專利名稱：一種用于二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機的活塞及其內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機技術(shù)，具體涉及一種用于二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機的活塞。本 發(fā)明同時涉及使用上述活塞的二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)發(fā)動機的運動機構(gòu)為曲柄連桿機構(gòu)。在這種運動機構(gòu)下，活塞的往復(fù)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(shù)變化的周期性側(cè)向力。由于連桿的存在，曲柄連桿機構(gòu)內(nèi)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(fù)活塞式內(nèi)燃 機”，這種內(nèi)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(shè)計的活塞總成 相配合，實現(xiàn)活塞的直線往復(fù)運動到旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)化。請參看圖1、圖2，分別根據(jù)中國專利文獻CN85100358B說明書圖4、圖5公開的活 塞立體圖繪制。從圖中可以看出，該種內(nèi)燃機的活塞總成具有冠部1、導(dǎo)向部2兩個部分， 所述冠部1與傳統(tǒng)內(nèi)燃機的活塞頭作用相同，其頂部稱為活塞頂，為燃燒室的一部分；冠部 周邊則設(shè)置有若干活塞環(huán)槽，用于安置氣環(huán)、油環(huán)，實現(xiàn)對氣缸的密封。圖中，在冠部下部， 設(shè)置所述導(dǎo)向部2，該導(dǎo)向部2主體部分為薄塊狀，該薄塊的兩個側(cè)邊能夠與機體的滑道配 合，稱為導(dǎo)向側(cè)面；其平面的中心線上則開有內(nèi)徑和圓滑塊外徑配合的圓孔，該圓孔稱為圓 滑塊容置孔。根據(jù)不同的情況，導(dǎo)向部2的寬度可以等于冠部1的寬度，如圖1 ；也可以大 于冠部1的寬度，如圖2。該導(dǎo)向部2又稱為活塞座。由于該發(fā)動機不使用連桿，其結(jié)構(gòu)也與傳統(tǒng)發(fā)動機不同。由于沒有連桿，上述活塞 沒有設(shè)置活塞銷座；由于在該曲柄圓滑塊形式發(fā)動機在運動過程中，活塞受到的側(cè)向力很 小，所以，該活塞也沒有在冠部1的活塞環(huán)帶以下部位設(shè)置活塞裙部。這種結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮 了曲柄圓滑塊結(jié)構(gòu)下，活塞側(cè)向力小的優(yōu)點，減小了活塞質(zhì)量，可有效降低活塞的往復(fù)慣性 力。上述專利技術(shù)提供的活塞應(yīng)用在二沖程內(nèi)燃機上，為了遮蔽氣口，需要在活塞環(huán) 帶以下部位設(shè)置用于遮蔽氣口的部位，該部位增加了活塞的往復(fù)質(zhì)量，降低了內(nèi)燃機的能 量轉(zhuǎn)換效率。另外，現(xiàn)有通常技術(shù)提供的曲柄連桿機構(gòu)的二沖程發(fā)動機，利用活塞的往復(fù)運動 向燃燒室提供掃氣壓力，這種掃氣壓力往往不夠充足，使燃燒室燃燒后的殘余廢氣不能充 分排出，降低了燃燒室中的燃燒效率，成為妨礙二沖程內(nèi)燃機效率提高的重要因素。上述通常技術(shù)提供的曲柄連桿機構(gòu)二沖程發(fā)動機的另外一個問題是發(fā)動機的掃 氣比不能根據(jù)需要調(diào)整。在不同的海拔條件下，對二沖程發(fā)動機的掃氣比的要求不相同。例如，根據(jù)一般工況設(shè)計的二沖程發(fā)動機，只能在海拔較低地區(qū)使用，而在高原環(huán)境下，由于 空氣的稀薄，就會發(fā)生掃氣壓力不足的問題，會造成內(nèi)燃機性能的急劇下降，甚至完全無法 正常使用。由于上述情況，同一臺二沖程發(fā)動機不能應(yīng)用在不同的海拔，使其應(yīng)用靈活性受 到影響。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于二沖程曲柄圓滑塊內(nèi) 燃機的活塞，該活塞能夠降低現(xiàn)有技術(shù)提供的活塞的往復(fù)質(zhì)量，使采用曲柄圓滑塊機構(gòu)的 二沖程發(fā)動機具有更好的性能。