部件。在该第一主轴颈1-1的外侧(即远离第一曲柄销1-1的一侧还可一体向外设有一轴段，该轴段上可以装配上述的辅助部件，可称为辅助轴。为便于装配，在该辅助轴上可设置键槽1-4，辅助部件可以以键连接方式连接于该辅助轴上。当然，该辅助轴并不限于与第一主轴颈1-1 一体设置，二者之间也可以为可拆装分离式结构， 通过螺栓等紧固件连为一体，这里不再展开论述。在所述左拐1上还可以设置其它的结构，如图3所示，在第一曲柄销1-2中沿轴向设置有润滑油道1-3，沿径向还设置有连通润滑油道1-3和第一曲柄销1-2外周的油孔(未标示)。此外，在该左拐上还可以设置诸如配重块等平衡结构，这里不再一一列举。请参考图4，本实施例中，所有右拐3也为一单拐，其结构与图3所示的左拐1的结构相似，包括第二主轴颈3-1和第二曲柄销3-2，该第二曲柄销3-2与第二主轴颈3-1各自的形状、结构以及相互连接关系与上述的左拐1可以相同，而且所起的作用也相同。在第二曲柄销3-2上也设置油道3-4和油孔3-5，如图5所示。所不同的是，右拐3在组成内燃机曲轴时，应用于动力输出端，在第二主轴颈3-1的外侧需设置动力输出接口结构。本实施例中，该动力输出接口设置为花键套3-3，如图5所示的图4的剖分结构，该花键套3-3可插入驱动外部机械的花键轴，即可将内燃机的动力输出。当然，在右拐3组成的曲轴应用于压缩机时，右拐3即为动力输入端，通过花键套3-3和与之配合的花键轴，将动力输入至压缩机，带动曲轴转动。图2示出的为将上述左拐1和右拐3连为一体的中间曲柄2。中间曲柄2不仅起到连接所述左拐1和右拐3的作用，在组成曲轴后，该中间曲柄2还作为中间支撑，对曲轴进行额外的支撑请参考图2，本实施例中，所述中间曲柄2为扁圆柱体结构，在该中间曲柄2的两端分别设置有一偏心孔第一偏心孔2-1和第二偏心孔2-2，两偏心孔相位差呈180度且两偏心孔的偏心距均为e。在与上述的左拐1和右拐3组成曲轴时，将左拐1的第一曲柄销1-2的自由端插入所述第一偏心孔2-1中，并通过螺栓等紧固件紧固为一体；将右拐3的第二曲柄销3-2的自由端插入所述的第二偏心孔2-2中，并通过紧固件紧固为一体。其中，所述左拐1第一主轴颈1-1和右拐3的第二主轴颈3-1的轴线位于同一直线上，该轴线即为组成的曲轴的旋转轴线，从而构成完整的曲轴。在组成曲柄圆滑块机构时，所述两曲柄销可分别置于不同的圆滑块的偏心圆孔中，将曲轴和圆滑块连接起来。所述的两偏心圆孔的边缘还可以设置凸出端面之外的凸出部2-3，如图2所示，以增加偏心孔内侧与相应曲柄销端部的接触面积，增强二者联接的可靠性。在所述凸出部2-3 的边缘可以划若干油槽2-4。在上述的曲柄销与中间曲柄的联接中，所述曲柄销的自由端可以为锥端，相应的偏心孔为锥孔。在二者的锥面上可以设置两个半孔，在组为一体时，构成完整的圆孔作为定位孔，通过定位销进行定位。在偏心孔插入曲柄销的相对的一侧，可设置为沉头，从而便于容置紧固螺栓的头部。当然，曲柄销与中间曲柄的联接还可以采用其它结构，定位也可以采用键定位等其它的方式，这里不再一一列举。