CN114837803B - 曲轴连杆和发动机 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种曲轴连杆和发动机，属于发动机技术领域。该曲轴连杆，所述曲轴连杆具有相反的第一端和第二端，所述曲轴连杆的第一端具有轴瓦安装孔，所述曲轴连杆的表面具有凹槽，所述凹槽位于所述轴瓦安装孔的边缘，且位于所述轴瓦安装孔靠近所述第二端的一侧。本公开能改善曲轴的杆颈变形后，轴瓦与杆颈之间油膜厚度变小的问题，且保证曲轴连杆和曲轴之间的润滑效果。

Description

曲轴连杆和发动机

技术领域

本公开涉及发动机技术领域，特别涉及一种曲轴连杆和发动机。

背景技术

随着发动机各维度性能要求的提升，发动机中的曲轴的杆颈及轴颈也设计得越来越细。由于曲轴与发动机中活塞缸内的活塞连接，在活塞的伸缩下实现转动，因此，曲轴在工作的过程中往往需要承受较大的爆压载荷及离心载荷。

相关技术中，曲轴通常通过曲轴连杆与活塞连接，曲轴连杆包括相反的第一端和第二端，第一端与活塞连接，第二端通过轴瓦安装孔套装在曲轴的杆颈外，在轴瓦安装孔和曲轴的杆颈之间还设有轴瓦，以起到润滑轴瓦安装孔和杆颈的作用。发动机在运转时，活塞缸内气体燃烧产生压力，以推动活塞动作，作用力由第一端传递至第二端的曲轴。

然而，在发动机高转速工况时，曲轴的杆颈还会承受较大的旋转离心负荷，各载荷叠加作用后，就会致使曲轴的杆颈发生变形，使轴瓦与杆颈之间的配合间隙减小，从而让油膜厚度变小，影响曲轴连杆和曲轴之间的润滑效果。

发明内容

本公开实施例提供了一种曲轴连杆和发动机，能改善曲轴的杆颈变形后，轴瓦与杆颈之间油膜厚度变小的问题，且保证曲轴连杆和曲轴之间的润滑效果。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种曲轴连杆，所述曲轴连杆具有相反的第一端和第二端，所述曲轴连杆的第一端具有轴瓦安装孔，所述曲轴连杆的表面具有凹槽，所述凹槽位于所述轴瓦安装孔的边缘，且位于所述轴瓦安装孔靠近所述第二端的一侧。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述凹槽为弧形槽，所述弧形槽与所述轴瓦安装孔同心。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述弧形槽对应圆弧所对的圆心角为30°至120°。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述曲轴连杆的表面具有两个所述凹槽，两个所述凹槽位于所述曲轴连杆相反的两面，且两个所述凹槽在与所述轴瓦安装孔的轴线垂直的平面上的正投影重合。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述凹槽延伸至所述轴瓦安装孔的内壁，且所述凹槽与所述轴瓦安装孔连通。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述凹槽的深度为2mm至5mm，所述凹槽的深度方向与所述轴瓦安装孔的轴向平行。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述曲轴连杆包括杆体和连接座，所述连接座位于所述杆体的一端，所述连接座包括第一弧形块和第二弧形块，所述第一弧形块与所述杆体相连，所述第二弧形块与所述第一弧形块可拆卸连接，且所述第一弧形块与所述第二弧形块围成所述轴瓦安装孔。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述轴瓦安装孔的内壁具有定位槽。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述曲轴连杆上具有沿所述曲轴连杆的轴向延伸的减重孔，所述减重孔与所述凹槽相连。

本公开实施例提供了一种发动机，所述发动机包括如前文所述的曲轴连杆。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本公开实施例提供的曲轴连杆的第一端设有轴外安装孔，且曲轴连杆的表面还具有凹槽，凹槽位于轴瓦安装孔的边缘，且凹槽在轴瓦安装孔靠近第二端的一侧。即通过在沿着轴瓦安装孔的边缘位置去除一定的材料，以使曲轴连杆的第一端的局部区域得到一定的弱化，让第一端的局部区域刚度适当减小。这样在较大的载荷作用下，轴瓦安装孔上与凹槽相对应的区域就容易产生一定的变形量，以避让弯曲变形后的曲轴的杆颈。也即是，曲轴的杆颈在受力变形后，若轴瓦和杆颈之间间隙缩小，此时轴瓦可以在曲轴的作用下，挤压轴瓦安装孔对应凹槽的区域发生一定的变形量，从而使轴瓦和杆颈之间的间隙再次增大，保证轴瓦与杆颈之间存在合理的间隙量，以保证轴瓦和杆颈之间的油膜厚度，改善曲轴连杆和曲轴之间的润滑效果。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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是本公开实施例提供的一种曲轴连杆的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一种曲轴连杆的主视图；

