CN205013072U - 一种发动机活塞连杆组的润滑冷却组合式结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机械技术领域，提出一种发动机活塞连杆组的润滑冷却组合式结构。提出的一种发动机活塞连杆组的润滑冷却组合式结构包括有连杆润滑结构和活塞冷却结构；连杆润滑结构具有位于曲轴连杆轴颈上的连杆轴颈油孔（8）；连杆轴颈油孔（8）为位于曲轴连杆轴颈上的径向通孔，并与柴油机主油道相通；连杆小端（13）的上端设置有用以与活塞冷却结构相连通的导油套（27）；活塞冷却结构具有的内冷却腔（25）；导油套（27）的上端出口位于内冷却腔（25）内；内冷却腔（25）的外围设置有外冷却腔（23）。本实用新型的活塞冷却和连杆润滑共享同一个机油通道，设计更简便，可靠性更高，并具有润滑及冷却效率高的特点。

Description

一种发动机活塞连杆组的润滑冷却组合式结构

技术领域

本实用新型属于机械技术领域，涉及一种发动机活塞连杆组的润滑冷却组合式结构。

背景技术

活塞连杆组是发动机重要的传动部件,它把燃烧气体的压力传给曲轴,使曲轴旋转并输出动力，活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等零件组成；活塞与气缸盖构成燃烧室，承受燃气膨胀压力，通过活塞销和连杆将动力传给曲轴，受连杆带动完成进气、压缩、排气三个辅助行程；

活塞由头部和裙部两部分组成。活塞头部切有若干环形槽，用以安装活塞环。活塞裙部是活塞在气缸内运动的导向部分，活塞裙部设有活塞销孔用来安装活塞销。

活塞环分为气环和油环两种。气环的作用是密封活塞与气缸壁之间的间隙，防止气缸内的气体漏入曲轴箱，并将活塞头部的热量传给气缸壁。油环的作用是将气缸壁上多余的润滑油刮下，减少润滑油窜入燃烧室，延缓燃烧室内积炭层的生成。油环还可以使气缸壁上润滑油膜分布均匀，改善活塞润滑条件。

活塞销用来连接活塞与连杆，并传递两者之间的作用力。活塞销两端支承在活塞裙部的销孔中，为了防止销的轴向窜动，常在活塞裙部销孔两端用锁环嵌入环槽限位。

连杆的作用是连接活塞与曲轴，并传递两者之间的作用力。使活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。连杆由小端、杆身、连杆盖三部分组成。连杆小端孔内压有减磨衬套，衬套和活塞销连接；连杆杆身的大端半圆孔与连杆盖的半圆孔通过连杆螺栓相连，为了减少摩擦，延长连杆轴颈的寿命，杆身的大端半圆孔和连杆盖的半圆孔内分别内嵌两个半圆形的薄壁连杆轴瓦。

由于活塞承受机械负荷和热负荷的双重作用，工作条件非常恶劣，必须设计可靠的冷却结构，以降低活塞表面的温度，另一方面，连杆承受较大的机械负荷，连杆小端衬套和连杆轴瓦这两对轴承之间的承载力较大，需要可靠的润滑结构。现有许多发动机的活塞采用冷却喷嘴供油冷却，如专利《一种带有导入式冷却油腔的全钢活塞》（CN202883148U）就采用该结构，冷却喷嘴安装在机体上，活塞在往复运动过程中，喷嘴与活塞进油孔的距离时大时小，喷入活塞冷却腔的机油时多时少，活塞冷却不充分；另一方面，为保证喷嘴的喷射距离，喷孔直径非常小，一些极小的颗粒都可能造成喷孔堵塞，堵塞严重时会引起活塞拉缸。连杆小端衬套与活塞销通常采用飞溅润滑，润滑油通常来自活塞环自气缸套上刮下来的机油，机油压力低、流速慢且容易夹带活塞环从气缸套上刮出的金属屑，进而刮伤连杆小端衬套。如何采取有效措施改善活塞冷却及连杆润滑效果，是许多发动机厂家持续关注的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提出一种发动机活塞连杆组的润滑冷却组合式结构。

