曲柄圓滑塊機構的曲軸以及其內燃機、壓縮機、轉換機構的製作方法

2023-06-04 21:44:56

專利名稱：曲柄圓滑塊機構的曲軸以及其內燃機、壓縮機、轉換機構的製作方法
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換機構的曲軸。 本實用新型同時還涉及一種曲柄圓滑塊才幾構的內燃才幾和壓縮才幾以及運動轉換 機構。
背景技術：
在傳統的內燃機中，通過曲柄連杆機構將活塞的往復運動轉換為曲軸的 旋轉運動，進而由該曲軸驅動相應的運動部件，對外輸出動力。而在傳統的 壓縮才幾中，也具有曲柄連杆才幾構，通過該曲柄連杆才幾構將曲軸的"走轉運動轉 換為活塞的往復運動，由該活塞對汽缸內的空氣進行壓縮。然而，在所述的 曲柄連杆機構中，由於連杆的存在，曲柄連杆機構的內燃機和壓縮才幾具有體 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^Hf了一種"曲柄圓滑塊往復活塞式內燃才幾"；審 定公告日為1988年12月14日、公告號為CN85100359B的中國專利/>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7>告號為CN1067741C的中國專利爿/Hf 了一種"曲柄雙圓滑塊往復活塞式 內燃機，，；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燃機"。
上述中國專利公開的內燃機和壓縮機共同特點是其中的往復運動與旋轉 運動的轉換機構中，用圓滑塊取代了連杆，用曲柄圓滑塊機構取代了曲柄連 杆機構。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，將圓滑塊置於所述的圓滑塊容置孔中，圓滑塊可在所述圓 滑塊容置孔中轉動；曲軸的曲柄銷裝配於所述的偏心圓孔中，曲柄銷可以在 所述偏心圓孔中轉動。
工作時，對於內燃機而言，燃燒室中的燃燒氣體膨脹推動活塞運動，通 過活塞帶動設置於其中的圓滑塊做往復運動，而圓滑塊在所述活塞中同時做 旋轉運動，所述往復運動與旋轉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，從而可實現活塞的往復運動到曲軸的旋轉運動的轉換。壓 縮機工作時是曲軸的旋轉運動到活塞的往復運動的轉換，原理同上。
在上述中國專利公開的曲柄圓滑塊機構的內燃機中，曲軸仍然是往復運 動與旋轉運動轉換機構中重要的部件。曲柄圓滑塊機構的曲軸包括曲柄銷和 所述曲柄銷兩端的曲柄，曲柄包含曲柄主軸頸。工作時，主軸頸設置於汽缸
的缸體上的軸承中，其中心軸線即為曲軸的旋轉軸；所述曲柄銷則穿過圓滑 塊的偏心圓孔中。然而，由於曲柄設置於所述曲柄銷的兩端，且曲柄的直徑 大於所述圓滑塊的偏心圓孔的直徑，需要考慮如何將圓滑塊套在曲軸的曲柄 銷上。

實用新型內容
本實用新型提供一種曲柄圓滑塊運動轉換機構的曲軸，本實用新型的曲 軸設計便於圓滑塊安裝在曲軸的曲柄銷上。本實用新型另外提供一種使用上 述曲軸的內燃機和壓縮才幾以及運動轉換才幾構。
本實用新型提供的一種曲柄圓滑塊機構的曲軸，包括至少一組曲拐；所 述曲拐包括曲柄銷以及設置於所述曲柄銷的端部曲柄；其中，在所述曲柄銷 至少一個端部的曲柄上設置有與該端部相配合的盲孔，所述曲柄銷的該端部 與所述盲孔過渡配合或過盈配合，使所述設置有盲孔的曲柄固定裝配於所述 曲柄銷的端部。
