CN102257283B - 活塞支承装置 - Google Patents

活塞支承装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102257283B
CN102257283B CN200980150668.1A CN200980150668A CN102257283B CN 102257283 B CN102257283 B CN 102257283B CN 200980150668 A CN200980150668 A CN 200980150668A CN 102257283 B CN102257283 B CN 102257283B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bearing surface
piston
connecting rod
pin device
support apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200980150668.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102257283A (zh
Inventor
H·妮娜斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wartsila Finland Oy
Original Assignee
Wartsila Finland Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wartsila Finland Oy filed Critical Wartsila Finland Oy
Publication of CN102257283A publication Critical patent/CN102257283A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102257283B publication Critical patent/CN102257283B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/04—Connecting-rod bearings; Attachments thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10—Connection to driving members
    • F16J1/14—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections
    • F16J1/16—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections with gudgeon-pin; Gudgeon-pins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/02—Bearing surfaces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的活塞支承装置，该活塞支承装置包括：活塞(1)，该活塞至少具有彼此紧固的上部分(1a)和下部分(1b)；以及连杆(2)，该连杆具有上端(2a)，该上端设置有(配合在活塞之间并且)以能转动的方式轴颈连接到活塞(1)的活塞销装置(3)。连杆(2)的上端(2a)设置有以能转动的方式与活塞(1)的上部分(1a)的内表面接合的第一支承表面(2a1)。活塞销装置(3)包括第二和第三支承表面(3a)，该第二和第三支承表面被设置在连杆(2)的两侧，并且关于第一支承表面(2a1)位于活塞销装置(3)的相对两侧。