本实用新型为完成上述目的采用如下技术方案：

一种发动机活塞连杆组的润滑冷却组合式结构，活塞连杆组包括有活塞、活塞销和连杆；所述连杆的连杆小端通过活塞销与所述的活塞连接；所述的活塞销与所述的连杆小端之间设置有连杆小端衬套；所述连杆杆身的大端半圆孔和连杆盖的半圆孔内分别内嵌两个半圆形的上连杆轴瓦和下连杆轴瓦，上、下连杆轴瓦安装在曲轴的连杆轴颈上，并与连杆轴颈间隙配合，连杆杆身和连杆盖通过螺栓连接；所述的连杆杆身和连杆盖上均具有与所述的螺栓配合的螺栓孔，且所述的螺栓与所述的螺栓孔间隙配合；所述的润滑冷却组合式结构包括有连杆润滑结构和活塞冷却结构；所述的连杆润滑结构具有位于所述曲轴连杆轴颈上的连杆轴颈油孔；所述的连杆轴颈油孔为位于曲轴连杆轴颈上的径向通孔，并与柴油机主油道相通；所述下连杆轴瓦的内孔壁面上具有与连杆轴颈油孔相通的油槽Ⅱ；所述下连杆轴瓦的外壁面上具有沿圆周分布的多个径向通油孔Ⅰ；多个所述的径向通油孔连通所述的油槽Ⅱ与油槽Ⅲ；所述油槽Ⅲ为位于连杆盖内壁面上的半圆形油槽，所述的油槽Ⅲ连通螺栓与所述的螺栓孔之间的环形间隙，且螺栓与螺栓孔之间的所述环形间隙形成油腔；所述的油腔通过连杆杆身上的斜油孔与连杆杆身上直油孔的一端相连通；所述斜油孔的中心线与连杆杆身的中心线成30°夹角；所述直油孔的中心线与连杆杆身中心线重合；所述直油孔的另一端与连杆小端上的油槽Ⅰ相连通；所述的油槽Ⅰ为位于连杆小端内孔中心的环形槽；所述的连杆小端衬套上具有多个沿连杆小端衬套的270°圆周均布的径向通油孔Ⅱ；多个所述的径向通油孔Ⅱ与油槽Ⅰ相通；所述连杆小端衬套的内壁面上具有弧形槽，且所述弧形槽的弧度为270°；所述的弧形槽通过多个径向通油孔Ⅱ与油槽Ⅰ相通；所述连杆小端的顶部具有出油孔，所述出油孔的中心线与连杆杆

身中心线重合；所述的出油孔与所述的油槽Ⅰ相通；

所述连杆小端的上端设置有用以与活塞冷却结构相连通的导油套；所述的导油套为中心具有进油通道的阶梯状回转体，阶梯状回转体的外圆为三个阶梯轴，上端轴颈最小，中间轴颈较大，下端轴颈最大，中间轴颈与下端轴颈采用圆弧过渡；所述阶梯状回转体的下端面为与连杆小端顶部外圆面相切的圆锥面；导油套中心所具有的进油通道为上小下大、且连接处为锥面过渡的阶梯孔；导油套的所述上端轴颈上套置有弹簧；所述弹簧的下端通过支撑垫圈支撑在导油套的上阶梯面上，所述弹簧的上端与活塞冷却结构的弹簧座接触，并在所述的弹簧座与所述的弹簧之间设置压紧垫圈，由所述的导油套将活塞冷却结构与连杆润滑结构连通；所述的弹簧座为设置在活塞裙部上方的柱状凸台；柱状凸台具有上小下大的阶梯孔，阶梯孔的小孔与导油套上端轴颈间隙配合，大孔与导油套中间轴颈的外圆间隙配合，大孔下端具有用以安装弹性挡圈的环形槽；所述弹性挡圈为环状结构，弹性挡圈的内孔直径小于导油套中间轴颈外圆的直径，用以在安装连杆之前，防止导油套从活塞上滑落；

