RU2624135C2 - Шатун двигателя внутреннего сгорания из жесткого материала с гибкой конструкцией - Google Patents

Шатун двигателя внутреннего сгорания из жесткого материала с гибкой конструкцией Download PDF

Info

Publication number
RU2624135C2
RU2624135C2 RU2014123645A RU2014123645A RU2624135C2 RU 2624135 C2 RU2624135 C2 RU 2624135C2 RU 2014123645 A RU2014123645 A RU 2014123645A RU 2014123645 A RU2014123645 A RU 2014123645A RU 2624135 C2 RU2624135 C2 RU 2624135C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
central hole
upper head
connecting rod
grooved
piston pin
Prior art date
Application number
RU2014123645A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014123645A (ru
Inventor
Минг ДЖИАНГ
Хонгджи СУ
Ксиаоксун ЧЕН
Веигуо ЛИ
Хонглианг ВУ
Original Assignee
Донгфенг Коммершиал Вехайкл Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Донгфенг Коммершиал Вехайкл Ко., Лтд. filed Critical Донгфенг Коммершиал Вехайкл Ко., Лтд.
Publication of RU2014123645A publication Critical patent/RU2014123645A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2624135C2 publication Critical patent/RU2624135C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/04—Connecting-rod bearings; Attachments thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10—Connection to driving members
    • F16J1/14—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections
    • F16J1/16—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections with gudgeon-pin; Gudgeon-pins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J7/00—Piston-rods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/12—Force, load, stress, pressure
    • F16C2240/18—Stress
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/42—Groove sizes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/70—Diameters; Radii
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • F16C33/1065—Grooves on a bearing surface for distributing or collecting the liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02—Constructions of connecting-rods with constant length
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02—Constructions of connecting-rods with constant length
    • F16C7/023—Constructions of connecting-rods with constant length for piston engines, pumps or the like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Изобретение относится к шатуну поршневого двигателя внутреннего сгорания, а именно к шатуну двигателя внутреннего сгорания с поршневым пальцем «неплавающего» типа, имеющему гибкую конструкцию из жесткого материала. Шатун двигателя внутреннего сгорания включает верхнюю головку (1) и стержень (2), где верхняя головка (1) имеет центральное отверстие (3). Верхняя головка (1) имеет гибкую конструкцию, выполненную из жесткого материала. В качестве жесткого материала использована сталь или сплав, имеющий предел прочности на разрыв σB, который больше или равен 700 мПа. Верхняя головка (1) соединена по посадке с поршневым пальцем (4). Гибкая конструкция верхней головки (1) выполнена с возможностью обеспечения упругой деформации (2) центрального отверстия (3) вдоль направления его оси, возникающей под действием давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, воздействующего на поршневой палец (4), с приспособлением этой упругой деформации к деформации изгиба (Δ1) поршневого пальца (4) вдоль направления его оси. Верхняя головка (1) включает корпус кругового сечения (1.1) и гибкую опору. Корпус кругового сечения (1.1) окружает центральное отверстие (3), при этом центральное отверстие (3) является круглым отверстием с постоянным диаметром. Гибкая опора сформирована двумя желобчатыми опорными частями (1.2), выступающими с двух сторон центрального отверстия (3) в его осевом направлении, соответственно. Каждая желобчатая опорная часть (1.2) имеет угловой размер менее половины окружности и выполнена открытой. Открытая часть желобчатой опорной части (1.2) обращена к верхней части верхней головки (1). Внутренняя цилиндрическая поверхность желобчатой опорной части (1.2) является продолжением внутренней цилиндрической поверхности нижней части центрального отверстия (3). Это позволяет центральному отверстию верхней головки шатуна плотно прилегать к поршневому пальцу в любом рабочем положении, и характеристики трения между центральным отверстием верхней головки шатуна и поршневым пальцем значительно улучшаются. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к шатуну поршневого двигателя внутреннего сгорания, а именно к шатуну двигателя внутреннего сгорания с поршневым пальцем «неплавающего» типа, имеющему гибкую конструкцию из жесткого материала.