Description

活塞支承装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的活塞支承装置（piston bearing arrangement），该活塞支承装置包括活塞和连杆，活塞至少具有彼此紧固的上部分和下部分，连杆的上端设置有（配合在活塞之间并且）以能转动的方式轴颈连接（journal）到活塞的活塞销装置。
背景技术
参照示出了内燃机中的典型的现有技术装置的图1a和图1b，活塞1’和曲柄轴（未示出）之间的力传递借助于连杆2’来实现，连杆2’的一端（在这里被称为下端）以能转动的方式附接到曲柄轴，连杆2’的另一端（这里被相应地称为上端2a’）通过活塞销3’以能转动的方式附接到活塞1’。该装置包括位于连杆的上端2a’与活塞销3’之间的支承表面10’以及位于活塞销3’与活塞1’之间的支承表面11’。如图1b中的箭头所示，活塞销3’上的大部分弯曲负载来自气缸中的气体力，较少一部分来自曲柄机构的惯性力和侧向力。随着对较高的气缸输出量以及较高的气缸最大压力的需求的增加，需要增大支承表面积以适应增大的弯曲力。增大的气缸压力大部分都作用在支承表面的上半部分。然而，支承表面的下半部分上的支承负载不是随着气缸压力的增大而增大，而是随着活塞重量以及发动机的较高的速度而增加。
用于增大支承面积的已知解决方案是在连杆的上端中利用球形支承表面。该解决方案的缺点是连杆上端的重量会增加，由此，必须加强连杆，并且必须提高发动机的平衡性。与传统的柱状支承表面相比，球形支承表面的制造也更具挑战性。
本发明的目的是提供一种新颖的活塞支承装置，该活塞支承装置解决了现有技术中以上所提及的问题以及其他问题。本发明的另一目的是提供一种用于应对在内燃机（具体地是大型柴油发动机）中使用的增大的气缸压力和速度的可靠解决方案。
发明内容
如第一方面以及呈现本发明的不同实施方式的更多细节的其他方面中所公开的内容基本能实现本发明的目的。
本发明的基本构思是提供一种在各种情况下均根据力的方向来传递力的方法。因此，可以利用不同的支承直径和支承面积，以便相应地更好地满足不同的负载要求，且整体结构可以根据负载情况得以优化。
本发明的第一方面提供了一种用于内燃机的活塞支承装置，该活塞支承装置包括：活塞，该活塞至少具有彼此紧固的上部分和下部分；以及连杆，该连杆具有上端，该上端设置有活塞销装置，该活塞销装置配合在活塞的所述部分之间并且以能转动的方式轴颈连接到所述活塞，所述连杆的所述上端设置有第一支承表面，该第一支承表面以能转动的方式与所述活塞的所述上部分的内表面接合，并且所述活塞销装置包括第二支承表面和第三支承表面，该第二支承表面和该第三支承表面设置在所述连杆的两侧，并且关于所述第一支承表面位于所述活塞销装置的相对两侧，所述活塞支承装置的特征在于，所述支承表面大体上具有半个柱体的形式，并且所述第一支承表面的曲率半径显著大于所述第二支承表面和所述第三支承表面的曲率半径。
根据本发明，连杆的上端设置有以能转动的方式与活塞的上部分的内表面接合的第一支承表面。活塞销装置还包括第二和第三支承表面，该第二和第三支承表面被设置在连杆的两侧，并且关于第一支承表面位于活塞销装置的相对两侧。由此，利用第一支承表面来接收源自所讨论的气缸中的燃烧过程的负载，而第二和第三支承表面接收沿活塞向上运动的方向作用的力。因为向下的力被直接传递到连杆，所以在活塞销中没有弯曲负载。
支承表面大体上具有半个柱体的形式，使得它们易于制造。此外，有利地，第一支承表面的曲率半径被形成为显著大于第二和第三支承表面的曲率半径。由此，可通过不同的支承面积相应地考虑载荷上的差别，从而第一支承面积被设计成具有相对较大的支承面积。
实际上，有利地，第一支承表面的曲率半径比第二和第三支承表面的曲率半径至少大60%至70%。
另外，支承表面具有相同的曲率中心，优选地，该曲率中心也是连杆的上端的旋转中心。
在一个实际的实施方式中，活塞销装置包括被插入连杆的上端中的单独的活塞销。于是，有利地，第二和第三支承表面在活塞销装置的轴线方向上与第一支承表面部分地重叠，由此，也可以增加这些支承表面的面积。
