CN85100358A - 曲柄圆滑块往复活塞式内燃机 - Google Patents

Abstract

一种曲柄圆滑块往复活塞式内燃机。通过曲柄半径为e的曲轴和一个偏心半径亦为e的圆滑块将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，活塞行程为4e。为了保证活塞的往复运动可靠地转变为曲轴的旋转运动，在曲柄圆滑块机构上配有一对内齿轮副。该机具有结构简单、体积小、重量轻、效率高、振动小等优点。可用于单缸或多缸的二行程以及四行程汽油机或柴油机。当行程与缸径比小于0.8时效果尤佳。

Description

本发明涉及无连杆往复活塞式内燃机。

传统的内燃机都是采用曲柄连杆机构，由于这种机构运动学的不合理，导致巨大的往复惯性力，结构上的不合理使得机器庞大而复杂。为了寻求更为合理的结构，人们发明了许多种无连杆结构形式，其中曲柄滑块机构亦称正弦机构较为简单。用于这种机构的滑块外形大都是矩形，由于为平面摩擦件，润滑不易保证，机械效率较低，不宜用于高速、高负荷的情况。另外，平面件加工和装配也很困难，制造成本高，实用性受到局限。《内燃机关》1981年第8期上报导了日本工业大学研制的无连杆内燃机，采用园滑块机构，但必须是双滑块组合使用，气缸是“+”型布置，无法作成单缸或多缸直列式机器。这样，必有一缸或几缸斜置，润滑油容易窜入活塞顶部，引起重大事故（如活塞杆弯曲，缸盖螺丝拉断，缸盖或活塞损坏）。而且起动前必须排油，操作复杂。日本小仓胜从研究平衡问题出发，也采用了无连杆的曲柄园滑块机构，但配置了一套太阳轮系，使其结构复杂，且由于冲击负荷大，经常打坏齿轮机构。美国紫罗兰公司也在研制类似的四缸机，均因轮系体积庞大，结构复杂而难于应用。

本发明的目的就在于提供一种体积小、重量轻、结构简单，可靠性高的曲柄园滑块往复活塞式内燃机。

本发明的内燃机主要由带有气缸的机体（1）、缸盖（2）、油底壳（3）、活塞（4）、园滑块（5）、曲轴（6）、飞轮（7）以及配气机构、润滑***、供给与点火***、冷却***等组成。它是通过曲柄园滑块机构将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。本发明最突出的特点是，为了保证活塞的往复运动可靠地转变为曲轴的旋转运动，在曲柄园滑块机构上配置有一对内齿轮付，其齿数比为2∶1。另一突出特点是可自配润滑柱塞油泵。

本发明的园滑块上开有偏心半径为e的偏心园孔（8），它与曲轴颈相配，可采取装滚针形成滚动付或装轴瓦形成滑动付的形式。园滑块上还开有起平衡作用的扇形槽（10）和去重孔（11），以及润滑油孔（12）和端面润滑的十字槽（13），润滑油孔（12）是开在偏心园孔中心与外园中心连线上的径向通孔，活塞有一个导向部分（14）其中心线上开有直径大于园滑块的园孔（15），园滑块（5）装于此孔中，可采用镶衬套（16）后装滚针（9）形成滚动付或装轴瓦形成滑动付的方式。活塞导向部分有两种结构形式。当行程与缸径之比（简称行径比）小于0.8时，导向部分的尺寸与活塞直径相等，如图4、7所示，当行径比大于0.8时，导向部分尺寸大于活塞直径，如图5、8所示。这种结构的活塞尾部有一柱塞（17）与油底壳中的柱塞套（18）配付形成润滑油泵。油底壳中油面浸没柱塞套，柱塞随活塞上下往复运动而压油，并经润滑油路送到活塞孔与园滑块、园滑块偏心孔与曲轴颈的接触表面进行润滑。油路有两种开设方法：一是在活塞中心线上开一条从尾部柱塞端点起通往活塞园孔的小孔（19），如图9所示，二是在油底壳、机体、曲轴上开一条从柱塞套通往园滑块与曲轴颈接触面的油道（20）如图1所示。根据活塞的两种不同结构形式，机体也有两种相应的结构，一种结构是机体为一个由两垂直园柱孔相贯的整体，其中一孔为安装主轴颈的轴承孔，另一孔一部分为活塞在其中运动的气缸，另一部分为活塞导向部分在其中运动的导向段（图7）。另一种结构是机体为一个由互相垂直的园柱孔和阶梯园柱孔相贯的整体。园柱孔为安装曲轴主轴颈的轴承孔，阶梯园柱孔的小园柱孔为活塞在其中运动的气缸，大园柱孔为活塞导向部分在其中运动的导向部（图1和8）。机体也可作成两截式。前述的内齿轮付由固接在活塞导向部分上的内齿圈（21）和曲轴上的齿轮（22）啮合组成。内齿圈与活塞导向部分的固接方式可采取铆接或胶接等其他方式。齿轮与园滑块之间装有档片（23）。

本发明的内燃机由于省去了连杆，可不用专门的曲轴箱，降低了机体高度，结构简化，容易制成体积小、重量轻的机器。特别是作二冲程曲轴箱扫气的内燃机时，由于本机的曲轴箱容积不到常规机的1/4，故可获得所需要的扫气压力，使其换气达到最佳效果，可提高内燃机的功率和效率：由于活塞按余弦规律运动，相对常规机而言，等容度增加，填充效率和热效率提高。本发明的内燃机无需另加润滑油泵，即可达到理想的压力润滑效果，既减少了附件又简化了结构。所以，本发明的内燃机具有结构简单、体积小、重量轻、效率高、振动小等优点。根据本发明可制造出各种型号的单缸或多缸的二行程及四行程的汽油机或柴油机。