可選的，所述曲柄銷的與所述曲柄固定裝配的端部為圓柱形，相應的曲 柄上的盲孔為圓形。
可選的，在所述曲柄銷的與所述曲柄固定裝配的端部的端面上設置有螺 紋孔，在所述盲孔底部與所述螺紋孔相應位置設置有通孔；當曲柄銷插入所 述曲柄上盲孔後，曲柄螺栓穿過所述通孔旋入所述螺紋孔中。
可選的，所述螺紋孔以及相應的通孔和曲柄螺栓為三個，成品字形分布 於所述曲柄銷的端面。
可選的，在所述曲柄銷的與所述曲柄固定裝配的端部的周面上設置有止 口 ，所述止口的位置設置為在所述曲柄固定裝配於所述曲柄銷的該端部之後， 所述曲柄的朝向所述曲柄銷的端面剛好抵住所述止口 。優選的，沿所述曲柄銷的與所述曲柄固定裝配的端部的周面以及與所述 周面配合的曲柄的盲孔的內周面，分別設置有定位半槽，且所述曲柄銷和曲 柄上的定位半槽成對設置；當所述曲柄銷與所述曲柄固定裝配在一起時，成
對設置的定位半槽相對準，形成完整的定位銷孔；所述定位銷孔用於插入定 位銷，以定位所述曲柄銷和曲柄之間的相位。
可選的，所述定位銷孔的軸線與所述曲柄銷的軸線平行，且所述定位銷 孔沿其軸線軸向任一方向延伸或向兩邊同時延伸，延伸至所述曲柄的端面表 面。
可選的，所述定位銷孔為兩個，且所述的兩個銷孔相對於所述曲柄銷的 軸線對稱分布。
可選的，所述曲軸為單拐曲軸，在所述單拐曲軸的曲柄銷上設置有齒H
本實用新型還提供一種曲柄圓滑塊機構的內燃機，包含上述任一技術方 案所述的曲柄圓滑塊運動轉換機構的曲軸。
本實用新型還提供一種曲柄圓滑塊機構的壓縮機，包含上述任一技術方 案所述的曲柄圓滑塊運動轉換機構的曲軸。
本實用新型還提供一種曲柄圓滑塊運動轉換機構，包含上述任一技術方 案所述的曲柄圓滑塊運動轉換機構的曲軸。
與現有技術相比，本實用新型的技術方案的曲軸的曲柄銷至少一個端部 的曲柄與該曲柄銷固定裝配在一起，使得所述曲柄與所述曲柄銷可分離，從 而可將圓滑塊套在曲柄銷上，然後再將曲柄固定裝配於曲柄銷上，形成完整 的曲軸；上述的組合形成的曲軸加工簡單，並便於圓滑塊與曲軸之間的裝配。
在本實用新型的優選技術方案中，在曲柄銷的與曲柄固定裝配的端部的 周面以及與所述周面配合的曲柄的盲孔的內周面上，分別設置有定位半槽， 且所述曲柄銷和曲柄上的定位半槽成對設置；當所述曲柄銷與所述曲柄固定 裝配在一起時，成對設置的定位半槽相對準，形成完整的定位銷孔；所述定 位銷孔用於插入定位銷，以定位所述曲柄銷和曲柄之間的相位；通過設置所 述定位銷孔以及與定位螺栓配合，可實現曲柄與曲柄銷周向定位，防止二者 之間產生相位偏差，且使裝配工藝簡單。

圖1為本實用新型的實施例提供的曲柄圓滑塊機構的曲軸的曲柄銷的剖
面示意圖2為本實用新型的實施例提供的曲柄圓滑塊機構的曲軸的曲柄銷的俯
視圖3為本實用新型的實施例提供的曲柄圓滑塊機構的曲軸的曲柄銷的左
視圖4為本實用新型的實施例提供的曲柄圓滑塊機構的曲軸的曲柄的剖面 示意圖5為圖4沿BB，方向的剖面示意圖6為本實用新型的實施例提供的曲柄圓滑塊機構的曲軸的曲柄的左朝L
圖7為本實用新型的實施例提供的曲柄圓滑塊機構的曲柄和曲柄銷裝配 後形成的曲軸的主視圖8為本實用新型的實施例提供的曲柄圓滑塊機構的曲柄和曲柄銷裝配 後形成的曲軸的俯^L圖9為圖7沿BB，方向的剖面示意圖。
具體實施方式
