往復式活塞組及連杆的裝置的製作方法
2023-05-30 04:33:46
專利名稱：往復式活塞組及連杆的裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種往復式活塞組及連杆的裝置。
原有的往復式活塞組及連杆的連接，由活塞銷式或半球形的連接，但由於結構的重量大，不能適應高速及強化內燃機的要求。活塞環的道數多，密封效果差，摩擦力大、機械效率低，且使用耐久性差。
本發明的目的是為提供一種新型的組合式活塞組及連杆的裝置，以提高活塞組工作的可靠性和持久性。為高速強化內燃機設計提供了可靠的條件。並可提高機械效率，節約能源。
本發明是這樣實現的1、連杆的結構形狀連杆的小頭端為一定壁厚的凹半球形(或少半球形)，此半球的外半球面的頂端與連桿身連接，並且連桿身的軸線通過此凹半球的中心點，在連桿身左、右側方向的凹半球的外球面上，連接著一定壁厚的半圓柱體(或少半圓柱體)，此半圓柱體的軸線通過凹半球面的中心點，並與連桿身軸線垂直。在此半圓柱體內圓與凹半球形的外半球面之間。可設幾個徑向的筋板。此半圓柱體的外圓，可直接鍍復層耐磨處理，或配置外耐磨瓦片。配置外耐磨瓦片時，可在半圓柱體的外圓上，鑽一徑向的盲孔，以便與外耐磨瓦片內圓面上設置的凸柱體配合裝置。連桿身的截面及大頭端可為各種形式。如果是油冷式的活塞組。順沿連杆軸線，可鑽一輸油孔，並在連杆大端進油孔處裝置單向閥。
2、承架的結構形狀。
每個活塞組上有兩個承架，它們在活塞體內腔的裝置中相互對稱，但兩個承架的結構形狀是相同的。
承架的結構形狀是下部的中間為兩個橫梁形，一個橫梁象弓形，一個為水平直線形。兩橫梁的端部合為一體，象一個三角架。弓形梁的中間為一半圓形孔(或少半圓形孔)。半圓形孔表面可直接鍍復層耐磨處理，或配置內耐磨瓦片。配置內耐磨瓦片時，可在半圓孔內徑向鑽一個盲孔，以便配置的內耐磨瓦片外圓面上設制的凸柱體，與此盲孔配合，固定內耐磨瓦片。橫梁兩端的外圓是弧形，並延繼出兩個凸耳。凸耳的形狀為，軸向一定寬度、徑向變截面而成一定壁厚的形狀。橫梁兩端的圓弧形及延續出的凸耳的外圓。與活塞裙的內圓相配合。為了使承架的重量減輕，可在每一個凸耳的端處軸向尺寸的中間處，開一個一定深的小槽。橫梁的兩端及凸耳接近外圓處的後端面為一平面。橫梁兩端的一定位置處分別延續出方向向上並徑向向軸線方向伸出一定長度的矩形柱體，並與承架上部的徑向一定壁厚、軸向一定寬度、一定弧長的少半圓柱體連接。此少半圓柱體的內圓軸向為一定錐度形，以便適應活塞芯擺動時與活塞芯外圓面的接觸並均勻地傳遞活塞的側向壓力。與此少半球圓柱體的外圓接連。向徑向方向延繼出一個(或幾個，根據需要確定數量)軸向一定厚度的扇形筋板。扇形筋板的外圓為一定直徑的圓弧形，其扇形筋板外圓處的軸向尺寸可適當大些，以與活塞裙內圓的環形凸條配合，扇形筋板上設些孔，這不僅可減輕承架的重量，而且有利於潤滑油的軸向洩漏，承架的結構形狀可見圖20、圖21、圖22、圖23所示。
