CN114087085B - 一种发动机及其活塞组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机及其活塞组件，其活塞销的销杆与销孔的侧壁之间形成自适应密封腔，自适应密封腔中填充了缓冲剂。活塞往复运动过程中，缓冲剂可将力在活塞本体和活塞销之间传递。缓冲剂一方面可以起到缓冲作用，减小销孔或活塞销的变形；另一方面可以起到润滑作用，减少销孔和活塞销的磨损。因而活塞组件具有更高的可靠性和更长的使用寿命。

Description

一种发动机及其活塞组件

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，特别涉及一种活塞组件。本发明还涉及一种包括上述活塞组件的发动机。

背景技术

随着发动机的爆压大幅度提升，高温高压气体对活塞的冲击力容易造成销座开裂、燃烧室喉口开裂等失效问题。现有的活塞销孔结构设计方法一般都采用内侧单锥、内外双锥、多段锥、双曲线或增加销孔衬套等方式来减小活塞销孔的承载应力，提高活塞的可靠性。但上述结构中，由于加工误差的存在，活塞销孔的型面的设计不可能达到100％的匹配，其所选结构设计的合理性需要通过多次试验验证来确定，而且也常出现销座开裂、燃烧室喉口开裂等失效模式。

因此，如何有效降低活塞销孔的承载能力、提高活塞的可靠性是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种活塞组件，其在销杆与销孔之间设置了自适应密封腔，并在其中填充缓冲剂，缓冲剂能够减少销孔和销杆的磨损、缓冲应力，进而提高了活塞组件的可靠性和使用寿命。本发明的另一目的是提供一种包括上述活塞组件的发动机。

为实现上述目的，本发明提供一种活塞组件，包括活塞本体和活塞销，所述活塞本体设有用以安装所述活塞销的销孔，所述活塞销包括位于中部的环形凸台和位于所述环形凸台两侧的销杆，所述环形凸台的直径大于所述销杆直径，所述销杆直径小于所述销孔直径、以使所述销杆和所述销孔之间形成预设间隙，所述销杆靠近所述环形凸台的一端套设有内密封圈，所述销杆远离所述环形凸台的一端设有外密封圈，所述内密封圈和所述外密封圈之间形成自适应密封腔，所述自适应密封腔中填充有缓冲剂。

优选地，所述外密封圈的内圈与所述销杆过盈配合，所述外密封圈的外圈与所述销孔过盈配合。

优选地，所述内密封圈的内圈与所述销杆间隙配合，所述内密封圈的外圈与所述销孔的侧壁间隙配合，所述内密封圈可挤压变形以贴合所述销杆和所述销孔的侧壁。

优选地，所述销孔的两端设有挡圈槽，所述挡圈槽中设有挡圈，所述外密封圈位于所述挡圈与所述销杆之间。

优选地，所述内密封圈的第一端面与所述环形凸台贴合，所述第一端面垂直所述内密封圈的轴线，所述内密封圈的第二端面所在平面与所述第一端面所在平面之间具有预设夹角。

优选地，所述缓冲剂为自润滑缓冲剂。

优选地，所述销孔中部设有用以安装连杆的连杆槽，所述活塞销插入所述销孔将所述连杆与所述活塞本体相连，所述环形凸台的宽度小于所述连杆槽的宽度。

本发明所提供的一种发动机，包括上述任意一种所述的活塞组件。

上述技术方案具有以下有益效果：

活塞销的销杆与销孔的侧壁之间形成自适应密封腔，自适应密封腔中填充了缓冲剂。活塞往复运动过程中，缓冲剂可将力在活塞本体和活塞销之间传递。缓冲剂一方面可以起到缓冲作用，减小销孔或活塞销的变形；另一方面可以起到润滑作用，减少销孔和活塞销的磨损。因而活塞组件具有更高的可靠性和更长的使用寿命。

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为本发明所提供的活塞组件的剖视图；

图2为图1中活塞销的剖视图；

图3为图1中内密封圈的结构示意图；

图4为图1中自适应密封腔的结构示意图。

其中，图1至图4中的附图标记为：

活塞本体1、活塞销2、内密封圈3、外密封圈4、自润滑缓冲剂5、自适应密封腔6、环形凸台21、销杆22、第一端面31、第二端面32。

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。

为了使本技术领域的技术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1至图4，图1为本发明所提供的活塞组件的剖视图；图2为图1中活塞销的剖视图；图3为图1中内密封圈的结构示意图；图4为图1中自适应密封腔的结构示意图

本发明所提供的活塞组件，结构如图1所示，包括活塞本体1和活塞销2。其中，活塞本体1具有连杆槽和销孔。连杆槽由活塞本体1的下端面向其中部延伸，销孔沿活塞本体1的径向设置，并穿过连杆槽。连杆安装在连杆槽中，活塞销2插入销孔将连杆与活塞本体1固定。活塞销2呈柱状，活塞销2的中部具有沿周向设置的环形凸台21，环形凸台21的两侧为与环形凸台21同轴的销杆22。环形凸台21的直径大于销杆22直径，销杆22直径小于销孔直径。环形凸台21的两侧还设有套设在销杆22外周的内密封圈3，内密封圈3的外侧壁与轴孔的侧壁贴合。在内密封圈3的支撑下，销杆22与销孔的侧壁间形成预设间隙。销杆22远离环形凸台21的一端设有外密封圈4，外密封圈4可通过过盈配合的方式安装在销孔中，外密封圈4的宽度大于预设间隙的宽度，外密封圈4、内密封圈3、销杆22以及销孔的侧壁形成自适应密封腔6，自适应密封腔6中填充有缓冲剂，缓冲剂可起到缓冲冲击、减小摩擦的作用。

可选的，为方便安装，内密封圈3的内圈与销杆22间隙配合，内密封圈3的外圈与销孔的侧壁间隙配合。内密封圈3安装在轴孔中、并与环形凸台21贴合之后，对内密封圈3进行挤压。内密封圈3受挤压后产生塑性变形，内密封圈3的内圈和外圈分别贴合销杆22和销孔的侧壁。内密封圈3通过塑性变形将自适应密封腔6靠近环形凸台21的一侧密封，当然用户也可根据需要采用其他方式密封自适应密封腔6，在此不做限定。

可选的，销孔的两端设有挡圈槽，挡圈所在平面垂直销孔的轴线。挡圈安装在挡圈槽中，挡圈的内径小于外密封圈4的外径，外密封圈4位于挡圈与销杆22之间，挡圈将外密封圈4与销杆22压紧，实现自适应密封腔6远离环形凸台21一侧的密封。

如图1所示，连杆槽的宽度沿远离活塞本体1下端面的方向逐渐缩小。活塞销2插入销孔后，环形凸台21左右两侧的端面垂直销孔的轴线。内密封圈3采用上窄下宽的结构，内密封圈3的第一端面31垂直其轴线，用于与环形凸台21的端面贴合。内密封圈3的第二端面32所在平面与第一端面31所在平面之间具有预设夹角，预设夹角的大小可等于连杆槽与活塞本体1轴线之间的夹角。当然，用户也可采用其他结构的内密封圈，例如，采用周向宽度相等的内密封圈3或将第二端面32设置为阶梯状结构，在此不做限定。

可选的，环形凸台21的宽度小于连杆槽与销孔相交部分的宽度。活塞销2安装在销孔中时，环形凸台21与连杆槽的位置相对应，连杆槽与销孔相交部分形成的椭圆形槽口贴合内密封圈3。活塞组件运行过程中，椭圆形对内密封圈3形成限位，内密封圈3随销孔转动。

可选的，缓冲剂为自润滑缓冲剂5，自润滑缓冲剂5可以进一步降低活塞销2所承受的摩擦力。自润滑缓冲剂5可呈粉末状，其材质可参考现有技术。粉末状的自润滑缓冲剂5具有一定程度的流动性，因而能够很好地吸收冲击能量，进而减少活塞销2和销孔的变形。

本申请的一种具体实施方式中，销杆22的直径比环形凸台21的直径小1.5～2mm。内密封圈3采用高强度材料制成，保证其具有更好的耐磨性。内密封圈3的内径比销杆22的直径大0.1～0.2mm，内密封圈3的外径比销孔的直径小0.05～0.1mm，内密封圈3经挤压发生塑性变形后对自适应密封腔6进行密封。外密封圈4的内径比销杆22的直径小0.3～0.5mm，外密封圈4的外径比销孔直径大0.03～0.10mm，外密封圈4与销孔之间过盈配合，同时与销杆22的端面紧密贴合，对自适应密封腔6进行密封。用户可根据需要自行设定活塞销2、内密封圈3和外密封圈4的尺寸，在此不做限定。

本发明所提供的一种发动机，包括上述任意一种的活塞组件；发动机其他部分的结构可参考现有技术，在此不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的活塞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 (6)

1.一种活塞组件，其特征在于，包括活塞本体(1)和活塞销(2)，所述活塞本体(1)设有用以安装所述活塞销(2)的销孔，所述活塞销(2)包括位于中部的环形凸台(21)和位于所述环形凸台(21)两侧的销杆(22)，所述环形凸台(21)的直径大于所述销杆(22)直径，所述销杆(22)直径小于所述销孔直径、以使所述销杆(22)和所述销孔之间形成预设间隙，所述销杆(22)靠近所述环形凸台(21)的一端套设有内密封圈(3)，所述销杆(22)远离所述环形凸台(21)的一端设有外密封圈(4)，所述内密封圈(3)和所述外密封圈(4)之间形成自适应密封腔(6)，所述自适应密封腔(6)中填充有缓冲剂；所述内密封圈(3)的内圈与所述销杆(22)间隙配合，所述内密封圈(3)的外圈与所述销孔的侧壁间隙配合，所述内密封圈(3)可挤压变形以贴合所述销杆(22)和所述销孔的侧壁；所述销孔的两端设有挡圈槽，所述挡圈槽中设有挡圈，所述外密封圈(4)位于所述挡圈与所述销杆(22)之间。

2.根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于，所述外密封圈(4)的内圈直径小于所述销杆(22)的直径，所述外密封圈(4)的外圈与所述销孔过盈配合。

3.根据权利要求2所述的活塞组件，其特征在于，所述内密封圈(3)的第一端面(31)与所述环形凸台(21)贴合，所述第一端面(31)垂直所述内密封圈(3)的轴线，所述内密封圈(3)的第二端面(32)所在平面与所述第一端面(31)所在平面之间具有预设夹角。

4.根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于，所述缓冲剂为自润滑缓冲剂(5)。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的活塞组件，其特征在于，所述销孔中部设有用以安装连杆的连杆槽，所述活塞销(2)插入所述销孔将所述连杆与所述活塞本体(1)相连，所述环形凸台(21)的宽度小于所述连杆槽的宽度。

6.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1至5任意一项所述的活塞组件。