專利名稱：曲柄圓滑塊機構的曲軸以及其內(nèi)燃機、壓縮機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及曲軸，具體涉及一種曲柄圓滑塊運動轉(zhuǎn)換機構的曲軸。本實用新 型同時還涉及一種曲柄圓滑塊機構的內(nèi)燃機和壓縮機。
背景技術：
在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機中，通過曲柄連桿機構將活塞的往復運動轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運 動，進而由該曲軸驅(qū)動相應的運動部件，對外輸出動力。而在傳統(tǒng)的壓縮機中，也具有曲柄 連桿機構，通過該曲柄連桿機構將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為活塞的往復運動，由該活塞對氣 缸內(nèi)的空氣進行壓縮。然而，在所述的曲柄連桿機構中，由于連桿的存在，曲柄連桿機構的 內(nèi)燃機和壓縮機具有體積龐大、笨重、平衡性能差等缺陷。為解決上述問題，審定公告日為1988年1月13日、公告號為CN85200358B的中國 專利公開了一種“曲柄圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”;審定公告日為1988年12月14日、公告 號為CN85100359B的中國專利公開了一種“曲柄圓滑塊往復活塞式壓縮機”;授權公告日為 2001年6月27日、授權公告號為CN1067741C的中國專利公開了一種“曲柄雙圓滑塊往復 活塞式內(nèi)燃機”;授權公告日為2001年6月27日、授權公告號為CN1067742C的中國專利公 開了 一種“曲柄多圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”。上述中國專利公開的內(nèi)燃機和壓縮機共同特點是其中的往復運動與旋轉(zhuǎn)運動的 轉(zhuǎn)換機構中，用圓滑塊取代了連桿，用曲柄圓滑塊機構取代了曲柄連桿機構。在所述圓滑塊 上設置有偏心圓孔。在活塞的活塞座上設置有圓滑塊容置孔。裝配時，將圓滑塊置于所述 的圓滑塊容置孔中，圓滑塊可在所述圓滑塊容置孔中轉(zhuǎn)動；曲軸的曲柄銷裝配于所述的偏 心圓孔中，曲柄銷可以在所述偏心圓孔中轉(zhuǎn)動。工作時，對于內(nèi)燃機而言，燃燒室中的燃燒氣體膨脹推動活塞運動，通過活塞帶動 設置于其中的圓滑塊做往復運動，而圓滑塊在所述活塞中同時做旋轉(zhuǎn)運動，所述往復運動 與旋轉(zhuǎn)運動的合成使得圓滑塊上的偏心圓孔的中心軸線繞曲軸的中心軸線做旋轉(zhuǎn)運動；而 所述偏心圓孔的中心軸線與曲軸的曲柄銷的軸線重合，從而可實現(xiàn)活塞的往復運動到曲軸 的旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)換。壓縮機工作時是曲軸的旋轉(zhuǎn)運動到活塞的往復運動的轉(zhuǎn)換，原理同上。上述的曲柄圓滑塊機構的內(nèi)燃機或壓縮機中，由于其中的曲柄圓滑塊機構的特殊 性，在兩缸或多缸機中，通過在曲軸的一個曲柄銷上要設置兩個或兩個以上的圓滑塊，且各 個圓滑塊之間要有固定的相位角。因而，難以自由的根據(jù)需要像常規(guī)曲柄連桿機構那樣布 置曲拐夾角，以實現(xiàn)曲拐夾角為180度的直列兩缸機體或直列多缸機器，也不易布置多缸V 型機器。