CN110671229A - 一种活塞连杆组件 - Google Patents

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余中荣
代凌峰
孟俊尧
黄祖东
廖君慧
胡忆明
谭清雅
李海润
吴杰
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    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • 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
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Abstract

本发明公开了一种活塞连杆组件，包括活塞与连杆，活塞包括顶部、头部以及用于连接连杆的销座，连杆上设有用于连接活塞的销孔以及设于销孔外侧的、用于与缸套配合连接的裙部，裙部的外侧壁为曲面，曲面所在球面的圆心与销孔的轴心重合。通过将裙部设置在连杆上，这种设置方式可以解决复杂的全钢活塞成型困难的问题；在连杆运动的过程中，连杆上的裙部与缸套始终保持线接触，裙部在起到导向作用的同时，显著降低了与缸套的接触面积，从而大大降低了因摩擦而损失的功率，提高了燃烧效率；另外，连杆上的裙部与缸套为线接触，则可以设计更小的配合间隙，从而方便在裙部与缸套之间形成油膜，降低拉缸的风险。

Description

一种活塞连杆组件
技术领域
本发明涉及活塞连杆技术领域，更具体地说，涉及一种活塞连杆组件。
背景技术
活塞连杆组件是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，它的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。
现有活塞的底部设置有裙部，以起导向作用，传统的结构使得活塞裙部与缸套壁接触面积大，摩擦损失功率大，设置的裙部与缸套间隙较大，易敲缸。而且不易形成油膜，容易发生拉缸的风险。为了避免活塞裙部拉缸的风险，适应变形，通常需要设计复杂的外圆型面。
因此，如何解决裙部结构复杂且与缸套配合较差的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构简单且能够与缸套形成可靠配合的活塞连杆组件。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种活塞连杆组件，包括活塞与连杆，所述活塞包括顶部、头部以及用于连接所述连杆的销座，所述连杆上设有用于连接活塞的销孔以及设于所述销孔外侧的、用于与缸套配合连接的裙部，所述裙部的外侧壁为曲面，所述曲面所在球面的圆心与所述销孔的轴心重合。
优选的，所述裙体包括第一曲面部与第二曲面部，所述第一曲面部与所述第二曲面部对称设于所述销孔的两侧。
优选的，第一曲面部与所述第二曲面部的大小相同。
优选的，所述连杆转动至下止点的最大摆角α时，所述第一曲面部的上端和所述第二曲面部的上端相对所述销孔的轴心在所述活塞的轴向上的距离L均大于或等于4mm。
优选的，所述第一曲面部与所述第二曲面部的厚度H均为3mm至7mm。
优选的，所述连杆的头部设有用于支撑所述第一曲面部的第一支撑部以及用于支撑所述第二曲面部的第二支撑部，所述第一支撑部与所述第二支撑部对称设于所述连杆的两侧。
优选的，所述第一曲面部与所述第二曲面部在周向上连为一体，所述销孔贯穿于所述第一曲面部与所述第二曲面部。
优选的，所述活塞的下端在所述裙部转动的方向设有向内的凹槽。
本发明所提供的活塞连杆组件，在活塞上不设裙部，通过将裙部设置在连杆上，这种设置方式可以解决复杂的全钢活塞成型困难的问题，具有结构简单、便于加工的特点；且将裙部设置在连杆上后，裙部需要相对销孔转动，因此，裙部的外侧壁为曲面，且该曲面所在球面的圆心与销孔的轴心重合，从而在连杆运动的过程中，连杆上的裙部与缸套始终保持线接触，裙部在起到导向作用的同时，显著降低了与缸套的接触面积，从而大大降低了因摩擦而损失的功率，提高了燃烧效率；另外，连杆上的裙部与缸套为线接触，则可以设计更小的配合间隙，配合更加紧密，润滑油可以更方便的在裙部与缸套上端储存，从而方便在裙部与缸套之间形成油膜，降低拉缸的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供活塞连杆组件具体实施例的立体示意图；
图2为本发明所提供活塞连杆组件具体实施例的剖面示意图；
图3为活塞的剖面示意图；
图4为连杆的剖面示意图；
图5为连杆转动至最大摆角α的示意图。
其中，1-活塞、11-顶部、12-头部、13-销座、14-凹槽、2-连杆、21-销孔、22-第一支撑部、23-第二支撑部、3-裙部、31-第一曲面部、32-第二曲面部。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种结构简单且能够与缸套形成可靠配合的活塞连杆组件。