图3是本公开实施例提供的一种曲轴连杆的侧视图；

图4是本公开实施例提供的一种连接座的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的一种连接座上凹槽的分布示意图。

图中各标记说明如下：

100、杆体；101、第一端；102、第二端；110、减重孔；

200、连接座；201、第一端面；202、第二端面；203、定位槽；210、轴瓦安装孔；211、第一弧形块；212、第二弧形块；213、连接块；214、螺栓；220、凹槽；

300、轴瓦；301、定位凸起。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。

相关技术中，曲轴通常通过曲轴连杆与活塞连接，曲轴连杆包括相反的第一端和第二端，第一端与活塞连接，第二端通过轴瓦安装孔210套装在曲轴的杆颈外，在轴瓦安装孔210和曲轴的杆颈之间还设有轴瓦300，以起到润滑轴瓦安装孔210和杆颈的作用。

由于曲轴连杆的第二端通常厚度设计得比较大，该种类型的曲轴连杆适用于杆颈比较粗壮的发动机，该种曲轴的杆颈在受爆压及离心等载荷作用下不容易产生弯曲变形。

然而，随着降摩擦功耗的要求越来越高，曲轴的杆颈会设计得越来越细，因而杆颈能承受的刚度越来越小。在发动机高转速工况时，曲轴的杆颈会承受较大载荷，因此杆颈的弯曲变形也越来越大，而由于曲轴连杆的第二端的厚度通常设计比较大，因此，在杆颈变形后，曲轴连杆的第二端不容易形变，因而第二端和杆颈一起紧密地将轴瓦300夹持，从而导致轴瓦300与杆颈之间的配合间隙减小，让油膜厚度变小，影响曲轴连杆和曲轴之间的润滑效果。

为此本公开实施例提供了一种曲轴连杆。图1是本公开实施例提供的一种曲轴连杆的结构示意图。如图1所示，该曲轴连杆具有相反的第一端101和第二端102，曲轴连杆的第一端101具有轴瓦安装孔210，曲轴连杆的表面具有凹槽220，凹槽220位于轴瓦安装孔210的边缘，且位于轴瓦安装孔210靠近第二端102的一侧。

其中，轴瓦300同轴插装在轴瓦安装孔210内，且轴瓦300用于套装在曲轴的杆颈外，通过杆颈和轴瓦300之间的油膜，以润滑轴瓦安装孔210和杆颈。

本公开实施例提供的曲轴连杆的第一端101设有轴外安装孔210，且曲轴连杆的表面还具有凹槽220，凹槽220位于轴瓦安装孔210的边缘，且凹槽220在轴瓦安装孔210靠近第二端102的一侧。即通过在沿着轴瓦安装孔210的边缘位置去除一定的材料，以使曲轴连杆的第一端101的局部区域得到一定的弱化，让第一端101的局部区域刚度适当减小。这样在较大的载荷作用下，轴瓦安装孔210上与凹槽相对应的区域就容易产生一定的变形量，以避让弯曲变形后的曲轴的杆颈。也即是，曲轴的杆颈在受力变形后，若轴瓦300和杆颈之间间隙缩小，此时轴瓦300可以在曲轴的作用下，挤压轴瓦安装孔210对应凹槽220的区域发生一定的变形量，从而使轴瓦300和杆颈之间的间隙再次增大，保证轴瓦300与杆颈之间存在合理的间隙量，以保证轴瓦300和杆颈之间的油膜厚度，改善曲轴连杆和曲轴之间的润滑效果。

图2是本公开实施例提供的一种曲轴连杆的主视图。如图2所示，凹槽220为弧形槽，弧形槽与轴瓦安装孔210同心。

将弧形槽设计为弧形槽，且弧形槽是和轴瓦安装孔210同心的，这样就使凹槽220能沿着轴瓦安装孔210的周向绕轴瓦安装孔210分布。在轴瓦300受到压力后，轴瓦300挤压轴瓦安装孔210的内壁变形时，由于凹槽220靠近轴瓦安装孔210的槽壁上各个区域与轴瓦安装孔210的内壁的间距都保持一致，所以轴瓦安装孔210的内壁上与凹槽220相对的区域能均匀地变形，以确保轴瓦300和轴瓦安装孔210的内壁之间有足够大的面积保留适量的间隙，以使轴瓦300和杆颈之间的油膜厚度合理，改善曲轴连杆和曲轴之间的润滑效果。

