CN115091391A - 一种装配工装以及燃烧活塞总成装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配工装以及燃烧活塞总成装配方法，用于装配包括连接的燃烧活塞和传动部件的燃烧活塞总成，保证了燃烧活塞总成的安装准确性、降低了安装难度以及提高了装配效率。该所述装配工装设有用于容纳所述燃烧活塞的安装腔和用于固定所述燃烧活塞的至少一个防转位，至少一个防转位设于所述安装腔的腔壁上，用于与所述燃烧活塞的支腿的周面上的安装卡位相匹配。通过装配工装承载连接紧固时向燃烧活塞的周面施加的扭力，最大程度上保护了燃烧活塞的外表面结构，保证装配后的燃烧活塞总成的质量，同时人工装配时可固定燃烧活塞，仅对传动部件施加扭力，保证燃烧活塞与传动部件的螺纹连接质量和精度，降低了装配难度。

Description

一种装配工装以及燃烧活塞总成装配方法

技术领域

本发明涉及可变压缩比发动机技术领域，具体涉及一种装配工装以及燃烧活塞总成装配方法。

背景技术

可变压缩比发动机是一种可以动态改变发动机压缩比的技术，根据发动机不同的负载采用不同的压缩比即低负荷工况使用高压缩比提高热效率，高负荷工况下使用低圧缩比保证动力性。

为了实现压缩比可变的目的，该可变压缩比发动机与现有的普通发动机不同，需要在常规燃烧活塞上连接用于传动的燃烧齿板，构成燃烧活塞总成，以使燃烧活塞在曲轴的驱动下定向移动，实现燃烧活塞的上下运动并实现压缩比的可变。

但是目前该结构可变压缩比发动机尚处于试验阶段，暂无相关的量产实例，试制过程中零件装配主要依赖技术熟练的操作工进行手工装配，该可变压缩比发动机结构较为复杂，尤其是燃烧活塞总成的安装存在难度大、作业效率低且安装准确性难以得到有效保证的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种装配工装以及燃烧活塞总成装配方法，保证了燃烧活塞总成的安装准确性、降低了安装难度以及提高了装配效率。

实现本发明技术目的的方案为，一种装配工装，用于装配包括连接的燃烧活塞和传动部件的燃烧活塞总成，所述装配工装设有，

用于容纳所述燃烧活塞的安装腔；

用于固定所述燃烧活塞的至少一个防转位，设于所述安装腔的腔壁上，用于与所述燃烧活塞的支腿的周面上的安装卡位相匹配。

进一步地，所述装配工装包括连接的本体和第一连接件，所述本体和所述第一连接件合围成所述安装腔，所述本体和所述第一连接件均作用于所述燃烧活塞的外周面；

所述至少一个防转位设于所述本体和/或所述第一连接件上。

进一步地，所述本体为罩体，所述至少一个防转位位于所述罩体的内壁上；

所述第一连接件为弹性环；所述本体的外周面上设有用于定位所述弹性环的安装槽。

进一步地，所述罩体为圆心角大于180°的圆柱罩壳；所述罩体的型腔包括相连通的引导腔和与所述燃烧活塞的头部匹配的半圆柱腔，所述引导腔靠近所述罩体的内腔的开口，所述引导腔的尺寸不小于所述半圆柱腔的直径。

进一步地，所述燃烧活塞总成装配工装还包括用于保护所述传动部件的齿面的保护组件；所述保护组件包括，

第一保护板，具有与传动部件的第一侧匹配的保护面；

第二保护板，具有与传动部件的第二侧匹配的保护面；

第二连接件，连接于所述第一保护板和所述第二保护板。

进一步地，所述本体或所述保护组件上设有定位部。

进一步地，所述定位部位于所述本体的靠近所述燃烧活塞的头部的轴向端面上，且所述定位部与所述燃烧活塞共轴设置。种基于上述的装配工装的燃烧活塞总成装配方法，包括以下步骤：

将燃烧活塞置入所述安装腔中、并使所述防转位与所述燃烧活塞的支腿周面上的安装卡位对位；

将燃烧活塞总成的螺套拧入所述活塞头部中，将燃烧活塞总成的螺柱拧入所述螺套中；

将所述传动部件与所述螺柱螺纹连接，以使所述传动部件的定位孔和所述活塞头部上的销孔对位；在所述销孔和所述定位孔中安装连接销；

拆除所述装配工装，得到所述燃烧活塞总成，完成装配。

进一步地，所述将所述传动部件与所述螺柱螺纹连接，具体包括，将所述传动部件相对拧紧于所述螺柱上至第一预设力矩，第一预设力矩小于所述螺柱的屈服力矩；将所述传动部件相对拧紧于所述螺柱上至第二预设力矩，所述第二预设力矩大于所述螺柱的屈服力矩。