在曲柄圓滑塊運動轉換機構(簡稱為曲柄圓滑塊機構)中，曲軸是直線 運動與旋轉運動中不可或缺的部件。下面結合具體的實施例以及附圖對本實
用新型的曲柄圓滑塊機構的曲軸進行詳細的說明。
在本實用新型的曲柄圓滑塊機構的曲軸中，至少包括一組曲拐，所述曲
拐包括曲柄銷以及設置於曲柄銷的端部的曲柄；其中，在所述曲柄銷至少一 個端部的曲柄上設置有與該端部相配合的盲孔，所述曲柄銷的該端部與所述 盲孔過渡配合或過盈配合，以使所述設置有盲孔的曲柄固定裝配於所述曲柄 銷的端部。而在所述曲柄銷的另外的端部，可以以相同的方式安裝相同的曲 柄，或者在另外的端部設置與曲柄銷一體成型的曲柄。
為即為曲軸中僅有一組曲拐的情形。
圖i為本實用新型的實施例提供的曲柄圓滑塊機構的曲軸的曲柄銷的剖
7圖2為圖1所示的曲柄銷的俯視圖；圖3為圖1的左視圖。
請參考圖1和圖2，本實用新型的曲軸的曲柄銷2與設置於該曲柄銷2 的其中一個端部的第一曲柄3 —體成形。
其中，所述曲柄銷2與所述第一曲柄3均為圓柱形，且其徑向截面直徑 各不相同，曲柄銷2的徑向截面直徑小於第一曲柄3的徑向截面直徑。所述 曲柄銷2與所述第一曲柄3軸線相互平行，且所述曲柄銷2的軸線偏離所述 第一曲柄3的軸線一#爻距離。所述曲柄銷2的外周面完全包圍在所述第一曲 柄3的外周面之內或者與所述第一曲柄3的外周面相切。
所述第一曲柄3包括曲柄主軸頸3-1。所述曲柄主軸頸3-1的外周面即為 第一曲柄3的外周面，軸線與第一曲柄3的軸線重合。曲柄主軸頸3-l設置 於汽缸缸體上的軸承中，曲柄主軸頸3-1與設置於曲柄銷2另外的端部的另 外的曲柄同軸，該軸即為曲軸的旋轉軸，在曲柄圓滑塊運動轉換機構工作時 (包括將往復直線運動轉換為旋轉運動，或將旋轉運動轉換為往復直線運動) 作為旋4t軸心。
此外，在所述第一曲柄3的用於安裝曲柄銷的端面相對的端面，還設置 有若干孔(未標示)，該孔可以用於安裝動力輸出或輸入的連接部件，例如飛 輪。
與所述第一曲柄3 —體成型的曲柄銷2中沿其軸線設置有油道2-1，該 油道2-1與第一曲柄3上的油道連通。在所述曲柄銷2上還設置有沿其徑向 的油道2-2,所述油道2-1與2-2連通。油道2-2與安裝於該曲柄銷2上的圓 滑塊上的油道連通，這裡不再詳述。
在所述曲柄銷2的與安裝所述第一曲柄3的端部相對的端部的端面上還 設置有螺紋孔2-3。該螺紋孔2-3用於在該端裝配曲柄時，通過與螺栓配合固 定曲柄。所述螺紋孔2-3可以是一個也可以是多個，例如三個。當所述螺紋 孔2-3為一個時，其設置於所述曲柄銷2的端面中心位置。本實施例中所述 螺紋孔2-3為三個，如圖3所示，成品字形分布於所述曲柄銷2的所述端面。
請繼續參考圖1和圖2,在所述曲柄銷2的與安裝所述第一曲柄3相對 的端部的周面上還可以設置有止口 2-5,所述止口 2-5沿所述曲柄銷2-1的整個周面設置。
所述止口 2-5的位置設置為在曲柄銷2的該端固定裝配曲柄之後，所述 曲柄的朝向曲柄銷2的端面剛好可以抵住所述止口 2-5。當然，在所述曲柄 銷2上也可以不設置所述止口 2-5。
在所述曲柄銷2的端部的第一曲柄3相對的端部還裝配有第二曲柄。圖 4為本實用新型的第二曲柄的剖面示意圖；圖5為圖4沿BB，方向的剖面示 意圖；圖6為左碎見圖。
請參考圖4和圖5,所述第二曲柄1為圓柱形，該第二曲柄1也包括曲 柄主軸頸(未標示)，該第二曲柄1裝配於曲柄銷2上之後，第二曲柄1的主 軸頸置於汽缸的軸承中，所述第二曲柄1與所述第一曲柄2配合共同支撐曲 軸。
