CN112160976A - 连杆组件及发动机 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供一种连杆组件及发动机，属于发动机技术领域，旨在解决连杆组件中轴瓦穴蚀的问题。连杆组件包括杆体、连接头和轴瓦，所述连接头连接在所述杆体的端部，所述连接头上设有轴孔，所述轴瓦设置在所述轴孔内，所述轴瓦用于与曲轴可转动连接，所述轴瓦包括主承载区和非主承载区，所述非主承载区上设有开口朝向所述轴瓦中心的储油槽。这样，当连杆轴颈由主承载区转动到非主承载区使得连杆轴颈与轴瓦之间的间隙增大时，储油槽内储存的机油能够补充到油膜中，使油膜的压力不会发生骤降，从而使油膜内不容易产生气泡，因此轴瓦也就不容易被气泡侵蚀而产生穴蚀。

Description

连杆组件及发动机

技术领域

本公开实施例涉及发动机领域，尤其涉及一种连杆组件及发动机。

背景技术

发动机通常包括机体、活塞组件、连杆组件以及曲轴。机体上设有气缸，活塞组件安装在气缸内并且可在气缸内做往复运动。连杆组件一端与活塞组件可转动连接，另一端与曲轴可转动连接，从而可以将活塞组件的往复运动转化为曲轴的转动，进而使发动机对外输出动力。

相关技术中，连杆组件包括杆体和轴瓦，杆体的一端设有轴孔，轴瓦安装在轴孔内，且轴瓦套设在曲轴的连杆轴颈上以实现连杆组件与曲轴的可转动连接。为降低轴瓦与连杆轴颈之间的摩擦，轴瓦与连杆轴颈之间填充有机油。

然而，发动机运转过程中，机油在连杆轴颈和轴瓦的共同作用下容易产生气泡，气泡破裂产生的力作用在轴瓦上容易使轴瓦产生穴蚀。

发明内容

本公开实施例提供一种连杆组件及发动机，用以解决机油中的气泡破裂产生的力作用在轴瓦上容易使轴瓦产生穴蚀的问题。

一方面，本公开实施例提供了一种连杆组件，包括杆体、连接头和轴瓦，所述连接头连接在所述杆体的端部，所述连接头上设有轴孔，所述轴瓦设置在所述轴孔内，所述轴瓦用于与曲轴可转动连接，所述轴瓦包括主承载区和非主承载区，所述非主承载区上设有开口朝向所述轴瓦中心的储油槽。

在一些可能的实施方式中，所述储油槽沿所述轴瓦的周向延伸。

在一些可能的实施方式中，所述储油槽的端部设有缓冲槽，所述缓冲槽沿背离所述储油槽的方向深度逐渐降低。

在一些可能的实施方式中，所述轴瓦包括靠近所述杆体的第一轴瓦和背离所述杆体的第二轴瓦，所述储油槽设置在所述第二轴瓦上。

在一些可能的实施方式中，所述储油槽包括第一储油槽和第二储油槽，所述第一储油槽设置在所述第一轴瓦上，所述第二储油槽设置在所述第二轴瓦上。

在一些可能的实施方式中，所述连接头上设有缓冲腔和油道，所述储油槽上设有油孔，所述油道的一端与所述缓冲腔连通，所述油道的另一端通过所述油孔与所述储油槽连通。

在一些可能的实施方式中，所述连接头包括连接在所述杆体上的轴瓦座和轴瓦盖；所述轴瓦座上设有螺纹孔，所述轴瓦盖上设有通孔，螺栓依次穿过所述通孔后与所述螺纹孔配合；所述螺栓和所述通孔围成所述缓冲腔。

在一些可能的实施方式中，所述螺栓包括依次设置的头部、光杆部和螺杆部，所述头部抵顶在所述轴瓦盖上，所述螺杆部与所述螺纹孔配合，所述光杆部与所述通孔围成所述缓冲腔；所述光杆部的直径小于所述螺杆部的螺纹内径。