所述的活塞冷却结构具有环围所述的弹簧座设置的内冷却腔；所述的内冷却腔为顶面为球形的环形结构；所述的导油套的上端出口位于所述的内冷却腔内；所述内冷却腔的外围设置有外冷却腔；所述的外冷却腔为上大下小的环形结构，并通过沿活塞轴线周向均布的多个导油孔与内冷却腔相连通；所述外冷却腔的下方具有回油孔；所述回油孔位于活塞裙部上，回油孔的一端与外冷却腔相通，另一端与外界相通。

本实用新型提出的发动机活塞连杆组的润滑冷却组合式结构，采用上述技术方案，具有如下有益效果：

1）活塞冷却和连杆润滑共享同一个机油通道，设计更简便，可靠性更高；

2）润滑连杆小端衬套和活塞销配合面、连杆轴瓦和连杆轴颈配合面的机油，冷却活塞的机油，都来自发动机机体内的压力油腔，机油流速高、流量大、供油充分，润滑及冷却效率高。

3）机油进行连杆润滑的同时，仍有持续不断的机油进入活塞的冷却腔进行活塞冷却，一路润滑油同时完成了连杆润滑和活塞冷却，与安装活塞冷却喷嘴的结构相比，结构更简单，可靠性更高，同时节省了成本。

4）活塞采用内、外两层冷却腔，由内到外逐层冷却，内冷却腔,对发动机燃烧室底部进行冷却，外冷却腔对活塞头部外圆、燃烧室侧壁进行冷却，大幅降低了活塞因承受较高的热负荷而产生的热应力和热应变，提高了活塞的疲劳寿命。

5）活塞冷却和连杆润滑连接装置起到了很好的媒介作用，发动机工作时，弹簧通过压紧垫圈和支撑垫圈，在活塞的弹簧座中处于压缩状态，随着连杆的左右摆动，导油套在弹簧的压缩作用下，下端孔口倒角面始终紧贴在连杆小头球面上，有效预防机油上行到活塞过程中出现泄漏等问题，充分保证了进入活塞的冷却油量，活塞冷却更加可靠。另外，安装在活塞的弹簧座上的弹性挡圈内孔略小于导油套的中间轴颈，可以防止在安装连杆前连接装置掉落，保证连接装置安装可靠性。

附图说明

图1为本实用新型中连杆杆身和连杆盖的润滑结构剖视图。

图2为本实用新型中连杆小端润滑结构和活塞冷却结构剖视图。

图中：1、连杆杆身；2、连杆轴颈；3、下连杆轴瓦；4、油槽Ⅱ；5、连杆盖；6、油槽Ⅲ；7、径向通油孔Ⅰ；8、连杆轴颈油孔；9、油腔；10、螺栓；11、斜油孔；12、直油孔；13、连杆小端；14、连杆小端衬套；15、活塞销；16、径向通油孔Ⅱ；17、油槽Ⅰ；18、弧形槽；19、出油孔；20、回油孔；21、活塞头部；22、弹性挡圈；23、外冷却腔；24、导油孔；25、内冷却腔；26、弹簧座；27、导油套；28、压紧垫圈；29、弹簧；30、支撑垫圈；31、活塞裙部；32、上连杆轴瓦。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本实用新型加以说明：