Предшествующий уровень техники
Шатун двигателя внутреннего сгорания служит для соединения поршня с коленчатым валом для передачи движущей силы и движения между ними. Верхняя головка шатуна соединена с поршнем через шатунный палец, а нижняя головка шатуна соединена с шатунной шейкой коленчатого вала, за счет чего давление при воспламенении смеси, действующее на поршень, передается на коленчатый вал, и возвратно-поступательное движение поршня вызывает вращательное движение коленчатого вала. В этом процессе на шатун действуют переменные нагрузки сжатия, растяжения и изгиба. В случае с плавающим поршневым пальцем, при работе шатуна возникает небольшое относительное смещение между верхней головкой шатуна и поршневым пальцем, что вызывает повреждение верхней головки и поршневого пальца под действием переменных нагрузок. Повреждение создает зазор между верхней головкой и поршневым пальцем, что вызывает неприятный звук поршневого пальца, повреждает верхнюю головку и поршневой палец, или даже вызывает удары по цилиндру. Для снижения повреждения верхней головки и поршневого пальца, в верхнюю головку запрессовывают биметаллический вкладыш в качестве подшипника скольжения, что снижает вероятность повреждения. На биметаллическом вкладыше выполняют канавки или отверстия для подвода масла для распределения смазочного масла при работающем двигателе.
Так как давление воспламенения смеси в двигателях грузовых автомобилей является более высоким, то давление на поверхность вкладыша верхней головки в таких двигателях также является более высоким, и становится достаточно трудно подобрать подходящий материал и сконструировать двигатель с высоким давлением воспламенения, что увеличивает стоимость производства.
При использовании подшипников скольжения в предшествующем уровне техники, используют базу для монтажа подшипника скольжения в виде конструкции повышенной жесткости для обеспечения надежной прессовой посадки при установке подшипника скольжения. Тоже относится и к поршневым двигателям внутреннего сгорания, где подшипник скольжения запрессовывают в центральное отверстие верхней головки, имеющей высокую жесткость, как показано на фиг.1. Надежность работы известной конструкции такого соединения ограничена допустимым давлением на материал вкладыша подшипника скольжения, положением масляной канавки на поверхности трения, технологическими особенностями операции запрессовывания, возможностью появления микроповреждений трущихся поверхностей, а также степенью гибкости и деформации поршневого пальца при восприятии нагрузки. При использовании, т.к. вкладыш может провернуться, масляный канал закупоривается, и происходит повреждение или заклинивание поверхности трения вкладыша из-за отсутствия масла. Из-за этого, нарушение функции вкладыша верхней головки шатуна является одной из наиболее распространенных проблем при работе поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Для решения вышеуказанных проблем, в патентной заявке CN 200480034352.3 раскрыт фосфатированный поршень с поршневым пальцем «неплавающего» типа и шатунный узел, имеющий внутренний проход и профилированный поршневой палец. Палец и поршневой узел главным образом разработаны для оптимизации конструкции поршневого пальца, а слой фосфора нанесен на поршень и шатунный узел для улучшения сопротивления износу между верхней головкой и поршневым пальцем. Однако, конструкция верхней головки здесь остается без всяких улучшений.
Заявителем была подана патентная заявка CN 201120265392.6 от 26.07.2011 г, в которой раскрыт шатун с поршневым пальцем «неплавающего» типа, имеющий верхнюю головку, для поршневого двигателя внутреннего сгорания. Центральное отверстие шатуна используется для поршневого пальца и имеет профилированную конструкцию, при этом соединение между центром центрального отверстия и рабочим окном отверстия сформировано за счет поворота сечения относительно широкого ребра и за счет выполнения масляной канавки, позволяя масляной канавке и широкому ребру сформировать замкнутую петлю. Профилированный поршневой палец используется в обычной жесткой конструкции верхней головки, а не в оптимальной гибкой конструкции верхней головки. В продольном сечении, нижняя внутренняя поверхность профилированного отверстия поршневого пальца, имеет дугообразную форму, а внешняя поверхность поршневого пальца имеет в этом сечении форму прямой линии. Когда линия деформации изгиба поршневого пальца под действием поршня совпадает по форме с дугообразной внутренней поверхностью отверстия профилированного поршневого пальца, деформация изгиба действующая на отверстие профилированного поршневого пальца, соответствует усилию со стороны от поршневого пальца, что позволяет воспринимать усилие от воспламенения смеси высокого давления. Однако, когда деформация изгиба поршневого пальца под давлением не совпадает по форме с дугообразной нижней внутренней поверхностью профилированного отверстия поршневого пальца, то поршневой палец находится в профилированном отверстии поршневого пальца не плотно.