3、活塞芯的形狀活塞芯的中部為一定壁厚的中空的圓柱體，其圓柱體的一端為一定壁厚的凸半球狀，如果是油冷式的活塞組，則其半球的頂部，還設有輸油孔，並在其半球的內腔油孔的周圍延續地制出軸向一定長度一定壁厚的小圓柱體。如果是振蕩冷卻式的，此小圓柱體內孔的直徑，應適當大些，以便輸油管的插入。中空圓柱體的另一端為一定直徑的一定弧長而成的一定壁厚無頂的凹半球形。在此一定壁厚無頂端的凹半球形上接近內圓處，鑽一軸向的小孔。活塞芯中空圓柱體前部的內圓面和外圓面，與無頂的凹半球形的外球面之間，可設些三角形的筋板，以加強無頂的凹半球形的剛度和強度。活塞芯中空圓柱體與其凸半球的交接處，可制若干個徑向的小孔。活塞芯凸半球的外表面，可直接鍍復層耐磨處理，或配置一定壁厚的半球形的耐磨套。
4、四種活塞環組的構件形狀及配合情況(1)、組合無口獨道油、氣密封環組。
在活塞頭部與活塞裙的接縫處所開的一個階梯形的環槽裡，裝有後環片、前環片、若干個外軸向環片(或外軸向彈片)、內襯環和若干個內軸向環片(或內軸向彈片)。它們的裝配結構見
圖1中所示。後環片為搭口環，後環片的前側面接觸著前環片，前環片與後環片的張口相距為180°。在環槽前後側面的軸向，分別布置一個銷釘，分別固定前環片和後環片的張口。前環片為距形倒角環為好，外軸向環片裝置在活塞環槽前側面所制的槽中。外軸向環片的後側面與前環片的前側面相接觸。以加強前環片和後環片之間的密封，並防止兩環片的軸向變形。後環片內圓置有內襯環，內襯環的外圓與後環片的內圓相接觸。內襯環張口與後環片張口相距180°。可在環槽的前側面或底圓面設置銷釘固定內襯環口。內軸向環片裝置在活塞環槽前側面所設的槽中，內軸向環片的後側面與內襯環的前側面相接觸，以防止內襯環的軸向跳動。為了有利於前環片和後環片之間的密封，可在後環片的前側面外圓邊處制出若干個凹槽和相對的凸條，見圖6、圖7、圖8、圖9所示。徑向的凸條與前側面的平面相平，起密封作用。凹槽可貯存些潤滑油，為了減少前環片與後環片之間的摩擦力，在前環片後側面接近內圓的位置處制一圓弧形的環形凹槽，並在內圓邊處制若干個徑向的通氣槽。使環槽內的氣體與圓弧形的凹槽相通。見圖10、圖11所示，為了減少內襯環與環槽後側面之間的摩擦力，在內襯環的後側面的一定位置處，可製成與前環片後側面相同的環形凹槽和徑向的通氣槽。
如果是二衝程的內燃機，前環片、後環片的張口端處，應切削加工成「K」型環的形式。
(2)、組合無口獨道油氣密封環與氣環配合的迷宮密封環組。
在活塞頭部與活塞裙的接縫處所開的一個階梯形環槽的前部活塞頂的外圓處，再開若干個(一個或二個，根據需要確定數量)氣環槽，此所開的每一個氣環槽內，都裝有一個氣環，另在活塞頂與活塞裙的接縫處所開的一個階梯形環槽內仍然裝置有後環片、前環片、若干個外軸向環片(或外軸向彈片)內襯環和若干個內軸向環片(或內軸向彈片)。這些構件的形狀及配合，仍與(1)中所述的組合無口獨道油氣密封環組相同。
(3)、獨道油氣密封環組在活塞頭部與活塞裙的接縫處所開的一個階梯形環槽(也可以是矩形環槽，根據環的軸向尺寸確定)裡，裝有搭口環、內襯環和若干個內軸向環片(或內軸向彈片)，它們的裝配情況見圖12中所示。後環片為搭口環，搭口環的內圓接觸為內襯環，內襯環的外圓與搭口環的內圓相配合，兩環張口相距180°。在環槽的前側面分別設置兩個銷釘，分別固定搭口環和內襯環的張口。若干個內軸向環片裝置在環槽前側面所設的槽中。內軸向環片的後側面與內襯環的前側面相接觸，以防止內襯環的軸向跳動。