如图1、图2所示，一种发动机活塞连杆组的润滑冷却组合式结构，活塞连杆组包括有活塞、活塞销15和连杆；所述连杆的连杆小端13通过活塞销15与所述的活塞连接；所述的活塞销15与所述的连杆小端13之间设置有连杆小端衬套14；所述连杆杆身1的大端半圆孔和连杆盖的半圆孔内分别内嵌两个半圆形的上连杆轴瓦32和下连杆轴瓦3，上、下连杆轴瓦安装在曲轴的连杆轴颈2上，并与连杆轴颈2间隙配合，连杆杆身1和连杆盖5通过螺栓10连接；所述的连杆杆身1和连杆盖5上均具有与所述的螺栓10配合的螺栓孔，且所述的螺栓10与所述的螺栓孔间隙配合；所述的润滑冷却组合式结构包括有连杆润滑结构和活塞冷却结构；所述的连杆润滑结构具有位于曲轴所述连杆轴颈上的连杆轴颈油孔8；所述的连杆轴颈油孔8为位于曲轴连杆轴颈上的径向通孔，并与柴油机主油道相通；所述的下连杆轴瓦3的内孔壁面上具有与连杆轴颈油孔相通的油槽Ⅱ4；所述下连杆轴瓦3的外壁面上具有沿圆周分布的十一个径向通油孔Ⅰ7；十一个所述的径向通油孔7连通所述的油槽Ⅱ4与油槽Ⅲ6；所述油槽Ⅲ6为位于连杆盖内壁面上的半圆形槽，所述的油槽Ⅲ6连通螺栓10与所述的螺栓孔之间的环形间隙，且螺栓10螺栓孔之间的所述环形间隙形成油腔9；所述的油腔9通过连杆杆身上的斜油孔11与连杆杆身上直油孔12的一端相连通；所述斜油孔11的中心线与连杆杆身的中心线成30°夹角；所述直油孔12的中心线与连杆杆身中心线重合；所述直油孔12的另一端与连杆小端上的油槽Ⅰ17相连通；所述的油槽Ⅰ17为位于连杆小端内孔中心的环形槽；所述的连杆小端衬套14上具有多个沿连杆小端衬套的270°圆周均布的径向通油孔Ⅱ16；多个所述的径向通油孔Ⅱ16与油槽Ⅰ17相通；所述连杆小端衬套14的内壁面上具有弧形槽18，且所述弧形槽18的弧度为270°；所述的弧形槽18通过多个径向通油孔Ⅱ16与油槽Ⅰ17相通？；所述连杆小端的顶部具有出油孔19，所述出油孔的19中心线与连杆杆身中心线重合；所述的出油孔19与所述的油槽Ⅰ17相通；

所述连杆小端13的上端设置有用以与活塞冷却结构相连通的导油套27；所述的导油套27为中心具有进油通道的阶梯状回转体，阶梯状回转体的外圆为两个阶梯轴，上端轴颈最小，中间轴颈较大，下端轴颈最大，中间轴颈与下端轴颈采用圆弧过渡；所述阶梯状回转体的下端面为圆锥面，圆锥面与连杆小端顶部的外圆面相切；导油套27中心所具有的进油通道为上小下大、且连接处为锥面过过渡的阶梯孔；导油套27的所述上端轴颈上套置有弹簧29；所述弹簧29的下端通过支撑垫圈30支撑在导油套27的上阶梯面上，所述弹簧27的上端与活塞冷却结构的弹簧座26接触，并在所述的弹簧座26与所述的弹簧29之间设置压紧垫圈28，由所述的导油套27将活塞冷却结构与连杆润滑结构连通；所述压紧垫圈28是环状结构，垫圈内孔与导油套27上端轴颈是较大的间隙配合，垫圈下端面与弹簧29上端面接触；所述支撑垫圈30是环状结构，垫圈内孔与导油套27上端外圆是较大的间隙配合，垫圈上端面与弹簧29下端面接触，垫圈下端面与导油套27上阶梯面接触；所述的弹簧座26为设置在活塞裙部上方的柱状凸台；柱状凸台具有上小下大的阶梯孔，阶梯孔的小孔与导油套上端轴颈间隙配合，大孔与导油套中间轴颈的外圆间隙配合，大孔下端有一个环形槽，环形槽内安装有一个弹性挡圈22，所述弹性挡圈22是环状结构，挡圈安装在导油套27内孔的环形槽内，弹性挡圈22内孔直径略小于导油套27中间轴颈外圆的直径，弹性挡圈22的作用是，在安装连杆之前，防止导油套27从活塞上滑落；