进一步地，所述第一预设力矩为0.5T～0.7T，其中T为所述螺柱的屈服力矩，以使步骤所述将所述传动部件相对拧紧于所述螺柱上至第二预设力矩中，所述传动部件与所述螺柱的相对转动角度a为0°＜a≤360°，且所述第二预设力矩小于所述螺柱的屈服极限力矩。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种装配工装，该装配工装用于装配包括连接的燃烧活塞和传动部件的燃烧活塞总成，装配工装设有安装腔和用于固定燃烧活塞的至少一个防转位，至少一个防转位设于安装腔的腔壁上，并用于与燃烧活塞的支腿的周面上的安装卡位相匹配，以将置于安装腔内的燃烧活塞与装配工装固定为一体，以同轴转动，且在燃烧活塞伸出于安装腔外的连接部与传动部件相对转动并通过螺纹连接拧紧时，通过装配工装承载连接紧固时向燃烧活塞的周面施加的扭力，最大程度上保护了燃烧活塞的外表面结构，保证装配后的燃烧活塞总成的质量。另外还可以选择通过固定装配工装间接固定燃烧活塞，使得人工装配时可固定燃烧活塞，仅对传动部件施加扭力，保证燃烧活塞与传动部件的螺纹连接质量和精度，降低了装配难度，同时保护燃烧活塞的外表面结构。

本发明提供的一种基于上述的装配工装的燃烧活塞总成装配方法，包括以下步骤：

将燃烧活塞置入安装腔中、并使防转位与燃烧活塞的支腿周面上的安装卡位对位，使得燃烧活塞和安装腔连接为一体结构，实现燃烧活塞的定位以及可同轴转动；

将燃烧活塞总成的螺套拧入活塞头部中，将燃烧活塞总成的螺柱拧入螺套中，在此步骤中通过装配工装固定和/或承载施加的扭力，通过螺纹拧紧连接，使螺套、螺柱、燃烧活塞以及安装腔的定位、实现同轴转动，且扭力施加于装配工装上，保护燃烧活塞；

将传动部件与螺柱螺纹连接，以使传动部件的定位孔和活塞头部上的销孔对位；在销孔和定位孔中安装连接销，此步骤中，原本应作用于燃烧活塞头部的扭力或反作用力由装配工装传递至燃烧活塞上的安装卡位，保护了燃烧活塞的整体结构；

拆除装配工装，得到燃烧活塞总成，完成装配。

综上本发明提供的装配工装以及燃烧活塞总成装配方法，至少保证了燃烧活塞总成的安装准确性、降低了安装难度以及提高了装配效率。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的装配工装与燃烧活塞总成的连接示意图；

图2为图1的爆炸示意图；

图3为图1中的装配工装的本体与第一连接件组装后的俯视图；

图4为图1中的燃烧活塞总成的剖面图；

图5为图1中的燃烧活塞的结构示意图。

附图说明：10-安装腔；20-防转位；30-本体，31-引导腔，32-半圆柱腔，33-安装槽，34-减重孔；40-第一连接件，50-保护组件，51-第一保护板，52-第二保护板，53-第二连接件；60-定位部；70燃烧活塞，71-头部，72-支腿，73-安装卡位，74-螺柱，75-螺套；80-传动部件。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

为了解决现有技术中，可变压缩比发动机的燃烧活塞总成安装难度大、作业效率低且安装准确性难以得到有效保证的技术问题，本发明提供了一种装配工装以及燃烧活塞总成装配方法，保证了燃烧活塞总成的安装准确性、降低了安装难度以及提高了装配效率。下面通过2个具体实施例对本发明的技术内容进行详细介绍：

实施例1

实施例提供了一种装配工装，用于装配包括连接的燃烧活塞70和传动部件80的燃烧活塞总成，该装配工装设有安装腔10和用于固定燃烧活塞70的至少一个防转位20，至少一个防转位20设于安装腔10的腔壁上，并用于与燃烧活塞70的支腿72的周面上的安装卡位73相匹配，以将置于安装腔10内的燃烧活塞70与装配工装固定为一体，以同轴转动，且在燃烧活塞70伸出于安装腔10外的连接部与传动部件80相对转动并通过螺纹连接拧紧时，通过装配工装承载连接紧固时向燃烧活塞70的周面施加的扭力，最大程度上保护了燃烧活塞70的外表面结构，保证装配后的燃烧活塞总成的质量。另外还可以选择通过固定装配工装间接固定燃烧活塞70，使得人工装配时可固定燃烧活塞70，仅对传动部件80施加扭力，保证燃烧活塞70与传动部件80的螺纹连接质量和精度，降低了装配难度，同时保护燃烧活塞70的外表面结构。