(4)、獨道油氣密封環組與氣環配合的迷宮密封環組在活塞頭部與活塞裙的接縫處所開的一個階梯形環槽(或矩形環槽)的前部，活塞頂的外圓處，再開若干個(一個或二個，根據需要確定數量)氣環槽，此所開的氣環槽內，都裝有一根氣環，另在活塞頭部與活塞裙接縫處所開的一個階梯形環槽(或矩形環槽)內，仍裝置著搭口環內襯環和若干個內軸向環片(或內軸向彈片)。這些構件的形狀及配合仍與(3)中所述的獨道油氣密封環組相同。
5、活塞體活塞體為圓筒形。圓筒形可為組合式(活塞頭部與裙組合)和整體式的。
(1)、活塞頭部與裙組合式的結構形式及裝配。見圖1中所示，活塞裙為頂端開一縮小了的圓口的筒形，其前端面為一平面，在端面接近內圓處開有裝置密封圈的圓環形小溝。活塞裙接近前端處的外圓設一環形油槽，油槽內布有若干個徑向的洩油孔。活塞裙前端部的後側面與活塞裙內腔的前部，可制出若干個三角形的筋板，以加強活塞裙前端面的剛度和強度。活塞裙內腔設有幾個環形的凸條，以與承架的外圓面相接觸，每兩個環形凸條之間可制些軸向的筋板，最後一個環形凸條的後面是螺紋，如果是二衝程內燃機，則不制螺紋，而在最後一個環形凸條上，制一環形槽，以便彈性擋圈置入，見圖16中所示。活塞裙最後端處制一向活塞軸線方向凸出的小凸耳，小凸耳中間鑽一小孔，以便與緊定絲聯接，但如果使用彈性擋圈的活塞組，活塞裙的後端就不設置小凸耳了。
活塞的頭部為一外圓階梯形的筒形，活塞頭部外圓的活塞環槽，因配合的活塞環組的不同而有差別，見圖1、圖12、圖15、圖18、圖19中所示。活塞頭部後端處外圓制有螺紋，並且開一鍵槽，此鍵槽與活塞裙上開的鍵槽相吻合。在螺紋的前邊，沿圓周布有若干個徑向小孔，此每一個小孔與活塞裙前端處所設的洩油孔對應吻合，在活塞頭部與活塞裙前端面所開的圓環形小溝吻合處，開一圓環形小溝，根據需要，在活塞頭部第一第二階梯形的後側面(從外圓向活塞軸線方向數起)，分別制有若干個裝置外軸向環片(或外軸向彈片)、內軸向環片(或內軸向彈片)的小槽，並在這兩個階梯形的後側面上的適當位置處，鑽有小盲孔，以裝置銷釘固定環口。活塞頭部內腔分為與頂塊組合式的和整體式的。見圖1、圖12、圖17、圖18中所示。
為了使活塞頭部與活塞裙接縫處所開的階梯形的環槽耐磨損，可在此環槽前後側面鍍復層耐磨處理，也可在活塞頭部與活塞裙接縫處裝置耐磨圈，見圖19中所示。
(2)、活塞裙與活塞頂為整體式的。此種活塞頭部外圓的環槽內，裝置著現在常用的氣環和油環。活塞頂內腔及活塞裙內壁仍可與組合式的活塞頂內腔及活塞裙內壁的形狀相同。
二、其它零部件除上述主要構件外，還有下述的一些零部件和輔助件。
1、連接件多角螺母。
2、密封件、輔助件和冷卻油輸送件密封圈、密封塊、彈簧、輸油管。
3、定位件軸向凸舌外紋螺母、彈性擋圈、鍵、定位絲、內外舌墊片。
4、耐磨套，瓦片連杆半球耐磨套，活塞芯半球耐磨套、無頂半球外耐磨套、無頂半球內耐磨套、外耐磨瓦片、內耐磨瓦片。
5、調整間隙件墊圈、蝶形彈簧。
三、活塞組及連杆的裝置上述的這些構件和零部件，可以裝配成多種結構形式的活塞組及連杆的裝置。圖1、圖12、圖15、圖16、圖17、圖18、圖19為幾種典型的活塞組及連杆的裝置圖。
本發明與原有的活塞組及連杆的結構相比，有以下主要優點1、可消除環口及各種不利的熱變形造成的洩漏，並消除了環的軸向跳動因起的洩漏，防止和減少了環的徑向跳動，消除了洩漏燃氣燒毀潤滑油膜引起的拉缸。