所述的活塞冷却结构具有环绕所述的弹簧座设置的内冷却腔25；所述的内冷却腔25为顶面为球形的环形结构；所述的导油套27的上端出口位于所述的内冷却腔25内；所述内冷却腔25的外围设置有外冷却腔23；所述的外冷却腔23为上大下小的环形结构，并通过沿活塞轴线周向均布的多个导油孔24与内冷却腔相连通；所述外冷却腔23的下方具有回油孔20；所述回油孔20位于活塞裙部31上，回油孔20的一端与外冷却腔23相通，另一端与外界相通。

本实用新型所述的一种发动机带连杆润滑和活塞冷却的组合式结构的连杆润滑原理：压力机油从机体主压力油道进入连杆轴颈油孔8，一部分流入连杆轴颈2和上连杆轴瓦32的配合表面进行润滑，另一部分流入油槽Ⅱ4，经径向通油孔Ⅰ进入油槽Ⅲ6，再经连杆螺栓和连杆体之间的油腔9，进入斜油孔11，经直油孔12流入连杆小端的油槽Ⅰ17；然后一部分机油经油孔16，进入弧形槽18，再流入连杆小端衬套14与活塞销15的配合表面进行润滑，另一部分油槽Ⅰ17内的出油孔19流出连杆；润滑连杆的机油来自机体主压力油道，加强了下连杆轴瓦3与连杆轴颈配合面、连杆小端衬套14与活塞销15的强制润滑效果；油槽Ⅲ6、油槽Ⅱ4、油槽Ⅰ17和弧形槽18具有很好的储油作用，在发动机起动及非正常停机瞬间，机油泵会出现供油不足的现象，存储在各油槽内的机油可以及时补充，提高了连杆润滑的可靠性。

本实用新型所述的一种发动机带连杆润滑和活塞冷却的组合式结构的活塞冷却原理：从出油孔19流出的机油经导油套27的内孔分散喷入活塞的内冷却腔25，对发动机燃烧室底部进行冷却，然后机油经导油孔24进入活塞的外冷却腔23，对活塞头部外圆、燃烧室侧壁进行冷却，然后机油经回油孔20流到外界，在此过程中，活塞内、外腔逐层冷却，将活塞表面温度控制在合理范围内，降低了活塞的热膨胀量，规避了活塞与气缸套粘结的风险，提高了发动机的可靠性。

本实用新型所述的一种发动机带连杆润滑和活塞冷却的组合式结构的活塞冷却和连杆润滑连接装置安装方法：先将活塞倒置，平放在平台上，活塞头部朝下，将弹性挡圈22装入弹簧座26的环形槽内，然后依次装入压紧垫圈28、弹簧29及支撑垫圈30，然后缓慢装入导油套27，导油套27中间轴颈装入弹性挡圈22内孔时，弹性挡圈22内孔被缓慢撑开，当导油套27中间轴颈全部越过弹性挡圈22时，完成安装。

Claims (1)