Раскрытие изобретения
Для решения проблемы невозможности использования существующих материала вкладыша для восприятия высоких нагрузок будущих двигателей, имеющих высокое давление воспламенения, и проблемы нарушения функции вкладыша верхней головки шатуна поршневого двигателя внутреннего сгорания, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения обеспечивается шатун двигателя внутреннего сгорания из жесткого материала с гибкой конструкцией. Настоящее изобретение позволяет улучшить характеристики трения между центральным отверстием и поршневым пальцем без запрессовывания вкладыша подшипника скольжения в центральное отверстии верхней головки шатуна.
Техническое решение по настоящему изобретению является следующим. Шатун двигателя внутреннего сгорания включающий верхнюю головку (1) и стержень (2), где верхняя головка (1) имеет центральное отверстие (3). Верхняя головка (1) имеет гибкую конструкцию, выполненную из жесткого материала. В качестве жесткого материала использована сталь или сплав, имеющий предел прочности на разрыв σB, который больше или равен 700 мПа. Верхняя головка (1) соединена по посадке с поршневым пальцем (4). Гибкая конструкция верхней головки (1) позволяет упругую деформацию (Δ2) центрального отверстия (3) вдоль направления его оси, возникающую под действием давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, воздействующего на поршневой палец (4), с приспособлением этой упругой деформации к деформации изгиба (Δ1) поршневого пальца (4) вдоль направления его оси.
Верхняя головка (1) может включать корпус кругового сечения (1.1) и гибкую опору. Корпус кругового сечения (1.1) окружает центральное отверстие (3), при этом центральное отверстие (3) является круглым отверстием с постоянным диаметром. Гибкая опора сформирована двумя желобчатыми опорными частями (1.2), выступающими с двух сторон центрального отверстия (3) в его осевом направлении, соответственно. Каждая желобчатая опорная часть (1.2) имеет угловой размер менее половины окружности и выполнена открытой, при этом открытая часть желобчатой опорной части (1.2) обращена к верхней части верхней головки (1). Внутренняя цилиндрическая поверхность желобчатой опорной части (1.2) является продолжением внутренней цилиндрической поверхности нижней части центрального отверстия (3).
Предпочтительно, когда желобчатая опорная часть (1.2) выполнена с толщиной, уменьшающейся в осевом направлении от начала ее выступания к внешнему торцу.
Предпочтительно, когда обе торцевые поверхности центрального отверстия (3) корпуса кругового сечения (1.1) параллельны друг другу.
Предпочтительно, когда обе желобчатые опорные части (1.2) расположены симметрично с двух сторон центрального отверстия (3) на корпусе кругового сечения (1.1).
Предпочтительно, когда каждая из желобчатых опорных частей имеет толщину (H2) 4-8 мм.
Предпочтительно, когда желобчатая опорная часть (1.2) и корпус кругового сечения (1.1) соединены по плавной соединительное дуге с радиусом (R3) 10-30 мм.
Предпочтительно, когда расстояние (L1) между двумя внешними торцевыми поверхностями двух желобчатых опорных частей составляет 1,5-2,5 от расстояния (L2) между двумя торцевыми поверхностями корпуса кругового сечения (1.1).
Предпочтительно, когда масляная канавка с дугообразным профилем (5) выполнена в осевом направлении на внутренней цилиндрической поверхности центрального отверстия (3) рядом со стержнем (2).
Улучшение по настоящему изобретению состоит в том, что нижняя часть поверхности центрального отверстия шатуна, на которую действуют напряжения, имеет более гибкую локальную конструкцию в отличие от существующей жесткой конструкции. В частности, верхняя головка шатуна имеет гибкое основание, выполненное из жесткого материала, а именно верхняя головка (1) выполнена из стали или сплава, имеющего предел прочности на разрыв σB, который больше или равен 700 мПа; верхняя головка (1) шатуна соединена по посадке с поршневым пальцем (4); и гибкая конструкция верхней головки (1) обеспечивает упругую деформацию Δ2 центрального отверстия (3) вдоль направления его оси, возникающую под действием давления в цилиндре, воздействующего на поршневой палец (4), с обеспечением соответствия этой упругой деформации деформации изгиба (Δ1) поршневого пальца (4) вдоль направления его оси. Упругая деформация и деформация изгиба продемонстрированы на фиг.6. Таким образом, жесткий контакт обеспечивается между трущимися поверхностями не на малом, а на большом участке, что также предотвращает заклинивание.
