专利名称：一种用于端轴-动轴机构的动轴及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种曲轴，具体是一种用于端轴-动轴机构的动轴。本发明同时涉及 使用上述动轴的设备。
背景技术：
端轴-动轴机构是申请人提出的一种新型的往复_旋转运动的相互转换机构，该 结构已经向中国专利局提交专利申请，但是，在本申请递交之时尚未公开。为了社会公众便 于理解本文所述的端轴_动轴机构的概念，在此将上述端轴_动轴机构详细说明如下。该 机构本身并非本发明保护的重点，本发明主要是为该机构提供一种动轴。图1为一种端轴_动轴机构的结构示意图。图2为图1左视图的简图，该图用于 说明该实施例的两个往复运动件的位置关系，图1中表示的一些元件没有示出。请参考图1，该往复运动和旋转运动相互转换的机构包括往复运动件14a和14b、 旋转运动件以及支撑该机构的机架。所述旋转运动件为一个轴系，包括位于两端的两个端轴IOa和IOb以及以转动副 连接在所述的两个端轴IOa和IOb之间的动轴12。所述往复运动件14a和14b分别套接于 所述的动轴12的两个相邻的动轴销上，并与相应的动轴销构成转动副。请继续参考图1，所述的两个端轴IOa和IOb具有共同的轴线m，该轴线称为公转 轴线m。所述动轴12两端的动轴颈的轴线形成该动轴12的自转轴η。当所述的两个端轴 IOa和IOb沿图1中箭头11所示的方向沿其公转轴m转动时，所述动轴12绕其自转轴η反 向转动。往复运动件14可沿图1中箭头13的方向做往复运动，而往复运动件14b可沿垂 直于所述往复运动件14a运动方向做往复运动(如图2所示)。利用图1所示的结构，可实 现沿箭头11所示的旋转运动与图1中的箭头13和图2中的箭头13b所示的往复运动之间 的相互转换。上述旋转-往复运动转换机构的另外一种形式，是采用具有三段动轴销段的结构 形式。以下实施例即为该种形式的例子。请参看图3。与上述第一实施例中动轴销为两段(分别为6a和6b)所不同的是，本实施例二中 动轴销共有三段，比第一实施例中的多出第三动轴销6c，相应的往复运动件至少多出一个， 即对应该第三动轴销设置的往复运动件。图3示出的动轴具有三段动轴销6a、6b以及6c，三段动轴销6a、6b以及6c依次由 动轴臂5b和5d连接。该例子中的动轴的其它方面与上述的具有两个动轴销的动轴相同。图4为图3的动轴构成的往复运动和旋转运动相互转换的机构的实施例的结构示 意图。请参考图4，本实施例的往复运动和旋转运动相互转换的机构与实施例一所不同 的是，利用具有三段动轴销的动轴，在每一动轴销上分别安装有往复运动件。此外，为了获 得最佳的动平衡效果，对应第二动轴销6b的往复运动件的质量设置为第一动轴销6a和第 三动轴销6c所对应的往复运动件的质量之和。所述第二动轴销6b对应的往复运动件可以是专门起动平衡效果的动平衡滑块，也可以是活塞，或者其它形式的往复运动件。在上述机构中，动轴类似于传统曲柄连杆机构的曲轴，但是其要求存在显著不同。 动轴在绕自身的旋转轴旋转的同时，整根动轴还要绕支撑该动轴的端轴的中心轴线旋转。 另外，作为主要的传力运动件，自身必须有足够的强度和刚度，作为运动件，其自身质量越 轻越好。另外一个问题是，为保证机构的正常运转，该动轴必须进行动平衡，同时又要考虑 其本身是一个旋转件，要进入整个机构的平衡体系进行考虑。另外，现有技术中，当曲轴具 有三个及其以上的曲轴销时，各个曲轴销的轴线必然位于周向上的不同平面上，这使曲轴 的制造加工必然考虑空间上如何对其进行定位，该制造加工带来了难度。综合上述因素，需要提供一种制造难度低，能够灵活的调整其质量以及自身质量 分布的动轴，以满足上述各个方面的要求。
发明内容
本发明提供一种用于端轴-动轴机构的动轴，该动轴制造难度相对较低，具有相 对较轻的质量，并且能够根据设计要求，改变其各个部分的质量分布，实现最佳的动平衡效本发明提供一种用于端轴-动轴机构的动轴，该动轴具有三段动轴销，并且三段 动轴销的轴线均位于同一个平面上；其中，位于两侧的动轴销位于该动轴的自转轴的一侧， 位于中间的动轴销则位于该动轴的自转轴的另一侧。优选的，该动轴轴向上位于两端的两个动轴销呈中空的管状结构，位于中间的动 轴销采用实心结构。优选的，在该动轴的至少一个动轴颈的根部设置有配重部。优选的，所述配重部在两端的动轴颈根部对称设置。优选的，所述配重部上设置有若干去重孔。优选的，该动轴的重心落在该动轴的自转轴上。 优选的，所述动轴的重心落在该动轴轴向上的中点位置。优选的，该动轴的动轴臂采用空心的管状结构。优选的，该动轴采用中空的管状结构的部分，其内径面和/或外径面均在轴向上 呈向外侧凸起的拱形。本发明提供一种使用端轴-动轴机构的设备，具体是内燃机，该内燃机的端轴-动 轴机构使用上述任意一项技术方案所述的动轴。本发明同时提供一种使用端轴-动轴机构的设备，具体是压缩机，该压缩机的端 轴-动轴机构使用上述任意一项技术方案所述的动轴。本发明提供的动轴，为具有三段动轴销的动轴。在现有技术中，如果具有三段曲轴 销，则三段曲轴销的轴线必然在周向上位于不同的平面。这种结构使加工更加复杂。本发 明提供的动轴，将三段动轴销设置在同一个平面上，其中，轴向上位于两侧的动轴销位于该 动轴的自转轴的同一侧，位于中间的动轴销则位于该动轴的自转轴的另一侧。这种设计方 案使所述动轴的加工难度明显降低。本发明提供的动轴的优选方案中，其轴向上位于两端的动轴销采用了中空的管状 结构，而位于中间的动轴销则采用实心结构，这种结构的优点在于，可以通过选择合适的中空孔的直径使两端的空心动轴销的质量之和与中间动轴销的质量相同，从而使整个动轴的 重心落在其自转轴上。另外，该结构还可以减轻动轴的质量，使整个机构的能量转换效率得 到提高。在本发明的优选方案中，还在动轴颈的根部设置了配重部，该配重部的质量可以 随需要调整，在必要时，可以在配重部钻上去重孔，以便对质量进行微调。该设计使该动轴 便于根据动平衡测试的实际情况随时调整其重心位置。
图1是端轴-动轴机构的原理示意图；图2是图1的左视简图；图3是具有三个动轴销的动轴的示意图；图4是由图3所示的动轴销构成的端轴-动轴机构的示意图。图1是本发明实施 例的立体图；图5是本发明实施例的动轴立体图，该立体图的左半部分被剖分示出。
具体实施例方式请参看图5，这图为本发明实施例提供的端轴-动轴机构的内燃机使用的动轴的 立体图。该立体图中，动轴的左半部分被剖开示出。如图5所示，该动轴在图5中从左到右依次包括左动轴颈1-1、第一动轴臂3-1、左 动轴销2-1、第二动轴臂3-2、中间动轴销2-2、第三动轴臂3-3、右动轴销2_3、第四动轴臂 3-4、右动轴颈1-2。所述左、右动轴颈用于与端轴的偏心孔配合，支撑该动轴的旋转；所述 各个动轴销则分别与往复原件的动轴销孔旋转配合。所述各个动轴臂起到连接相邻的动轴 颈和动轴销以及相邻的两个动轴销的作用。在该实施例中，通过剖开的左半部分可以看出，所述左动轴颈1-1、第一动轴臂 3-1、左动轴销2-1、第二动轴臂3-2均为中空的管状，并且，左动轴销2-1的内径面和外径面 在轴向上均呈拱形，该拱形结构有助于增加其刚度和强度。所述中间动轴销2-2则呈实心 结构，仅开有轴向贯通的油道5。该动轴的右半部分与左半部分相对称，即所述第三动轴臂 3-3、右动轴销2-3、第四动轴臂3-4、右动轴颈1-2均为中空管装结构。在该动轴上，在所述左动轴颈1-1的根部，即该左动轴颈1-1与所述第一动轴臂 3-1相交接的部位，设置有左配重部4-1 ；与之对称，在右动轴颈1-2的根部，设置有右配重 部4-2。上述配重部根据设计要求设置不同的尺寸和重量，用于平衡整个动轴的重量分布， 其空间位置和尺寸需要使动轴自转和绕端轴的旋转轴旋转时都不会与其它元件产生干涉。 在上述配重部上可以根据动平衡试验的情况设置若干去重孔，可以是盲孔或者通孔，这些 去重孔可以改变配重部重量，实现对动轴重心位置的微调。在该动轴中，所述左动轴颈1-1 和右动轴颈1-2的轴线在一条直线上，该直线同时为动轴自转的自转轴η。所述动轴的各个 动轴销的轴线则平行于该旋转轴。另外，所述左动轴销2-1和右动轴销2-3的轴线在一条 直线上，并且该轴线与所述中间动轴销2-2的轴线对称分布在所述自转轴η的两侧。在端轴-动轴机构中，对动轴存在以下两方面的要求。首先，动轴是一个旋转运动 部件，其整体需要围绕着端轴轴线旋转，为了保证整个机构具有较高的功效，需要在保证动轴的刚度和强度的要求下，具有比较轻的质量。其次，动轴还需要绕处于左动轴颈1-1、右动 轴颈1-2的轴线形成的自转轴η自转。为了使整个机构平稳运行，需要对该动轴自转轴η 的自转进行动平衡。这就要求整个动轴的中心落在自转轴η上，并且该重心最好是落在在 该动轴的轴向上的中点位置。本实施例提供的动轴能够较好的满足上述要求。首先，该动轴采用了若干段中空 结构，使该动轴的整体质量比全部采用实心结构的动轴轻，降低了端轴-动轴机构中旋转 轴的旋转质量，有利于提高机构的整体功效。其次，在现有技术中，三动轴销动轴由于左右 两个动轴销位于旋转轴的一侧，而中间动轴销位于旋转轴的另一侧，造成动轴的重心难以 落在动轴的自转轴η上；而本 实施例中，该动轴的中间动轴销2-2采用实心结构，左动轴销 2-1、右动轴销2-3则采用空心结构，通过选用合适的孔径，可以根据需要改变重心分布位 置，使三动轴销动轴由于结构上不对称造成的重心偏离旋转轴的问题得到解决。本实施例中，还在动轴颈的根部设置了配重部。这些配重部可以进一步对整个动 轴的重心位置进行调整，包括动轴重心相对其自转轴η的位置以及在动轴的轴向上的位 置，使动轴的重心满足在自转轴η的中点的要求。该配重部的一个关键作用是，在进行动轴 的动平衡试验时，可以根据动平衡试验的情况，在配重部上打若干去重孔，以改变动轴的重 心位置，使动轴重心满足要求。如果不设置该配重部，则难以根据动平衡试验的结果对该动 轴的重心进行调整。当然，在许多情况下，也可以不设置该配置部，以免增加动轴整体的重 量。本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技 术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保 护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
一种用于端轴-动轴机构的动轴，其特征在于，该动轴具有三段动轴销，并且三段动轴销的轴线均位于同一个平面上，其中，轴向上位于两侧的动轴销位于该动轴的自转轴的同一侧，位于中间的动轴销则位于该动轴的自转轴的另一侧。
2.根据权利要求1所述的用于端轴-动轴机构的动轴，其特征在于，该动轴轴向上位于 两端的两个动轴销呈中空的管状结构，位于中间的动轴销采用实心结构。
3.根据权利要求2所述的用于端轴-动轴机构的动轴，其特征在于，在该动轴的至少一 个动轴颈的根部设置有配重部。
4.根据权利要求3所述的用于端轴-动轴机构的动轴，其特征在于，所述配重部在两端 的动轴颈根部对称设置。
5.根据权利要求3所述的用于端轴-动轴机构的动轴，其特征在于，所述配重部上设置 有若干去重孔。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的用于端轴-动轴机构的动轴，其特征在于，该动 轴的重心落在该动轴的自转轴上。
7.据权利要求1至5任意一项所述的用于端轴_动轴机构的动轴，其特征在于，所述动 轴的重心落在该动轴轴向上的中点位置。
8.根据权利要求2述的用于端轴-动轴机构的动轴，其特征在于，该动轴的动轴臂采用 空心的管状结构。
9.据权利要求2者8述的用于端轴-动轴机构的动轴，其特征在于，该动轴采用中空的 管状结构的部分，其内径面和/或外径面均在轴向上呈向外侧凸起的拱形。
10.一种使用端轴_动轴机构的设备，具体是内燃机，其特征在于，该内燃机的端轴-动 轴机构使用权利要求1到权利要求9任意一项所述的动轴。
11.一种使用端轴-动轴机构的设备，具体是压缩机，其特征在于，该压缩机的端轴-动 轴机构使用权利要求1到权利要求9任意一项所述的动轴。
全文摘要
本发明提供一种用于端轴-动轴机构的动轴，该动轴具有三段动轴销，其位于两端的两个动轴销呈中空的管状结构，位于中间的动轴销采用实心结构。优选的，在该动轴的至少一个动轴颈的根部设置有配重部。优选的，所述配重部在两端的动轴颈根部对称设置。优选的，所述配重部上设置有若干去重孔。本发明同时提供使用上述动轴的内燃机和压缩机。
文档编号F04B35/02GK101813121SQ201010163159
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者杨之怡, 黎明, 黎正中 申请人:北京中清能发动机技术有限公司