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種曲柄圓滑塊機構的曲軸，本實用新型的曲軸可以任意布置曲 柄銷之間的相位差，從而使得應用該曲軸的內(nèi)燃機或壓縮機的氣缸夾角可以根據(jù)需要任意 布置。本實用新型另外還提供應用所述曲軸的曲柄圓滑塊機構的內(nèi)燃機或壓縮機。[0008]本實用新型提供一種曲柄圓滑塊機構的曲軸，包括位于兩端的主軸頸、至少兩個 位于所述的主軸頸之間的曲柄銷以及曲柄；任一曲柄銷的中心軸線與所述主軸頸旋轉(zhuǎn)軸線 之間平行且距離為e，相鄰兩曲柄銷的中心軸線平行且距離大于零，并小于或等于2e ；主軸 頸與相鄰的曲柄銷之間，任意兩相鄰的曲柄銷之間通過曲柄連接；在任一曲柄銷上均設置 有外齒圈或外齒段；當在曲柄銷上設置的為所述外齒段時，該外齒段至少有兩個齒，且該外 齒段在曲柄銷上的位置使得曲軸轉(zhuǎn)角為90度或270度時，該外齒段能夠與和該曲軸相配合 的活塞上的內(nèi)齒圈或內(nèi)齒段相嚙合?？蛇x的，所述曲柄銷與設置于其上的外齒圈或外齒段一體成形?？蛇x的，在所述曲軸設置外齒圈時，所述外齒圈與相應的曲柄銷為分立結(jié)構，所述 外齒圈以固定的相位套接于所述曲柄銷上?？蛇x的，所述曲軸的主軸頸、曲柄銷和曲柄一體成形。可選的，所述曲柄銷與至少一曲柄之間為分立結(jié)構，在該曲柄上設置有安裝孔，曲 柄銷插入所述的安裝孔中，將曲柄銷與該曲柄連接為一體?？蛇x的，所述曲柄銷為兩個，且相位差為180度或90度。本實用新型還提供一種曲柄圓滑塊機構的內(nèi)燃機，至少包括機體、圓滑塊和活塞； 在所述機體上設置有至少兩個氣缸，圓滑塊上設置有偏心圓孔，所述活塞上設置有圓滑塊 容置孔；其中，還包括上述權利要求1至6任一所述的曲軸；其中，所述圓滑塊的數(shù)目以及 活塞的數(shù)目與所述曲軸曲柄銷的數(shù)目相當；每一曲柄銷上均套有一圓滑塊；每一圓滑塊均 設置于一活塞的圓滑塊容置孔中；每一活塞設置于相應的氣缸中，并可沿氣缸壁作往復運 動；相鄰氣缸的夾角與該相鄰氣缸所對應的曲柄銷的相位差相同或互補；在每一活塞上沿 圓滑塊容置孔邊緣還設置有內(nèi)齒圈或內(nèi)齒段；當所述活塞上設置的為內(nèi)齒段時，該內(nèi)齒段 至少有兩個齒，且該內(nèi)齒段在圓滑塊容置孔邊緣的位置使得曲軸轉(zhuǎn)角為90度或270度時， 該內(nèi)齒段能夠與和該活塞相配合的曲柄銷上的外齒圈或外齒段相嚙合?？蛇x的，所述機體上的氣缸為兩個，且夾角為0度或90度?？蛇x的，所述機體上的氣缸為兩個，其夾角為0度，所述兩氣缸水平設置；且所述 活塞均為雙作用活塞。本實用新型還提供一種曲柄圓滑塊機構的壓縮機，其中，應用上述任一技術方案 所述的曲軸。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的曲柄圓滑塊機構的曲軸，包括至少兩個曲柄銷，在 每一曲柄銷上均設置齒圈和齒段；相鄰曲柄銷的中心軸線平行，距離大于零，并小于或等于 2e ；也就是說相鄰曲柄銷之間的相位差可以在大于零度、小于或等于180度之間靈活設置， 可以根據(jù)所述的相位差布置兩氣缸的夾角，從而可大大提高曲柄圓滑塊內(nèi)燃機或壓縮機的 氣缸布置的靈活性。

圖1為本實用新型的曲柄圓滑塊機構的曲軸的實施例的示意圖；圖2為圖1所示的曲軸裝配圓滑塊之后的示意圖；圖3為圖2所示的曲軸圓滑塊裝配后的結(jié)構中的一種圓滑塊的示意圖；圖4為在圖2所示的結(jié)構上裝配活塞之后的示意4[0023]圖5為本實用新型的提供的曲柄圓滑塊機構的內(nèi)燃機的實施例的剖視圖。