2、由於活塞環與缸套和環槽及各環面之間的貼合面積小，因而機械的摩擦損失小。
3、由於活塞體及活塞環組繞軸線可發生轉動，改善了活塞組與缸套的潤滑。
4、減少了活塞與缸套的配合間隙。
5、為高強化內燃機的設計提供了良好的條件。
圖1為組合式整體筋板活塞頭的活塞組及連杆的裝置圖;
圖2為圖1的A-A的剖視圖;
圖3為圖1的K向局部剖視圖;
圖4為後環片的全剖視圖;
圖5為圖4的俯視圖;
圖6為圖5的 (Ⅰ)/(2∶1) 放大圖;
圖7為圖6的C-C剖面圖;
圖8為圖6的B-B剖面圖;
圖9為圖6的A-A剖面的展開圖;
圖10為內襯環的俯視圖;
圖11為圖10的B-B剖視圖;
圖12為組合式活塞獨道油氣密封環及連杆的裝置圖;
圖13為圖12的A-A剖視圖;
圖14為圖12的F向局部剖視圖;
圖15為組合式活塞獨道油氣密封環和氣環配合的迷宮密封環及連杆的裝置圖;
圖16為組合式彈性擋圈活塞和組合無口獨道油氣密封環及連杆的裝置圖;
圖17為組合式整體活塞頭組合無口獨道油氣密封環和氣環配合的迷宮密封環及連杆的裝置圖;
圖18為組合式筋板頂塊活塞頭的活塞組及連杆的裝置圖;
圖19為組合式整體筋板活塞頭耐磨圈環槽的活塞組及連杆的裝置圖;
圖20為承架的主視圖;
圖21為圖20的A-A剖視圖;
圖22為圖20的左視圖;
圖23為圖20的後視圖;
圖24為整體筋板活塞頭的俯視圖;
圖25為圖24的E-E剖視圖;
圖26為整體式活塞及連杆的裝置圖;
圖27為圖26的A-A剖視圖;
圖28為連杆半球耐磨套的全剖視圖;
圖29為圖28的俯視圖;
圖30為無頂半球外耐磨套的全剖視圖;
圖31為圖30的俯視圖;
圖32為內軸向環片的主視圖;
圖33為圖32的俯視圖;
圖34為外軸向環片的主視圖;
圖35為圖34的俯視圖;
圖36為內軸向彈片的全剖視圖;
圖37為圖36的俯視圖;
圖38為外軸向彈片的全剖視圖;
圖39為圖38的俯視圖。
圖1的組合式整體筋板活塞頭的活塞組及連杆裝置，為本發明的一種良好的實施例。
圖1為組合式整體筋板活塞頭的活塞組及連杆的裝置圖。該發明的結構為在活塞裙〔4〕與整體筋板活塞頭〔11〕的接縫處所開的一個階梯形的環槽裡，裝有內襯環〔9〕、內軸向環片〔10〕、後環片〔14〕、前環片〔13〕、外軸向環片〔12〕、整體筋板活塞頭〔11〕及活塞裙〔4〕與密封圈〔8〕、鍵〔7〕、內外舌墊片〔6〕、多角螺母〔5〕接觸和連接構成活塞體。在整體筋板活塞頭〔11〕的活塞頂內腔的後端及活塞裙〔4〕的內腔裡，配置著無頂半球外耐磨套〔15〕、活塞芯〔16〕、連杆半球耐磨套〔2〕、連杆〔1〕、外耐磨瓦片〔17〕、內耐磨瓦片〔20〕、兩個承架〔3〕、墊圈〔18〕、軸向凸舌外紋螺母〔19〕、定位絲〔25〕。它們共同構成了組合式整體筋板活塞頭的活塞組及連杆的裝置。在後環片〔14〕(如圖4、5所示)的前側面的外圓邊處制有凸條和相反的凹槽，見圖6所示。圖6為圖5的 (Ⅰ)/(2∶1) 放大圖，圖7為圖6的C-C剖面圖，圖8為圖6的B-B剖面圖。圖9為圖6的A-A剖面的展開圖。內襯環〔9〕(如圖10、圖11所示，圖11為圖10的B-B剖視圖)的後側面接近內圓的位置處制有一圓弧形的環形凹槽。內襯環〔9〕的前側面與若干個內軸向環片〔10〕(如圖32、圖33所示，圖33為圖32的俯視圖)的後側面相接觸，內軸向環片〔10〕裝置在環槽前側面所設的小槽內。