请参考图1至图5，图1为本发明所提供活塞连杆组件具体实施例的立体示意图；图2为本发明所提供活塞连杆组件具体实施例的剖面示意图；图3为活塞的剖面示意图；图4为连杆的剖面示意图；图5为连杆转动至最大摆角α的示意图。
本发明所提供的活塞1连杆2组件，包括活塞1与连杆2，活塞1包括顶部11、头部12以及用于连接连杆2的销座13，连杆2上设有用于连接活塞1的销孔21以及设于销孔21外侧的、用于与缸套配合连接的裙部3，裙部3的外侧壁为曲面，曲面所在球面的圆心与销孔21的轴心重合。
其中，活塞1包括顶部11、头部12与销座13，销座13用于与连杆2的销孔21配合连接，裙部3设置在连杆2的上方，具体的，裙部3设置在销孔21的外侧，由于连杆2在运动的过程中需要绕着销孔21摆动，因此，需要将裙部3的外侧壁设置为曲面，且该曲面所在球面的圆心与销孔21的轴心重合，从而连杆2在相对缸套摆动的过程中，设置在连杆2上裙部3绕着销孔21转动，并始终与缸套保持线接触，从而，裙部3在起到导向作用的同时，可大大降低摩擦损耗。
需要指出的是，由于连杆2在摆动的过程中，裙部3会绕着销孔21转动，因此，裙部3沿连杆2的长度方向应当具备一定的宽度，以保证当连杆2摆动至一侧的最大角度时，位于另一侧的裙部3保持与缸套的线接触，以保证裙部3始终起到导向作用。
因此，本发明所提供的活塞1连杆2组件，在活塞1上不设裙部3，通过将裙部3设置在连杆2上，这种设置方式可以解决复杂的全钢活塞1成型困难的问题，具有结构简单、便于加工的特点；且将裙部3设置在连杆2上后，裙部3需要相对销孔21转动，因此，裙部3的外侧壁为曲面，且该曲面所在球面的圆心与销孔21的轴心重合，从而在连杆2运动的过程中，连杆2上的裙部3与缸套始终保持线接触，裙部3在起到导向作用的同时，显著降低了与缸套的接触面积，从而大大降低了因摩擦而损失的功率，提高了燃烧效率；另外，连杆2上的裙部3与缸套为线接触，则可以设计更小的配合间隙，配合更加紧密，润滑油可以更方便的在裙部3与缸套上端储存，从而方便在裙部3与缸套之间形成油膜，降低拉缸的风险。
在上述实施例的基础之上，考虑到裙体的具体设置方式，由于裙体主要其导向作用，且连杆2相对缸套的左右摆动是对称的，因此，裙体可包括第一曲面部31与第二曲面部32，第一曲面部31与第二曲面部32对称设于销孔21的两侧。即本实施例中，裙体包括对称设置在销孔21两侧的第一曲面部31与第二曲面部32，从而在起到导向作用的同时，可保证裙体和连杆2受力的均匀性。
在上述实施例的基础之上，优选的，第一曲面部31与第二曲面部32的大小相同。由于第一曲面部31与第二曲面部32绕销孔21转动的角度相同，因此，可将第一曲面部31与第二曲面部32设置为大小相同结构，以便加工。
在上述实施例的基础之上，为进一步保证裙部3与缸套的配合的可靠性，优选的，连杆2转动至下止点的最大摆角α时，第一曲面部31的上端和第二曲面部32的上端相对销孔21的轴心在活塞1的轴向上的距离L均大于或等于4mm。即当连杆2摆动至一侧的最大摆角α时，位于另一侧的第一曲面部31或第二曲面部32将转动至较低的位置，此时，位置较低的第一曲面部31或第二曲面部32的上端也相对与缸套的接触点高出至少4mm，从而保证第一曲面部31与第二曲面部32始终与缸套保持线接触的配合关系，提高配合的可靠性。
在上述实施例的基础之上，考虑到第一曲面部31与第二曲面的厚度H的设置，优选的，第一曲面部31与第二曲面部32的厚度H均为3mm至7mm。当然也可根据需要设置为其他的厚度。
在上述实施例的基础之上，优选的，连杆2的头部12设有用于支撑第一曲面部31的第一支撑部22以及用于支撑第二曲面部32的第二支撑部23，第一支撑部22与第二支撑部23对称设于连杆2的两侧。本实施例中，在第一曲面部31与第二曲面部32与连杆2之间对称设置支撑，以保证裙部3和连杆2在运动时受侧压力不变形。
在上述任意实施例的基础之上，为进一步提高裙部3的可靠性，优选的，第一曲面部31与第二曲面部32周向上连为一体，销孔21贯穿于第一曲面部31与第二曲面部32。即本实施例中，将第一曲面部31与第二曲面部32在周向上连为一体。可显著提高裙部3的可靠性，另外，可便于加工制造，当然还可设置多组支撑来提高裙部3的可靠性。
在上述任意实施例的基础之上，考虑到裙部3在绕销孔21转动的过程中，要保证裙部3不与活塞1本体干涉，为减小销孔21与活塞1之间的距离，以提高连杆2与活塞1配合的稳定性，优选的，活塞1的下端在裙部3转动的方向设有凹槽14。以便裙部3在转动的过程中，裙部3的上端可插入活塞1下端的凹槽14内，以保证裙部3不与活塞1本体干涉，且可减小销孔21与活塞1之间的距离。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供活塞连杆组件进行了详细介绍。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 (8)