附图说明

图1为内燃机结构示意图。其中（1）表示机体：（2）表示缸盖：（3）表示油底壳：（4）表示活塞;（5）表示园滑块;（6）表示曲轴;（7）表示飞轮;（18）表示柱塞套;（20）表示油孔。

图2为园滑块视图。其中（8）表示偏心园孔;（10）表示扇形槽;（11）表示去重孔;（12）表示润滑油孔;（13）表示十字槽。

图3为图2的Ⅰ-Ⅰ剖视图。

图4为导向部分尺寸等于活塞直径的活塞的立体图。其中（14）表示导向部分：（15）表示园孔。

图5为导向部分尺寸大于活塞直径的活塞的立体图。其中（14）表示导向部分，（15）表示园孔。

图6为活塞总成装配图。其中（16）表示衬套;（9）表示滚针，（21）表示内齿圈。

图7为导向部分尺寸等于活塞直径的活塞与机体配付的剖视图。

图8为导向部分尺寸大于活塞直径的活塞与机体配付的剖视图。其中（17）表示柱塞。

图9为表示在活塞上开润滑油孔的剖视图。其中（17）为柱塞;（18）为柱塞套，（19）为油孔。

图10为表示曲轴与齿轮装配关系的视图，其中（22）表示齿轮。

图11为曲轴总成的装配图。其中（23）为档片。

图12为实施例一的剖视图。

图13为实施例二的剖视图。

实施例一

根据本发明制造3PS二冲程风冷汽油机。用铝合金铸造出活塞，结构如附图4，用铝合金或铸铁铸造造出机体，内齿轮付、曲轴和其他另件分别用普通结构钢，碳素结构钢、铸铁通过车、铣、磨等加工方法制得。把有关另件组装成图6所示的活塞总成和如图11所示的曲轴总成、将活塞总成装入气缸体内，曲轴总成通过轴承孔***缸体，并使园滑块进入活塞孔，拧紧有关螺栓，装上点火装置、火花塞等，便得图12所示的汽油机。该机重量仅2.5kg，转速5000γpm，经初步实验，油耗率为350g/PS·h。

实施例二：

根据本发明制造四行程柴油机。另件的制造，组装方法，使用材料与实施例一同。活塞为附图5所示结构，其尾部有一柱塞，与油底壳上的柱塞套相配形成柱塞泵，润滑油路如图9所示，园滑块采用图2所示结构。装上配气机构和供给***后得到图13所示的柴油机。该机重量20Kg，功率3PS，油耗率210g/PS.h。

Claims (14)

1、一种曲柄园滑块往复活塞式内燃机，它由带有气缸的机体，缸盖、油底壳、曲轴、活塞、园滑块、飞轮、配气机构、供给***、润滑***、冷却***等组成，所述的园滑块上有一偏心半径为e的偏心园孔，与曲轴颈相配，园滑块可滑动地装于活塞导向部分的园孔中，形成曲柄园滑块机构，将活塞往复运动转变为曲轴的旋转运动，其特征在于曲柄园滑块机构上配置有一对内齿轮付，它由固接在活塞导向部分上的内齿圈和安装在曲轴上的齿轮啮合组成，其齿数比为2∶1。

2、根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于活塞有一尺寸与活塞直径相等的导向部分，其中心线上开有安装园滑块的园孔。

3、根据权利要求2所述的内燃机，其特征在于机体是一个由两垂直园柱孔相贯的整体，一孔为安装主轴颈的轴承孔，另一孔一部分为活塞在其中运动的气缸，一部分为活塞导向部分在其中运动的导向段。

4、根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于活塞有一尺寸大于活塞直径的导向部分，其中心线上开有安装园滑块的园孔。

5、根据权利要求4所述的内燃机，其特征在于机体是一个由互相垂直的园柱孔和阶梯园柱孔相贯的整体，园柱孔为安装曲轴颈的轴承孔，阶梯园柱孔的小园柱孔为活塞在其中运动的气缸，大园柱孔为活塞导向部分在其中运动的导向孔。

6、根据权利要求4、5所述的内燃机，其特征在于活塞尾部有一个小园柱体，油底壳上有一个柱塞套与前述小园柱配付形成润滑油泵。

7、根据权利要求6所述的内燃机，其特征在于活塞中心线上开有一条从尾部柱塞端点起通往园孔的油孔。

8、根据权利要求6所述的内燃机，其特征在于油底壳、机体、以及曲轴上开有从柱塞套通往园滑块与曲轴颈接触面的油道。

9、根据权利要求7、8所述的内燃机，其特征在于园滑块的偏心园孔中心与外园中心连线上开有作为润滑油道的经向通孔。

10、根据权利要求9所述的内燃机，其特征在于所述的园滑块上开有去重孔和扇形槽，以及端面润滑的十字槽。

11、根据权利要求10所述的内燃机，其特征在于园滑块上的偏心园孔内装有形成滚动轴承的滚针或形成滑动轴承的轴瓦。

12、根据权利要求11所述的内燃机，其特征在于活塞导向部分的园孔内装有形成滚动轴承的滚针或形成滑动轴承的轴瓦。

13、根据权利要求12所述的内燃机，其特征在于形成内齿轮付的内齿圈铆接或胶接在活塞导向部分上。

14、根据权利要求13所述的内燃机，其特征在于小齿轮固接在曲轴颈上并与前述内齿圈相啮合。

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