在一些可能的实施方式中，所述油道沿所述轴孔的径向延伸。

另一方面，本公开实施例提供了一种发动机，包括上述任意一种连杆组件。

本公开实施例提供的连杆组件及发动机，包括杆体、连接头和轴瓦，连接头连接在杆体的端部，连接头上设有轴孔，轴瓦设置在轴孔内，轴瓦用于与曲轴可转动连接，轴瓦包括主承载区和非主承载区，非主承载区上设有开口朝向轴瓦中心的储油槽。这样，当连杆轴颈由主承载区转动到非主承载区使得连杆轴颈与轴瓦之间的间隙增大时，储油槽内储存的机油能够补充到油膜中，使油膜的压力不会发生骤降，从而使油膜内不容易产生气泡，因此轴瓦也就不容易被气泡侵蚀而产生穴蚀。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的连杆组件与活塞组件和曲轴装配后的示意图；

图2为图1的局部剖视图；

图3为本公开实施例提供的连杆组件的示意图；

图4为本公开实施例提供的连杆组件的局部剖视图一；

图5为本公开实施例提供的连杆组件的局部剖视图二；

图6为本公开实施例中第二轴瓦的结构示意图；

图7为本公开实施例提供的曲轴转角-油膜压力曲线图；

图8为本公开实施例提供的曲轴转角-油膜厚度曲线图；

图9为本公开实施例提供的曲轴转角-机油流量曲线图；

图10为本公开实施例提供的曲轴转角-连杆轴径的轴心轨迹图。

附图标记说明：

100-连杆组件；

110-杆体；

120-连接头；

121-轴瓦座；

122-轴瓦盖；

131-第一轴瓦；

132-第二轴瓦；

133-储油槽；

134-油道；

135-缓冲腔；

136-螺栓；

200-曲轴；

210-连杆轴颈。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开实施例，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，都属于本公开实施例保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

发动机通常包括机体、活塞组件、连杆组件以及曲轴。机体上设有气缸，活塞组件安装在气缸内并且可在气缸内做往复运动。连杆组件一端与活塞组件可转动连接，另一端与曲轴可转动连接，从而可以将活塞组件的往复运动转化为曲轴的转动，进而使发动机对外输出动力。

相关技术中，连杆组件包括杆体和轴瓦，杆体的一端设有轴孔，轴瓦安装在轴孔内，且轴瓦套设在曲轴的连杆轴颈上以实现连杆组件与曲轴的可转动连接。为降低轴瓦与连杆轴颈之间的摩擦，轴瓦与连杆轴颈之间填充有机油形成油膜。

由于曲轴的凸轮特性，连杆组件带动曲轴旋转的过程中，轴瓦承受的来自连杆轴颈的载荷不断变化。而活塞组件及连杆组件的运动具有周期性，因此轴瓦所承受的载荷也具有周期性，即轴瓦上固定区域承受的载荷较大，而其余区域承受的载荷较小。轴瓦上承受载荷较大的区域称为主承载区，轴瓦上承受载荷较小的区域称为非主承载区。在轴瓦的主承载区，轴瓦与连杆轴颈之间的作用力较大，轴瓦与连杆轴颈共同挤压油膜，使得油膜的厚度较薄、压力较高；在轴瓦的非主承载区，轴瓦与连杆轴颈之间的作用力较小，使得油膜的厚度较厚、压力较低。当连杆轴颈在轴瓦内由主承载区转动到非主承载区时，连杆轴颈与轴瓦之间的间隙急速增大，使粘附在连杆轴颈上的油膜的压力骤降，加上油膜厚度较薄，因此机油容易产生气泡，气泡随着连杆轴颈运动并最终破裂，气泡破裂产生的力作用于轴瓦的非主承载区，使轴瓦的非主承载区发生穴蚀。

