[发明专利]一种曲柄圆滑块单缸机构及其内燃机、压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及曲柄圆滑块机构，特别是涉及一种曲柄圆滑块单缸机构。本发明同时涉及使用上述曲柄圆滑块单缸机构的内燃机、压缩机。

背景技术

传统发动机的运动机构为曲柄连杆机构。在这种运动机构下，活塞的往复运动需要通过与其连接的连杆传递给曲轴，在运动过程中，连杆随着活塞的运动作来回的摆动，使活塞受到以高阶函数变化的周期性侧向力。

由于连杆的存在，曲柄连杆机构内燃机存在体积庞大、笨重、平衡性能差等缺点，为了解决这些问题，中国专利文献CN85100358B公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”，这种内燃机的特点是取消了连杆，采用开有偏心圆孔的圆滑块与特殊设计的活塞总成相配合，实现活塞的直线往复运动到旋转运动的转化。

以上述专利文献为基础，中国专利文献CN1067741C公开了一种“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”。该内燃机采用活塞与动平衡滑块配对的方式，两者分别在呈90度布置的往复运动轨道上运动，活塞和动平衡滑块之间相互克服活点，可以避免采用齿轮机构克服活点对机构寿命的影响；同时，活塞和动平衡滑块的运动合力形成从曲轴中心指向曲柄销中心的离心力，便于进行平衡，使该机构可以达到理想的动平衡效果。该机构的问题在于，所述活塞和动平衡滑块之间沿曲轴轴线存在距离L，使两者在曲轴上形成弯矩，使整个机构无法完全平衡。

在中国专利文献CN1144880A中，则公开了一种三圆滑块机构，该机构采用三个往复运动元件形成往复运动元件组，三个往复运动元件的往复运动轨道相互垂直，其中位于中间的往复运动元件的质量为其他两个往复运动元件的质量之和，位于中间的往复运动元件中安装的圆滑块的质量为安装在两边的往复运动元件中的圆滑块的质量之和。三个圆滑块相互固定形成圆滑块组，其中位于两侧的圆滑块同相安装，位于中间的圆滑块与两侧的圆滑块以180°相位差安装。上述三个圆滑块的偏心孔套在同一个曲柄销上。上述机构中，所有往复运动惯性力最终可以合成一个旋转惯性力，便于通过设置平衡元件实现平衡。并且，由于中间往复运动元件在尺寸上设置为恰好在两侧的往复运动元件的中间位置，使整个机构在曲轴上不会形成弯矩，也就是说，在理论上，该结构可以实现完全的平衡效果。但是，该机构的良好动平衡效果有赖于其设置的中间往复运动件，整个机构过于复杂，并且增加了往复运动元件的数量，需要增加曲柄销的长度，造成轴系刚度降低。另外，机器的制造成本也显著增加，可靠性也有所下降。对于要求尺寸较小的机器，不可能采用上述机构。尤其是对于体积较小的单缸机，更不可能采用上述结构。

发明内容

本发明提供一种曲柄圆滑块单缸机构，该机构能够使曲柄圆滑块机构的空间布置获得改进，为整个机构实现完全的平衡的效果提供了可能，并保留单缸机构体积小的优势。

本发明同时提供使用上述曲柄圆滑块单缸机构的内燃机和压缩机。

本发明提供的曲柄圆滑块单缸机构，包括一个分叉式动平衡滑块和一个单作用活塞；所述分叉式动平衡滑块的导向部被一纵向槽分为相互平行的两列分叉，分别称为第一列导向部和第二列导向部；所述第一列导向部上设置第一圆滑块容置孔，所述第二列导向部上设置第二圆滑块容置孔，分别用于安置第一圆滑块和第二圆滑块；所述单作用活塞的导向部插入所述分叉式动平衡滑块的纵向槽中，与所述分叉式动平衡滑块垂直交叉，该单作用活塞的导向部上设置中间圆滑块容置孔，用于容置中间圆滑块；所述第一圆滑块和第二圆滑块同相安装，所述中间圆滑块夹在上述第一圆滑块和第二圆滑块之间并与上述两个圆滑块以180°相位差安装，相邻圆滑块之间彼此固定连接。

优选的，所述单作用活塞的导向部以厚度方向通过所述分叉式动平衡滑块的纵向槽。

优选的，所述分叉式动平衡滑块的纵向槽开口于导向部底面。

优选的，所述分叉式动平衡滑块的第一列导向部和所述第二列导向部的厚度相同。

优选的，所述分叉式动平衡滑块的第一列导向部和所述第二列导向部具有完全相同的结构。

优选的，所述第一圆滑块和第二圆滑块为相同的圆滑块。

优选的，所述中间圆滑块的质量为上述第一圆滑块和第二圆滑块的质量之和。

优选的，所述圆滑块组的重心落在曲柄销轴线上。

优选的，所述分叉式动平衡滑块的往复运动轨道的中心线和所述单作用活塞的往复运动轨道的中心线相互垂直共面。

优选的，所述分叉式动平衡滑块的往复运动轨道的中心线和所述单作用活塞的往复运动轨道的中心线的交点位于该曲柄圆滑块机构的曲轴的旋转轴上。

优选的，所述纵向槽的深度不小于单作用活塞的导向部宽度与该分叉式动平衡滑块的往复运动行程的和。