專利名稱：一種用于曲柄圓滑塊機構的機體及其內燃機、壓縮機的制作方法
技術領域：
本發明涉及曲柄圓滑塊機構，特別是涉及一種用于曲柄圓滑塊機構的機體，本發明同時涉及使用上述機體的內燃機以及壓縮機。
背景技術：
傳統發動機的運動機構為曲柄連桿機構。在這種運動機構下，活塞的往復運動需要通過與其連接的連桿傳遞給曲軸，在運動過程中，連桿隨著活塞的運動作來回的擺動，使活塞受到以高階函數變化的周期性側向力。由于連桿的存在，曲柄連桿機構內燃機存在體積龐大、笨重、平衡性能差等缺點， 為了解決這些問題，中國專利文獻CN85100358B公開了一種“曲柄圓滑塊往復活塞式內燃機”，這種內燃機的特點是取消了連桿，采用開有偏心圓孔的圓滑塊與特殊設計的活塞總成相配合，實現活塞的直線往復運動到旋轉運動的轉化。以上述專利文獻為基礎，中國專利文獻CN1067741C公開了一種“曲柄雙圓滑塊往復活塞式內燃機”。該內燃機采用活塞與動平衡滑塊配對的方式，兩者分別在呈90度布置的往復運動軌道上運動，活塞和動平衡滑塊之間相互克服活點，可以避免采用齒輪機構克服活點對機構壽命的影響；同時，活塞和動平衡滑塊的運動合力形成從曲軸中心指向曲柄銷中心的離心力，便于進行平衡，使該機構可以達到理想的動平衡效果。該機構的問題在于， 所述活塞和動平衡滑塊之間沿曲軸軸線存在距離L，使兩者在曲軸上形成彎矩，使整個機構無法完全平衡。在中國專利文獻CN1144880A中，則公開了一種三圓滑塊機構，該機構采用三個往復運動元件形成往復運動元件組，三個往復運動元件的往復運動軌道相互垂直，其中位于中間的往復運動元件的質量為其他兩個往復運動元件的質量之和，位于中間的往復運動元件中安裝的圓滑塊的質量為安裝在兩邊的往復運動元件中的圓滑塊的質量之和。三個圓滑塊相互固定形成圓滑塊組，其中位于兩側的圓滑塊同相安裝，位于中間的圓滑塊與兩側的圓滑塊以180°相位差安裝。上述三個圓滑塊的偏心孔套在同一個曲柄銷上。上述機構中， 所有往復運動慣性力最終可以合成一個旋轉慣性力，便于通過設置平衡元件實現平衡。并且，由于中間往復運動元件在尺寸上設置為恰好在兩側的往復運動元件的中間位置，使整個機構在曲軸上不會形成彎矩，也就是說，在理論上，該結構可以實現完全的平衡效果。但是，該機構的良好動平衡效果有賴于其設置的中間往復運動件，整個機構過于復雜，并且增加了往復運動元件的數量，需要增加曲柄銷的長度，造成軸系剛度降低。另外，機器的制造成本也顯著增加，可靠性也有所下降。對于要求尺寸較小的機器，不可能采用上述機構。為解決上述問題，申請人提出了采用三圓滑塊構成的只有兩個往復運動元件的曲柄圓滑塊機構。該機構的一個可能形式的示意圖如圖1、圖2所示，圖中只示出活塞、圓滑塊等主要運動構件。如圖1、圖2所示，該機構中，包括一個雙作用活塞A和一個單作用活塞B，其中，雙
3作用活塞A的導向部被位于中間的一條中間間隙C分為第一列導向部I、和第二列導向部 II兩列；單作用活塞B的導向部則從所述雙作用活塞A的導向部的中間間隙C中穿過。在所述雙作用活塞的第一列導向部I和第二列導向部II上均設置了圓滑塊容置孔，這樣，在雙作用活塞A上同相位安裝左圓滑塊D、右圓滑塊E ；在單作用活塞B的導向部上，以與上述左圓滑塊D和右圓滑塊E相位呈180 °的方式安置了中間圓滑塊F，上述三個圓滑塊相互固定，構成三圓滑塊組。通過上述機構，就在采用兩個往復運動件的曲柄圓滑塊機構中使用了三圓滑塊組，從而能夠獲得三圓滑塊組的優點，同時又有效減少了整個機構的復雜性。上述機構還有其它形式，例如，將單作用活塞設計為雙列式；或者兩個活塞均為雙作用活塞，其中一個為雙列式，另外一個為單列式。為了使上述曲柄圓滑塊機構正常工作，設計合適于上述機構的機體非常重要。這種機體不僅需要為上述運動機構提供有效的運動支撐，并且還希望其結構比較簡單，制造容易，這樣才能夠有效降低制造成本。
發明內容