1.一种活塞连杆组件，其特征在于，包括活塞(1)与连杆(2)，所述活塞(1)包括顶部(11)、头部(12)以及用于连接所述连杆(2)的销座(13)，所述连杆(2)上设有用于连接活塞(1)的销孔(21)以及设于所述销孔(21)外侧的、用于与缸套配合连接的裙部(3)，所述裙部(3)的外侧壁为曲面，所述曲面所在球面的圆心与所述销孔(21)的轴心重合。
2.根据权利要求1所述的活塞连杆组件，其特征在于，所述裙体包括第一曲面部(31)与第二曲面部(32)，所述第一曲面部(31)与所述第二曲面部(32)对称设于所述销孔(21)的两侧。
3.根据权利要求2所述的活塞连杆组件，其特征在于，第一曲面部(31)与所述第二曲面部(32)的大小相同。
4.根据权利要求3所述的活塞连杆组件，其特征在于，所述连杆(2)转动至下止点的最大摆角α时，所述第一曲面部(31)的上端和所述第二曲面部(32)的上端相对所述销孔(21)的轴心在所述活塞(1)的轴向上的距离L均大于或等于4mm。
5.根据权利要求4所述的活塞连杆组件，其特征在于，所述第一曲面部(31)与所述第二曲面部(32)的厚度H均为3mm至7mm。
6.根据权利要求5所述的活塞连杆组件，其特征在于，所述连杆(2)的头部(12)设有用于支撑所述第一曲面部(31)的第一支撑部(22)以及用于支撑所述第二曲面部(32)的第二支撑部(23)，所述第一支撑部(22)与所述第二支撑部(23)对称设于所述连杆(2)的两侧。
7.根据权利要求2至6任一项所述的活塞连杆组件，其特征在于，所述第一曲面部(31)与所述第二曲面部(32)在周向上连为一体，所述销孔(21)贯穿于所述第一曲面部(31)与所述第二曲面部(32)。
8.根据权利要求1至6任一项所述的活塞连杆组件，其特征在于，所述活塞(1)的下端在所述裙部(3)转动的方向设有向内的凹槽(14)。
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