示例性地，如图2所示，弧形槽对应圆弧所对的圆心角为30°至120°。

将弧形槽对应的圆弧所对的圆心角设置为以上范围，能避免弧形槽的尺寸设置过大而削弱曲轴连杆的刚度和强度，且避免弧形槽的尺寸设置过小，而起不到弱化连接座200，让连接座200局部结构刚度适当减小的目的。

作为示例，本公开实施例中，弧形槽对应圆弧所对的圆心角可以是90°。

将弧形槽对应的圆弧所对的圆心角设置为90°，能使在弱化连接座200强度的同时，还避免过于削弱曲轴连杆的刚度和强度，让连接座200局部结构刚度适当减小的目的。

作为示例，本公开实施例中，弧形槽对应圆弧所对的圆心角可以是75°。

将弧形槽对应的圆弧所对的圆心角设置为75°，能使在弱化连接座200强度的同时，还避免过于削弱曲轴连杆的刚度和强度，让连接座200局部结构刚度适当减小的目的。

作为示例，本公开实施例中，弧形槽对应圆弧所对的圆心角可以是100°。将弧形槽对应的圆弧所对的圆心角设置为100°，能使在弱化连接座200强度的同时，还避免过于削弱曲轴连杆的刚度和强度，让连接座200局部结构刚度适当减小的目的。

图3是本公开实施例提供的一种曲轴连杆的侧视图。如图3所示，曲轴连杆的表面具有两个凹槽220，两个凹槽220位于曲轴连杆相反的两面，且两个凹槽220在与轴瓦安装孔210的轴线垂直的平面上的正投影重合。

通过在曲轴连杆相反的两面都设置凹槽220，使得轴瓦300的两端在受到曲轴的杆颈挤压后，轴瓦300的两端都可以挤压轴瓦安装孔210的内壁变形，以确保轴瓦300和轴瓦安装孔210的内壁之间保留适量的间隙，以使轴瓦300在轴向上各位置都能和杆颈之间的油膜厚度合理，进一步改善曲轴连杆和曲轴之间的润滑效果。

图4是本公开实施例提供的一种连接座的结构示意图。如图4所示，凹槽220延伸至轴瓦安装孔210的内壁，且凹槽220与轴瓦安装孔210连通。也即是，凹槽220从轴瓦安装孔210的内壁沿轴瓦安装孔210的径向延伸，且凹槽220位于轴瓦安装孔210的内壁上靠近轴瓦安装孔210两端的位置。

上述实现方式中，相较于将凹槽220设置成与轴瓦安装孔210间隔分布，通过将凹槽220设置成与轴瓦安装孔210连通，轴瓦300在受到杆颈的挤压后，轴瓦300可以直接向着凹槽220所在的位置变形，这个过程中轴瓦安装孔210的内壁对轴瓦300形变施加的阻挡力较小，所以轴瓦300更容易避让弯曲变形后的曲轴的杆颈，从而确保轴瓦300和杆颈之间能保留足量的间隙，让轴瓦300与杆颈之间存在合理的间隙量，以保证轴瓦300和杆颈之间的油膜厚度，改善曲轴连杆和曲轴之间的润滑效果。

图5是本公开实施例提供的一种连接座上凹槽的分布示意图。如图5所示，凹槽220在垂直于轴瓦安装孔210的轴线的方向上的截面可以是梯形，凹槽220尺寸较大的一端靠近轴瓦安装孔210。

这样将凹槽220的截面设置为梯形，并让凹槽220尺寸较大的一端靠近轴瓦安装孔210，以使轴瓦300在受到杆颈挤压后，更容易变形进入到凹槽220内，因而轴瓦300也更容易避让弯曲变形后的曲轴的杆颈，从而确保轴瓦300和杆颈之间能保留足量的间隙。同时，由于凹槽220的尺寸随着距轴瓦安装孔210的距离越远而逐渐减小，这样在轴瓦300进入到凹槽220后，轴瓦300越朝着杆体100的方向变形，轴瓦300受到凹槽220的槽壁施加的阻力也会越来越大，以抑制轴瓦300进一步变形，这样能防止轴瓦300转动角度过大，而影响曲轴连杆和曲轴之间的传动连接，提升曲轴连杆的可靠性。

可选地，凹槽220的深度为2mm至5mm，凹槽220的深度方向与轴瓦安装孔210的轴向平行。

将凹槽220的深度设置为以上范围，能避免凹槽220的尺寸设置过大而削弱曲轴连杆的刚度和强度，且避免凹槽220的尺寸设置过小，而起不到弱化连接座200，让连接座200局部结构刚度适当减小的目的。

作为示例，本公开实施例中，凹槽220的深度可以是3mm。凹槽220的深度设置为3mm，能使在弱化连接座200强度的同时，还避免过于削弱曲轴连杆的刚度和强度，让连接座200局部结构刚度适当减小的目的。

作为示例，本公开实施例中，凹槽220的深度可以是4mm。凹槽220的深度设置为4mm，能使在弱化连接座200强度的同时，还避免过于削弱曲轴连杆的刚度和强度，让连接座200局部结构刚度适当减小的目的。

作为示例，本公开实施例中，凹槽220的深度可以是5mm。凹槽220的深度设置为5mm，能使在弱化连接座200强度的同时，还避免过于削弱曲轴连杆的刚度和强度，让连接座200局部结构刚度适当减小的目的。

可选地，如图1所示，曲轴连杆包括杆体100和连接座200，连接座200位于杆体100的一端，连接座200包括第一弧形块211和第二弧形块212，第一弧形块211与杆体100的一端相连，第二弧形块212与第一弧形块211可拆卸连接，且第一弧形块211与第二弧形块212围成轴瓦安装孔210。

通过将连接座200设置成分体式结构，以便于将曲轴的杆颈安装在连接座200的轴瓦安装孔210内，方便拆装。

示例性地，如图1所示，第一弧形块211与第二弧形块212的两侧均具有连接块213，连接块213上具有贯通连接块213的通孔。在两个弧形块对接后，两个弧形块上对应的连接块213相抵，且连接块213上的通孔同轴。在需要固定两个弧形块时，通过螺栓214穿过两个连接块213的通孔，并在螺栓214的另一端通过螺母锁止，以将两个弧形块固定在一起。

示例性地，第一弧形块211与第二弧形块212的两侧均具有连接块213，在两个弧形块对接后，两个弧形块上对应的连接块213相抵。在需要固定两个弧形块时，通过螺钉或铆钉等紧固件穿过两个连接块213，以将两个弧形块固定在一起。

在本公开的其他一些实现方式中，第二弧形块212与第一弧形块211还可以焊接固定，在装配前连接座200为分体结构，第一弧形块211和第二弧形块212分离，待将曲轴和轴瓦300安装到第一弧形块211上后，将第二弧形块212压装在第一弧形块211上，采用焊接的方式将第一弧形块211和第二弧形块212固定在一起。

与可拆卸的连接方式相比，焊接固定能提升两个弧形块之间的连接可靠性，避免两个弧形块轻易松脱。

可选地，如图2所示，轴瓦安装孔210的内壁具有定位槽203，定位槽203靠近轴瓦安装孔210的端部。

其中，轴瓦300具有与定位槽203匹配的定位凸起301，定位凸起301位于定位槽203内。

上述实现方式中，通过在轴瓦300上设置定位凸起301，并在曲轴连杆相反的两面设置与定位凸起301相匹配的定位槽203，以将轴瓦300周向固定在轴瓦安装孔210内，以防止轴瓦300相对于轴瓦安装孔210转动。

示例性地，如图2所示，第一弧形块211的一端面上设有两个定位槽203，第二弧形块212的一端面上设有一个定位槽203，相应地，轴瓦300的端部也设有分别于三个定位槽203对应的三个定位凸起301。待轴瓦300插装至轴瓦安装孔210后，定位凸起301限制在定位槽203内，以限制定位凸起301周向转动。

示例性地，如图2所示，第一弧形块211的一端面上设有一个定位槽203，且第一弧形块211的另一端面也设有一个定位槽203。第二弧形块212的一端面上设有一个定位槽203，且第二弧形块212的另一端面也设有一个定位槽203。相应地，轴瓦300的两端也分别都设有两个定位槽203对应的两个定位凸起301。待轴瓦300插装至轴瓦安装孔210后，定位凸起301限制在定位槽203内，以限制定位凸起301周向转动。由于在连接座200的两个端面都设置有定位槽203，因此能进一步限制定位凸起301周向转动。

可选地，如图1、2所示，曲轴连杆上具有沿曲轴连杆的轴向延伸的减重孔110，减重孔110与凹槽220相连。

示例性地，如图1所示，减重孔110位于杆体100上，凹槽220位于连接座200上，减重孔110从杆体100上延伸至连接座200上，并与连接座200上的凹槽220相连。

