CN103603863A - 一种发动机连杆小头结构 - Google Patents

Abstract

一种发动机连杆小头结构，包括连杆小头（1），所述的连杆小头上设置有连杆小头孔（2），所述连杆小头孔（2）套接在活塞销（4）上，或者在连杆小头孔（2）中压装有连杆衬套（3），所述连杆衬套（3）套接在活塞销（4）上；连杆小头孔（2）的垂直于其轴线的剖面为椭圆形或者连杆衬套（3）内孔的垂直于其轴线的剖面为椭圆形，椭圆形剖面的长轴垂直于活塞运动方向，短轴平行于活塞运动方向。设计新颖，结构简单，降低承载比压，提高了连杆小头孔侧面的可靠性。

Description

一种发动机连杆小头结构

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机连杆结构，更具体的说涉及一种发动机连杆小头结构，属于汽车发动机技术领域。

背景技术

连杆是发动机的核心部件，它包括连杆小头、杆身和连杆大头，连杆的功用是将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆大头与曲柄销连接，同曲轴一起作旋转运动。连杆小头上设有连杆小头孔，连杆小头孔中通常压装有连杆衬套，连杆衬套套接在活塞销上；在连杆小头孔中没有压装连杆衬套时，连杆小头孔直接套接在活塞销上，连杆小头同活塞一起作往复运动，在传递力的过程中起着重要的作用。工作时，活塞销在连杆衬套内孔中或连杆小头孔内滑动，由于滑动速度较低，不利于形成承载油膜，润滑条件差，因此活塞销与连杆衬套或连杆小头孔发生咬合是发动机常见故障之一。另一方面，由于连杆小头位于活塞内腔中，受于结构限制，使得连杆小头尺寸小、承压面小、轴承比压高；同时随着发动机强化程度的不断提高，发动机爆压不断提升，导致活塞所承受的机械负荷越来越高，该负荷通过活塞销传递到连杆，使连杆衬套或连杆小头孔上的比压也不断增高，具体参见图1-图2，从而导致活塞销发生弯曲变形及椭圆变形，使得活塞销与连杆衬套内孔或连杆小头孔的承载面积大大减小，更增加了连杆衬套或者连杆小头孔的局部比压，产生硬触点。

中国专利授权公告号：CN 202280727 U、授权公告日：2012年6月20日、名称为《一种汽车发动机连杆结构》的实用新型专利中，公开了一种汽车发动机连杆结构，包括大头端、杆身和小头端，在小头端内孔中压装衬套，所述衬套内孔靠近杆身侧的母线为曲线，该曲线向衬套内孔的轴线方向凸起。该实用新型将连杆小头端衬套孔的内侧面设计为弧形曲面，弧形曲面处的母线形状与活塞销工作时的极限弯曲变形一致，从而使活塞销和衬套的承压面积大大增加，降低了衬套承受的比压，提高发动机连杆小头端衬套承压能力。但是，该实用新型只是解决了活塞销受力弯曲变形下、活塞销与连杆小头孔在轴向配合面上产生硬接触点的问题，其并没有优化连杆小头孔对于活塞销椭圆变形的适应性。在发动机爆压较高，活塞销发生椭圆变形较大的情况下，具体参见图3，图中活塞销3出现了较大的椭圆变形，连杆小头1的衬套内孔或者小头孔底部不能与活塞销4很好贴合以将机械负荷传到杆身，而会在连杆小头1的衬套内孔或者小头孔两侧引起较大应力，图中箭头指向即表示力的传递方向；而且在这种接触形式下，油膜不能很好的形成，不利于摩擦微屑的排除，容易导致连杆衬套内孔或者连杆小头孔的异常磨损甚至与活塞销咬合，严重的会损坏发动机。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的连杆小头结构无法适应活塞销椭圆变形、小头侧边受力较大、不易于形成油膜、不利于排除摩擦微屑等问题，提供一种发动机连杆小头结构。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是： 一种发动机连杆小头结构，包括连杆小头，所述的连杆小头上设置有连杆小头孔，所述连杆小头孔套接在活塞销上，或者在连杆小头孔中压装有连杆衬套，所述连杆衬套套接在活塞销上，当所述连杆小头孔套接在活塞销上时，连杆小头孔的垂直于其轴线的剖面为椭圆形，所述椭圆形剖面的长轴垂直于活塞运动方向，短轴平行于活塞运动方向；