需要说明的是，正如背景技术记载的，普通的发动机的不具有与燃烧活塞70连接的传动部件80，燃烧活塞70的头部71和支腿72通过螺套75和螺柱74连接，且支腿72再通过伸出于支腿72外的螺柱74连接传动部件80，即可以毫无疑义得得知该装配工装用于装配得是可变压缩比发动机的燃烧活塞总成。

本申请对安装腔10的形状不做具体限定，在一些实施方式中，安装腔10可以与燃烧活塞70的头部71以及安装卡位73上方的支腿72形状匹配，即可以设计为截面尺寸变化的结构，该安装腔10的腔壁各处均与燃烧活塞70接触。在另一些实施方式中，该安装腔10也可以为与燃烧活塞70的头部71形状匹配的直通腔，即安装腔10的腔壁仅与燃烧活塞70的头部71的周面以及支腿72的安装卡位73接触。

本申请对装配工装的具体结构以及安装腔10的成型方式不做限定，可以为任一种可以实施的方案和结构，只要满足可以将燃烧活塞70与安装腔10对应的装配工装的部分结构连接为可同轴转动的整体即可。比如，在一些实施方式中，装配工装可以包括两个对接的壳体，两个壳体分别具有型腔，且两个壳体扣合并固定后，两个型腔连通后构成上述的安装腔10。

为了简化结构，同时便于观察安装腔10内的燃烧活塞70的情况，在一些实施方式中，装配工装包括连接的本体30和第一连接件40，本体30和第一连接件40合围成安装腔10，即本体30构成安装腔10的主要腔壁，本体30和第一连接件40均作用于燃烧活塞70的外周面；第一连接件40连接于本体30用于置入燃烧活塞70的开口处，以封闭部分开口，保证燃烧活塞70在径向上的定位固定。

本实施例对防转位20的设置位置不做具体限定，具体地，至少一个防转位20设于本体30和/或第一连接件40上，只要保证第一连接件40的强度以及结构足以满足与安装卡位73的限位要求即可，具体不同的设置方式与燃烧活塞70的放置位置对应即可。

本实施例对本体30的结构以及第一连接件40的数量不做具体限定，且第一连接件40的设置位置也不做限定，具体根据本体30的结构调整设计，以使本体30和第一连接件40实现最佳的作用于燃烧活塞70的方案。比如本体30远离上述的本体30用于置入燃烧活塞70的开口的一侧还具有小于燃烧活塞70头部71尺寸的侧口时，可以在开口侧和侧口侧均设置第一连接件40，以使安装腔10的腔壁在各个方位上均接触抵接燃烧活塞70。

为了实现第一连接件40与本体30的连接固定，同时简化结构、方便装配时的组装，优选地，在一些实施方式中，本体30为罩体，至少一个防转位20位于罩体与支腿72位置对应的内壁上；第一连接件40为弹性环；本体30的外周面上设有用于定位弹性环的安装槽33。

为了加强本体30与第一连接件40同轴固定，同时便于加工制造，优选地，防转位20的数量为两个以上，且其中的两个防转位20间隔设置且分布于同一条直径的两端。

为了充分的与防转位20接触，保证同轴固定效果，优选地，在一些实施方式中，罩体为圆心角大于180°的圆柱罩壳；罩体的型腔包括相连通的引导腔31和与燃烧活塞70的头部71匹配的半圆柱腔32，引导腔31靠近罩体的内腔的开口，引导腔31的尺寸不小于半圆柱腔32的直径，以保证燃烧活塞70顺利置入罩体内的同时，相比于可增大防转位20与安装卡位73的接触面积。

由于传动部件80的两个侧面上均设有用于与齿轮啮合传动的齿结构，在一些实施方式中，燃烧活塞总成装配工装还可以包括用于保护传动部件80的齿面的保护组件50；保护组件50包括第一保护板51、第二保护板52和第二连接件53。第一保护板51具有与传动部件80的第一侧匹配的保护面；第二保护板52具有与传动部件80的第二侧匹配的保护面；第二连接件53连接于第一保护板51和第二保护板52。

本实施例对第二连接件53的结构不做具体限定，可以为通过螺纹件紧固连接的连接杆，可以为与第一连接件40一样，为弹性环，同样的，为了安装弹性环，第一保护板51和第二保护板52远离保护面的侧面上设有沉槽。

