CN103306815B - 一种活塞连杆机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞连杆机构，包括活塞销座、活塞销以及连杆，所述活塞销座上开设有连杆避让空间和销孔，所述活塞销穿设于所述销孔内，所述活塞销为实心活塞销，所述连杆的小头上设置有与所述活塞销的外圆适配的圆弧形安装面，所述圆弧形安装面与所述活塞销的远离活塞顶部的一侧固定连接。由于连杆通过圆弧形安装面直接与活塞销远离活塞顶部的一侧固定相连，因而销孔靠近活塞顶部的一侧就无需开设用于避让连杆小头的避让槽，或者为了减重，仅需开设宽度很小的减重槽即可，这就有效增大了活塞销上半部分与销孔的接触面积，因而在承压过程中，可以有效降低销孔表面所承受的压强，减小活塞销座的变形量，从而避免活塞销座以及燃烧室喉口的开裂。

Description

一种活塞连杆机构

技术领域

本发明涉及发动机制造技术领域，特别涉及一种活塞连杆机构。

背景技术

活塞连杆机构一般包括活塞销座、活塞销以及连杆，现有的活塞连杆机构如图1中所示，活塞销座02上开设有销孔，活塞销01穿设在销孔内部并通过活塞销卡环卡设在销孔内，连杆03通过其小头的通孔套设在活塞销01上实现与活塞销座02的连接，并且活塞销座02上设置有供连杆穿过和摆动的连杆避让空间。

由于现有技术中的连杆03通过其小头上的通孔套设在活塞销01上面，而连杆03在活塞上下运动的过程中需不断的绕着活塞销01摆动，因而为了避让连杆小头的上半部分，必须在活塞销座02的内部开设连杆小头避让槽04，如图1中所示，随着世界石油资源的日益枯竭，节能已经成为了发动机发展的必然趋势，而提高发动机的最高燃烧爆发压力是节能的主流技术之一，但是，当最高燃烧爆发压力大于等于17MPa时，就非常容易产生活塞销座和活塞燃烧室喉口的开裂，其原因是由于连杆小头是套装在活塞销上，因而活塞销座上侧必须开设有用于避让连杆小头上部的避让槽04，而为了保证连杆自由的摆动，避让槽04一般开设的较大，这样活塞销的上侧与销孔的接触面积较小，从而导致在承压时销孔的局部压强过大而使得活塞销座形变量增加，最终导致活塞销座以及燃烧室喉口开裂，这将导致活塞的失效。

因此如何能够避免活塞销座以及燃烧室喉口的开裂，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种活塞连杆机构，以解决目前高燃烧爆发压力的活塞销座以及燃烧室喉口容易开裂的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的活塞连杆机构，包括活塞销座、活塞销以及连杆，所述活塞销座上开设有连杆避让空间和销孔，所述活塞销穿设于所述销孔内，且所述活塞销为实心活塞销，所述连杆的小头上设置有与所述活塞销的外圆适配的圆弧形安装面，所述圆弧形安装面与所述活塞销的远离活塞顶部的一侧（即下侧）固定连接。

优选的，所述销孔靠近活塞顶部的一侧为完整的圆弧面。

优选的，所述圆弧形安装面上开设有关于所述连杆的中心线对称的装配孔，且所述装配孔的连线平行于所述活塞销的轴线，所述活塞销上开设有与所述装配孔对应的螺纹孔，所述活塞销与所述连杆通过螺钉固定连接。

优选的，所述装配孔为光孔或者螺纹孔。

优选的，所述螺钉至少为两个。

优选的，所述圆弧形安装面所对应的圆心角不大于180°。

优选的，所述销孔靠近活塞顶部的一侧还设置有减重凹槽，且所述减重凹槽沿所述活塞销轴线方向的宽度与活塞直径的比值不大于0.21。

优选的，还包括设置在所述活塞销靠近活塞顶部一侧与所述销孔靠近活塞顶部一侧之间的圆弧形轴瓦。

优选的，所述圆弧形轴瓦所对应的圆心角不大于180°。

由以上技术方案可以看出本发明所提供的活塞连杆机构，其连杆与活塞销的连接方式由原来的套装更改为固定连接，将活塞销设计成为实体活塞销，并且将连杆的小头设计成为与活塞销的外圆柱面适配的圆弧形安装面。在发动机工作的过程中，连杆小头可以与活塞销共同在销孔内做摆动，因而连杆可以实现向曲轴传递机械能的目的，同时由于连杆通过圆弧形安装面直接与活塞销远离活塞顶部的一侧（即下侧）固定相连，因而销孔靠近活塞顶部的一侧就无需开设用于避让连杆小头的避让槽，或者为了减重，仅需开设宽度很小的减重槽即可，这就有效增大了活塞销上半部分与销孔的接触面积，因而在承压过程中，可以有效降低销孔单位面积所承受的压强，从而有效减小活塞销座的形变量，避免活塞销座和燃烧室喉的开裂。