前環片〔13〕的後側面接近內圓的位置處也制有一圓弧形的環形凹槽。前環片〔13〕的後側面與後環片〔14〕的前側面相接觸。兩環張口相距約180°。並被環槽前後側面所設的銷釘固定環口，前環片〔13〕的前側面與若干個外軸向環片〔12〕(如圖34、35所示，圖35為圖34的俯視圖)的後側面相接觸，外軸向環片〔12〕裝置在活塞環槽前側面所設的小槽內，後環片〔14〕的內圓與內襯環〔9〕的外圓相接觸，兩環張口相距約180°。可在環槽的前側面設銷釘固定內襯環〔9〕的環口，整體筋板活塞頭〔11〕(見圖24、圖25所示，圖25為圖24的E-E剖視圖)後端外圓的螺紋連接著多角螺母〔5〕，並夾壓緊內外舌墊片〔7〕和活塞裙〔4〕前端的端面。多角螺母〔5〕的前端面接觸著內外舌墊片〔6〕的後端面，內外舌墊片〔6〕的內舌插在整體筋板活塞頭〔11〕後端外圓所開的鍵槽中，內外舌墊片〔6〕的外舌彎折約90°，以固定多角螺母〔5〕的松退。內外舌墊片〔6〕的前端面與活塞裙〔4〕前端的端面的後側面相接觸，密封圈〔8〕裝置在活塞裙〔4〕與整體筋板活塞頭〔11〕的階梯面的後側面所設的圓環形小溝中，為了防止整體筋板活塞頭〔11〕與活塞裙〔4〕相互發生轉動，將鍵置在活塞裙〔4〕前端面內圓及整體筋板活塞頭〔11〕後端外圓所開的鍵槽中，在整體筋板活塞頭〔11〕的活塞頂內腔的後端配置著無頂半球外耐磨套〔15〕活塞芯〔16〕前端無頂凹半球的凹半球面，與無頂半球外耐磨套〔15〕接觸著。活塞芯〔16〕的後端凸半球面，接觸著連杆半球耐磨套〔2〕(見圖28圖29所示，圖29為圖28的俯視圖)的凹半球面。連杆半球耐磨套〔2〕的外半球面與連杆〔1〕前端的凹半球面相配置接觸，連杆〔1〕前端凹半球形的外半球面上的左、右兩側所制的兩個半圓柱體的外圓上，分別配置著外耐磨瓦片〔17〕，外耐磨瓦片〔17〕的外圓面，與內耐磨瓦片〔20〕的內圓面相接觸，內耐磨瓦片〔20〕的外圓面與承架〔3〕橫梁上所制的半圓形孔相配置接觸，承架〔3〕的外圓與活塞裙〔4〕的內圓相接觸，承架〔3〕上部的少半圓柱體的內圓面與活塞芯〔16〕的外圓面相接觸。承架〔3〕的後端面與墊圈〔18〕的前端面相接觸。軸向凸舌外紋螺母〔19〕的前端面與墊圈〔18〕的後端面相接觸、軸向凸舌外紋螺母〔19〕外圓的螺紋與活塞裙〔4〕後端的內圓所制的螺紋連接。定位絲〔25〕穿在活塞裙〔4〕後端小凸耳的孔中，並還穿在軸向凸舌外紋螺母〔19〕的凸舌孔中，並將定位絲〔25〕的兩頭端擰緊、聯接。
權利要求
1.活塞組繞軸線轉動，並特別是形成無洩漏口的往復式密封的活塞組及連杆的裝置。該裝置有一個連杆[1]，連杆[1]小頭端成一定壁厚的凹半球形(少半球形)，與活塞芯[16]後端的凸半球為活球連接，活塞芯[16]前端無頂凹半球形與活塞頂內腔或頂塊[26]後端所成的中空的凸半球狀，也為活球連接。連杆[1]小頭端的凹半球形狀的外半球面上所制的一定壁厚的半圓柱體與承架[3]橫梁中部的半圓孔為軸孔式聯接。承架[3]橫梁端及延續出的凸耳的外圓和扇形筋板的外圓與活塞裙內腔的環形凸條的內圓，為軸孔式的聯接。承架[3]橫梁端及延續出的凸耳接近外圓的後端面與軸向凸舌外紋螺母[19](或彈性擋圈[21])為端面連接，軸向凸舌外紋螺母[19](或彈性擋圈[21])的外圓，與活塞裙內腔後端的螺紋或環形凸條上制的環形槽連接，使承架[3]軸向定位。