В частности, верхняя головка имеет специальную гибкую конструкцию. Корпус кругового сечения (1.1) окружает центральное отверстие (3), которое является круглым отверстием с постоянным диаметром, при этом с двух сторон центрального отверстия (3) выступают желобчатые опорные части (1.2), благодаря чему эта гибкая конструкция позволяет центральному отверстию плотно удерживать поршневой палец при деформации центрального отверстия (3) под давлением поршневого пальца или в недеформированном состоянии покоя, а также при других положения поршневого пальца. Таким образом, между центральным отверстием (3) и поршневым пальцем достигается плотный контакт во всех рабочих положениях, а характеристики трения между центральным отверстием и поршневым пальцем значительно улучшаются.
Дополнительно, две масляные канавки (5) выполнены на двух сторонах центрального отверстия, соответственно, которые проходят вдоль оси центрального отверстия (3). Две желобчатые опорные части (1.2) расположены с двух торцов верхней головки, а каждая из желобчатых опорных частей (1.2) в поперечном сечении представляет собой профиль менее половины окружности и выполнена открытой. Выполнение желобчатой опорной части (1.2) позволяет получать смазочное масло от картера двигателя и подавать смазочное масло на трущиеся поверхности через масляные канавки 5. Такие параметры масляной канавки, как угол наклона, равный углу между вертикальной центральной линией центрального отверстия и линией, соединяющей в поперечном сечении центральную ось масляной канавки (5) и центр центрального отверстия, глубина (H3) масляной канавки и вязкость смазочного масла, могут быть отрегулированы для эффективного использования смазки и обеспечения ее равномерности, а также для предотвращения заклинивания между трущимися поверхностями.
Здесь не требуется использование вкладыша в центральном отверстии, что предотвращает блокировку масляного канала, которая может иметь место при провороте вкладыша.
Другими словами, шатун двигателя внутреннего сгорания, включающий гибкую конструкцию из жесткого материала, имеет практическое значение в улучшении безопасности работы двигателя, упрощении конструкции шатуна, а также позволяет снизить стоимость его изготовления.
Краткое описание фигур чертежей
Фиг. 1 – схема конструкции верхней головки известного шатуна, обеспеченного вкладышем подшипника скольжения;
фиг. 2 – вид в поперечном разрезе верхней головки шатуна по настоящему изобретению;
фиг. 3 – вид слева верхней головки шатуна с фиг. 2;
фиг. 4 – вид в аксонометрии верхней головки шатуна по настоящему изобретению;
фиг. 5 – увеличенный местный вид А с фиг. 4; и
фиг. 6 – вид в сборе, демонстрирующий упругую деформацию центрального отверстия, совпадающую с деформацией изгиба поршневого пальца.
Варианты осуществления изобретения
Для лучшего понимания настоящего изобретения, далее шатун двигателя внутреннего сгорания, имеющий гибкую конструкцию из жесткого материала, будет описан более подробно на примерах со ссылкой на приложенные чертежи.
Как показано на фиг. 2, 3 и 4, шатун двигателя внутреннего сгорания имеет гибкую конструкцию из жесткого материала. Шатун включает верхнюю головку 1 и стержень 2. Верхняя головка 1 имеет центральное отверстие 3. Верхняя головка 1 имеет гибкую конструкцию из жесткого материала. Верхняя головка 1 выполнена из стали или сплава, например марки 38MnVS6 или C70S6 с пределом прочности на разрыв σB, который больше или равен 700 мПа.