1.一种发动机活塞连杆组的润滑冷却组合式结构，活塞连杆组包括有活塞、活塞销（15）和连杆；所述连杆的连杆小端（13）通过活塞销（15）与所述的活塞连接；所述的活塞销（15）与所述的连杆小端（13）之间设置有连杆小端衬套（14）；所述连杆杆身（1）的大端半圆孔和连杆盖的半圆孔内分别内嵌两个半圆形的上连杆轴瓦（32）和下连杆轴瓦（3），上、下连杆轴瓦安装在曲轴的连杆轴颈（2）上，并与连杆轴颈（2）间隙配合，连杆杆身（1）和连杆盖（5）通过螺栓（10）连接；所述的连杆杆身（1）和连杆盖（5）上均具有与所述的螺栓（10）配合的螺栓孔，且所述的螺栓（10）与所述的螺栓孔间隙配合；所述的润滑冷却组合式结构包括有连杆润滑结构和活塞冷却结构；所述的连杆润滑结构具有位于曲轴所述连杆轴颈上的连杆轴颈油孔（8）；所述的连杆轴颈油孔（8）为位于曲轴连杆轴颈上的径向通孔，并与柴油机主油道相通；所述的下连杆轴瓦（3）的内壁面上具有与连杆轴颈油孔相通的油槽Ⅱ（4）；所述下连杆轴瓦（3）的外壁面上具有沿圆周分布的多个径向通油孔Ⅰ（7）；多个所述的径向通油孔（7）连通所述的油槽Ⅱ（4）与油槽Ⅲ（6）；所述油槽Ⅲ（6）为位于连杆盖（5）内壁面上的半圆形槽，所述的油槽Ⅲ（6）连通螺栓（10）与所述的螺栓孔之间的环形间隙，且螺栓（10）与螺栓孔之间的所述环形间隙形成油腔（9）；所述的油腔（9）通过连杆杆身上的斜油孔（11）与连杆杆身上直油孔（12）的一端相连通；所述斜油孔（11）的中心线与连杆杆身的中心线成30°夹角；所述直油孔（12）的中心线与连杆杆身中心线重合；所述直油孔（12）的另一端与连杆小端上的油槽Ⅰ（17）相连通；所述的油槽Ⅰ（17）为位于连杆小端内孔中心的环形槽；所述的连杆小端衬套（14）上具有多个沿连杆小端衬套的270°圆周均布的径向通油孔Ⅱ（16）；多个所述的径向通油孔Ⅱ（16）与油槽Ⅰ（17）相通；所述连杆小端衬套（14）的内壁面上具有弧形槽（18），且所述弧形槽（18）的弧度为270°；所述的弧形槽（18）通过多个径向通油孔Ⅱ(16)与油槽Ⅰ(17)相通；所述连杆小端的顶部具有出油孔（19），所述出油孔的（19）中心线与连杆杆身中心线重合；所述的出油孔（19）与所述的油槽Ⅰ（17）相通；

所述连杆小端（13）的上端设置有用以与活塞冷却结构相连通的导油套（27）；所述的导油套（27）为中心具有进油通道的阶梯状回转体，阶梯状回转体的外圆具有三个阶梯轴，上端轴颈最小，中间轴颈较大，下端轴颈最大，中间轴颈与下端轴颈采用圆弧过渡；所述阶梯状回转体的下端面为与连杆小端的外圆面相吻配的弧面；导油套（27）中心所具有的进油通道为上小下大、且连接处为锥面过过渡的阶梯孔；阶梯孔外圆面的下端向外延伸至导油套外圆面的下端；导油套（27）的所述上端轴颈上套置有弹簧（29）；所述弹簧（29）的下端通过支撑垫圈（30）支撑在导油套（27）的上阶梯面上，所述弹簧（27）的上端与活塞冷却结构的弹簧座（26）接触，并在所述的弹簧座（26）与所述的弹簧（27）之间设置压紧垫圈（28），由所述的导油套（27）将活塞冷却结构与连杆润滑结构连通；所述的弹簧座（26）为设置在活塞裙部上方的柱状凸台；柱状凸台具有上小下大的阶梯孔，阶梯孔的小孔与导油套上端轴颈间隙配合，大孔与导油套中间轴颈的外圆间隙配合；大孔下端具有用以安装弹性挡圈（22）的环形槽；所述弹性挡圈（22）为环状结构，弹性挡圈的内孔直径小于导油套中间轴颈外圆的直径；

所述的活塞冷却结构具有环围所述的弹簧座设置的内冷却腔（25）；所述的内冷却腔（25）为顶面为球形的环形结构；所述的导油套（27）的上端出口位于所述的内冷却腔（25）内；所述内冷却腔（25）的外围设置有外冷却腔（23）；所述的外冷却腔（23）为上大下小的环形结构，并通过沿活塞轴线周向均布的多个导油孔（24）与内冷却腔相连通；所述外冷却腔（23）的下方具有回油孔（20）；所述回油孔（20）位于活塞裙部（31）上，回油孔（20）的一端与外冷却腔（23）相通，另一端与外界相通。