本發(fā)明進一步解決的技術(shù)問題是，在上述方案的基礎(chǔ)上，提供一種能夠調(diào)整掃氣 比的活塞，這樣，使用者就可以根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境，對二沖程發(fā)動機進行調(diào)整，使同一款 二沖程發(fā)動機可以滿足不同的海拔環(huán)境。本發(fā)明提供一種用于二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機的活塞，所述活塞包括冠部、活塞 座；所述冠部包括活塞頂、活塞環(huán)帶，以及從活塞環(huán)帶開始向下伸出的用于遮蔽氣口的擋 板，該擋板的外徑面與氣缸內(nèi)徑面配合，并在周向上展開設(shè)定的角度，所述設(shè)定的角度能夠 滿足遮蔽氣口的需要；所述活塞座上設(shè)置有安裝圓滑塊的圓滑塊容置孔；從活塞環(huán)帶對稱 設(shè)置有兩個沿軸向向下伸出的條狀的導(dǎo)向側(cè)板，導(dǎo)向側(cè)板的外徑面能夠與氣缸內(nèi)壁配合。優(yōu)選的，所述導(dǎo)向側(cè)板對稱設(shè)置，并且其外徑略大于所述活塞環(huán)帶的外徑。優(yōu)選的，所述導(dǎo)向側(cè)板的外徑面與所述擋板外徑面部分重合。優(yōu)選的，所述活塞座未安裝冠部的一側(cè)設(shè)置有安裝鑲塊的連接結(jié)構(gòu)，所述鑲塊上 設(shè)置與之對應(yīng)的連接結(jié)構(gòu)，通過相應(yīng)連接件，將所述鑲塊安裝在所述活塞座上。優(yōu)選的，同一活塞備有多個鑲塊，并且各個鑲塊的體積不同，通過選用不同的鑲 塊，能夠改變該內(nèi)燃機的掃氣比。優(yōu)選的，所述鑲塊包裹在活塞座的外側(cè)。優(yōu)選的，所述冠部和所述活塞座分體制作，并通過其上各自設(shè)置的連接結(jié)構(gòu)連接 為一體。優(yōu)選的，所述連接結(jié)構(gòu)具體是，所述導(dǎo)向側(cè)板上設(shè)置有通孔，所述活塞座的圓滑塊 容置孔設(shè)置在環(huán)形的圓滑塊容置體中，該圓滑塊容置體的上部設(shè)置有左右對稱的肩部，所 述肩部的側(cè)邊上設(shè)置有螺紋孔或者通孔作為該連接結(jié)構(gòu)的一部分；使用時，所述導(dǎo)向側(cè)板 內(nèi)徑面卡在上述肩部的側(cè)邊的外側(cè)面，導(dǎo)向側(cè)板上的孔和肩部的側(cè)邊上的螺紋孔或者通孔 對準(zhǔn)，使用螺釘或者鉚釘將兩者連接在一起。優(yōu)選的，所述冠部上設(shè)置有連接兩側(cè)的導(dǎo)向側(cè)板內(nèi)壁面和活塞頂內(nèi)底面的豎板， 該豎板大致通過活塞頂?shù)闹睆骄€，該豎板的底面的大致中心位置開設(shè)有凹坑，垂直該凹坑 開有貫穿該凹坑的第一連接孔；所述活塞座的上表面為具有與所述豎板底面相配合的上表 面的上平臺，在該活塞座的上平臺表面上設(shè)置有向上凸起的凸臺，該凸臺尺寸形狀與所述 豎板底面的凹坑相匹配，貫穿該凸臺設(shè)置有第二連接孔；連接冠部和活塞座時，將所述凸臺 插入所述凹坑，并使活塞座上表面和豎板底面相貼合，此時，所述凹坑上的第一連接孔和所 述凸臺上的第二連接孔正好對準(zhǔn)，使用鉚釘或螺釘作為連接件，在該位置將冠部和活塞座 連接在一起。
本發(fā)明同時提供一種內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機為二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機使 用上述任意一項技術(shù)方案所述的活塞。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的活塞由于增加了從活塞環(huán)帶開始向下伸出的擋 板，該擋板可以滿足二沖程發(fā)動機的遮蔽氣口的功能，使該活塞可以滿足二沖程發(fā)動機的 需求。該擋板只在周向上延伸一定的角度，并且，由于該擋板僅僅起到遮蔽氣口的作用，使 該擋板可以設(shè)計為較薄的形式，因此，該擋板不會使活塞質(zhì)量明顯增加，使該曲柄圓滑塊發(fā) 動機仍然能夠保持往復(fù)慣性較小的優(yōu)點。本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，在與活塞冠部相對的另一端，設(shè)置了鑲塊，該鑲塊使活 塞整體重量的分布更為均衡，并可以改善活塞座和機體滑動摩擦面的摩擦配副。在進一步 的優(yōu)選實施方案中，還可以根據(jù)需要，選擇安裝占用不同體積的鑲塊，這樣就可以在同一款 發(fā)動機上，根據(jù)不同的需要選擇安裝不同的鑲塊而獲得不同的掃氣比。在二沖程發(fā)動機需 要應(yīng)用在不同的海拔環(huán)境時，這一種技術(shù)方案有效增加了二沖程發(fā)動機的適應(yīng)性。本發(fā)明提供的二沖程內(nèi)燃機的優(yōu)選實施方式中，由于掃氣活塞的設(shè)置，使其具有 更好的掃氣效果，可有效提高二沖程內(nèi)燃機的燃燒效率。