鉴于此，本公开实施例提供一种连杆组件及发动机，在轴瓦的非主承载区上设置开口朝向轴瓦中心的储油槽，储油槽内储存有机油。这样，当连杆轴颈由主承载区转动到非主承载区使得连杆轴颈与轴瓦之间的间隙增大时，储油槽内储存的机油能够补充到油膜中，使油膜的压力不会发生骤降，从而使油膜内不容易产生气泡，轴瓦也就不容易被气泡侵蚀而产生穴蚀。

下面结合附图对本公开实施例提供的连杆组件及发动进行详细说明。

如图1至图6所示，本公开实施例提供的连杆组件100包括杆体110、连接头120和轴瓦。

连接头120连接在杆体110的端部，示例性地，连接头120与杆体110为一体结构，例如通过铸造一体成型。连接头120上设有轴孔，轴瓦设置在轴孔内，轴瓦用于与曲轴200可转动连接，以防止连杆轴颈210磨损连接头120并降低连杆轴颈210受到的摩擦。示例性地，连接头120套设在曲轴200的连杆轴颈210上，轴瓦位于轴孔的内壁和连杆轴颈210之间，且轴瓦过盈装配在轴孔内。为降低轴瓦与连杆轴颈210之间的滑动摩擦，轴瓦与连杆轴颈210之间填充有机油，例如轴瓦和连杆轴颈210之间形成一层机油油膜。

轴瓦包括主承载区和非主承载区，非主承载区上设有开口朝向轴瓦中心的储油槽133。储油槽133内储存有一定量的机油。

本公开实施例提供的连杆组件100包括杆体110、连接头120和轴瓦，连接头120连接在杆体110的端部，连接头120上设有轴孔，轴瓦设置在轴孔内，轴瓦用于与曲轴200可转动连接，轴瓦包括主承载区和非主承载区，非主承载区上设有开口朝向轴瓦中心的储油槽133。这样，当连杆轴颈210由主承载区转动到非主承载区使得连杆轴颈210与轴瓦之间的间隙增大时，储油槽133内储存的机油能够补充到油膜中，使油膜的压力不会发生骤降，从而使油膜内不容易产生气泡，轴瓦也就不容易被气泡侵蚀而产生穴蚀。

其中，主承载区和非主承载区在轴瓦上的位置及范围根据发动机种类及内部尺寸的不同而有所区别。本公开实施例以一种直列柴油机为例进行说明。可以理解的是，当发动机为其他发动机时，同样可以通过实验、仿真等方式分别求出主承载区以及非主承载区的位置及范围。

为方便描述，首先将轴瓦各部分的位置规定如下：如图3所示，连杆组件100的杆体110沿竖直方向延伸，连接头120位于杆体110下方，轴瓦上端与杆体110中心线重合的点为0°，由0°点沿顺时针方向角度逐渐增加。

直列柴油机中，在气缸的一个工作循环中，连杆组件100带动曲轴200旋转720°。曲轴200旋转过程中，轴瓦与连杆轴颈210之间的油膜压力的大小如图7所示。由图7可知，曲轴200转角在0°至90°及650°至720°范围内，轴瓦承受的载荷最大。

曲轴200在旋转过程中，连杆轴颈210的轴心轨迹如图10所示。由图10可知，轴瓦承受载荷最大时，轴心的偏心率最大，且偏心率最大的区域落在图10中扇形区域内，因此轴瓦的主承载区为沿顺时针方向轴瓦的330°至50°区间内。轴瓦的其余部分为非主承载区。

曲轴200在旋转过程中，轴瓦与连杆轴颈210之间的最小油膜厚度如图8所示，轴瓦与连杆轴颈210之间的机油流量如图9所示。由图7至图10可知，曲轴200旋转720°的过程可以分为如下四个阶段：