在所述第二曲柄1的其中一個端面上還:&置有盲孔l-l，稱為曲柄孔1-1。 所述曲柄孔1-1為圓形孔，其直徑設置使得所述曲柄銷2設置有止口 2-5的 端部可以以過渡配合或過盈配合的方式插入該曲柄孔1-1。所述曲柄孔1-1的 深度使得所述曲柄銷2的所述端部插入所述曲柄孔1-1之後，所述第二曲柄 1的朝向所述曲柄銷2的端面剛好可以抵住所述止口 2-5。
此外，所述曲柄孔1-1的軸線偏離所述曲柄1的軸線，且偏離的距離等 於所述曲柄銷2的軸線偏離所述第一曲柄3的軸線的距離。待所述第二曲柄 1裝配於所述曲柄銷2的端部之後，所述曲柄孔1-1的軸線與所述曲柄銷2 的軸線重合；所述第一曲柄3與所述第二曲柄1的軸線重合，且該重合軸線 即為曲軸的旋轉軸。
在所述曲柄孔1-1的底部上還可以:沒置有通孔1-2，所述通孔1-2與所述 曲柄銷2的端面的螺紋孔2-3的位置以及數目相對應。當所述曲柄銷2的端 部插入所述曲柄孔1-1之後，使得所述螺紋孔2-3與所述通孔1-2相對準；並 調整相應的軸線重合，將螺栓穿過所述通孔1-2旋入所述螺紋孔2-3,可將所 述第二曲柄1緊固於所述曲柄銷2的端部。待螺栓旋緊後，所述曲柄銷2設 置有螺紋孔2-3的端面抵住所述曲柄孔1-1的底部。
此外，在所述第二曲柄1上設置有油道1-4,所述油道1-4沿所述第二曲 柄1徑向設置， 一端延伸至該第二曲柄1的外周面，另一端延伸至所述曲柄孔1-1的內表面。在所述第二曲柄1的端面還可以設置若干去重孔或安裝其
他部件的孔1-5,如圖6所示，這裡不再詳細描述。
圖7為將第二曲柄1裝配於所述曲柄銷2上之後的主視圖，圖8為俯視 圖，圖9為圖7沿BB，方向的剖面示意圖。
如圖7和圖8所示，裝配時，將所述曲柄銷2的設置有螺紋孔2-3的端 部插入所述第二曲柄1的曲柄孔1-1之中，使所述曲柄孔1-1的底部抵住所 述曲柄銷2的端面。調整曲柄銷2與所述第二曲柄1的相位，使得所述第二 曲柄1的軸線與所述第一曲柄3的軸線重合，並使所述螺紋孔2-3與所述通 孔1-2相對準。將螺栓4穿過所述通孔l-2旋入所述螺紋孔2-3之中，並旋緊。 此外，使所述第二曲柄1上的油道1-4與曲柄銷2上的油道2-2和2-1連通， 如圖9所示的圖7沿BB，方向的剖面示意圖。
此外，所述曲柄銷2的用於安裝第二曲柄1的端部還可以不是圓柱形， 例如，圓錐形，多稜柱形等，相應的第二曲柄1上的曲柄孔也不再是圓形孑L, 而是與第二曲柄1的端部形狀相配合的孔，這裡不再詳細論述。
在上述的實施例中，第二曲柄1與所述曲柄銷2可分離，從而可將圓滑 塊套在曲柄銷2上，然後將第二曲柄1固定裝配於曲柄銷2上，形成完整的 曲軸。上述的組合形成的曲軸加工簡單，並^更於圓滑塊與曲軸之間的裝配。
此外，為固定曲柄銷2與所述第二曲柄l之間的相位，4吏得裝配後以及 工作時第二曲柄l不會相對於曲柄銷2發生周向轉動，沿所述曲柄銷2的與 所述第二曲柄1固定裝配的端部的周面還設置有定位半槽2-6,如圖2和圖3 所示。沿與所述曲柄銷2的端部的所述周面相配合的第二曲柄1的曲柄孔1-1 的內周面也設置有定位半槽1-6，如圖5和圖6所示。其中，所述定位半槽 l-6與2-6成對設置。
當所述曲柄銷2與所述第二曲柄1固定裝配在一起時，成對^i殳置的定位 半槽i_6與2-6相對準，形成完整的定位銷孔5用於容納定位銷6,如圖8所 示和圖9所示，定位銷6插入所述的定位銷孔5中，以定位曲柄銷2和第二 曲柄1之間的相位。