为了在燃烧活塞70和传动部件80螺纹拧紧连接时，便于控制装配的所需角度以及便于控制、施加扭力，在一些实施例中，本体30或保护组件50上还可以设有定位部60，即可以选择燃烧活塞70或传动部件80固定，仅转动其中一个、仅对其中一个施加扭力以旋紧至另一个上。

由于燃烧活塞70结构更复杂，受力情况也更复杂，优选地，定位部60位于本体30的靠近燃烧活塞70的头部71的轴向端面上。本申请不限制定位部60的结构，可以为本体30的自身异形结构，也可以为设置于本体30上的异形凸台，比如六角凸台等。

为了增强装配工装的抗扭力性能，优选地，在一些实施方式中，定位部60与燃烧活塞70共轴设置。

在一些实施方式中，为了降低装配工装的成本以及重量，罩体上设有减重孔34。

本实施例提供的装配工装，通过第一连接件40将置于安装腔10内的燃烧活塞70与本体30固定为一体，以实现同轴转动，且在燃烧活塞70伸出于安装腔10外的连接部与传动部件80相对转动并通过螺纹连接拧紧时，通过本体30承载连接紧固时向燃烧活塞70的周面施加的扭力，最大程度上保护了燃烧活塞70的外表面结构，并通过保护组件50保护传动部件80即燃烧齿板，保证装配后的燃烧活塞总成的质量。另外还可以选择通过固定本体30或保护组件50间接固定燃烧活塞70或传动部件80，使得人工装配时可固定燃烧活塞70/传动部件80，仅对传动部件80/燃烧活塞70施加扭力，保证燃烧活塞70与传动部件80的螺纹连接质量和精度，降低了装配难度，同时保护燃烧活塞70的外表面结构。

实施例2

基于同样的发明构思，本发明提供的一种基于实施例1中的装配工装的燃烧活塞总成装配方法，包括以下步骤：

将燃烧活塞70置入安装腔10中、并使防转位20与燃烧活塞70的支腿72周面上的安装卡位73对位，使得燃烧活塞70和安装腔10连接为一体结构，实现燃烧活塞70的定位以及可同轴转动；

将燃烧活塞总成的螺套75拧入活塞头部71中，将燃烧活塞总成的螺柱74拧入螺套75中，在此步骤中通过装配工装固定和/或承载施加的扭力，通过螺纹拧紧连接，使螺套75、螺柱74、燃烧活塞70以及安装腔10的定位、实现同轴转动，且扭力施加于装配工装上，保护燃烧活塞70；

将传动部件80与螺柱74螺纹连接，以使传动部件80的定位孔和活塞头部71上的销孔对位；在定位孔和销孔中安装连接销，定位孔和销孔轴线均与螺柱74轴线平行。此步骤中，原本应作用于燃烧活塞70头部71的扭力或反作用力由装配工装传递至燃烧活塞70上的安装卡位73，保护了燃烧活塞70的整体结构；

拆除装配工装，得到燃烧活塞总成，完成装配。

燃烧活塞总成装配过程中的难点在于，既需保护燃烧齿板上的齿轮结构，又需要保证定位孔和销控的对位以及传动部件80与燃烧活塞70的拧紧质量。为了保证定位孔和销孔的有效对位，同时保证两者的拧紧质量，本实施例中，将传动部件80与螺柱74螺纹连接，具体包括，将传动部件80相对拧紧于螺柱74上至第一预设力矩，第一预设力矩小于螺柱74的屈服力矩；将传动部件80相对拧紧于螺柱74上至第二预设力矩，第二预设力矩大于螺柱74的屈服力矩。即将拧紧过程分为两次，相比于一次拧至第二预设力矩的方案，可有效避免螺纹不良或者铝屑导致的假力矩。

针对不同尺寸以及设计参数的燃烧活塞总成的装配，本实施例中，第一预设力矩为0.5T～0.7T，其中T为螺柱74的屈服力矩，以使步骤将传动部件80相对拧紧于螺柱74上至第二预设力矩中，传动部件80与螺柱74的相对转动角度a为0°＜a≤360°，且第二预设力矩小于螺柱74的屈服极限力矩，主要目的是为了保证销孔和定位孔对位准确。

需要说明的是，螺柱74的屈服力矩T与设计的时候有关系，这个跟螺栓的公称直径、强度、螺纹规格有关系，确定螺栓型号之后，一般需要先做标定试验，确定螺栓的屈服力矩，然后再进行屈服拧紧的数值设计，即第一预设力矩和第二预设力矩的选值。