具體實施方式
在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新 型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新 型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施的限制。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的曲柄圓滑塊機構的曲軸進行說明。圖1為本實用新型的曲柄圓滑塊機構的曲軸的實施例的示意圖。其中，圖1僅僅 示出具有兩個曲柄銷且兩曲柄銷的相位差為180度的曲軸作為例子來進行說明。應當理 解，本實用新型的曲柄圓滑塊機構的曲軸，還可以具有兩個以上的曲柄銷，相鄰曲柄銷之間 的相位差可以在大于零度且小于180度之間任意選擇。請參考圖1，本實用新型的曲柄圓滑塊機構的曲軸的實施例中，曲軸1包括第一曲 柄銷3a和第二曲柄銷3b，第一曲柄2a、第二曲柄2b和第三曲柄2c，第一主軸頸5a和第二 主軸頸5b。其中，所述第一主軸頸5a和第二主軸頸5b為一圓柱體形狀的軸段。其主要用于 支撐整個曲軸，組成內(nèi)燃機或壓縮機時，所述的兩個主軸頸一般置于機體的前后軸承中。所述第一曲柄2a和第三曲柄2c呈扁圓柱體，且其徑向截面尺寸大于所述第一主 軸頸5a和第二主軸頸5b的徑向截面尺寸。所述第二曲柄2b可以是圓柱體，本實施例中， 為減輕曲軸整體的重量，對第二曲柄2b去掉部分，其形狀如圖1中所示。所述第一曲柄銷3a和第二曲柄銷3b也為軸段，其徑向截面尺寸也小于所述的第 一曲柄2a和第二曲柄2c的徑向截面尺寸。在組成曲柄圓滑塊機構時，所述兩曲柄銷可分 別置于不同的圓滑塊的偏心圓孔中，將曲軸和圓滑塊連接起來，在組成曲軸時，所述第一主軸頸5a和第二主軸頸5b置于兩端，并且中心軸線相重 合，該軸線即為組成的曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線；在曲柄圓滑塊運動轉(zhuǎn)換機構工作時(包括將往復 直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，或?qū)⑿D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復直線運動)作為旋轉(zhuǎn)軸心。所述第一曲柄銷3a和第二曲柄銷3b置于所述第一主軸頸5a和第二主軸頸5b之 間，且所述的第一主軸頸5a和第一曲柄銷3a之間，第一曲柄銷3a和第二曲柄銷3b之間、 第二曲柄銷3b和第二主軸頸5b之間分別用第一曲柄2a、第二曲柄2b和第三曲柄2c連接 起來。其中，本實施例中，所述第一主軸頸5a和第一曲柄2a的中心軸線相重合。所述第 一曲柄銷3a的軸線與所述的第一曲柄2a的中心軸線相平行，并偏離所述第一曲柄2a的中 心軸線的距離為e(該距離等于與本實施例中的曲柄相配的圓滑塊的偏心圓孔的偏心距)。所述第二曲柄2b和第三曲柄2c的中心軸線以及所述第二主軸頸5c的中心軸線 均與所述第一主軸頸5a的中心軸線相重合。所述第二曲柄銷3b的中心軸線與所述的第一 主軸頸5a的中心軸線也平行，但向與所述第一曲柄銷3a相反的方向偏離所述第一主軸頸 5a的中心軸線，且偏離距離也為e。從而形成第一曲柄銷3a和第二曲柄銷3b具有180度 相位差的結(jié)構，二者的中心軸線距離為2e。此外，本實施例中，所述第一曲柄2a、第二曲柄2b和第三曲柄2c的徑向截面的尺 寸大小相同(當然，也可以不同)。所述第一曲柄銷3a和第二曲柄銷3b雖然偏離所述第一主軸頸5a的中心軸線，但第一曲柄銷3a和第二曲柄銷3b的外周面還是包圍在所述的三個 曲柄的外周面之內(nèi)，或者與其中的一個相切。也即，所述的第一曲柄銷3a和第二曲柄銷3b 與與其相鄰的曲柄是完全重合的。此外，本實施例中，所述主軸頸、曲柄以及曲柄銷在形成曲軸1時是一體成形的。 當然，也可以各部分是分離部件，通過一定的連接結(jié)構固定裝配為圖1所示的結(jié)構。例如， 在曲柄上可以設置安裝孔，將曲柄銷的一端插入相應的安裝孔中，從而將曲柄銷和曲柄連 接為一體。在本實施例中，在所述第一曲柄銷3a和第二曲柄銷3b上還分別設置有第一外齒 圈4a和第二外齒圈4b，所述第一外齒圈4a和第二外齒圈4b —般設置于相應曲柄銷的端 部靠近曲柄的部位。所述的第一外齒圈4a和第二外齒圈4b主要用于和設置于相應的活塞 上的內(nèi)齒圈和齒段相配合，解決曲柄圓滑塊機構的活點的問題。所謂活點，是指在曲軸轉(zhuǎn)角 為90度或270度時，即曲柄圓滑塊機構的圓滑塊的中心軸線與曲軸的軸線相重合時，圓滑 塊和曲軸的運動方向不確定，該點稱為活點。所述第一外齒圈4a和第二外齒圈4b可以一體成形，也可為獨立于相應曲柄銷的 分立結(jié)構，通過一定的方式以固定的相位套接于曲柄銷上。當然，在所述第一曲軸3a和第二曲軸3b上設置的也可以是一段齒，即外齒段，其 中，所述外齒段至少需要有兩個齒，且該外齒段在相應曲柄銷上的位置要使得曲軸轉(zhuǎn)動到 活點位置時，該外齒段能夠與和該曲軸相配合的活塞上的內(nèi)齒圈或內(nèi)齒段相嚙合。所述外齒段可以與相應的曲柄銷一體成形。在所述曲軸1上還可以設置若干油孔6，在曲軸1中還可以設置潤滑油道(圖1中 未示出)；在所述曲軸的端部還可以有傳遞扭矩、向外輸出動力的輸出部，這里不再一一進 行描述。上述實施例的曲軸，可以用于直列兩缸的曲柄圓滑塊機構的內(nèi)燃機中，形成直列 內(nèi)燃機，在具有多個相鄰相位相差180度的曲柄銷時，便可以應用于直列多缸內(nèi)燃機或壓 縮機中，構成直列多缸曲柄圓滑塊機構內(nèi)燃機或壓縮機。而現(xiàn)有的曲柄圓滑塊機構的曲軸 卻無法形成直列多缸的內(nèi)燃機或壓縮機中當然，所述第一曲柄銷3a和第二曲柄銷3b之間的相位差還可以是其它任意值，例 如90度，二者中心軸線的距離可以在大于零和小于等于2e之間任意選擇。而并不限于圖1 所示的結(jié)構。根據(jù)相鄰曲柄銷之間不同的相位差，可以將曲軸應用于不同氣缸布置的內(nèi)燃 機或壓縮機中，例如V型機，從而可大大提高曲柄圓滑塊內(nèi)燃機或壓縮機的氣缸布置的靈 活性。本實用新型還提供一種曲柄圓滑塊機構的內(nèi)燃機，應用上述任一一種曲柄圓滑塊 機構的曲軸。本實施例中以圖1所示的曲軸為例來說明本實用新型的曲柄圓滑塊機構的內(nèi) 燃機。本實施例中，圖5為本實用新型的提供的曲柄圓滑塊機構的內(nèi)燃機的實施例的剖視圖。圖2為 圖1所示的曲軸裝配圓滑塊之后的示意圖；圖3為圖2所示的曲軸圓滑塊裝配后的結(jié)構中 的一種圓滑塊的示意圖；圖4為在圖2所示的結(jié)構上裝配活塞之后的示意圖。本實施例中，曲柄圓滑塊機構的內(nèi)燃機至少包括如圖5所示的機體10、如圖2所示 的第一圓滑塊6a和第二圓滑塊6b以及如圖4所示的第一活塞7a和第二活塞7b。