本發明提供一種用于曲柄圓滑塊機構的機體，該機體能夠為具有兩個以垂直-水平關系布置的往復運動件的曲柄圓滑塊機構提供有效的支撐，該機體結構簡單，制造容易，成本低。本發明的進一步優選技術方案，特別針對采用三圓滑塊機構實現的具有兩個以垂直-水平關系布置的往復運動件的曲柄圓滑塊機構提供一種機體。本發明的進一步優選技術方案，還進一步在該機體上集成了一些輔助機構，以便進一步降低整個設備的比重量或者比體積指標。本發明同時提供使用上述機體的內燃機和壓縮機。本發明提供一種用于曲柄圓滑塊機構的機體，該機體的本體為立方形，該本體上設置中軸線相互垂直交叉于一點的曲軸通過孔、水平通道、垂直通道；所述曲軸通過孔貫穿該機體本體的前后方向，用于穿過曲軸；所述水平通道用于為水平布置的往復運動元件提供往復運動的軌道空間，所述垂直通道用于為垂直布置的往復運動元件提供垂直運動的軌道空間；其特征在于，所述水平通道上，設置有與機體本體一體設置的水平跑道，作為水平運動的往復運動元件的往復運動導軌；該機體還包括一單獨制成的垂直跑道，該垂直跑道通過上述機體本體的垂直通道的上開口位置的第一定位結構，安置在機體上，為機體提供垂直往復運動元件的往復運動導軌。優選的，所述垂直跑道包括上部定位圈、導軌條；所述上部定位圈為設置在該垂直跑道上部的圓環，所述導軌條為所述上部定位圈垂下的相對設置的兩個長條形窄軌；所述第一定位結構為位于機體本體垂直通道上開口位置的圓孔以及位于該圓孔底部內沿的定位面，該圓孔的內徑尺寸和所述垂直跑道的上部定位圈的外徑尺寸相配，所述垂直跑道通過上部定位圈架在所述圓孔底部內沿的定位面獲得定位。優選的，所述垂直跑道的導軌條下部設置螺紋孔，機體本體上對應位置設置定位孔，兩者配合，通過螺釘為該垂直跑道定位。優選的，所述水平跑道為雙列結構，兩列水平跑道之間的間隙寬度足以插過所述獨立制成的垂直跑道的導軌條。優選的，在所述機體本體位于下部的水平跑道下表面設置有機油泵安裝結構；一獨立制成的機油泵通過該機油泵安裝結構安裝在該位置。優選的，在所述機體本體上設置有呼吸管彎頭連接孔，該連接孔連通機體內腔和外部。本發明同時提供一種內燃機，該內燃機使用上述任意一項技術方案所述的用于曲柄圓滑塊機構的機體。本發明同時提供一種壓縮機，該壓縮機使用上述任意一項技術方案所述的用于曲柄圓滑塊機構的機體。本發明提供的用于曲柄圓滑塊機構的機體，其本體為立方體，在本體上設置了中軸線相互垂直相交于一點的三個通道，分別為曲軸通過孔、垂直通道和水平通道，其中，曲軸通過孔用于安置曲軸，垂直通道用于為垂直運動的往復運動元件提供運動軌道，水平通道為水平運動的往復運動元件提供運動軌道。其中，水平通道中設置的水平跑道與機體本體一體設置，而垂直跑道則單獨制成，并通過設置在垂直通道上開口的第一定位結構安置在機體本體上。上述機體結構使水平和垂直兩個跑道的設計簡便、靈活，不會產生復雜的加工結構。上述機體特別適用于采用三圓滑塊機構實現的具有兩個相互垂直布置的往復運動元件的圓滑塊機構。在本發明的優選實施例中，所述水平跑道為雙列式，兩列之間的間隙足以通過單獨制成的垂直跑道的導軌條；上述結構使垂直跑道和水平跑道在中部相互交叉，能夠很好的支持背景技術部分提到的以三圓滑塊實現的雙往復運動元件的曲柄圓滑塊機構。該機體由于沒有特別復雜的結構，尤其是單獨制成的垂直跑道的制造很簡單，有效降低了制造難度，減少了制造成本。本發明進一步優選的實施例中，還在機體上設置機油泵安置孔以及呼吸器管彎頭連接孔等輔助結構，這些結構進一步提高了機體的集成度，有利于提高整個機構的比質量和比體積指標。
圖1為背景技術提供的曲柄圓滑塊機構的結構原理圖； 圖2為背景技術提供的曲柄圓滑塊機構的結構原理圖3為本發明實施例提供的機體本體的立體圖之一； 圖4為本發明實施例提供的機體本體的立體圖之二； 圖5為本發明實施例提供的單獨制成的垂直跑道的立體圖； 圖6為本發明實施例提供的機體已經安裝了所述垂直跑道后的立體圖； 圖7為本發明實施例提供的機體的立體圖，該圖可以看到機體的底面； 圖8為本發明實施例提供的機體安裝機油泵后的立體圖。