1)曲轴200转角在0°至90°及650°至720°区间内：油膜压力最大、油膜厚度最小、油膜流量较低，因此可以判断轴心轨迹移动平缓且跨越区间较小，不易产生气泡；

2)曲轴200转角在90°至270°区间内：轴心轨迹移动平缓且跨距较小，轴径偏心情况及轴瓦承载区间同1)，油膜压力及机油流量稳定，不易产生气泡也不易发生气蚀；

3)曲轴200转角在290°至450°区间内：轴心轨迹移动迅速，油膜压力降至最小，油膜厚度有较大的变化，机油流量极不稳定，易产生气泡，随着轴径运动气泡破裂，发生气蚀；

4)曲轴200转角在490°至720°区间内：轴径运动到主承载区，载荷逐渐增加，轴心轨迹移动平缓且跨距较小，轴径偏心量稳定，油膜厚度稳定，机油流量稳定。

可选地，储油槽133沿轴瓦的周向延伸。连杆轴颈210在轴瓦内转动，即连杆轴颈210相对轴瓦沿周向滑动，将储油槽133沿轴瓦的周向延伸，使储油槽133的作用范围更大，使机油更不容易产生气泡。并且，储油槽133沿轴瓦的周向延伸使轴瓦的加工更加简单。示例性地，将轴瓦沿周向展开后，储油槽133呈直线型。当然，储油槽133还可以为其他形状，例如储油槽133呈网格状等。储油槽133也可以为多根沿轴瓦周向间隔排布的直线槽，每根直线槽沿轴瓦轴向延伸。

可选地，储油槽133的端部设有缓冲槽，缓冲槽沿背离储油槽133的方向深度逐渐降低。机油经过缓冲槽时，缓冲槽的深度逐渐降低使机油的量逐渐减少，从而避免机油量突然变化引起机油内产生气泡。当然，缓冲槽的深度也可以不发生变化，通过缓冲槽在轴瓦上的投影面积的逐渐降低来实现机油量逐渐降低的目的。

可选地，轴瓦包括靠近杆体110的第一轴瓦131和背离杆体110的第二轴瓦132，储油槽133设置在第二轴瓦132上。将轴瓦分为第一轴瓦131和第二轴瓦132使连杆组件100的装配以及连接组件与曲轴200的装配更加方便。并且，轴瓦的非主承载区通常位于第二轴瓦132上，因此将储油槽133设置在第二轴瓦132上能够改善第二轴瓦132上的穴蚀现象。当然，储油槽133还可以设置在第一轴瓦131上。

可选地，储油槽133包括第一储油槽133和第二储油槽133，第一储油槽133设置在第一轴瓦131上，第二储油槽133设置在第二轴瓦132上。同时在第一轴瓦131和第二轴瓦132上设置储油槽133，使储油槽133的作用范围更大，更加有效的防止轴瓦的穴蚀现象。可选地，第一储油槽133和第二储油槽133连通，使储油槽133的储油量更大，更加有效的防止轴瓦的穴蚀现象。

可选地，连接头120上设有缓冲腔135和油道134，储油槽133上设有油孔，油道134的一端与缓冲腔135连通，油道134的另一端通过油孔与储油槽133连通。当机油中产生气泡时，气泡在轴瓦和连杆轴颈210的挤压下能够通过油道134进入缓冲腔135内，从而避免气泡被挤爆，改善了轴瓦的穴蚀现象。

可选地，连接头120包括连接在杆体110上的轴瓦座121和轴瓦盖122；轴瓦座121上设有螺纹孔，轴瓦盖122上设有通孔，螺栓136依次穿过通孔后与螺纹孔配合；螺栓136和通孔围成缓冲腔135。将连接头120分为轴瓦座121和轴瓦盖122两部分，使连接头120与轴瓦的装配以及连接组件与曲轴200的装配更加简单。并且，螺栓136和通孔围成缓冲腔135，而不需要额外在轴瓦盖122上开设缓冲腔135，使轴瓦盖122的加工更加简单。当然，轴瓦座121上也可以设置通孔，螺栓136依次穿过轴瓦座121和轴瓦盖122上的通孔后与螺母连接。