当在连杆小头孔中压装有连杆衬套、连杆衬套套接在活塞销上时，连杆衬套内孔的垂直于其轴线的剖面为椭圆形，所述椭圆形剖面的长轴垂直于活塞运动方向，短轴平行于活塞运动方向。

所述连杆小头孔垂直于其轴线的中心剖面的短轴长度为20mm～60mm，椭圆度为0.002～0.06；当在连杆小头孔中压装有连杆衬套、连杆衬套套接在活塞销上时，连杆衬套内孔垂直于其轴线的中心剖面的短轴长度为20mm～60mm，椭圆度为0.002～0.06。

所述连杆小头孔垂直于其轴线的中心剖面的短轴长度为48mm，椭圆度为0.015；当在连杆小头孔中压装有连杆衬套、连杆衬套套接在活塞销上时，连杆衬套内孔垂直于其轴线的中心剖面的短轴长度48mm，椭圆度为0.015。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1、设计新颖，结构简单，降低了连杆小头孔或者连杆衬套内孔的承载比压，提高了连杆小头孔侧面的可靠性。本发明中当连杆小头孔直接套接在活塞销上时，将连杆小头孔的垂直于其轴线的剖面设计为椭圆形，当连杆小头孔中压装有连杆衬套、连杆衬套套接在活塞销上时，将连杆衬套内孔的垂直于其轴线的剖面设计为椭圆形，，且椭圆形剖面的长轴垂直于活塞运动方向，短轴平行于活塞运动方向，使得在活塞销椭圆变形下，活塞销与连杆小头孔或连杆衬套内孔底部更好的贴合，增大了接触面积，降低承载比压，同时将机械负荷更多的传递到杆身，降低了对连杆小头侧面的作用力分量，提高了连杆小头孔侧面的可靠性。

2、本发明中将连杆小头孔的垂直于其轴线的剖面设计为椭圆形或者将连杆衬套内孔的垂直于其轴线的剖面设计为椭圆形，由于椭圆结构增加了活塞销与连杆小头孔或者连杆衬套内孔配合的承载面两侧的间隙，更易于在活塞销和连杆小头孔或者衬套内孔之间形成油膜以改善润滑，同时了增加润滑油排泄量，利于摩擦微屑的排除，降低了摩擦面温度，降低了连杆小头孔或衬套异常磨损甚至咬合的风险。