其中，所述的圓滑塊的結(jié)構可以如圖3中的圓滑塊6所示，在其上設置有偏心圓孔6-1，該圓滑塊可 以是分體式結(jié)構，即沿偏心圓孔的中心軸線剖分為兩部分；也可以是一體式結(jié)構。如圖2所示，第一圓滑塊6a和第二圓滑塊6b分別裝配于圖1所示的曲軸1的曲 柄銷上。所述第一圓滑塊6a和第二圓滑塊6b分別容置于第一活塞7a和第二活塞7b上的 圓滑塊容置孔中，如圖3所示。在所述第一活塞7a和第二活塞上的圓滑塊容置孔的邊緣分 別設置有內(nèi)齒圈7a_l和7b_l，所述內(nèi)齒圈7a_l和7a_b分別與曲軸1的曲柄銷上的外齒 圈相嚙合。所述內(nèi)齒圈7a_l和7b_l也可以用內(nèi)齒段代替，當所述活塞上設置的為內(nèi)齒段 時，該內(nèi)齒段至少有兩個齒，且該內(nèi)齒段在圓滑塊容置孔邊緣的位置使得曲軸轉(zhuǎn)角為90度 或270度時，該內(nèi)齒段能夠與和該活塞 相配合的曲柄銷上的外齒圈或外齒段相嚙合。如圖5所示，在所述機體10上設置有第一氣缸8a和第二氣缸8b，所述第一氣缸 8a和第二氣缸8b的中心線相平行，在所述第一氣缸8a和第二氣缸8b上分別設置有第一氣 缸蓋9a和第二氣缸蓋9b。圖4所示的結(jié)構置于所述的機體10中，所述第一活塞7a和第二活塞7b分別位于 所述的第一氣缸8a和第二氣缸8b中，并可以沿相應氣缸的氣缸壁做往復直線運動。曲軸1 被支撐于機體10上設置的軸承中。從而構成直列兩缸內(nèi)燃機。圖5所示的內(nèi)燃機上還設 置有飛輪、水泵以及油道等結(jié)構，這里不再一一列出。上述的實施例中，所述第一活塞7a和第二活塞7b還可以是雙作用活塞，所述兩氣 缸水平設置，從而可以形成H型四缸機。此外，上述的實施例中，提供了一種直列兩缸的曲柄圓滑塊機構的內(nèi)燃機，兩氣缸 的中心線平行，夾角為零，曲軸的兩曲柄銷相位差為180度。當然，根據(jù)曲軸兩曲柄銷的相 位差的不同，可以布置不同氣缸夾角，例如，曲柄銷的相位差為90度時，氣缸夾角也為90度 布置。在曲軸上有多個曲柄銷時，可以形成多缸內(nèi)燃機。這里不再一一贅述。此外，本實用新型的曲軸也可以應用于曲柄圓滑塊機構的壓縮機中，其結(jié)構可以 和圖5所示的機構相同，只是相應的氣缸不再作為燃燒室，而是空氣(氣體)壓縮室使用， 這里不再詳細論述。本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何 本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因 此本實用新型的保護范圍應當以本實用新型權利要求所界定的范圍為準。
權利要求一種曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特征在于包括位于兩端的主軸頸、至少兩個位于所述的主軸頸之間的曲柄銷以及曲柄；任一曲柄銷的中心軸線與所述主軸頸旋轉(zhuǎn)軸線之間平行且距離為e，相鄰兩曲柄銷的中心軸線平行且距離大于零，并小于或等于2e；主軸頸與相鄰的曲柄銷之間，任意兩相鄰的曲柄銷之間通過曲柄連接；在任一曲柄銷上均設置有外齒圈或外齒段；當在曲柄銷上設置的為所述外齒段時，該外齒段至少有兩個齒，且該外齒段在曲柄銷上的位置使得曲軸轉(zhuǎn)角為90度或270度時，該外齒段能夠與和該曲軸相配合的活塞上的內(nèi)齒圈或內(nèi)齒段相嚙合。
2.如權利要求1所述的曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特征在于所述曲柄銷與設置于其 上的外齒圈或外齒段一體成形。