此外，為使所述定位銷6能夠插入所述的定位銷孔5之中，所述定位銷 孔5可以與所述曲柄銷2的軸線平行，所述定位銷孔5可以沿其軸線軸向任
10一方向延伸或者向兩邊同時延伸，並延伸至所述曲柄1的端面。本實施例中 定位銷孔5沿其軸線向遠離所述曲柄銷2的方向延伸至所述第二曲柄1的端
面，使定位銷6可由第二曲柄1的端面插入定位銷孔5中。
本實施例中，所述定位銷孔5為兩個，並相對於曲柄銷2的軸線對稱分 布。此外，也可以設置所述定位銷孔5的數目為其他數值，例如3個。其中， 定位銷孔的數目越多，其定位精度就越高，兩個定位銷孔配合定位銷定位， 已經可以滿足第二曲柄1和曲柄銷2定位的精度。
通過設置所述定位銷孔以及與定位銷配合，可實現第二曲柄1與曲柄銷 2周向定位，防止二者之間產生相位偏差，且使裝配工藝簡單。
此外，所述曲柄銷2與第二曲柄1之間還可以通過鍵連接進行周向定位， 鍵連接包括普通平鍵連接或月牙鍵連接等，這裡不再詳細進行描述。
在本實用新型的上述實施例的曲軸應用於二衝程內燃機時，可以在曲軸 的曲柄銷2上設置外齒段，該外齒段可以與設置於圓滑塊上的內齒段或齒圈 配合，克服曲柄圓滑塊機構的內燃機"活點"的問題(所謂活點的問題是指 曲柄圓滑塊機構的內燃機工作時，在活塞運動到圓滑塊偏心圓孔中心與圓滑 塊中心連線和活塞運動方向垂直時，圓滑塊轉動方向不確定的問題，這使得 往復運動與旋轉運動的轉換無法繼續進行)。這裡不再進行贅述。
在本實用新型的另外的實施例中，所述第一曲柄3與曲柄銷2之間也可 以通過上述的方式固定裝配在一起，而不是一體成形，這裡不再贅述。
此外，在本實用新型的另外的實施例中，可以包含多個曲拐，相鄰曲拐 之間會共用曲柄，相鄰曲拐之間也可以通過上述實施例的方式將一曲拐的曲 柄銷與另外的曲拐的曲柄固定裝配在一起，這裡不再進行詳細贅述，本領域
此外，需要說明的是，上述實施例對技術細節的描述不應該作為對本實 用新型的權利要求保護範圍的限制，在不背離權利要求的保護範圍的條件下， 本領域技術人員根據本實用新型的實施例的教導，將認識到許多其它的變形、 替fC或+務改。
此外，上述實施例中所述的曲軸可以應用於曲柄圓滑塊機構的內燃機或 壓縮機中，形成包含上述曲軸的內燃機或壓縮機。上述實施例的曲軸還可應用於其它旋轉運動和往復直線運動的轉換機構中，這裡不再贅述。
本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其並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範圍內，都可以做出 可能的變動和修改，因此本實用新型的保護範圍應當以本實用新型權利要求 所界定的範圍為準。
權利要求1、一種曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特徵在於包括至少一組曲拐；所述曲拐包括曲柄銷以及設置於所述曲柄銷的端部曲柄；其中，在所述曲柄銷至少一個端部的曲柄上設置有與該端部相配合的盲孔，所述曲柄銷的該端部與所述盲孔過渡配合或過盈配合，使所述設置有盲孔的曲柄固定裝配於所述曲柄銷的端部。
2、 如權利要求1所述的曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特徵在於所述曲柄銷的與所述曲柄固定裝配的端部為圓柱形，相應的曲柄上的盲孔為圓形。