可选地，螺栓136包括依次设置的头部、光杆部和螺杆部，头部抵顶在轴瓦盖122上，螺杆部与螺纹孔配合，光杆部与通孔围成缓冲腔135；光杆部的直径小于螺杆部的螺纹内径。光杆部的直径小于螺杆部的螺纹内径，使光杆部与通孔围成的缓冲腔135体积更大。并且，螺栓136安装过程中，光杆部更容易产生弹性形变，从而产生一个预紧力，防止螺栓136脱落。

可选地，油道134沿轴孔的径向延伸。连杆轴颈210与轴瓦及连接头120之间的作用力沿轴孔的径向方向，因此将油道134沿轴孔的径向延伸能够降低油道134对连接头120强度的影响。

本公开实施例还提供了一种发动机，包括上述的连杆组件100。

本公开实施例提供的发动机包括杆体110、连接头120和轴瓦，连接头120连接在杆体110的端部，连接头120上设有轴孔，轴瓦设置在轴孔内，轴瓦用于与曲轴200可转动连接，轴瓦包括主承载区和非主承载区，非主承载区上设有开口朝向轴瓦中心的储油槽133。这样，当连杆轴颈210由主承载区转动到非主承载区使得连杆轴颈210与轴瓦之间的间隙增大时，储油槽133内储存的机油能够补充到油膜中，使油膜的压力不会发生骤降，因此油膜内不容易产生气泡，从而使轴瓦不容易被气泡侵蚀而产生穴蚀。

在本公开实施例中，除非另有明确的规定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体成型，可以是机械连接，也可以是电连接或者彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒体间接连接，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的互相作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种连杆组件，其特征在于，包括杆体、连接头和轴瓦，所述连接头连接在所述杆体的端部，所述连接头上设有轴孔，所述轴瓦设置在所述轴孔内，所述轴瓦用于与曲轴可转动连接，所述轴瓦包括主承载区和非主承载区，所述非主承载区上设有开口朝向所述轴瓦中心的储油槽。

2.根据权利要求1所述的连杆组件，其特征在于，所述储油槽沿所述轴瓦的周向延伸。

3.根据权利要求2所述的连杆组件，其特征在于，所述储油槽的端部设有缓冲槽，所述缓冲槽沿背离所述储油槽的方向深度逐渐降低。

4.根据权利要求1至3任一项所述的连杆组件，其特征在于，所述轴瓦包括靠近所述杆体的第一轴瓦和背离所述杆体的第二轴瓦，所述储油槽设置在所述第二轴瓦上。

5.根据权利要求4所述的连杆组件，其特征在于，所述储油槽包括第一储油槽和第二储油槽，所述第一储油槽设置在所述第一轴瓦上，所述第二储油槽设置在所述第二轴瓦上。

6.根据权利要求4所述的连杆组件，其特征在于，所述连接头上设有缓冲腔和油道，所述储油槽上设有油孔，所述油道的一端与所述缓冲腔连通，所述油道的另一端通过所述油孔与所述储油槽连通。

7.根据权利要求6所述的连杆组件，其特征在于，所述连接头包括连接在所述杆体上的轴瓦座和轴瓦盖；所述轴瓦座上设有螺纹孔，所述轴瓦盖上设有通孔，螺栓依次穿过所述通孔后与所述螺纹孔配合；所述螺栓和所述通孔围成所述缓冲腔。

8.根据权利要求7所述的连杆组件，其特征在于，所述螺栓包括依次设置的头部、光杆部和螺杆部，所述头部抵顶在所述轴瓦盖上，所述螺杆部与所述螺纹孔配合，所述光杆部与所述通孔围成所述缓冲腔；所述光杆部的直径小于所述螺杆部的螺纹内径。

9.根据权利要求6所述的连杆组件，其特征在于，所述油道沿所述轴孔的径向延伸。

10.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的连杆组件。

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