通过设置减重孔110能有效降低曲轴连杆的重量，实现轻量化设计。且减重孔110与凹槽220相连，这样在加工凹槽220和减重孔110时，可以通过一次加工工艺直接加工出凹槽220和减重孔110，方便快速加工制作。

本公开实施例提供了一种发动机，该发动机包括如前文所述的曲轴连杆。

如图1所示，该曲轴连杆具有相反的第一端101和第二端102，曲轴连杆的第一端101具有轴瓦安装孔210，曲轴连杆的表面具有凹槽220，凹槽220位于轴瓦安装孔210的边缘，且位于轴瓦安装孔210靠近第二端102的一侧。

其中，发动机的曲轴的杆颈活动插装在曲轴连杆的连接座200中，发动机的活塞缸中的活塞与杆体100的另一端铰接。这样发动机在运转时，活塞缸内气体燃烧产生压力，以推动活塞伸缩，活塞伸缩以带动曲轴连杆动作，从而驱动曲轴转动，让发动机输出动力。

由于曲轴连杆的第一端101设有轴外安装孔210，且曲轴连杆的表面还具有凹槽220，凹槽220位于轴瓦安装孔210的边缘，且凹槽220在轴瓦安装孔210靠近第二端102的一侧。即通过在沿着轴瓦安装孔210的边缘位置去除一定的材料，以使曲轴连杆的第一端101的局部区域得到一定的弱化，让第一端101的局部区域刚度适当减小。这样在较大的载荷作用下，轴瓦安装孔210上与凹槽相对应的区域就容易产生一定的变形量，以避让弯曲变形后的曲轴的杆颈。也即是，曲轴的杆颈在受力变形后，若轴瓦300和杆颈之间间隙缩小，此时轴瓦300可以在曲轴的作用下，挤压轴瓦安装孔210对应凹槽220的区域发生一定的变形量，从而使轴瓦300和杆颈之间的间隙再次增大，保证轴瓦300与杆颈之间存在合理的间隙量，以保证轴瓦300和杆颈之间的油膜厚度，改善曲轴连杆和曲轴之间的润滑效果。

以上，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种曲轴连杆，其特征在于，所述曲轴连杆具有相反的第一端（101）和第二端（102），所述曲轴连杆的第一端（101）具有轴瓦安装孔（210），所述曲轴连杆的表面具有凹槽（220），所述凹槽（220）位于所述轴瓦安装孔（210）的边缘，且位于所述轴瓦安装孔（210）靠近所述第二端（102）的一侧，所述凹槽（220）延伸至所述轴瓦安装孔（210）的内壁，且所述凹槽（220）与所述轴瓦安装孔（210）连通，所述凹槽（220）用于在所述轴瓦安装孔（210）上与所述凹槽（220）对应的区域产生形变时，避让曲轴的杆颈；

所述凹槽（220）为弧形槽，所述弧形槽与所述轴瓦安装孔（210）同心，所述弧形槽对应圆弧所对的圆心角为30°至120°。

2.根据权利要求1所述的曲轴连杆，其特征在于，所述曲轴连杆的表面具有两个所述凹槽（220），两个所述凹槽（220）位于所述曲轴连杆相反的两面，且两个所述凹槽（220）在与所述轴瓦安装孔（210）的轴线垂直的平面上的正投影重合。

3.根据权利要求1或2所述的曲轴连杆，其特征在于，所述凹槽（220）的深度为2mm至5mm，所述凹槽（220）的深度方向与所述轴瓦安装孔（210）的轴向平行。

4.根据权利要求1或2所述的曲轴连杆，其特征在于，所述曲轴连杆包括杆体（100）和连接座（200），所述连接座（200）位于所述杆体（100）的一端，所述连接座（200）包括第一弧形块（211）和第二弧形块（212），所述第一弧形块（211）与所述杆体（100）相连，所述第二弧形块（212）与所述第一弧形块（211）可拆卸连接，且所述第一弧形块（211）与所述第二弧形块（212）围成所述轴瓦安装孔（210）。

5.根据权利要求1或2所述的曲轴连杆，其特征在于，所述轴瓦安装孔（210）的内壁具有定位槽（203）。

6.根据权利要求1或2所述的曲轴连杆，其特征在于，所述曲轴连杆上具有沿所述曲轴连杆的轴向延伸的减重孔（110），所述减重孔（110）与所述凹槽（220）相连。

7.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括如权利要求1至6任一项所述的曲轴连杆。

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