具體實施例方式請參看圖3、圖4，上述圖為本發明實施例提供的機體的本體的兩個不同角度的立體圖。如圖所示，該機體的機體本體T為立方形，并且其上設置三個中軸線相互垂直交叉于一點的通道，分別是曲軸通過孔1、水平通道2、垂直通道3。
所述曲軸通過孔1用于穿過曲軸，其貫穿機體本體T的方向稱為機體的前后方向， 該曲軸通過孔1的兩端和機體本體T前后面交接的位置設置前主軸承孔1-1和后主軸承孔
1-2。所述前主軸承孔1-1設置凸出機體本體T的前端面并穿過上述前主軸承孔4-1的前凸臺4-1，該前凸臺4-1用于延長前主軸承孔1-1的支撐距離，在上述前凸臺4-1的外側面， 設置若干連接在前凸臺4-1側面和機體本體T的前端面之間的肋條5-1，以加強該位置的強度。同樣的，所述后主軸承孔1-2同樣設置有凸出機體本體T的后端面并穿過上述后主軸承孔4-2的后凸臺4-2，該后凸臺4-2用于延長后主軸承孔1-2的支撐距離，在上述后凸臺 4-2的外側面，設置若干連接在后凸臺4-2側面和機體本體T的后端面之間的肋條5-1，以加強該位置的強度。在上述前凸臺4-1和上述后凸臺4-2上，還設置若干環形減重孔6。所述水平通道2用于為水平布置的往復運動元件提供水平運動的軌道空間。水平通道2的延展方向為機體本體T的左右方向。圖中示出，該水平通道2中設置有與機體本體T 一體設置的水平跑道2-1，該水平跑道2-1為沿所述水平通道2的內徑面設置的薄條狀體，延展方向與水平通道2 —致。該水平跑道2-1在所述水平通道2的上側和下側對稱設置，并且每一側的水平通道2均包括兩列，兩列之間存在間隙2-1-1，上側和下側的間隙
2-1-1分別位于所述水平通道2的最高端和最低端。位于上側的水平跑道2-1的頂面還設置有為垂直跑道7定位的定位面2-1-2。所述垂直通道3如圖所示，用于為垂直布置的往復運動元件提供垂直運動的軌道空間。其中軸線沿機體的上下方向延伸，與上述曲軸通過孔1、水平通道2的中軸線垂直并相交于一點。從圖3、圖4可以看出，在機體本體T的該垂直通道3中，并沒有設置跑道。請參看圖5，該圖示出垂直跑道7，該垂直跑道7為一個單獨制成的零件。該垂直跑道7包括上部定位圈7-1、導軌條7-2。所述上部定位圈7-1為設置在該垂直跑道7上部的圓環，所述導軌條7-2為從所述上部定位圈7-1垂下的相對設置的兩個長條形窄軌，其內徑面即為垂直跑道。所述導軌條7-2的寬度能夠通過水平跑道2-1的間隙2-1-1。圖中還示出，該垂直跑道7的導軌條7-2下部設置螺紋孔7-2-1。請參看圖4，由該圖可知，所述垂直通道3的上開口位置，設置一個內徑與所述上部定位圈7-1外徑相配合的圓孔3-1，在該圓孔3-1的底部內沿，則具有設置在所述水平跑道2-1的頂面的定位面2-1-2以及其他專門設置的定位面2-1-2，上述定位面2-1-2以及圓孔3-1統稱為第一定位結構。通過該第一定位結構，能夠將所述單獨制成的垂直跑道7固定在所述垂直通道3中。請參看圖6，該圖為垂直跑道7已經安裝到機體本體中的完整機體。圖中示出，所述垂直跑道7的導軌條7-2通過位于水平跑道的間隙2-1-1插入，所述垂直跑道7的上部定位圈7-1則安置在所述垂直通道3的上開口位置的圓孔3-1中，并且其底部端面被所述定位面2-1-2支撐。所述導軌條7-2下部的螺紋孔，則與位于垂直通道3下部的螺紋孔3-2 相對應，通過螺釘可以將導軌條7-2下部與所述垂直跑到3的內壁面固定。請參看圖7，該圖可以看出所述機體本體T的底面。在所述機體本體T位于下部的水平跑道2-1下表面設置有機油泵安裝結構；具體是分別設置在兩列水平跑道2-1上的一對內螺紋凸臺2-1-1，通過上述內螺紋凸臺2-1-1，可以安裝獨立制成的機油泵。圖8示出安裝了獨立制成的機油泵9的機體。