在另一个实施方式中，活塞销装置被布置为连杆的上端的一体部分。在这种情况下，对连杆的上端的加工可能更复杂，但是另一方面，没有因钻通连杆的上端而产生的弯曲和拉伸负载。
活塞销装置在第二和第三支承表面的以下位置处设置有去除部（relief），该位置关于活塞销装置的轴线位于第二和第三支承表面的相反侧。因为活塞销装置的这一部分不涉及接收力因此不设置支承表面，有利地，材料可以被加工掉，以相应地减轻重量。
有利地，活塞的上部分和下部分在支承表面所在的位置处设置有分开的支承壳体元件，所述支承壳体元件通过将上部分和下部分螺栓连接在一起的螺栓而被挤压到活塞的所述部分中的相应的支承座。
附图说明
以下将参考示意性附图仅通过实施例来描述本发明，其中：
图1a和图1b示出了典型的现有技术的活塞支承装置；
图2示意性地示出了根据本发明的活塞支承装置中的连杆的上端以及作用力；
图3以剖视图的形式示出了根据本发明的活塞支承装置；以及
图4和图5示出了连杆的上端的一些细节。
附图详述
在图2至图5中，附图标记1指的是内燃机的活塞，该活塞具有通过抗拉螺栓8固定在一起的上部分1a和下部分1b。连杆2的上端2a以能转动的方式附接到活塞1。为此，连杆2的上端2a设置有第一支承表面2a1，该第一支承表面2a1通过支承壳体元件4以能转动的方式与活塞的上部分1a接合，支承壳体元件4配合到活塞的上部分1a的内表面中的支承座1a1。此外，连杆2的上端2a设置有活塞销装置3，该活塞销装置3具有第二支承表面和第三支承表面3a，该第二支承表面和第三支承表面3a被布置成与布置在活塞1的下部分1b中的支承座1b1中的支承壳体元件5协作。
如从图2特别明显地看出，支承表面2a1和3a被形成为柱状，并且与也具有柱状表面的支承壳体元件4和5协作。箭头6表示来自内燃机的未示出的气缸的负载。该负载由连杆的上端2a直接接收，由此，与布置在根据图1所示的传统装置的活塞1’中的支承面积10’相比，连杆可提供大得多的支承面积2a1。结果，因为由箭头6表示并且主要源自气缸压力的较大负载直接作用在连杆的支承表面积比普通的支承表面积大的上端上，所以能够避免活塞销的任何弯曲。
另一方面，当活塞向上移动时，仅有取决于活塞的重量的惯性力作用在活塞销装置3的下表面上，如图2中的箭头7所示。因此，这些支承表面3a可被设计成传统的活塞销设计。
如从图4明显地看出的，支承表面2a1的曲率半径R1显著大于支承表面3a的曲率半径R2。半径R1越大，支承表面2a1的面积就越大，而能够相应地接收较大的负载。另一方面，随着半径R1的增大，连杆上的上端2a的重量也将增大，由此，因为附加的重量，连杆必须被加强，从而需要重新平衡发动机。明显地，支承表面有利地具有相同的曲率中心，该曲率中心也是连杆的上端2a的旋转中心。
图5示出了实施活塞销装置3的两种任选方式。其可以是锁定在连杆2的上端2a中的单独的活塞销。在这种情况下，可以从连杆加工掉更多的材料，如虚线所示，从而得到附加的支承表面3b，由此，如果需要，可以相应地接收增多的负载。如从图5明显地看出的，结合的支承表面3a和3b与支承表面2a1在活塞销的轴线方向上略微重叠，但是这没有负面影响，因为这些支承表面可以在连杆以及活塞的不同运动方向上操作。
另选地，活塞销装置3可以被实施为连杆2的上端2a的一体部分。在这种情况下，上端2a的加工更加复杂，并且下支承表面3a保持相对较小。然而，优点是由此能够避免由于钻通连杆的上端2a来形成用于活塞销的孔而产生的弯曲负载。此外，没有如图4中的虚线9所示的传统弯曲负载出现。
不论活塞销装置3是如何实施的，根据本发明的装置允许形成去除部3a2（参见图5），由于因支承表面2a1接收了来自上方的所有负载因此在该处不再需要任何材料。因此，连杆可以形成得较轻。在为单独的活塞销的情况下，可以利用适当的锁定装置来防止活塞销相对于连杆旋转，从而支承表面3a和5（参见图2和3）保持相互对准。
清楚的是，本发明不限于以上所提及的实施例，而是可以在本发明的构思的范围内以许多其它不同的实施方式来实施。