圖1是根據(jù)中國專利文獻CN85100358B說明書圖4繪制的現(xiàn)有技術(shù)活塞的立體 圖；圖2是根據(jù)中國專利文獻CN85100358B說明書圖5繪制的現(xiàn)有技術(shù)活塞的另一個 立體圖；圖3是本發(fā)明第一實施例提供的一種用于二沖程單缸汽油發(fā)動機的活塞的半剖 圖；圖4是本發(fā)明第一實施例提供的活塞安裝在內(nèi)燃機上的狀態(tài)簡圖；圖5是本發(fā)明第一實施例提供的活塞安裝的相應(yīng)的機體中的示意圖；圖6是本發(fā)明第二實施例提供的二沖程曲柄圓滑塊發(fā)動機的活塞的剖視圖；圖7-1是本發(fā)明第二實施例提供的活塞的冠部的零件正面剖視圖；圖7-2是本發(fā)明第二實施例提供的活塞的冠部的零件仰視圖；圖8-1本發(fā)明第二實施例提供的活塞的活塞座的零件正視圖；圖8-2是本發(fā)明第二實施例提供的活塞的活塞座的零件右剖視圖；圖9是本發(fā)明第二實施例提供的鑲塊的零件結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式請參看圖3，該圖為本發(fā)明第一實施例提供的一種用于二沖程單缸汽油發(fā)動機的 活塞的半剖圖。該活塞包括冠部1、活塞座2兩個部分，兩個部分分別制成，通過連接結(jié)構(gòu)連接成 為一個整體。具體的連接結(jié)構(gòu)不妨采用螺釘連接或者焊接等方式，最好采用具有一定自由 度的連接方式，使冠部1和活塞座2的相對位置能夠有一定的調(diào)整，降低加工過程中對兩個 部分的同軸度要求。所述冠部1的作用相當(dāng)于常用的曲柄連桿機構(gòu)發(fā)動機中的活塞，所述活塞座2的作用有兩個首先，該活塞座2為圓滑塊的安裝提供容置孔；其次，該活塞座2同時又是二 沖程發(fā)動機的掃汽活塞。所述冠部1整體上為下底面為開口的圓柱形，其頂面為活塞頂1-1，該活塞頂1-1 的上表面構(gòu)成燃燒室的下底。根據(jù)燃燒室結(jié)構(gòu)的需要，該活塞頂1-1上表面可設(shè)置為各種 形狀。在冠部1緊鄰活塞頂1-1的柱面的外徑面上設(shè)置有若干環(huán)槽，該設(shè)置環(huán)槽的區(qū)域稱 為活塞環(huán)帶1-2，位于活塞環(huán)帶1-2的環(huán)槽用于安置氣環(huán)、油環(huán)等。在該活塞環(huán)帶1-2下部， 還設(shè)置有擋板1-3，本實施例中，該擋板1-3為薄壁圓筒形狀，其外徑面與內(nèi)燃機機體的氣 缸內(nèi)壁面摩擦配合，該擋板1-3主要起到遮蔽氣口的作用，同時兼具導(dǎo)向的功能。與活塞環(huán) 帶1-2相比，該擋板1-3的外徑稍大于活塞環(huán)帶1-2的外徑。由于采用曲柄圓滑塊機構(gòu)的 內(nèi)燃機的側(cè)向力遠(yuǎn)小于普通的曲柄連桿機構(gòu)內(nèi)燃機，所以，該擋板1-3遠(yuǎn)比普通曲柄連桿 機構(gòu)內(nèi)燃機的活塞裙部薄。這樣，該冠部1的質(zhì)量遠(yuǎn)小于普通曲柄連桿機構(gòu)內(nèi)燃機的活塞。所述活塞座2整體為下部具有圓形座底的扁平框架結(jié)構(gòu)，可分為圓滑塊容置體 2-1、上連接架2-2、導(dǎo)向部2-3、掃氣活塞冠部2-4三部分。請同時參看圖4，該圖示出該活 塞座2的半剖視圖。所述圓滑塊容置體2-1位于該活塞座2的框架機構(gòu)的中部，該圓滑塊容置體2-1 為環(huán)形，其中心就是用于容置圓滑塊的圓滑塊容置孔2-1-1，該圓滑塊容置孔2-1-1的直徑 與所要安置的與圓滑塊相配合的滑動軸承或者滾動軸承相適應(yīng)。根據(jù)需要，該圓滑塊容置 孔2-1-1的孔口設(shè)置有軸向定位結(jié)構(gòu)，例如臺階、止口等。在實際使用時，單缸內(nèi)燃機必須 在圓滑塊容置孔2-1-1的一個端面上設(shè)置內(nèi)齒圈或者內(nèi)齒段以克服活點問題。為此，在圓 滑塊容置體2-1的一個端面上，周向上均勻設(shè)置三個固定內(nèi)齒圈(或者內(nèi)齒段)的安裝孔 2-1-2，上述安裝孔2-1-2可以采用螺紋孔或者鉚釘孔，需要保證其中至少有兩個孔能夠起 到定位作用。