請參看圖3、圖4，上述圖還示出，在所述機體本體T上設置有呼吸管彎頭連接孔8，該呼吸管彎頭連接孔8設置在機體本體T的壁面上，連通機體的內腔和外部大氣。該位置用于安置呼吸管彎頭，通過呼吸管彎頭，可以使機體內腔與外部大氣連通，避免機體內腔的氣壓過高，影響整機正常運行。上述機油泵安裝結構以及呼吸管彎頭連接孔8，作為附屬結構集成在機體上，可以有效的提高整機的比質量和比體積。將上述實施例提供的機體用于內燃機，則可以獲得使用該機體的內燃機的實施例。將上述實施例提供的機體用于壓縮機，則可以獲得使用該機體的壓縮機的實施例。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種用于曲柄圓滑塊機構的機體，該機體的本體為立方形，該本體上設置中軸線相互垂直交叉于一點的曲軸通過孔、水平通道、垂直通道；所述曲軸通過孔貫穿該機體本體的前后方向，用于穿過曲軸；所述水平通道用于為水平布置的往復運動元件提供往復運動的軌道空間，所述垂直通道用于為垂直布置的往復運動元件提供垂直運動的軌道空間；其特征在于，所述水平通道上，設置有與機體本體一體設置的水平跑道，作為水平運動的往復運動元件的往復運動導軌；該機體還包括一單獨制成的垂直跑道，該垂直跑道通過上述機體本體的垂直通道的上開口位置的第一定位結構，安置在機體上，為機體提供垂直往復運動元件的往復運動導軌。
2.根據權利要求1所述的用于曲柄圓滑塊機構的機體，其特征在于，所述垂直跑道包括上部定位圈、導軌條；所述上部定位圈為設置在該垂直跑道上部的圓環，所述導軌條為所述上部定位圈垂下的相對設置的兩個長條形窄軌；所述第一定位結構為位于機體本體垂直通道上開口位置的圓孔以及位于該圓孔底部內沿的定位面，該圓孔的內徑尺寸和所述垂直跑道的上部定位圈的外徑尺寸相配，所述垂直跑道通過上部定位圈架在所述圓孔底部內沿的定位面獲得定位。
3.根據權利要求1或者2所述的用于曲柄圓滑塊機構的機體，其特征在于，所述垂直跑道的導軌條下部設置螺紋孔，機體本體上對應位置設置定位孔，兩者配合，通過螺釘為該垂直跑道定位。
4.根據權利要求2所述的用于曲柄圓滑塊機構的機體，其特征在于，所述水平跑道為雙列結構，兩列水平跑道之間的間隙寬度足以插過所述獨立制成的垂直跑道的導軌條。
5.根據權利要求1所述的用于曲柄圓滑塊機構的機體，其特征在于，在所述機體本體位于下部的水平跑道下表面設置有機油泵安裝結構；一獨立制成的機油泵通過該機油泵安裝結構安裝在該位置。
6.根據權利要求2所述的用于曲柄圓滑塊機構的機體，其特征在于，在所述機體本體上設置有呼吸管彎頭連接孔，該連接孔連通機體內腔和外部。
7.一種內燃機，其特征在于，使用上述權利要求1-權利要求6任意一項所述的用于曲柄圓滑塊機構的機體。
8.—種壓縮機，其特征在于，使用上述權利要求1-權利要求6任意一項所述的用于曲柄圓滑塊機構的機體。
全文摘要
本發明提供一種用于曲柄圓滑塊機構的機體，機體本體為立方形，設置中軸線相互垂直交叉于一點的曲軸通過孔、水平通道、垂直通道；曲軸通過孔貫穿該機體本體的前后方向；水平通道用于為水平布置的往復運動元件提供往復運動的軌道空間，垂直通道用于為垂直布置的往復運動元件提供垂直運動的軌道空間；水平通道上，設置有與機體本體一體設置的水平跑道，作為水平運動的往復運動元件的往復運動導軌；該機體還包括一單獨制成的垂直跑道，該垂直跑道通過上述機體本體的垂直通道的上開口位置的第一定位結構，安置在機體上，為機體提供垂直往復運動元件的往復運動導軌。該機體簡化了制造工藝，降低了成本。本發明同時提供使用上述機體的內燃機和壓縮機。
文檔編號F02F1/00GK102278572SQ20111018996
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月7日 優先權日2011年7月7日
發明者王清旭, 郭立軍, 馬玉生, 黎明, 黎正中 申請人:北京中清能發動機技術有限公司