Claims (15)

1.一种用于内燃机的活塞支承装置，该活塞支承装置包括：活塞(1)，该活塞至少具有彼此紧固的上部分(1a)和下部分(1b)；以及连杆(2)，该连杆具有上端(2a)，该上端设置有活塞销装置(3)，该活塞销装置配合在活塞的所述部分(1a，1b)之间并且以能转动的方式轴颈连接到所述活塞(1)，所述连杆(2)的所述上端(2a)设置有第一支承表面(2a1)，该第一支承表面以能转动的方式与所述活塞(1)的所述上部分(1a)的内表面接合，并且所述活塞销装置(3)包括第二支承表面和第三支承表面(3a)，该第二支承表面和该第三支承表面设置在所述连杆(2)的两侧，并且关于所述第一支承表面(2a1)位于所述活塞销装置(3)的相对两侧，所述活塞支承装置的特征在于，所述支承表面(2a1，3a)大体上具有半个柱体的形式，并且所述第一支承表面的曲率半径(R1)比所述第二支承表面和所述第三支承表面(3a)的曲率半径(R2)至少大60％至70％。 
2.根据权利要求1所述的活塞支承装置，其特征在于，所述支承表面(2a1，3a)具有相同的曲率中心。 
3.根据权利要求2所述的活塞支承装置，其特征在于，所述曲率中心也是所述连杆(2)的所述上端(2a)的旋转中心。 
4.根据权利要求1所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞销装置(3)包括被插入所述连杆的所述上端(2a)中的单独的活塞销，并且所述第二支承表面和所述第三支承表面(3a)在所述活塞销装置(3)的轴线方向上与所述第一支承表面(2a1)部分地重叠。 
5.根据权利要求2所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞销装置(3)包括被插入所述连杆的所述上端(2a)中的单独的活塞销，并且所述第二支承表面和所述第三支承表面(3a)在所述活塞销装置(3)的轴线方向上与所述第一支承表面(2a1)部分地重叠。 
6.根据权利要求3所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞销装置(3)包括被插入所述连杆的所述上端(2a)中的单独的活塞销，并且所述第二支承表面和所述第三支承表面(3a)在所述活塞销装置(3)的轴线方向上与所述第一支承表面(2a1)部分地重叠。 
7.根据权利要求1所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞销装置(3)被布置为所述连杆的所述上端(2a)的一体部分。 
8.根据权利要求2所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞销装置(3)被布置为所述连杆的所述上端(2a)的一体部分。 
9.根据权利要求3所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞销装置(3)被布置为所述连杆的所述上端(2a)的一体部分。 
10.根据权利要求1所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞销装置(3)在所述第二支承表面和所述第三支承表面(3a)的以下位置处设置有去除部(3a2)，该位置关于所述活塞销装置(3)的轴线位于所述第二支承表面和所述第三支承表面的相反侧。 
11.根据权利要求2所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞销装置(3)在所述第二支承表面和所述第三支承表面(3a)的以下位置处设置有去除部(3a2)，该位置关于所述活塞销装置(3)的轴线位于所述第二支承表面和所述第三支承表面的相反侧。 
12.根据权利要求3所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞销装置(3)在所述第二支承表面和所述第三支承表面(3a)的以下位置处设置有去除部(3a2)，该位置关于所述活塞销装置(3)的轴线位于所述第二支承表面和所述第三支承表面的相反侧。 
13.根据权利要求1所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞(1)的所述上部分(1a)和所述下部分(1b)在所述支承表面(2a1，3a)所在的位置处设置有分开的支承壳体元件(4，5)，所述支承壳体元件(4，5)通过将所述上部分(1a)和所述下部分(1b)螺栓连接在一起(8)而被挤压到所述活塞的所述部分中的相应支承座(1a1，1b1)。 
14.根据权利要求2所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞(1)的所述上部分(1a)和所述下部分(1b)在所述支承表面(2a1，3a)所在的位置处设置有分开的支承壳体元件(4，5)，所述支承壳体元件(4，5)通过将所述上部分(1a)和所述下部分(1b)螺栓连接在一起(8)而被挤压到所述活塞的所述部分中的相应支承座(1a1，1b1)。 
15.根据权利要求3所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞(1)的所述上部分(1a)和所述下部分(1b)在所述支承表面(2a1，3a)所在的位置处设置有分开的支承壳体元件(4，5)，所述支承壳体元件(4，5)通过将所述上部分(1a)和所述下部分(1b)螺栓连接在一起(8)而被挤压到所述活塞的所述部分中的相应支承座(1a1，1b1)。 
CN200980150668.1A 2008-12-19 2009-12-09 活塞支承装置 Active CN102257283B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20086220A FI122894B (fi) 2008-12-19 2008-12-19 Männänlaakerijärjestely
FI20086220 2008-12-19
PCT/FI2009/050990 WO2010070198A1 (en) 2008-12-19 2009-12-09 Piston bearing arrangement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102257283A CN102257283A (zh) 2011-11-23
CN102257283B true CN102257283B (zh) 2014-07-30

Family

ID=40240616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980150668.1A Active CN102257283B (zh) 2008-12-19 2009-12-09 活塞支承装置

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP2359015B1 (zh)
JP (1) JP5496222B2 (zh)
KR (1) KR101554379B1 (zh)
CN (1) CN102257283B (zh)
FI (1) FI122894B (zh)
RU (1) RU2508481C2 (zh)
WO (1) WO2010070198A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8752523B2 (en) * 2012-04-30 2014-06-17 Electro-Motive Diesel, Inc. Piston assembly having offset bearing
CN102758836B (zh) * 2012-07-16 2014-12-03 东风商用车有限公司 硬基软结构内燃机连杆
CN105179100A (zh) * 2015-08-10 2015-12-23 广西玉柴机器股份有限公司 活塞连杆组件
KR20240055151A (ko) * 2021-10-18 2024-04-26 바르실라 핀랜드 오이 고압 피스톤 펌프용 커넥팅 로드와 피스톤, 및 연료를 펌핑하기 위한 고압 피스톤 펌프