附图说明

图1为现有技术中的活塞连杆机构的剖面示意图；

图2为本发明实施例中所提供的活塞连杆机构的爆炸示意图；

图3为本发明实施例所提供的活塞连杆机构的剖面示意图；

图4为本发明实施例所提供的活塞连杆机构中的活塞剖面示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种活塞连杆机构，该活塞连杆机构的活塞销为实心活塞销，并且连杆的小头通过圆弧形安装面固定安装在实心活塞销上，连杆随活塞销在销孔内共同摆动，该种连接方式使得销孔靠近活塞顶部的一侧可以不开或者仅开较小的减重槽，从而有效增大销孔与活塞销的接触面积，避免活塞销座以及燃烧室喉口在承压的过程中开裂。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2至图4，图2为本发明实施例中所提供的活塞连杆机构的爆炸示意图，图3为本发明实施例所提供的活塞连杆机构的剖面示意图，图4为本发明实施例所提供的活塞连杆机构中的活塞剖面示意图。

本发明所提供的活塞连杆机构，包括活塞销座8、活塞销3以及连杆5，其中活塞销座8的底部开设有用于供连杆5小头穿过的连杆避让空间10，活塞销座8的侧面设置有贯通的销孔1，活塞销3穿设在销孔1内，并通过安装在销孔1两端部的挡片4和弹性挡圈限制活塞销3的轴向移动，活塞销3在销孔1内可绕其自身轴线自由转动，连杆5的小头端设置有与活塞销3外圆适配的圆弧形安装面6，并且连杆5小头通过该圆弧形安装面6与活塞销3固定连接，为了保证连杆5与活塞销3连接的牢固性，同时为了避免活塞销3发生轴向形变，本实施例中的活塞销3采用实心活塞销。

由以上实施例中可以看出，本发明所提供的活塞连杆机构，其连杆5与活塞销3的连接方式由原来的套装更改为固定连接，将活塞销3设计成为实体活塞销，并且将连杆5的小头设置成为与活塞销3的外圆柱面适配的圆弧形安装面6可以保证活塞销3与连杆5牢固的连接，由于活塞销3在销孔1内可以自由转动，因此与活塞销3固定相连的连杆小头也可以实现自由摆动，同时由于连杆5与活塞销3固定相连，并且活塞销3本身为实心结构，因此可以有效避免活塞销3发生轴向形变。

在发动机工作的过程中，连杆小头可以与活塞销3共同在销孔1内做摆动，因而连杆5可以实现向曲轴传递机械能的目的，同时由于连杆5通过圆弧形安装面直接与活塞销3远离活塞顶部的一侧（即下侧）固定相连，因而销孔1靠近活塞顶部的一侧就无需开设用于避让连杆小头的避让槽，或者为了减重，仅需开设宽度很小的减重槽即可，这就有效增大了活塞销3上半部分与活塞销座8中销孔1的接触面积，因而在承压过程中，可以有效降低活塞销座8中销孔1单位面积所承受的压强，从而避免活塞销座8以及燃烧室喉口的开裂。

连杆5与活塞销3的固定连接方式可以有多种选择，可以为永久性固定连接，也可以采用可拆装式连接，为了维修和更换零件方便，本实施例中所提供的连杆5与活塞销3为可拆装连接，具体的，圆弧形安装面6上开设有关于连杆5的中心线对称设置的装配孔，并且在装配完成之后，装配孔的连线应平行于活塞销3的轴线，当然，装配孔的轴线应当与活塞销3的轴线垂直，相应的，活塞销3上开设有与装配孔对应的螺纹孔，螺钉穿过圆弧形安装面6上的装配孔和螺纹孔将连杆小头和活塞销3固定连接。