3、 如權利要求1或2所述的曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特徵在於在所述曲柄銷的與所述曲柄固定裝配的端部的端面上設置有螺紋孔，在所述盲孔底部與所述螺紋孔相應位置^:置有通孔；當曲柄銷插入所述曲柄上盲孔後，曲柄螺^r穿過所述通孔旋入所述螺紋孔中。
4、 如權利要求3所述的曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特徵在於所述螺紋孔以及相應的通孔和曲柄螺栓為三個，成品字形分布於所述曲柄銷的端面。
5、 如權利要求1或2所述的曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特徵在於在所述曲柄銷的與所述曲柄固定裝配的端部的周面上設置有止口 ，所述止口的位置設置為在所述曲柄固定裝配於所述曲柄銷的該端部之後，所述曲柄的朝向所述曲柄銷的端面剛好4氏住所述止口 。
6、 如權利要求2所述的曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特徵在於沿所述曲的內周面，分別設置有定位半槽，且所述曲柄銷和曲柄上的定位半槽成對設置；當所述曲柄銷與所述曲柄固定裝配在一起時，成對設置的定位半槽相對準，形成完整的定位銷孔；所述定位銷孔用於插入定位銷，以定位所述曲柄銷和曲柄之間的相位。
7、 如權利要求6所述的曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特徵在於所述定位銷孔的軸線與所述曲柄銷的軸線平行，且所述定位銷孔沿其軸線軸向任一方向延伸或向兩邊同時延伸，延伸至所述曲柄的端面表面。
8、 如權利要求6所述的曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特徵在於所述定位銷孔為兩個，且所述的兩個銷孔相對於所述曲柄銷的軸線對稱分布。
9、 如權利要求1所述的曲柄圓滑塊機構的曲軸，其特徵在於所述曲軸為單拐曲軸，在所述單拐曲軸的曲柄銷上設置有齒段。
10、 一種曲柄圓滑塊機構的內燃機，其特徵在於包含權利要求1至9 任一權利要求所述的曲柄圓滑塊運動轉換機構的曲軸。
11、 一種曲柄圓滑塊機構的壓縮機，其特徵在於包含權利要求1至9任 一權利要求所述的曲柄圓滑塊運動轉換機構的曲軸。
12、 一種曲柄圓滑塊運動轉換機構，其特徵在於包含權利要求1至9 任一權利要求所述的曲軸。
專利摘要本實用新型公開了一種曲柄圓滑塊機構的曲軸，包括至少一組曲拐；所述曲拐包括曲柄銷以及設置於所述曲柄銷的端部曲柄；其中，在所述曲柄銷至少一個端部的曲柄上設置有與該端部相配合的盲孔，所述曲柄銷的該端部與所述盲孔過渡配合或過盈配合，使所述設置有盲孔的曲柄固定裝配於所述曲柄銷的端部。本實用新型組合形成的曲軸加工簡單，並便於圓滑塊與曲軸之間的裝配。本實用新型還提供一種內燃機和壓縮機；此外本實用新型還提供一種運動轉換機構。
文檔編號F02B75/32GK201416596SQ20092010953
公開日2010年3月3日 申請日期2009年6月24日 優先權日2009年6月24日
發明者明 黎, 黎正中 申請人:北京中清能發動機技術有限公司