承架[3]上部的一定壁厚的少半圓柱體，與活塞芯[16]外圓的接觸為軸孔式的聯接。圓筒形的活塞體，可為組合式和整體式，組合式的活塞頭部與多角螺母[5]及活塞裙前端的連接，為螺拴式的連接及夾壓，或活塞頭部與活塞裙為螺紋連接。定位銷止動，組合式活塞的不同頭部所開的環槽可分別裝置四種新型活塞環組。整體式活塞頭部的環槽裡裝置著氣環[22]和油環[23]。若為油冷活塞，則順沿連杆[1]軸線布一輸油孔，並在連杆大端進油孔處裝置單向閥。該裝置的特徵為。A、所述的圓筒形活塞體及活塞環可繞軸線自由性轉動。B、所述的承架[3]，支承著活塞芯[16]，並傳遞活塞體與活塞芯[16]之間的側向壓力，並且還傳遞連杆[1]拉動活塞組向後移動的力。C、在活塞頭部與活塞裙部接縫所開的階梯形環槽表面，可直接鍍復層耐磨處理，或配置耐磨圈。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵是在活塞頭部與活塞裙接縫處所開的階梯形環槽裡，裝置著前環片〔13〕、後環片〔14〕內襯環〔9〕若干個內軸向環片〔10〕、若干個外軸向環片〔12〕。內襯環〔9〕的外圓與後環片〔14〕的內圓相接觸，兩環的張口為約180°並被環槽側面上所布的銷釘固定。內軸向環片〔10〕後側面與內襯環〔9〕的前側面相接觸。後環片〔14〕的前側面與前環片〔13〕的後側面相接觸。兩環的張口相距約180°，並被環槽側面上所設的銷釘固定。外軸向環片〔12〕的後側面與前環片〔13〕的前側面相接觸。
3.由權利要求1所述的裝置，其特徵是在活塞頭部與活塞裙接縫處所開的一個階梯形環槽及所裝的組合無口獨道油氣密封環的前部，活塞頭部外圓，再開若干個氣環槽，每個氣環槽內裝一根氣環〔22〕構成組合無口獨道油氣密封環與氣環配合的迷宮密封環的密封裝置。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特徵是在活塞頭部與活塞裙的接縫處所開一個階梯形的環槽裡(或矩形環槽裡)裝置搭口環〔24〕內襯環〔9〕和內軸向環片〔10〕，內襯環〔9〕的外圓與搭口環〔24〕的內圓相接觸，兩環張口相距約180°，並被環槽側面所布的銷釘固定環口。內軸向環〔10〕的後側面與內襯環〔9〕的前側面接觸。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特徵是在活塞頭部與活塞接縫處所開的一個階梯形的環槽(或矩形環槽)及所裝的獨道油氣密封環的前部，活塞頭部外圓，再開若干個氣環槽，每個氣環槽內裝一個氣環〔22〕，構成獨道油氣密封環與氣環配合的迷宮密封環的密封裝置。
全文摘要
本發明是關於往復式活塞組及連杆的裝置。它解決了環口和熱變形及環的跳動引起的洩漏，並使活塞與缸套的裝配間隙減小，改善了活塞組與缸套之間的潤滑，提高了往復式活塞組及連杆裝置的性能。其結構特徵是以一道多根環組合一起為主構成的環組，與活塞配合，而且活塞與連杆的連接為活球式與軸孔式複合的連接裝置。
文檔編號F16J1/22GK1031885SQ8810144
公開日1989年3月22日 申請日期1988年3月3日 優先權日1988年3月3日
發明者宇秀明 申請人:宇秀明