當(dāng)采用內(nèi)齒段時，其設(shè)置部位在圓滑塊容置孔水平方向上的左右兩側(cè)，并對稱 水平軸線設(shè)置。所述上連接架2-2設(shè)置在圓滑塊容置體2-1的上部，該上連接架2-2下部較寬的 底面連接所述圓滑塊容置體2-1，上部較窄的上頂面上安置一個圓形的頂面平臺2-2-1，該 頂面平臺2-2-1的直徑較上連接架2-2的上頂面大。該頂面平臺2-2-1的中部設(shè)置連接結(jié) 構(gòu)2-2-2，通過該連接結(jié)構(gòu)2-2-2，與活塞頂1-1下底面上設(shè)置的相對應(yīng)的連接結(jié)構(gòu)連接，實 現(xiàn)活塞座2和冠部1的連接。所述導(dǎo)向部2-3圍繞滑塊容置體2-1的兩側(cè)和下部設(shè)置。包括設(shè)置在圓滑塊容置 體2-1兩側(cè)的導(dǎo)向軌2-3-1以及設(shè)置在其底部的下連接架2-3-2。所述導(dǎo)向軌2-3-1分為左導(dǎo)向軌2-3-1-1和右導(dǎo)向軌2_3_1_2兩部分，對稱設(shè)置 在所述圓滑塊容置體2-1的左右兩側(cè)，并沿活塞軸向延伸，導(dǎo)向軌2-3-1是外徑面為弧形的 條帶狀體。該導(dǎo)向軌2-3-1的外徑面和機體的掃氣缸內(nèi)腔相配合，使該活塞座2能夠沿掃 氣缸確定的直線軌道平滑運動。因此，導(dǎo)向軌2-3-1的外表面均為光滑的表面，以便和掃氣 缸的內(nèi)腔配合。在本實施例中，左右導(dǎo)向軌2-3-1之間的距離大于冠部1的外徑，這是由于 該活塞使用的二沖程發(fā)動機的掃氣缸直徑大于氣缸直徑。所述下連接架2-3-2具體包括兩個相互垂直的板，分別為主板2-3-2-1和加固肋 板2-3-2-2。所述主板2-3-2-1所在平面平行于圓滑塊容置體2_1的薄板狀體，該薄板狀 體在厚度方向上與所述圓滑塊容置體2-1具有共同的對稱中心平面，該主板2-3-2-1從所述圓滑塊容置體2-1的下部和下側(cè)部連接到所述導(dǎo)向軌2-3-1以及掃氣活塞底座2-4上表 面。根據(jù)需要，該主板2-3-2-1上可以開設(shè)若干去重孔。所述加固肋板2-3-2-2同樣為薄 板狀體，其所在平面垂直于所述主板2-3-2-1。該加固肋板2-3-2-2連接在所述圓滑塊容 置體2-1的底部和所述掃氣活塞冠部2-4的上表面之間。適應(yīng)于其所連接的兩個部分的情 況，該加固肋板2-3-2-2的上部較窄，下部則較寬，使其縱截面形成為上窄下寬的類梯形截所述掃氣活塞冠部2-4為掃氣活塞的冠部，是一個具有一定厚度的圓形板，其所 在平面垂直于活塞的軸線。該掃氣活塞冠部2-4的外徑面上開有用于安置油環(huán)的環(huán)槽 2-4-1，該掃氣活塞冠部2-4的外徑與該活塞所應(yīng)用的二沖程發(fā)動機的掃氣缸相適應(yīng)，具體 而言，需要滿足以下要求在其環(huán)槽2-4-1上安裝油環(huán)以后，該掃氣活塞冠部2-4能夠和掃 氣缸內(nèi)徑面摩擦配合。上述活塞座組合后安裝在單缸二沖程發(fā)動機的機體內(nèi)，圖5示出該活塞安裝在相 應(yīng)的機體內(nèi)的情況。由于該發(fā)動機為單缸發(fā)動機，因此，圖5示出在活塞的圓滑塊容置孔一 端安置有內(nèi)齒段擋板。當(dāng)上述活塞安裝完成以后，該活塞的冠部1被安裝在機體的氣缸A內(nèi)，其活塞座2 被安裝在所述掃氣缸B內(nèi)。所述掃氣缸B的底部設(shè)置有掃氣缸進氣閥I、掃氣通道進氣閥 II，兩者均為單向氣閥。所述掃氣缸進氣閥I控制掃氣缸B和外界空氣之間的通斷，該閥只 能向掃氣缸內(nèi)開口，使外界空氣進入掃氣缸內(nèi)；所述掃氣通道進氣閥II控制掃氣缸B和掃 氣通道III之間的通斷，該閥只能向掃氣通道III開口，使掃氣閥中的空氣進入掃氣通道 III。所述掃氣通道III是連接掃氣缸下氣室和氣缸之間的氣道，其在氣缸A的開口稱為氣 缸進氣口 IV，在所述氣缸A的側(cè)壁上還開設(shè)有氣缸出氣口 V。上述二沖程發(fā)動機的工作過程如下。當(dāng)活塞在燃燒室中油氣混合物燃燒的爆發(fā)壓 力作用下向下運行時，所述掃氣活塞冠部2-4壓縮掃氣缸B下氣室內(nèi)的空氣，使所述掃氣 通道進氣閥II打開，氣體經(jīng)過掃氣通道III向氣缸方向流去；當(dāng)活塞向下運動到一定位置 時，原來被擋板1-3遮蔽的氣缸進氣口 IV被打開，使掃氣通道III中的壓縮空氣進入氣缸 中，并通過氣缸出氣口 V流出氣缸，從而形成掃氣氣流，對氣缸中燃燒過后的廢氣進行掃氣 并向氣缸提供新鮮的空氣。當(dāng)活塞結(jié)束向下運行的行程，開始向上運行時，在掃氣缸下氣室 形成一定的真空度，該真空度使所述掃氣通道進氣閥II關(guān)閉，所述掃氣缸進氣閥I則由于 該真空度而打開，外部新鮮氣體進入該掃氣缸下氣室。