3.如權利要求1所述的曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特征在于在所述曲軸設置外齒圈 時，所述外齒圈與相應的曲柄銷為分立結(jié)構，所述外齒圈以固定的相位套接于所述曲柄銷 上。
4.如權利要求1所述的曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特征在于所述曲軸的主軸頸、曲柄 銷和曲柄一體成形。
5.如權利要求1所述的曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特征在于所述曲柄銷與至少一曲 柄之間為分立結(jié)構，在該曲柄上設置有安裝孔，曲柄銷插入所述的安裝孔中，將曲柄銷與該 曲柄連接為一體。
6.如權利要求1至5任一所述的曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特征在于所述曲柄銷為 兩個，且相位差為180度或90度。
7.一種曲柄圓滑塊機構的內(nèi)燃機，至少包括機體、圓滑塊和活塞；在所述機體上設置 有至少兩個氣缸，圓滑塊上設置有偏心圓孔，所述活塞上設置有圓滑塊容置孔；其特征在 于，還包括上述權利要求1至6任一所述的曲軸；其中，所述圓滑塊的數(shù)目以及活塞的數(shù)目 與所述曲軸曲柄銷的數(shù)目相當；每一曲柄銷上均套有一圓滑塊；每一圓滑塊均設置于一活 塞的圓滑塊容置孔中；每一活塞設置于相應的氣缸中，并可沿氣缸壁作往復運動；相鄰氣 缸的夾角與該相鄰氣缸所對應的曲柄銷的相位差相同或互補；在每一活塞上沿圓滑塊容置 孔邊緣還設置有內(nèi)齒圈或內(nèi)齒段；當所述活塞上設置的為內(nèi)齒段時，該內(nèi)齒段至少有兩個 齒，且該內(nèi)齒段在圓滑塊容置孔邊緣的位置使得曲軸轉(zhuǎn)角為90度或270度時，該內(nèi)齒段能 夠與和該活塞相配合的曲柄銷上的外齒圈或外齒段相嚙合。
8.如權利要求7所述的曲柄圓滑塊機構的內(nèi)燃機，其特征在于所述機體上的氣缸為 兩個，且夾角為0度或90度。
9.如權利要求7所述的曲柄圓滑塊機構的內(nèi)燃機，其特征在于所述機體上的氣缸為 兩個，其夾角為0度，所述兩氣缸水平設置；且所述活塞均為雙作用活塞。
10.一種曲柄圓滑塊機構的壓縮機，其特征在于；應用上述權利要求1至6任一權利要 求所述的曲軸。
專利摘要一種曲柄圓滑塊機構的曲軸，包括位于兩端的主軸頸、至少兩個位于主軸頸之間的曲柄銷和曲柄；任一曲柄銷的中心軸線與所述主軸頸旋轉(zhuǎn)軸線之間平行且距離為e，相鄰兩曲柄銷的中心軸線平行且距離大于零，并小于或等于2e；主軸頸與相鄰曲柄銷之間，任意兩相鄰曲柄銷之間通過曲柄連接；任一曲柄銷上均設置有外齒圈或外齒段；當在曲柄銷上設置的為所述外齒段時，該外齒段至少有兩個齒，且該外齒段在曲柄銷上的位置使得曲軸轉(zhuǎn)角為90度或270度時，該外齒段能夠與和該曲軸相配合的活塞上的內(nèi)齒圈或內(nèi)齒段相嚙合。本實用新型的曲軸可任意布置曲柄銷之間的相位差，使應用該曲軸的內(nèi)燃機或壓縮機氣缸夾角可根據(jù)需要布置。本實用新型還提供一種內(nèi)燃機和壓縮機。
文檔編號F02B75/32GK201615135SQ201020149108
公開日2010年10月27日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權日2010年3月31日
發(fā)明者黎明, 黎正中 申請人:北京中清能發(fā)動機技術有限公司