附图说明

图1是活塞销弯曲变形结构示意图。

图2是活塞销椭圆变形结构示意图。

图3是圆形连杆小头孔或连杆衬套与活塞销椭圆变形的配合示意图。

图4是本发明结构示意图。

图5是本发明剖视图。

图6是连杆小头孔轴线与剖面示意图。

图7是本发明与活塞销椭圆变形的配合示意图。

图中：连杆小头1，连杆小头孔2，连杆衬套3，活塞销4。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图4-图7，一种发动机连杆小头结构，包括连杆小头1，所述的连杆小头上设置有连杆小头孔2，所述连杆小头孔2套接在活塞销4上，或者在连杆小头孔2中压装有连杆衬套3，所述连杆衬套3套接在活塞销4上。当所述连杆小头孔2套接在活塞销4上时，连杆小头孔2的垂直于其轴线的剖面为椭圆形，具体参见图6，图中虚线表示为连杆小头孔2轴线，实线为垂直于连杆小头孔2轴线的剖面；所述椭圆形剖面的长轴垂直于活塞运动方向，短轴平行于活塞运动方向，此处的活塞运动方向即指沿着气缸中心线方向，在发动机中为竖直方向。当在连杆小头孔2中压装有连杆衬套3、连杆衬套3套接在活塞销4上时，连杆衬套3内孔的垂直于其轴线的剖面为椭圆形，所述椭圆形剖面的长轴垂直于活塞运动方向，短轴平行于活塞运动方向。不同机型的活塞销4工作状态的弯曲变形及椭圆变形变形量有所不同，一般将连杆小头孔2垂直于其轴线的中心剖面的短轴长度垂直于所述连杆小头孔2轴线的中心剖面的短轴长度选择为20mm～60mm，椭圆度为0.002～0.06；当在连杆小头孔2中压装有连杆衬套3、连杆衬套3套接在活塞销4上时，一般将连杆衬套3内孔垂直于其轴线的中心剖面的短轴长度选择为20mm～60mm，椭圆度为0.002～0.06，垂直于轴线的中心剖面即为轴线方向上的的中心截面，椭圆度即为椭圆形长轴与短轴之差；具体参见图5，D1为椭圆形的长轴，D0为椭圆形的短轴。进一步优选的，连杆小头孔2垂直于其轴线的中心剖面的短轴长度为48mm，椭圆度为0.015；当在连杆小头孔2中压装有连杆衬套3、连杆衬套3套接在活塞销4上时，连杆衬套3内孔垂直于其轴线的中心剖面的短轴长度48mm，椭圆度为0.015。

本发明将连杆小头孔2的垂直于其轴线的剖面或连杆衬套3内孔的垂直于其轴线的剖面设计为椭圆形，椭圆形形状与工作时活塞销4椭圆变形相匹配，这样当活塞销4受力变形后，活塞销4与连杆衬套3内孔或连杆小头孔2的接触面积增大，连杆衬套3内孔或连杆小头孔2承受的比压减小，具体参见图7，连杆衬套3内孔承载面积增大，降低了对连杆衬套3内孔侧面的作用力分量，增大了活塞销与连杆小头孔或者连杆衬套内孔配合的承载面两侧的间隙，改善了润滑，增加端泄、降低摩擦面温度。实际加工中，可将连杆小头孔2或连杆衬套3内孔加工为具有渐变直径的椭圆曲面，即连杆小头孔2或连杆衬套3内孔中部的轴径小于两端的轴径，整个内孔母线为圆弧曲线，这样，即可以保证在连杆小头孔2或连杆衬套3内孔靠近杆身侧的承受压力面与活塞销4弯曲变形匹配，实现连杆小头孔2或连杆衬套3内孔承受的比压降低的目的。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种发动机连杆小头结构，包括连杆小头（1），所述的连杆小头上设置有连杆小头孔（2），所述连杆小头孔（2）套接在活塞销（4）上，或者在连杆小头孔（2）中压装有连杆衬套（3），所述连杆衬套（3）套接在活塞销（4）上， 其特征在于：当所述连杆小头孔（2）套接在活塞销（4）上时，连杆小头孔（2）的垂直于其轴线的剖面为椭圆形，所述椭圆形剖面的长轴垂直于活塞运动方向，短轴平行于活塞运动方向；

当在连杆小头孔（2）中压装有连杆衬套（3）、连杆衬套（3）套接在活塞销（4）上时，连杆衬套（3）内孔的垂直于其轴线的剖面为椭圆形，所述椭圆形剖面的长轴垂直于活塞运动方向，短轴平行于活塞运动方向。

2.根据权利要求1所述的一种发动机连杆小头结构，其特征在于：所述连杆小头孔（2）垂直于其轴线的中心剖面的短轴长度为20mm～60mm，椭圆度为0.002～0.06；当在连杆小头孔（2）中压装有连杆衬套（3）、连杆衬套（3）套接在活塞销（4）上时，连杆衬套（3）内孔垂直于其轴线的中心剖面的短轴长度为20mm～60mm，椭圆度为0.002～0.06。

3.根据权利要求2所述的一种发动机连杆小头结构，其特征在于：所述连杆小头孔（2）垂直于其轴线的中心剖面的短轴长度为48mm，椭圆度为0.015；当在连杆小头孔（2）中压装有连杆衬套（3）、连杆衬套（3）套接在活塞销（4）上时，连杆衬套（3）内孔垂直于其轴线的中心剖面的短轴长度48mm，椭圆度为0.015。

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