下面以一个具体的装配过程对本实施例的装配方法进行说明：

(1)使用燃烧活塞70固定工装对燃烧活塞70进行固定，将燃烧活塞70螺套75和燃烧活塞70螺柱74依次拧入燃烧活塞70内，拧紧力矩25N·m；

(2)将燃烧齿板保护板和燃烧齿板固定环安装至燃烧齿板上后，拧紧至燃烧螺柱74上，第一预设力矩为40N·m。

(3)继续拧紧燃烧齿板，对准燃烧齿板和燃烧活塞70上的定位孔和销孔后，安装弹簧销，拧紧角度范围为0°＜a≤360°，即不管第一次拧紧是否已经成功对位均进行二次拧紧，以使达到屈服状态。

本实施例提供的燃烧活塞总成装配方法，通过使传动部件80与螺柱74之间的拧紧在发生屈服到屈服极限之间，与普通螺栓在屈服之前的拧紧不同，本方案一是可以尽可能的发挥螺栓强度的潜能，降低成本，二是基于可变压缩比结构，受不同摩擦系数影响如采用普通螺栓的力矩拧紧无法保证销孔与定位孔的对位，使用屈服拧紧法可以有效保证紧固效果保证机构不会失效。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种装配工装，其特征在于，用于装配包括连接的燃烧活塞和传动部件的燃烧活塞总成，所述装配工装设有，

用于容纳所述燃烧活塞的安装腔；

用于固定所述燃烧活塞的至少一个防转位，设于所述安装腔的腔壁上，用于与所述燃烧活塞的支腿的周面上的安装卡位相匹配。

2.如权利要求1所述的装配工装，其特征在于，所述装配工装包括连接的本体和第一连接件，所述本体和所述第一连接件合围成所述安装腔，所述本体和所述第一连接件均作用于所述燃烧活塞的外周面；

所述至少一个防转位设于所述本体和/或所述第一连接件上。

3.如权利要求2所述的装配工装，其特征在于，所述本体为罩体，所述至少一个防转位位于所述罩体的内壁上；

所述第一连接件为弹性环；所述本体的外周面上设有用于定位所述弹性环的安装槽。

4.如权利要求3所述的装配工装，其特征在于，所述罩体为圆心角大于180°的圆柱罩壳；所述罩体的型腔包括相连通的引导腔和与所述燃烧活塞的头部匹配的半圆柱腔，所述引导腔靠近所述罩体的内腔的开口，所述引导腔的尺寸不小于所述半圆柱腔的直径。

5.如权利要求2-4中任一项所述的装配工装，其特征在于，所述燃烧活塞总成装配工装还包括用于保护所述传动部件的齿面的保护组件；所述保护组件包括，

第一保护板，具有与传动部件的第一侧匹配的保护面；

第二保护板，具有与传动部件的第二侧匹配的保护面；

第二连接件，连接于所述第一保护板和所述第二保护板。

6.如权利要求5所述的装配工装，其特征在于，所述本体或所述保护组件上设有定位部。

7.如权利要求6所述的装配工装，其特征在于，所述定位部位于所述本体的靠近所述燃烧活塞的头部的轴向端面上，且所述定位部与所述燃烧活塞共轴设置。

8.一种基于权利要求1-7中任一项所述的装配工装的燃烧活塞总成装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

将燃烧活塞置入所述安装腔中、并使所述防转位与所述燃烧活塞的支腿周面上的安装卡位对位；

将燃烧活塞总成的螺套拧入所述活塞头部中，将燃烧活塞总成的螺柱拧入所述螺套中；

将所述传动部件与所述螺柱螺纹连接，以使所述传动部件的定位孔和所述活塞头部上的销孔对位；在所述销孔和所述定位孔中安装连接销；

拆除所述装配工装，得到所述燃烧活塞总成，完成装配。

9.如权利要求8所述的燃烧活塞总成装配方法，其特征在于，所述将所述传动部件与所述螺柱螺纹连接，具体包括，将所述传动部件相对拧紧于所述螺柱上至第一预设力矩，第一预设力矩小于所述螺柱的屈服力矩；将所述传动部件相对拧紧于所述螺柱上至第二预设力矩，所述第二预设力矩大于所述螺柱的屈服力矩。

10.如权利要求9所述的燃烧活塞总成装配方法，其特征在于，所述第一预设力矩为0.5T～0.7T，其中T为所述螺柱的屈服力矩，以使步骤所述将所述传动部件相对拧紧于所述螺柱上至第二预设力矩中，所述传动部件与所述螺柱的相对转动角度a为0°＜a≤360°，且所述第二预设力矩小于所述螺柱的屈服极限力矩。

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