Верхняя головка 1 шатуна соединена по посадке с поршневым пальцем 4, при этом гибкая конструкция верхней головки 1 обеспечивает упругую деформацию Δ2 центрального отверстия 3 вдоль направления его оси, возникающую под действием давления в цилиндре, воздействующему на поршневой палец 4, для приспособления к деформации изгиба Δ1 поршневого пальца 4 вдоль направления его оси. Верхняя головка 1 с гибкой конструкцией включает корпус кругового сечения 1.1 и гибкую опору. Корпус кругового сечения 1.1 окружает центральное отверстие 3, а центральное отверстие 3 является круглым отверстием с постоянным диаметром. Гибкая опора сформирована двумя желобчатыми опорными частями 1.2, выступающими с двух сторон центрального отверстия 3 в его осевом направлении, соответственно. Каждая желобчатая опорная часть 1.2 меньше полукруга и выполнена открытой; открытая часть желобчатой опорной части 1.2 обращена к верхней головке 1. Внутренняя цилиндрическая поверхность желобчатой опорной части 1.2 является продолжением внутренней цилиндрической поверхности нижней части центрального отверстия 3.
Толщина H2 желобчатой опорной части 1.2 постоянна и составляет 4-8 мм, или может быть непостоянной, например, толщина желобчатой опорной части 1.2 может плавно уменьшаться в осевом направлении от начала ее выступания из корпуса кругового сечения к внешнему торцу.
Две масляные канавки с дугообразным профилем 5 расположены в осевом направлении на двух сторонах внутренней цилиндрической поверхности центрального отверстия 3 рядом с местом соединения верхней головки со стержнем 2, при этом каждая масляная канавка с дугообразным профилем 5 имеет диаметр ØD2, равный 10-30 мм, и глубину H3, равную 0,1-0,3 мм.
Шатун содержит локальную гибкую конструкцию для замены ей жесткой конструкции верхней головки в существующем поршневом двигателе внутреннего сгорания. В частности, параметры по настоящему изобретению можно изменять для изменения жесткости стыка между стержнем и верхней головкой шатуна с получения большей гибкости, чем в существующем шатуне, и достижения гибкости конструкции, обеспечивающей упругую деформацию Δ2 центрального отверстия 3 вдоль направления его оси, возникающую под действием давления в цилиндре, приложенного к поршневому пальцу 4, для обеспечения соответствия этой упругой деформации степени деформации изгиба Δ1 поршневого пальца 4 вдоль направления его оси. Таким образом, точечный жесткий контакт на трущихся поверхностях и эффект заклинивания предотвращаются. К регулируемым параметрам относятся: L1, L2, R1, R2, R3 и H2, где L1 - расстояние между двумя внешними торцевыми поверхностями двух желобчатых опорных частей, L2 - расстояние между двумя торцевыми поверхностями корпуса круглого сечения 1.1, R1 - радиус дуги плавного соединительного перехода между ребром жесткости стержня 2 и желобчатой опорной частью, R2 - радиус дуги плавного соединительного перехода между корпусом стержня и желобчатой опорной частью, R3 - радиус соединительной дуги плавного соединительного перехода между желобчатой опорной частью и корпусом кругового сечения 1.1, и H2 - толщина желобчатой опорной части.
Как показано на фиг. 4, две масляные канавки 5 выфрезерованы на двух сторонах центрального отверстия, соответственно, и эти масляные канавки проходят по центральному отверстию 3 вдоль его оси. Две желобчатые опорные части 1.2 расположены на двух торцах верхней головки, и каждая из желобчатых опорных частей 1.2 имеет в поперечном сечении угловой размер менее половины окружности и выполнена открытой. Расположение желобчатой опорной части 1.2 позволяет получать смазочное масло из картера двигателя и подавать смазочное масло на трущиеся поверхности через масляные канавки 5. Такие параметры масляной канавки, как угол наклона α между вертикальной центральной линией центрального отверстия и линией, соединяющей в поперечном сечении центральную ось масляной канавки 5 с центром центрального отверстия, глубина H3 масляной канавки, и вязкость смазочного масла, могут быть отрегулированы для эффективного использования смазки и обеспечения ее равномерного распределения, а также предотвращения заклинивания между трущимися поверхностями.
В этом примере шатун двигателя внутреннего сгорания выполнен из жесткого материала, а гибкая конструкция имеет следующие параметры: L1=44 мм, L2=23 мм, R1=8 мм, R2=15 мм, R3=20 мм, H1=13,65 мм, H2=5,9 мм, H3=0,15 мм, D1=44 мм, D2=25 мм и α=50°, где D1 - диаметр центрального отверстия шатуна. Верхняя головка такого шатуна в ходе экспериментов деформировалась, взаимодействуя с поршневым пальцем с предотвращением заклинивания. Шатун прошел серию испытаний. После 1000 ч испытания двигателя не было выявлено никаких механических повреждений центрального отверстия, а максимальный износ центрального отверстия в радиальном направлении после испытания составил 0,005 мм, также не было выявлено деформаций центрального отверстия вдоль направления его оси.