當(dāng)活塞向上運行到一定位置時，所述 氣缸進氣口 IV和氣缸出氣口 V相繼被關(guān)閉，活塞頂1-1壓縮氣缸內(nèi)的油氣混合物，直到運 行到上止點時點火，開始下一個運動循環(huán)?？梢钥闯觯鲜鰧嵤├峁┑幕钊?，同時可以起掃氣缸活塞和氣缸活塞的作用，以 掃氣活塞底座2-4為主體形成的掃氣缸活塞，可以在一個運動循環(huán)為氣缸提供經(jīng)過壓縮的 掃氣氣流，使該二沖程發(fā)動機的殘余廢氣被充分排除。本實施例提供的活塞，通過所設(shè)置的擋板1-3遮擋氣口。更進一步，該活塞還利用 掃氣活塞冠部2-4向掃氣通道提供壓縮空氣，可以對氣缸殘余廢氣進行充分的掃氣。因此， 該活塞不僅使曲柄圓滑塊發(fā)動機的二沖程發(fā)動機的活塞往復(fù)質(zhì)量降低，而且所形成的二沖 程曲柄圓滑塊發(fā)動機的掃氣機構(gòu)更為合理，能夠較好的克服二沖程發(fā)動機的缺點，充分發(fā) 揮其優(yōu)勢。
除了以上第一實施例之外，還可以設(shè)計其他形式的用于二沖程曲柄圓滑塊發(fā)動機 的活塞。本發(fā)明第二實施例提供另一種較為簡單的活塞。請參看圖6，該圖為本發(fā)明第二實施例提供的一種用于二沖程單缸汽油發(fā)動機的 活塞的剖視圖。該活塞包括冠部3、活塞座4、鑲塊5幾個部分，三零件均獨立制成，并通過 設(shè)置在各零件上的相互配合的連接結(jié)構(gòu)，以螺釘或者鉚釘?shù)冗B接件固定在一起。以下詳細(xì) 說明上述各個零件的結(jié)構(gòu)以及材質(zhì)。請參看圖7-1、7_2，其中，圖7-1為本發(fā)明第二實施例提供的活塞的冠部3的零件 正面剖視圖；圖7-2為本發(fā)明第二實施例提供的活塞的冠部3的零件仰視圖。所述冠部3與傳統(tǒng)發(fā)動機的活塞頭部的作用相同，如圖所示，該冠部1主體為下底 面為開口的圓筒形，其頂面為活塞頂3-1，該活塞頂3-1的上表面構(gòu)成燃燒室的下底。在本 實施例中，根據(jù)燃燒室結(jié)構(gòu)的需要，將該活塞頂3-1上表面設(shè)置為中央略為凸起的拱形。在 其它應(yīng)用場合，不妨將該活塞頂3-1上表面設(shè)置為其它形式。在冠部3緊鄰活塞頂3-1的柱面的外徑面上設(shè)置有若干環(huán)槽，該設(shè)置環(huán)槽的區(qū)域 稱為活塞環(huán)帶3-2，這些環(huán)槽用于安置氣環(huán)、油環(huán)等。上述結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)發(fā)動機的活塞相應(yīng)部 位基本相同。與傳統(tǒng)發(fā)動機活塞不同，該活塞的活塞環(huán)帶3-2下并未設(shè)置圓柱狀的擋板，而是 用導(dǎo)向側(cè)板3-3和在周向上僅僅延展部分角度的擋板3-5代替。所述導(dǎo)向側(cè)板3-3是從所 述活塞環(huán)帶3-2向下伸出的兩個對稱設(shè)置的圓弧形條帶狀體，其外徑面需要與內(nèi)燃機機體 的氣缸內(nèi)壁面摩擦配合，其外徑較所述活塞環(huán)帶3-3的外徑稍大。在所述兩個導(dǎo)向側(cè)板3-3 上，均設(shè)置沉頭孔3-4。上述兩個導(dǎo)向側(cè)板3-3中的一個導(dǎo)向側(cè)板3-3-1，被一個同樣是向 下伸出的擋板3-5包容，該擋板3-5的外徑面與所述導(dǎo)向側(cè)板3-3-1的外徑面在同一個圓 周面上，并在周向上展開設(shè)定的弧度。從圖7-2可以看出，所述導(dǎo)向側(cè)板3-3-1的外徑面與 擋板3-5相應(yīng)位置的外徑面完全重合，但擋板3-5比導(dǎo)向側(cè)板3-3-1薄。在所述擋板3-5 內(nèi)徑面的周向設(shè)置有三個周向加強肋3-6以增加擋板3-5的剛度和強度。所述周向加強肋 3-6的數(shù)目也可以是一個、兩個或者若干個。所述導(dǎo)向側(cè)板3-3的作用是導(dǎo)向，而所述擋板 3-5的作用是為二沖程發(fā)動機遮蔽氣口，因此，該擋板3-5向下方延伸的長度以及周向上展 開的弧度，都需要根據(jù)遮蔽氣口的目的設(shè)置。可以看出，第一實施例中圓柱形的擋板1-3的 功能被導(dǎo)向側(cè)板3-3和在周向上展開一定角度的擋板3-5代替，這樣可以進一步降低擋板 的質(zhì)量。實際上，第一實施例提供的擋板可以視為本實施例的擋板的特例，即擋板的周向展 開角度為360度的情況。為加強該冠部3的剛度和強度，以及為冠部3向活塞座4傳遞爆發(fā)壓力提供承力 面，還設(shè)置有連接兩側(cè)的導(dǎo)向側(cè)板3-3內(nèi)壁面和活塞頂3-1內(nèi)底面的豎板3-7，該豎板3-7 大致通過活塞頂3-1的直徑線，其兩側(cè)面使用兩個連接到活塞頂3-1底面以及活塞環(huán)帶3-2 內(nèi)壁的橫向加強肋3-8進行進一步的加強。