上述的实施例中的曲轴，为具有两曲柄销的两拐三支撑结构，两曲柄销相位差为 180度，在每一曲柄销上设置一圆滑块，可构成直列两缸的内燃机或压缩机中；而且，该曲轴为分体式结构，可便于一体式的圆滑块套入曲柄销中，使得直列曲柄圆滑块机构的内燃机或压缩机拆卸和装配更为便利，便于维护；此外，该曲轴与传统的曲柄连杆机构的曲轴具有很好的继承性，在生产制造时，可利用现有的曲柄连杆机构曲轴的生产线稍加改造进行， 从而有利于降低制造成本。本实用新型还提供一种曲柄圆滑块机构的内燃机和压缩机，应用上述任一种曲柄圆滑块机构的曲轴。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1.一种曲柄圆滑块机构的曲轴，其特征在于，包括左拐、中间曲柄和右拐；其中，所述左拐和右拐均为包括主轴颈和曲柄销的单拐，且两单拐中曲柄销偏离主轴颈轴线的距离相等，均为e ；所述中间曲柄的两端分别设置有一偏心孔，两偏心孔相位差呈180度且两偏心孔的偏心距均为e ；所述左拐和右拐的曲柄销的自由端由中间曲柄的左右两端分别插入两偏心孔中，并与中间曲柄紧固为一体；所述左拐和右拐的主轴颈轴线位于同一直线上。
2.根据权利要求1所述的曲柄圆滑块机构的曲轴，其特征在于，所述中间曲柄为扁圆柱体，两偏心孔边缘凸出扁圆柱体端面之外。
3.根据权利要求1所述的曲柄圆滑块机构的曲轴，其特征在于，在所述中间曲柄上设置有去重孔。
4.根据权利要求1所述的曲柄圆滑块机构的曲轴，其特征在于，所述左拐为内燃机的动力输出端，在所述左拐的主轴颈的远离曲柄销的端部设置有花键套结构。
5.根据权利要求1所述的曲柄圆滑块机构的曲轴，其特征在于，所述右拐为内燃机的非动力输出端，在其主轴颈的外端设置辅助动力输出轴，在该辅助动力输出轴上设置有键槽。
6.一种曲柄，应用于上述的曲柄圆滑块机构的曲轴中作为中间曲柄，其特征在于，该曲柄为扁圆柱体，所述曲柄的两端分别设置有一偏心孔，两偏心孔相位差呈180度且两偏心孔的偏心距均为e，该偏心孔用于在和曲拐组成曲轴时，容置曲柄销端部。
7.一种曲拐，该曲拐为单拐，包括主轴颈以及由主轴颈其中一端部向外延伸的曲柄销， 所述曲柄销的轴线与主轴颈轴线平行，距离为e ；在所述主轴颈的远离曲柄销的端部设置有花键套。
8.一种内燃机，其特征在于，应用上述权利要求1至5任一所述的曲轴。
9.一种压缩机，其特征在于，应用上述权利要求1至5任一所述的曲轴。
专利摘要本实用新型公开了一种曲柄圆滑块机构的曲轴，包括左拐、中间曲柄和右拐；其中，所述左拐和右拐均为包括主轴颈和曲柄销的单拐，且两单拐中曲柄销偏离主轴颈轴线的距离相等，均为e；所述中间曲柄的两端分别设置有一偏心孔，两偏心孔相位差呈180度且两偏心孔的偏心距均为e；所述左拐和右拐的曲柄销的自由端由中间曲柄的左右两端分别插入两偏心孔中，并与中间曲柄紧固为一体；所述左拐和右拐的主轴颈轴线位于同一直线上。该曲轴可应用于曲柄圆滑块机构的机器中，构成直列两缸机。本实用新型同时还涉及一种曲柄圆滑块机构的曲柄、曲拐及内燃机和压缩机。
文档编号F16C3/12GK202132368SQ20112018857
公开日2012年2月1日 申请日期2011年6月7日 优先权日2011年6月7日
发明者杨之怡, 王清旭, 郭立军, 黎明, 黎正中 申请人:北京中清能发动机技术有限公司