Хотя выше были раскрыты и описаны только варианты осуществления настоящего изобретения, для специалиста в этой области техники должно быть очевидно, что возможно использовать другую гибкую конструкцию верхней головки 1 шатуна для восприятия упругой деформации Δ2 центрального отверстия 3 вдоль направления его оси, создаваемой под действием давления цилиндра на поршневой палец 4, для соответствия деформации изгиба Δ1 поршневого пальца 4 вдоль направления его оси. Поэтому такие изменения не выходят за рамки приложенной формулы изобретения.

Claims (22)

1. Шатун двигателя внутреннего сгорания, включающий верхнюю головку (1) и стержень (2), где верхняя головка (1) имеет центральное отверстие (3), причем
верхняя головка (1) имеет гибкую конструкцию, выполненную из жесткого материала,
при этом в качестве жесткого материала использована сталь или сплав, имеющий предел прочности на разрыв σB, который больше или равен 700 мПа,
верхняя головка (1) соединена по посадке с поршневым пальцем (4), и
гибкая конструкция верхней головки (1) выполнена с возможностью обеспечения упругой деформации (2) центрального отверстия (3) вдоль направления его оси, возникающую под действием давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, воздействующего на поршневой палец (4), с приспособлением этой упругой деформации к деформации изгиба (Δ1) поршневого пальца (4) вдоль направления его оси,
отличающийся тем, что
верхняя головка (1) включает корпус кругового сечения (1.1) и гибкую опору;
корпус кругового сечения (1.1) окружает центральное отверстие (3), при этом центральное отверстие (3) является круглым отверстием с постоянным диаметром;
гибкая опора сформирована двумя желобчатыми опорными частями (1.2), выступающими с двух сторон центрального отверстия (3) в его осевом направлении, соответственно;
каждая желобчатая опорная часть (1.2) имеет угловой размер менее половины окружности и выполнена открытой;
открытая часть желобчатой опорной части (1.2) обращена к верхней части верхней головки (1); и
внутренняя цилиндрическая поверхность желобчатой опорной части (1.2) является продолжением внутренней цилиндрической поверхности нижней части центрального отверстия (3).
2. Шатун по п. 1, отличающийся тем, что желобчатая опорная часть (1.2) выполнена с толщиной, уменьшающейся в осевом направлении от начала ее выступания к внешнему торцу.
3. Шатун по п. 1, отличающийся тем, что обе торцевые поверхности центрального отверстия (3) корпуса кругового сечения (1.1) параллельны друг другу.
4. Шатун по п. 1, отличающийся тем, что обе желобчатые опорные части (1.2) расположены симметрично с двух сторон центрального отверстия (3) на корпусе кругового сечения (1.1).
5. Шатун по п. 1, отличающийся тем, что каждая из желобчатых опорных частей имеет толщину (Н2) 4-8 мм.
6. Шатун по п. 1, отличающийся тем, что желобчатая опорная часть (1.2) и корпус кругового сечения (1.1) соединены по плавной соединительной дуге с радиусом (R3) 10-30 мм.
7. Шатун по п. 1, отличающийся тем, что расстояние (L1) между двумя внешними торцевыми поверхностями двух желобчатых опорных частей составляет 1,5-2,5 от расстояния (L2) между двумя торцевыми поверхностями корпуса кругового сечения (1.1).
8. Шатун по п. 1, отличающийся тем, что:
масляная канавка с дугообразным профилем (5) выполнена в осевом направлении на внутренней цилиндрической поверхности центрального отверстия (3) рядом со стержнем (2); и
масляная канавка с дугообразным профилем (5) имеет диаметр профиля (D2) 10-30 мм и глубину (Н3) 0,1-0,3 мм.
9. Шатун по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что верхняя головка (1) шатуна выполнена из жесткого материала в виде стали 38MnVS6 или C70S6.
RU2014123645A 2012-07-16 2012-08-30 Шатун двигателя внутреннего сгорания из жесткого материала с гибкой конструкцией RU2624135C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210246057.0 2012-07-16
CN201210246057.0A CN102758836B (zh) 2012-07-16 2012-07-16 硬基软结构内燃机连杆
PCT/CN2012/080791 WO2014012293A1 (zh) 2012-07-16 2012-08-30 硬基软结构内燃机连杆

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014123645A RU2014123645A (ru) 2015-12-20
RU2624135C2 true RU2624135C2 (ru) 2017-06-30

Family

ID=47053425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014123645A RU2624135C2 (ru) 2012-07-16 2012-08-30 Шатун двигателя внутреннего сгорания из жесткого материала с гибкой конструкцией

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9121343B2 (ru)
JP (1) JP5881862B2 (ru)
CN (1) CN102758836B (ru)
DE (1) DE112012005725T5 (ru)
RU (1) RU2624135C2 (ru)
WO (1) WO2014012293A1 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010055518A1 (de) * 2010-12-22 2012-06-28 Volkswagen Ag Lagerbuchse für eine Pleuelstange, Pleuelstange sowie Verfahren zur Herstellung derselben
SG10201404398VA (en) * 2014-07-25 2016-02-26 Panasonic Corp Connecting rod of compressor and compressor
JP2016053395A (ja) * 2014-09-03 2016-04-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
EP2998594A1 (en) * 2014-09-19 2016-03-23 ThyssenKrupp Metalúrgica Campo Limpo Ltda. Connecting rod
CN108426032A (zh) * 2018-05-11 2018-08-21 南京世界村汽车动力有限公司 一种发动机活塞
CN109029332B (zh) * 2018-06-21 2024-06-04 湖北三江航天江河化工科技有限公司 一种用于复合壳体的地面试验装置
CN109253150A (zh) * 2018-10-17 2019-01-22 东风商用车有限公司 一种带槽的连杆小头系统
CN110319107A (zh) * 2019-07-11 2019-10-11 河南柴油机重工有限责任公司 一种用于连接活塞和曲轴的管型截面全加工连杆
CN112581919B (zh) * 2020-12-14 2023-01-10 京东方科技集团股份有限公司 显示驱动装置、显示驱动方法和显示装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07158630A (ja) * 1993-12-03 1995-06-20 Toyota Motor Corp コネクティングロッド
RU2232308C1 (ru) * 2003-03-28 2004-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Компоненты двигателя" Шатун двигателя внутреннего сгорания и способ его изготовления (варианты)
CN101169151A (zh) * 2007-10-16 2008-04-30 韩鸿滨 轻质连杆
CN201218271Y (zh) * 2008-07-10 2009-04-08 安徽江淮汽车股份有限公司 发动机涨断连杆坯件
CN202194699U (zh) * 2011-07-26 2012-04-18 东风汽车有限公司 一种往复式内燃机小头无衬套连杆

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5769908U (ru) * 1980-10-17 1982-04-27
JPS60134962U (ja) * 1984-02-21 1985-09-07 マツダ株式会社 ピストン・コンロツドの構造
JPH085368Y2 (ja) * 1987-03-05 1996-02-14 日産自動車株式会社 内燃機関のコネクティングロッド
JPS63166758U (ru) * 1987-04-17 1988-10-31
EP0863322B1 (de) * 1997-03-04 2003-11-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines Pleuels
DE10029950A1 (de) * 2000-06-26 2002-01-03 Volkswagen Ag Pleuelstange
DE10247130B4 (de) * 2002-10-09 2005-04-14 Maschinenfabrik Gehring Gmbh & Co Verfahren zur Herstellung einer Pleuelstange
US20040134306A1 (en) * 2003-01-14 2004-07-15 Fuping Liu Bi-material connecting rod
EP1450056B1 (en) * 2003-02-19 2017-06-07 Nissan Motor Co., Ltd. High-strength connecting rod and method of producing same
US8613137B2 (en) * 2004-11-16 2013-12-24 Mahle International Gmbh Connecting rod lubrication recess
US7581315B2 (en) * 2004-11-16 2009-09-01 Mahle Technology, Inc. Connecting rod assembly for an internal combustion engine and method of manufacturing same
US7516546B2 (en) * 2004-11-16 2009-04-14 Mahle Technology, Inc. Method of manufacturing a connecting rod assembly for an internal combustion engine
DE102006015888A1 (de) * 2006-04-05 2007-10-25 Bayerische Motoren Werke Ag Pleuel
DE102007038494A1 (de) * 2007-08-14 2009-02-19 Zf Friedrichshafen Ag Koppelstange für ein Fahrzeug
US7527026B1 (en) * 2007-10-31 2009-05-05 Ford Global Technologies, Llc Variable compression ratio engine with external actuation impulse
CA2681788A1 (en) * 2008-02-26 2009-09-03 Nippon Steel Corporation Hot-forging micro-alloyed steel and hot-rolled steel excellent in fracture-splitability and machinability, and component made of hot-forged microalloyed steel
JP5053218B2 (ja) * 2008-09-25 2012-10-17 新日本製鐵株式会社 高強度破断分割用非調質鋼および破断分割用鋼部品
FI122894B (fi) * 2008-12-19 2012-08-31 Waertsilae Finland Oy Männänlaakerijärjestely
CN101498335B (zh) * 2009-01-21 2010-09-22 重庆江增机械有限公司 一种柴油机连杆的制造方法
US20110120261A1 (en) * 2009-11-25 2011-05-26 Koyo Bearings Usa Llc Connecting rod and method of manufacturing thereof
US8245687B2 (en) * 2010-01-07 2012-08-21 Mahle International Gmbh Profiled connecting rod bore with micro-dimples
DE102010055518A1 (de) * 2010-12-22 2012-06-28 Volkswagen Ag Lagerbuchse für eine Pleuelstange, Pleuelstange sowie Verfahren zur Herstellung derselben
CN202280727U (zh) * 2011-09-29 2012-06-20 长城汽车股份有限公司 一种汽车发动机连杆结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07158630A (ja) * 1993-12-03 1995-06-20 Toyota Motor Corp コネクティングロッド
RU2232308C1 (ru) * 2003-03-28 2004-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Компоненты двигателя" Шатун двигателя внутреннего сгорания и способ его изготовления (варианты)
CN101169151A (zh) * 2007-10-16 2008-04-30 韩鸿滨 轻质连杆
CN201218271Y (zh) * 2008-07-10 2009-04-08 安徽江淮汽车股份有限公司 发动机涨断连杆坯件
CN202194699U (zh) * 2011-07-26 2012-04-18 东风汽车有限公司 一种往复式内燃机小头无衬套连杆

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014012293A8 (zh) 2014-03-13
RU2014123645A (ru) 2015-12-20
CN102758836B (zh) 2014-12-03
US20140116373A1 (en) 2014-05-01
JP5881862B2 (ja) 2016-03-09
JP2015505356A (ja) 2015-02-19
CN102758836A (zh) 2012-10-31
US9121343B2 (en) 2015-09-01
WO2014012293A1 (zh) 2014-01-23
DE112012005725T5 (de) 2014-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2624135C2 (ru) Шатун двигателя внутреннего сгорания из жесткого материала с гибкой конструкцией
JP5912360B2 (ja) ロッキングジョイントアセンブリ
US8539928B2 (en) Piston assembly and connecting rod having a profiled wrist pin bore therefor
US9879724B2 (en) Bearing structure
EP3037642B1 (en) Double-link piston crank mechanism for internal combustion engine
KR20060123586A (ko) 내연 기관의 피스톤용 피스톤 핀 베어링
US8360026B2 (en) Pin boss and piston provided with it, for an internal combustion engine
US20170130765A1 (en) Friction minimized sliding bearing arrangement
EP2541081B1 (en) Sleeve bearing with shell portions of unequal extent
KR20120069659A (ko) 고압 펌프
EP2908033B1 (en) Connecting rod
KR101986059B1 (ko) 피스톤
JP5321148B2 (ja) 複リンク式可変圧縮比内燃機関
WO2017130457A1 (ja) 連接棒およびこれを備えたクロスヘッド型エンジン
US8079299B2 (en) Upper part of a composite piston
RU181410U1 (ru) Пятниковая часть устройства сочленения
RU2362920C1 (ru) Сферический шарнир
KR102615449B1 (ko) 펌핑 조립체
CN108757715B (zh) 连杆、泵体组件、压缩机
JP2007232180A (ja) 油圧式オートテンショナ
WO2009097060A1 (en) Piston and connecting rod assembly

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20160404

HE9A Changing address for correspondence with an applicant
FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20170207