該豎板3-7底面為橫截面為條狀的平面，在該平 面大致中心位置，開有凹坑3-9，垂直該凹坑3-9開有貫穿該凹坑3-9的第一連接孔3-10。 上述豎板3-7和其它側(cè)面相接觸的部位可以設(shè)計圓角過渡，以降低應(yīng)力集中。該豎板3-7不 同部位對于增加冠部3的強度和剛度所起的作用的大小不同，其中與其它部位距離較遠(yuǎn)的 中間部位起到的作用較小，由于作為往復(fù)件的活塞的重量越輕越好，因此，不妨在豎板3-7 上設(shè)置一個、兩個或者多個去重孔，以便在增加冠部3的剛度和強度的同時不過度增加活塞的重量。請參看圖8-1、圖8-2，其中，圖8-1示出本發(fā)明第二實施例提供的活塞的活塞座4 的零件正視圖；圖8-2為本發(fā)明第二實施例提供的活塞的活塞座4的零件右剖視圖。圖中 該活塞座4的豎直軸線與活塞運動方向一致。所述活塞座4為具有一定厚度的框架結(jié)構(gòu)，其基本作用是為圓滑塊提供圓滑塊容 置孔，并承受來自所述冠部3的作用力，與冠部3共同運動。該活塞座4包括圓滑塊容置體4-1、連接架4-2。所述圓滑塊容置體4_1為環(huán)形， 其中間即為所述圓滑塊容置孔4-1-1 ；該圓滑塊容置孔4-1-1為用于容置圓滑塊的圓孔，其 內(nèi)徑面根據(jù)安裝圓滑塊的需求設(shè)置，該內(nèi)徑的尺寸需要和安置滾動或者滑動軸承的圓滑塊 直徑相對應(yīng)；該圓滑塊容置體4-1的外徑尺寸決定該活塞座4的寬度，其外徑至少小于機 體氣缸的內(nèi)徑，以免工作時產(chǎn)生干涉。在圓滑塊容置體4-1的一個端面上，設(shè)置有分度圓與 該圓滑塊容置孔4-1-1同心的內(nèi)齒段4-3，該內(nèi)齒段4-3分為左右兩部分，對稱設(shè)置在該活 塞座4豎直軸線的兩側(cè)，并且被圓滑塊容置孔4-1-1的水平直徑分為上下對稱的兩個部分。 該內(nèi)齒段4-3的作用是與曲軸的曲柄銷上的外齒段配合，解決活點問題。為了實現(xiàn)其功能， 上述內(nèi)齒段4-3至少具有三個齒。在未布置內(nèi)齒段4-3的相對的另一個端面上，設(shè)置有容 置孔端面擋板4-4。所述連接架4-2設(shè)置在圓滑塊容置體4-1的圓周外，提供該活塞座4與其他零件 的連接結(jié)構(gòu)，以及接受來自冠部推動力的承力面。本實施例中，所述連接架4-2包括圓滑塊容置體4-1上部左右對稱結(jié)構(gòu)的肩部 4-2-1以及圓滑塊容置體4-1下部左右對稱結(jié)構(gòu)的下角4-2-2。所述肩部4-2-1為兩個肩部側(cè)面4-2-1-1和連接肩部側(cè)面4_2_1_1上頂?shù)纳掀脚_ 4-2-1-2構(gòu)成的框架，該框架和所述圓滑塊容置體4-1框架之間具有一定的間隙。所述上 平臺4-2-1-2可以設(shè)計為距離圓滑塊容置孔4-1-1頂部具有一定距離，這時，在圓滑塊容置 體4-1頂部到上平臺4-2-1-2之間需要設(shè)置支撐柱，以符合強度和剛度要求。在本實施例 中，該上平臺4-2-1-2設(shè)計為與圓滑塊容置體4-1的上頂面相切，無需設(shè)置支撐柱。所述上 平臺4-2-1-2的上表面為該活塞座4的上表面，該上平臺4-2-1-2的上表面要求能夠與所 述冠部3的豎板3-7的底面相配合，在上平臺4-2-1-2的中間位置設(shè)置有向上凸起的凸臺 4-2-1-3，該凸臺4-2-1-3的寬度、厚度和截面形狀與冠部3的豎板3-7底面的凹坑3-9相匹 配；貫穿該凸臺4-2-1-3，設(shè)置有第二連接孔4-2-1-4，該第二連接孔4-2-1-4與所述第一連 接孔3-10相匹配。左右兩個肩部4-2-1的肩部側(cè)面4-2-1-1的寬度略小于所述圓滑塊容置 孔4-1-1的寬度，所述肩部側(cè)面4-2-1-1的外部輪廓形狀和導(dǎo)向側(cè)板3-3的內(nèi)徑面相配合， 在每個肩部側(cè)面4-2-1-1，設(shè)置有與冠部3的沉頭孔3-4對應(yīng)的肩側(cè)螺紋孔4-2-1-5。在肩 部4-2-1與所述圓滑塊容置體4-1之間的空隙位置，可以根據(jù)需要設(shè)置若干加強肋(圖未 示)°所述下角4-2-2包括兩個下部側(cè)面4-2-2-1和連接兩個下部側(cè)面的底板4_2_2_2。 下角4-2-2與所述圓滑塊容置孔4-1-1之間沒有間隙，其底板4-2-2-2的下表面與所述圓 滑塊容置孔4-1-1的下底之間的距離較小。在所述底板4-2-2-2的中心位置，設(shè)置有底面 螺紋孔4-2-2-3，在下部側(cè)面4-2-2-1則對稱設(shè)置有側(cè)面螺紋孔4_2_2_4。請參看圖9，該圖示出鑲塊5的結(jié)構(gòu)，該鑲塊5為長條的U型，其底板設(shè)置有底面沉孔5-1，其兩側(cè)面設(shè)置有側(cè)面沉孔5-2。請再次參看圖6，該圖示出上述冠部3、活塞座4、鑲塊5組合在一起形成的活塞總 成。組合時，在冠部3與活塞座4兩者位于正確的配合角度時，活塞座4的上平臺4-2-1-2 上的凸臺4-2-1-3恰好能夠進入冠部3的所述豎板3-7底部的凹坑3-9中，在兩者配合后， 所述冠部3的豎板3-7的底面與所述活塞座4的上平臺4-2-1-2的上表面相貼合，此時，凹 坑3-9的第一連接孔3-10和凸臺4-2-1-3上的第二連接孔4_2_1_4正好對準(zhǔn)，可以通過鉚 釘6或螺栓在該位置將冠部3和活塞座4連接在一起。在該正確的安裝位置，導(dǎo)向側(cè)板3-3 與活塞座4的肩部側(cè)面4-2-1-1正好相配，并且，所述導(dǎo)向側(cè)板1-1上的的沉頭孔1-9與活 塞座2的肩部側(cè)面4-2-1-1上的肩側(cè)螺紋孔4-2-1-5對準(zhǔn)，可以使用螺釘7將兩者連接在 一起，該螺釘7能夠牢靠的固定冠部3和活塞座4之間的周向位置關(guān)系。所述鑲塊5的底 板上表面與所述下角4-2-2的底板4-2-2-2的下表面相對，此時，鑲塊5上的所述底面沉孔 5-1與所述底板4-2-2-2底面螺紋孔4-2-2-3相對；鑲塊5的兩側(cè)面內(nèi)徑面分別與所述下角 4-2-2的兩個下部側(cè)面4-2-2-1外徑面相對，并且，鑲塊5兩側(cè)面的側(cè)面沉孔5_2與所述下 部側(cè)面4-2-2-1的側(cè)面螺紋孔相對，通過螺釘可以將鑲塊5牢靠的固定在所述活塞座4的 底部。上述活塞在安裝后，依靠所述冠部3在氣缸中的上下運動，使曲軸箱中的空氣能 夠被壓縮，形成掃氣氣流。專門設(shè)置的擋板3-3隨著活塞的運動，在需要的時機打開或者遮 蔽氣口，實現(xiàn)二沖程內(nèi)燃機的正常工作循環(huán)。上述第二實施例中，鑲塊5的主要作用是提供合理的摩擦配副。同時，還可以利用 該鑲塊5改變掃氣比。在曲軸箱體積保持不變的前提下，采用不同體積的鑲塊5，則鑲塊5 占據(jù)曲軸箱的體積也會不同，這樣就可以改變掃氣比。二沖程內(nèi)燃機用于不同的海拔時，需 要設(shè)計不同的掃氣比，而通過使用本實施例提供的活塞，就可以通過設(shè)置不同大小的鑲塊5 方便的在同一臺發(fā)動機上實現(xiàn)掃氣比的改變。對于上述實施例，實際上還可以對一些設(shè)計細(xì)節(jié)進行改進，以適應(yīng)不同的具體情 況。例如，第二實施例中的豎板3-7可以根據(jù)需要在中間設(shè)置若干去重孔以降低其質(zhì)量。此 外，還可以設(shè)置不同形式的活塞座和冠部的連接方式，例如直接以穿過冠部和活塞座兩者 接合面的螺釘實現(xiàn)冠部和活塞座的結(jié)合等。無論如何變化，對于二沖程活塞，必須具有遮蔽 氣口的擋板或者裙部。實際上，活塞裙部也可以看成擋板展開到360度的情況。將上述活塞用于內(nèi)燃機，可獲得使用上述活塞的二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機的實施 例。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)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(yīng) 視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機的活塞，其特征在于，所述活塞包括冠部、活塞 座；所述冠部包括活塞頂、活塞環(huán)帶，以及從活塞環(huán)帶開始向下伸出的用于遮蔽氣口的擋 板，該擋板的外徑面與氣缸內(nèi)徑面配合，并在周向上展開設(shè)定的角度，所述設(shè)定的角度能夠 滿足遮蔽氣口的需要；所述活塞座上設(shè)置有安裝圓滑塊的圓滑塊容置孔；從活塞環(huán)帶對稱設(shè)置有兩個沿軸向向下伸出的條狀的導(dǎo)向側(cè)板，導(dǎo)向側(cè)板的外徑面能 夠與氣缸內(nèi)壁配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機的活塞，其特征在于，所述導(dǎo)向側(cè) 板對稱設(shè)置，并且其外徑略大于所述活塞環(huán)帶的外徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機的活塞，其特征在于，所述導(dǎo)向側(cè) 板的外徑面與所述擋板外徑面部分重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的用于二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機的活塞，其特征在 于，所述活塞座未安裝冠部的一側(cè)設(shè)置有安裝鑲塊的連接結(jié)構(gòu)，所述鑲塊上設(shè)置與之對應(yīng) 的連接結(jié)構(gòu)，通過相應(yīng)連接件，將所述鑲塊安裝在所述活塞座上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機的活塞，其特征在于，同一活 塞備有多個鑲塊，并且各個鑲塊的體積不同，通過選用不同的鑲塊，能夠改變該內(nèi)燃機的掃 氣比。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機的活塞，其特征在于，所述鑲 塊包裹在活塞座的外側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的用于二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機的活塞，其特征在 于，所述冠部和所述活塞座分體制作，并通過其上各自設(shè)置的連接結(jié)構(gòu)連接為一體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機的活塞，其特征在于，所述連 接結(jié)構(gòu)具體是，所述導(dǎo)向側(cè)板上設(shè)置有通孔，所述活塞座的圓滑塊容置孔設(shè)置在環(huán)形的圓 滑塊容置體中，該圓滑塊容置體的上部設(shè)置有左右對稱的肩部，所述肩部的側(cè)邊上設(shè)置有 螺紋孔或者通孔作為該連接結(jié)構(gòu)的一部分；使用時，所述導(dǎo)向側(cè)板內(nèi)徑面卡在上述肩部的 側(cè)邊的外側(cè)面，導(dǎo)向側(cè)板上的孔和肩部的側(cè)邊上的螺紋孔或者通孔對準(zhǔn)，使用螺釘或者鉚 釘將兩者連接在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機的活塞，其特征在于，所述冠 部上設(shè)置有連接兩側(cè)的導(dǎo)向側(cè)板內(nèi)壁面和活塞頂內(nèi)底面的豎板，該豎板大致通過活塞頂?shù)?直徑線，該豎板的底面的大致中心位置開設(shè)有凹坑，垂直該凹坑開有貫穿該凹坑的第一連 接孔；所述活塞座的上表面為具有與所述豎板底面相配合的上表面的上平臺，在該活塞座 的上平臺表面上設(shè)置有向上凸起的凸臺，該凸臺尺寸形狀與所述豎板底面的凹坑相匹配， 貫穿該凸臺設(shè)置有第二連接孔；連接冠部和活塞座時，將所述凸臺插入所述凹坑，并使活塞 座上表面和豎板底面相貼合，此時，所述凹坑上的第一連接孔和所述凸臺上的第二連接孔 正好對準(zhǔn)，使用鉚釘或螺釘作為連接件，在該位置將冠部和活塞座連接在一起。
10.一種內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機為二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機，其特征在于，使用上述權(quán)利要 求1-9任意一項所述的活塞。
全文摘要
一種用于二沖程曲柄圓滑塊內(nèi)燃機的活塞，包括冠部、活塞座；冠部包括活塞頂、活塞環(huán)帶，以及從活塞環(huán)帶開始向下伸出的用于遮蔽氣口的擋板，該擋板的外徑面與氣缸內(nèi)徑面配合，并在周向上展開設(shè)定的角度，該角度能夠滿足遮蔽氣口的需要；所述活塞座上設(shè)置有安裝圓滑塊的圓滑塊容置孔；從活塞環(huán)帶對稱設(shè)置有兩個沿軸向向下伸出的條狀的導(dǎo)向側(cè)板，導(dǎo)向側(cè)板的外徑面能夠與氣缸內(nèi)壁配合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的活塞具有遮蔽氣口的擋板，該擋板只在周向上延伸一定的角度，并且可以設(shè)計為較薄的形式，因此，該擋板不會使活塞質(zhì)量明顯增加，使該曲柄圓滑塊發(fā)動機能夠保持往復(fù)慣性較小的優(yōu)點。在優(yōu)選方案中，通過專門設(shè)置的掃氣活塞提高了掃氣效率。
文檔編號F02B25/20GK102102602SQ201010579448
公開日2011年6月22日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者黎明, 黎正中 申請人:北京中清能發(fā)動機技術(shù)有限公司