装配孔可以为光孔或者螺纹孔，并且为了活塞销3与连杆5之间连接的更为牢靠，上述实施例中的活塞销3与连杆5至少需要关于连杆5轴线对称的两个螺钉安装。

本实施例中所提供的销孔1的上半部分为完整的圆弧面，所谓上半部分具体是指销孔1靠近活塞顶端的半圆部分，即销孔1的上半部分没有开设任何的凹槽，如此可以有效增大活塞销3与活塞销座8中的销孔1之间的接触面积，从而增大了销孔1与活塞销3的承载区域，相应的，降低了单位面积的压力大小，因此大大提高了活塞销座8以及燃烧室喉口的抗裂能力。

当然，销孔1的上半部分也可以开设有减重凹槽9，但是为了避免活塞销座8因局部受力过大发生开裂，本实施例中所提供的活塞连杆机构中减重凹槽9沿活塞销轴3轴线方向的宽度与活塞直径的比值不宜大于0.21，即图3中的AA与活塞直径的比值应小于等于0.21，并且该比值越小越为理想。

更进一步的，本实施例中所提供的活塞连杆机构还包括设置在活塞销3上半部分（靠近活塞顶部的一侧）与销孔1上半部分（靠近活塞顶部的一侧）之间的圆弧形轴瓦2，从而进一步提高活塞销座8的抗裂能力，并且优选的是，该圆弧形轴瓦2所对应的圆心角不大于180度。

为了避免连杆小头端的圆弧形安装面6与圆弧形轴瓦8发生干涉，本实施例中所提供的圆弧形安装面6所对应的圆心角也不大于180度。

需要说明的是，本发明实施例中所提到的销孔上半部分、活塞销轴上半部分，均是指销孔和活塞销轴靠近活塞头部的半圆面部分，相应的，下半部分是指距离活塞头部较远的半圆面部分。

相比于现有技术，本发明中的连杆5只包括圆弧形安装面6，因此在不需要设计减重凹槽9或者减重凹槽9沿活塞销3轴线方向的宽度很小的情况下，圆弧形安装面6沿活塞销3的轴向的长度可以做得更大，通过增大连杆5小头端的圆弧形安装面6沿活塞销3轴线方向的长度，能有效增加连杆5与活塞销3的接触长度和承载面积，这就相应降低了活塞销3的轴向变形，进而降低了活塞销座的接触应力，同时还能够增大销孔上半部分与连杆的重叠承载区域，进而降低承载表面单位压力，降低活塞销座8中的销孔1的单位面积所承载的压力，提高活塞销座8以及燃烧室喉口的抗开裂能力。

如图4中所示，增大圆弧形安装面6沿活塞销3的轴向的长度就需要同时增大连杆避让空间10沿活塞销3的轴向的长度BB，并且BB要稍大于圆弧形安装面6沿活塞销3的轴向的长度。

以上对本发明所提供的活塞连杆机构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种活塞连杆机构，包括活塞销座(8)、活塞销(3)以及连杆(5)，所述活塞销座(8)上开设有连杆避让空间(10)和销孔(1)，所述活塞销(3)穿设于所述销孔(1)内，其特征在于，所述活塞销(3)为实心活塞销，所述连杆(5)的小头上设置有与所述活塞销(3)的外圆适配的圆弧形安装面(6)，所述圆弧形安装面(6)与所述活塞销(3)的远离活塞顶部的一侧固定连接，且所述销孔(1)靠近活塞顶部的一侧为完整的圆弧面，或所述销孔(1)靠近活塞顶部的一侧还设置有减重凹槽(9)，且所述减重凹槽(9)沿所述活塞销(3)轴线方向的宽度与活塞直径的比值不大于0.21。

2.根据权利要求1所述的活塞连杆机构，其特征在于，所述圆弧形安装面(6)上开设有关于所述连杆(5)的中心线对称的装配孔，且所述装配孔的连线平行于所述活塞销(3)的轴线，所述活塞销(3)上开设有与所述装配孔对应的螺纹孔，所述活塞销(3)与所述连杆(5)通过螺钉固定连接。

3.根据权利要求2所述的活塞连杆机构，其特征在于，所述装配孔为光孔或者螺纹孔。

4.根据权利要求2所述的活塞连杆机构，其特征在于，所述螺钉至少为两个。

5.根据权利要求1所述的活塞连杆机构，其特征在于，所述圆弧形安装面(6)所对应的圆心角不大于180°。

6.根据权利要求1所述的活塞连杆机构，其特征在于，还包括设置在所述活塞销(3)靠近活塞顶部一侧与所述销孔(1)靠近活塞顶部一侧之间的圆弧形轴瓦(2)。

7.根据权利要求6所述的活塞连杆机构，其特征在于，所述圆弧形轴瓦(2)所对应的圆心角不大于180°。