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE324959C (de) * 1915-10-24 1920-09-11 Anton Findenigg Pleuelstangenlager
AT369874B (de) * 1979-01-25 1983-02-10 Steyr Daimler Puch Ag Pleuel-kolbenverbindung bei hubkolbenmaschinen
US5701802A (en) * 1995-11-21 1997-12-30 Ae Goetze Gmbh Multipart piston for an internal combustion engine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3903752A (en) * 1973-11-29 1975-09-09 White Westinghouse Corp Reciprocating machine
JPS6023670A (ja) * 1983-07-18 1985-02-06 Kawasaki Heavy Ind Ltd 内燃機関のピストンと連接棒との組立構造
US4635596A (en) * 1985-08-12 1987-01-13 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Assembly of piston and connecting rod in internal-combustion engine
US5112145A (en) * 1990-01-18 1992-05-12 Detroit Diesel Corporation Piston and bearing assemblies
RU2064065C1 (ru) * 1993-06-22 1996-07-20 Акционерное общество "Тутаевский моторный завод" Составной поршень для двигателя внутреннего сгорания

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE324959C (de) * 1915-10-24 1920-09-11 Anton Findenigg Pleuelstangenlager
AT369874B (de) * 1979-01-25 1983-02-10 Steyr Daimler Puch Ag Pleuel-kolbenverbindung bei hubkolbenmaschinen
US5701802A (en) * 1995-11-21 1997-12-30 Ae Goetze Gmbh Multipart piston for an internal combustion engine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP昭60-23670A 1985.02.06

Also Published As

Publication number Publication date
FI122894B (fi) 2012-08-31
WO2010070198A1 (en) 2010-06-24
RU2508481C2 (ru) 2014-02-27
KR20110100220A (ko) 2011-09-09
EP2359015A1 (en) 2011-08-24
KR101554379B1 (ko) 2015-09-18
JP2012512999A (ja) 2012-06-07
FI20086220A0 (fi) 2008-12-19
CN102257283A (zh) 2011-11-23
EP2359015B1 (en) 2013-07-31
RU2011129795A (ru) 2013-01-27
FI20086220A (fi) 2010-06-20
JP5496222B2 (ja) 2014-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1154134B1 (en) Variable compression ratio mechanism for reciprocating internal combustion engine
CN102257283B (zh) 活塞支承装置
US20020144665A1 (en) Variable compression ratio mechanism for reciprocating internal combustion engine
CN102482995A (zh) 设置有多连杆型活塞-曲柄机构的内燃机的曲轴和内燃机的多连杆型活塞-曲柄机构
CN101418721B (zh) 多连杆式发动机
EP1830051A2 (en) Crankshaft mechanism
CA2556728A1 (en) Stroke-variable engine
US10400666B2 (en) Variable compression ratio mechanism for internal combustion engine
CN1085802C (zh) 用于往复活塞式机械,特别是带对置分布汽缸组的内燃机的内摆线曲柄传动机构
CN104279267B (zh) 曲轴平衡重
CN1624342A (zh) 具有活塞和连杆的内燃机驱动装置
JP2008208783A (ja) リンク機構の軸受構造
EP3327269B1 (en) Internal combustion engine
CN109630536A (zh) V型20缸柴油机曲轴
JP4506340B2 (ja) 内燃機関のピストンクランク機構におけるロアリンク
CN102448665A (zh) 将连杆安装并可转动地轴接到活塞的方法
JP7003899B2 (ja) クランクキャップ組立体
CN109630538A (zh) V型16缸柴油机曲轴
CN209523990U (zh) V型16缸柴油机曲轴
JPH0730979Y2 (ja) シリンダブロックの軸受構造
CN201228587Y (zh) 一种v型发动机
US20110197847A1 (en) Connecting rod-piston group
JP2021032177A (ja) バランサハウジング
JP2010112352A (ja) 内燃機関
CN109611440A (zh) V型18缸柴油机曲轴

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant