小頭襯套、活塞以及襯套-活塞系統的製作方法

2023-06-14 08:51:46

小頭襯套、活塞以及襯套-活塞系統的製作方法
【專利摘要】一種具有中間軸線並且適用於在軸向方向上插入到連杆（100）的小頭孔眼（31）中的襯套（40，40A，40B）可以包括在襯套（40，40A，40B）的第一軸向端部處的第一襯套端面（43），所述第一襯套端面（43）形成在中間軸線的方向上延伸的至少一個突出部（90A，90B）並且在襯套（40，40A，40B）的第一軸向端部處限定適用於在安裝狀態中接觸活塞（60）的第一內部表面（68）的接觸區域。
【專利說明】小頭襯套、活塞以及襯套-活塞系統
【技術領域】
[0001]本發明整體上涉及燃燒式發動機，特別地涉及具有安裝在連杆小頭上的活塞的大型燃燒式發動機。
【背景技術】
[0002]燃燒式發動機具有用於將活塞的線性運動轉換成曲柄軸的旋轉運動的連杆。連杆具有大頭和小頭。小頭具有小頭孔眼，襯套插入到小頭孔眼中。通過將活塞銷插入穿過形成在活塞中的活塞銷座和小頭襯套，使活塞安裝到連杆小頭。襯套具有襯套端面。類似地，如US7810411B2中示例性公開的，活塞具有與襯套端面相對的接觸表面。在燃燒式發動機的操作過程中，連杆圍繞活塞銷的軸線被驅動。連杆在活塞銷的軸向上的運動通過活塞的接觸表面限制。相應地，沿著襯套端面和內部活塞表面彼此接觸的運轉磨損區域出現運轉磨損。
[0003]本發明至少部分地針對改進或克服現有系統的一個或多個方面。
[0004]從US4909638、DE4034804A1、DE3614532A1、US2008/0115621A1 和 DE3342528C1 進一步已知適用於插入到連杆的小頭孔眼中的襯套。

【發明內容】

[0005]根據本發明的一方面，一種具有中間軸線並且適用於在軸向方向上插入到連杆的小頭孔眼中的襯套可以包括在襯套的第一軸向端部處的第一襯套端面，所述第一襯套端面形成在中間軸線的方向上延伸的至少一個突出部並且在襯套的第一軸向端部處限定適用於在安裝狀態中接觸活塞的第一接觸表面的接觸區域。
[0006]根據本發明的另一方面，一種適用於安裝到連杆的小頭上的活塞可以包括內部主體，所述內部主體具有在安裝狀態中與在軸向方向上插入到連杆的小頭的小頭孔眼中的連杆的小頭或襯套的第一端面相對的第一接觸表面，所述第一接觸表面形成在安裝狀態中在小頭孔眼或襯套的中間軸線的方向上延伸的至少一個突出部並且在第一接觸表面處限定適用於在安裝狀態中接觸小頭或襯套的接觸區域。
[0007]根據本發明的另一方面，一種燃燒式發動機的連杆活塞系統可以包括至少一對相對表面，其中所述相對表面中的一個可以是連杆或布置在連杆的小頭孔眼中的小頭襯套的表面，並且另一個可以是安裝到連杆上的活塞的表面，所述一對表面的表面中的至少一個形成適用於在連杆或小頭襯套與活塞之間限定接觸區域的至少一個突出部。
[0008]下述優點可以應用到如這裡公開的襯套、活塞和連杆活塞系統。
[0009]一種包括如上所述的設有至少一個突出部的襯套和/或活塞的連杆活塞系統可以在連杆圍繞插入到小頭襯套或小頭孔眼中的活塞銷的軸向軸線操作和運動時在襯套端面或小頭中的至少一個與活塞的內表面之間實施限定的接觸區域。因此，運轉磨損(磨損和撕裂)會出現在限定的接觸區域處，並且由此出現在沿著襯套端面或小頭的周圍和/或活塞的內表面的已知且可再生產位置處。此外，為了減小運轉磨損，運轉磨損出現的區域可以被容易且可靠地潤滑和/或塗覆。因此，襯套和/或活塞的壽命可以分別增加和延長。
[0010]通過下面的描述和附圖將清楚本發明的其它特徵和方面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是具有安裝在其上的活塞的連杆的立體圖；
[0012]圖2是圖1的連杆的局部剖視圖；
[0013]圖3是小頭襯套的立體圖；
[0014]圖4是圖1的連杆小頭和活塞的剖視圖；
[0015]圖5是小頭襯套和活塞的第一實施方式的示意性頂視圖；
[0016]圖6是小頭襯套和活塞的另一實施方式的示意性頂視圖；
[0017]圖7是活塞和小頭襯套的第一實施方式的示意性圖示；以及
[0018]圖8是活塞和小頭襯套的另一實施方式的示意性圖示。
【具體實施方式】
[0019]以下是本發明的示例性實施方式的詳細說明。這裡描述且在附圖中圖示的示例性實施方式意於教導本發明的原理，使本領域普通技術人員能夠在許多不同的環境中並且針對許多不同的應用執行並使用本發明。因此，示例性實施方式不意於並且不應當作為專利保護的範圍的限制性描述來考量。而是，專利保護的範圍應當由所附權利要求限定。
[0020]本發明涉及用在燃燒式發動機中的連杆和活塞。特別地，本發明涉及具有小頭的連杆，該小頭可以設有小頭孔眼並且小頭襯套插入到小頭孔眼中。此外，本發明涉及可以具有內部主體的活塞。形成活塞銷座的通孔和垂直於該通孔的開口可以設置在內部主體中。小頭可以插入到活塞的開口中，並且通過使用活塞銷插入到小頭襯套和活塞銷座中以產生形式閉合而安裝到活塞。在組裝狀態中，在襯套的端面和活塞的開口的表面之間可以存有窄的公稱餘隙。在燃燒式發動機的操作過程中，連杆可以在活塞內通過活塞銷軸向地引導，並且可以圍繞活塞銷的軸線分別通過振動和驅動運動以驅動曲柄軸。
[0021]本發明可以基於以下認識:除了連杆的振動運動之外，可能出現連杆沿著活塞銷軸線移位和/或圍繞垂直於活塞銷軸線的軸線傾斜。移位和傾斜分別可能導致小頭襯套的端面和活塞的開口的表面之間的運轉磨損。
[0022]這裡，公開了用於小頭襯套和活塞的新構造，其允許預測在襯套端面和/或活塞開口表面之一上將出現運轉磨損的區域或位置。相應地，公開了用於小頭襯套和活塞的新構造，其可以在特定磨蝕區域上產生受控磨蝕磨損。另外，特定磨蝕區域可以被選擇性地塗覆和/或潤滑，以便減少該區域中的磨蝕磨損，並且因此增長小頭襯套和/或活塞的壽命時間。
[0023]例如，公開了具有特別成形的襯套端面的小頭襯套，該小頭襯套在被組裝到並且用在活塞中時促進諸如磨損限定接觸區域的受控磨蝕磨損區域，並且允許該磨蝕磨損區域的特別塗覆和/或潤滑。
[0024]類似地，公開了具有特別成形的內表面的活塞，該活塞在被組裝到連杆小頭時促進諸如磨損限定接觸區域的受控磨蝕磨損區域，並且允許該磨蝕磨損區域的特別塗覆和/或潤滑。[0025]此外，本發明公開了具有包括小頭襯套和/或活塞的連杆的燃燒式發動機的襯套活塞系統，小頭襯套和/或活塞中的至少一個可以被構造成促進受控磨蝕磨損區域並且例如附加地可以允許磨蝕磨損區域的特別塗覆和/或潤滑。
[0026]以下結合圖1至圖4描述在小頭處的襯套的使用。圖5和圖6以及圖7和圖8分別圖示具有用於與各自的相對表面受控互相作用的特別成形表面的小頭襯套和活塞的示例性實施方式。
[0027]在本發明中，術語「寬度」是指襯套在其縱向上的延伸，例如從第一襯套端面和第二襯套端面的延伸。
[0028]此外，在本發明中，術語「適合於」具有與「被構造成」相同的意思。
[0029]此外，在本發明中，術語「方位角」(也稱為方位)限定在柱面坐標系中的角坐標。柱面坐標系具有一個笛卡爾坐標(z軸)和兩個極坐標(r，Θ )，兩個極坐標跨越正交於z軸的平面並且方位角的角點位於z軸上(B卩，柱面的對稱軸線)。相應地，術語「方位局部突出部」是指設置在方位角的特定角度範圍內的突出部。關於襯套，術語「方位角」是指沿著小頭襯套的周圍在兩個點之間的角度，方位的角點位於小頭襯套的圓形截面的中心處。
[0030]圖1示出具有安裝在其上的活塞60的燃燒式發動機(未示出)的連杆100。連杆100可以具有大頭10、連杆柄20和小頭30。連杆柄20可以布置在大頭10和小頭30之間。大頭10可以適合於安裝到曲柄軸(未示出)。小頭30可以適合於安裝到活塞60。連杆100的縱向軸線X從大頭10延伸到小頭30。
[0031]大頭10可以具有大頭孔眼11，其可以具有圓形形狀，但也可以具有用於連接到曲柄軸的任何其它適當的形狀。大頭10可以包括第一大頭部分12和第二大頭部分13。大頭部分12、13可以通過諸如螺釘或螺栓的緊固部件14連接。
[0032]連杆柄20可以具有杆狀形狀，該杆狀形狀具有諸如圓形截面的基本上恆定的截面。連杆柄20可以在其面向大頭10的一端處具有加寬部分22。加寬部分22適合於通過諸如在軸線X的方向上貫穿加寬部分22的螺釘或螺栓的緊固部件21連接到大頭10。
[0033]小頭30可以具有小頭孔眼31，該小頭孔眼31可以具有圓形形狀，但也可以具有用於連接到活塞60的任何其它適當的形狀。小頭30可以與連杆柄20 —體成形。
[0034]為了圖示小頭30，圖2示出連杆100的局部剖視圖。特別地，圖2示出大頭10和小頭30的剖視圖和連杆柄20的側視圖。如圖2中所示，小頭襯套40可以插入到小頭30中。小頭襯套40可以在兩端處分別在小頭襯套40的縱向和軸向上延伸超出連杆100例如Imm0
[0035]圖3示出小頭襯套40的立體圖。小頭襯套40可以具有圓形截面並且可以具有下襯套部分41和上襯套部分42，下襯套部分41可以沿著小頭襯套40的周圍的一半延伸，上襯套部分42可以沿著小頭襯套40的周圍的另一半延伸。術語「下」和「上」可以指小頭襯套在活塞60和燃燒式發動機中的組裝狀態。在該組裝狀態中，下襯套部分41可以面向曲柄軸側，並且上襯套部分42可以面向活塞側。相應地，下襯套部分41也可以被稱為「曲柄軸側襯套活塞」，並且上襯套部分42也可以被稱為「活塞側襯套部分」。這裡，小頭襯套40在小頭襯套40的縱向上的延伸被稱為小頭襯套40的寬度。下襯套部分41的寬度可以大於上襯套部分42的寬度。更具體地，上襯套部分42可以直到從上襯套部分41到下襯套部分42的過渡區都具有恆定寬度，在該過渡區，小頭襯套40的寬度可以增大並加寬到恆定但比上襯套部分42大的寬度。從上襯套部分42到下襯套部分41的過渡區可以例如是線性或彎曲的。
[0036]小頭襯套40還可以具有第一襯套端面43和第二襯套端面44。上襯套部分42的第一襯套端面43和第二襯套端面44可以具有在小頭襯套40的徑向上設置的至少一個凹槽47。對於在襯套端面43、44上的凹槽47的優選設置，下面會進一步提及。
[0037]另外，小頭襯套40可以具有多個通孔45。通孔45可以在從上襯套部分42到下襯套部分41的過渡區處設置在第一襯套端面43和第二襯套端面44之間，並且可以是等間隔的。小頭襯套40還可以具有在周向上沿著小頭襯套40的內表面延伸的內部周圍凹槽48。特別地，凹槽48可以被設置成使得通孔45終止在凹槽48中。
[0038]圖4示出圖1的小頭30的剖視圖，以圖示活塞60如何安裝到連杆100上。
[0039]活塞60可以包括活塞頂64和活塞裙63，活塞頂64和活塞裙63通過螺釘70沿著對應於圖1中所示的連杆100的縱向軸線X的活塞60的縱向軸線連接。活塞裙63可以包括內部主體66。內部主體66可以具有在垂直於穿過內部主體66的縱向軸線X的橫向上延伸的通孔67。通孔67可以形成活塞銷座。另外，內部主體66可以具有從活塞60的下表面62朝向活塞頂64延伸的開口 61。在組裝狀態中，活塞下表面62面向曲柄軸側。
[0040]連杆100的小頭30可以插入開口 61中，使得小頭襯套40可以與通孔67對準並且襯套端面43、44可以布置在活塞60的內部主體66中，其中在襯套端面43、44和活塞60的內部主體66之間留有窄的公稱餘隙(圖4中未示出)。這裡，與第一襯套端面43相對的內部主體66的表面被稱為第一接觸表面68，並且與第二襯套端面44相對的內部主體66的表面被稱為第二接觸表面69。
[0041]活塞銷50可以插入穿過活塞銷座和小頭襯套40。活塞銷50可以將連杆100附接到活塞60。活塞銷50可以通過諸如在其軸向上設置在活塞銷50的兩端處的鎖環的固定部件80軸向地固定到活塞60。活塞銷50可以具有布置在活塞銷50的軸向上的縱向銷油通道52，並且可以具有從縱向銷油通道52延伸到活塞銷50的外表面(即，在活塞銷50的徑向上)的四個徑向銷油通道53。縱向銷油通道52可以通過密封件51在兩端處密封，並且可以經由徑向銷油通道53以及小頭襯套40的內部凹槽48和通孔45與布置在連杆100內的柄油通道25相連，用於向小頭孔眼31和小頭襯套40之間的接觸表面和小頭襯套40和活塞銷50之間的接觸表面提供潤滑劑。
[0042]圖5和圖6示出小頭襯套40的示例性實施方式的示意性頂視圖。
[0043]圖5示出小頭襯套40A的第一實施方式。在圖5中，小頭襯套40A的第一和第二襯套端面43、44中的每個可以具有在小頭襯套40的軸向上分別延伸和突出的部分。這裡，該部分可以被稱為突出部90A。在圖5中，突出部90A可以是分別向右側和向左側延伸的凸狀的彎曲突出部90A。
[0044]突出部90A可以與小頭襯套40A —體或非一體(例如通過焊接、粘合等)成形,並且可以形成襯套端面43、44以便形成鼻端、脊等。換句話說，突出部90A可以是小頭襯套40A的可以在軸向上(例如在圖5中，在垂直於襯套端面43、44延伸所在平面的方向上)突出的部分、區域或區段。
[0045]參照圖3，襯套端面43、44在上區段中以及在下區段中通常彼此基本上平行，所述區段通過平滑過渡區連接。由於突出部90A，襯套端面43、44在襯套端面43、44的上區段的一些區域內可以不再平行。例如，端面43、44可以具有在小頭襯套40A的軸向上彼此相對的區域，其間可以具有不同距離。
[0046]通常，突出部90A可以位於活塞側襯套部分42上，即，在位於處於組裝到連杆100上的狀態中的襯套40的中間軸線上方的襯套部分上。特別地，突出部90A可以在最靠近活塞頂64的位置處具有其在小頭襯套40A的寬度方向上的最大延伸。如圖3中所示，上襯套部分42的最高位置可以分別設置在上襯套部分42的周圍延伸的中間和一半處。彎曲的突出部90A的形狀可以是球形，例如，沿著小頭襯套40A的周圍從小頭襯套40A的最大延伸球狀地落至上襯套部分42的一定寬度。突出部可以從假定的襯套端面43'、44'(不具有突出部，因此對應於襯套端面43、44的基本形狀)延伸多達例如50μπι至ΙΟΟμπι，例如，突出部90Α可以在小頭襯套的軸向上具有例如自假定的襯套端面43'、44'起50 μ m至IOOym的延伸。
[0047]在圖5中所示的實施方式中，活塞60可以具有平行的接觸表面68、69 (以剖視圖示意性地示出)，即，接觸表面68、69可以不具有任何突出部。可以在突出部90A和活塞60的接觸表面68、69中的每個的相對的一個之間設置諸如例如0.8mm的公稱餘隙C。
[0048]至少一個凹槽47可以位於突出部90A上或者緊挨著突出部90A，用於潤滑第一襯套端面43和/或第二襯套端面44。圖5中示出凹槽47的示例性設置。第一襯套端面43上的凹槽47可以設置成與第二襯套端面44上的凹槽47點對稱，垂直於小頭襯套40A的軸向軸線的軸線是對稱軸線，其如圖5中所示在上下方向上延伸。
[0049]圖6不出小頭襯套40B的一種實施方式,其與圖5中所不的實施方式在突出部90A的形狀上不同。特別地，在圖6中所示的實施方式中，小頭襯套40B的第一和第二襯套端面43、44中的每個可以具有鈍角突出部90B。更特別地，突出部90B可以由從假定的第一襯套端面43'或第二襯套端面44'線性延伸的兩個平面形成，這兩個平面以鈍角在點P處彼此會合。當然，突出部90B的平面也可以以直角或銳角會合併且可以不是平面，而可以是拱式或波狀。如圖5中所示，至少一個凹槽47可以位於突出部90B上或者緊挨著突出部90B，用於潤滑第一襯套端面43和/或第二襯套端面44。
[0050]雖然圖5和圖6示出在襯套端面43、44中的每個上單個突出部90A、90B，可以僅在一個襯套端面43、44上設有突出部90A、90B。另外，雖然圖5和圖6示出在第一襯套端面43和第二襯套端面44中的每個上一個突出部90A、90B，可以在第一襯套端面43或第二襯套端面44中的至少一個上設置多個突出部90A、90B。此外，雖然圖5和圖6示出上襯套部分42上的突出部90A、90B，也可以在下襯套部分41的第一襯套端面43或第二襯套端面44中的至少一個上設置至少一個突出部90A、90B。
[0051]原則上，具有與襯套的突出部類似效果的突出部還可以另外或替代地設置在活塞的接觸表面68、69處。原則上，形狀和構造可以類似於針對襯套公開的突出部。作為例子，圖7和圖8示出在可以設置於能夠安裝到連杆100的活塞上時的接觸表面的示例性實施方式的示意性頂視圖。
[0052]圖7以剖視圖示出活塞60A的第一實施方式。在圖7中所示的實施方式中，第一和第二接觸表面68、69中的每個可以分別具有橫向於縱向軸線X延伸和突出的部分。如在圖5和圖6中所不的實施方式中，該部分可以被稱為突出部91A。在圖7中，突出部9IA可以是分別向右側和向左側延伸的凸狀的彎曲突出部9IA。[0053]突出部9IA可以與活塞60A —體或非一體(例如通過焊接、粘合等)成形，並且可以形成接觸表面68、69以便形成鼻端、脊等。換句話說,突出部91A可以是活塞內部主體66的可以在一方向上(例如在圖7中，在垂直於假定的接觸表面68' ,69'(不具有突出部，因此對應於接觸表面68、69的基本形狀)延伸所在平面的方向上)突出的部分、區域或區段。由於突出部91A，接觸表面68、69在一些區域內可以不再平行。例如，接觸表面68、69可以具有在橫向於縱向軸線X的方向上彼此相對的點，其間可以具有不同距離。
[0054]通常，突出部91A可以位於在接觸表面上與活塞側襯套部分42相對的位置處。特別地，突出部91A可以設置在接觸表面68、69上與襯套端面43、44上最靠近活塞頂64的位置相對的位置處。如圖3中所示，上襯套部分42的最高位置可以分別設置在上襯套部分42的周圍延伸的中間和一半處。在圖7中所示的實施方式中，小頭襯套40 (頂視圖中所示)可以具有平行的第一和第二襯套端面43、44，例如不具有任何突出部。在組裝狀態中，在彎曲突出部91A與第一襯套端面43和第二襯套端面44中的相應一個之間可以提供窄的公稱餘隙C。餘隙C可以為大約例如0.8mm。
[0055]至少一個凹槽47可以緊挨著第一襯套端面43和/或第二襯套端面44上的突出部91A定位,用於潤滑第一和第二接觸表面68、69。圖7中不出與圖5和圖6中所不的例子相比較的凹槽47的示例性設置。第一襯套端面43上的凹槽47可以設置成與第二襯套端面44上的凹槽47軸對稱，垂直於襯套40的軸向軸線的軸線是對稱軸線，該對稱軸線如圖7中所示在上下方向上延伸。
[0056]圖8示出與圖7中所示的實施方式在突出部91A的形狀上不同的活塞60B的實施方式。特別地，在圖8中所示的實施方式中，活塞60的第一和第二接觸表面68、69中的每個可以具有一個鈍角突出部91B。更特別地，突出部91B可以由從假定的接觸表面68' ,69'線性延伸的兩個平面形成，這兩個平面以鈍角在點K處彼此會合。當然，突出部91B的表面也可以包含直角或銳角並且可以不是平面，而可以是拱狀或波狀。如圖8中所示，至少一個凹槽47可以位於第一襯套端面43和/或第二襯套端面44上，用於潤滑第一和第二接觸表面 68、69。
[0057]雖然圖7和圖8示出第一和第二接觸表面68、69上的突出部91A、91B，可以僅在第一和第二接觸表面68、69中的一個上設有彎曲突出部91A、91B。另外，雖然圖7和圖8示出第一和第二接觸表面68、69中的每個上的一個突出部91A、91B，可以在第一和第二接觸表面68、69中的至少一個上設置多個突出部91A、91B。此外，雖然圖7和圖8示出與上襯套部分42相對的接觸表面68、69上的突出部91A、91B，也可以在與下襯套部分41相對的接觸表面68、69中的至少一個上設置至少一個突出部91A、91B。
[0058]突出部90A、90B、91A、91B可以沿著第一和第二襯套端面43、44或第一和第二接觸表面68、69的周圍在小於180°的角度範圍上延伸。優選地，角度範圍可以是大約小於30°、60°、90°、120°和150°，並且可以特別地沿著第一和第二襯套端面43、44或第一和第二接觸表面68、69的周圍在45°和90°之間的範圍。這裡，角度範圍也可以被稱為「方位角度範圍」。
[0059]雖然在圖5至圖8中未示出，突出部90A、90B、91A、91B可以設置在襯套端面43、44上和接觸表面68、69上。特別地，例如，襯套端面43、44中的一個襯套端面可以設有突出部90A、90B、91A、91B中的一個或多個，而接觸表面68、69中與襯套端面43、44中設有突出部的那個襯套端面相對的一個接觸表面不設有突出部，並且接觸表面68、69中與襯套端面43,44中的另一個襯套端面相對的另一個接觸表面可以設有突出部90A、90B、91A、91B中的一個或多個，而襯套端面43、44中的另一個襯套端面可以不設有突出部。
[0060]雖然圖1至圖4中示出的連杆100的小頭30具有階梯形狀，上述公開也可以例如應用到具有梯形形狀或恆定寬度的小頭的連杆。用於受控磨蝕的突出部可以類似地提供到與這些類型的小頭一起使用的襯套的端面。
[0061]工業實用性
[0062]在發動機的操作過程中，連杆100可以圍繞活塞銷軸線分別運動和振動，並且可以沿著活塞銷軸線移位。為了減少小頭襯套40和小頭孔眼31之間的摩擦，諸如油的潤滑劑可以通過柄油通道25供給到小頭襯套40的外表面。另外，為了減少活塞銷50和小頭襯套40之間的摩擦，通過柄油通道25供給到小頭襯套40的外表面的潤滑劑可以經由通孔45和凹槽48進一步提供給活塞銷50的外表面。由於小頭襯套40在兩端處在小頭襯套40的縱向上延伸超出連杆100，小頭襯套40的端面43、44而非連杆100可以在操作過程中接觸活塞60的內表面，這會在襯套端面43、44和活塞60的內表面、特別是接觸表面68、69之間產生運轉磨損。運轉磨損特別是在小頭襯套和活塞由鋼製造時會出現。但是，運轉磨損也會在小頭襯套和/或活塞由除鋼之外的諸如鋁的其它材料製造的情況下出現。
[0063]圖5和圖6不出具有非平行第一和第二襯套端面43、44的小頭襯套40的不例性實施方式。特別地，圖5和圖6中所示的實施方式在第一和第二襯套端面43、44上可以具有突出部90A、90B。由於突出部90A、90B，小頭襯套40可以具有能防止在第一端面43或第二端面44和活塞60的內表面之間在整個接觸區域上延伸的磨蝕磨損的構造。特別地，如果連杆100沿著活塞銷軸線移位或者圍繞垂直於活塞銷軸線的軸線傾斜，至少一個突出部90A.90B而非襯套端面43、44的整個表面可以與第一接觸表面68或第二接觸表面69接觸。因此，諸如磨損限定接觸區域的小接觸區域可以被限定在至少一個突出部90A、90B與第一和第二接觸表面68、69之一之間。
[0064]圖7和圖8不出活塞60的不例性實施方式,該活塞60也具有能防止在第一端面43或第二端面44和活塞60的內表面之間在整個表面上延伸的磨蝕磨損的構造。特別地，與第一和第二襯套端面43、44相對的第一和第二接觸表面68、69可以是非平行的，其中，至少一個突出部91A、91B可以設置在第一接觸表面68或第二接觸表面69上。相應地，如果連杆100沿著活塞銷軸線移位或者圍繞垂直於活塞銷軸線的軸線傾斜，第一襯套端面43或第二襯套端面44中的一個可以與至少一個突出部91A、91B而非與第一接觸表面68或第二接觸表面69的整個表面接觸。因此，小接觸區域可以分別限定和產生在第一和第二襯套端面43、44之一與至少一個突出部91A、91B之間。
[0065]圖5至圖8中示出的實施方式公開小頭襯套40和活塞60的構造，其可以防止在第一和第二端面43、44與第一和第二接觸表面68、69之間的未限定/不可預知的接觸區域。當然，圖5至圖8中示出的實施方式公開小頭襯套40和活塞60的構造，該構造在連杆100的操作過程中可以執行第一和第二端面43、44與第一和第二接觸表面68、69之間的小接觸區域，並且由此執行在襯套端面43、44上和在接觸表面68、69上的特定磨蝕區域的受控磨蝕磨損。因此，圖5至圖8中示出的小頭襯套40和活塞60的實施方式可以防止沿著第一和第二端面43、44與第一和第二接觸表面68、69之間的未限定的接觸區域在不可預知的位置處出現的磨蝕磨損。
[0066]在連杆100的操作過程中，突出部90A、90B、91A、91B會由於突出部90A、90B、91A、91B和相應的相對表面43、44、68、69之間的摩擦而被磨蝕。特別地，獨立於突出部90A、90B、91A、91B的最初形狀，突出部90A、90B、91A、91B可以被連續展平。由於展平，突出部90A、90B、91A、91B和相對表面43、44、68、69中的相應的一個表面之間的接觸區域可以增大，並且隨著突出部90A、90B、91A、91B漸增展平，還會增加運轉磨損。突出部90A、90B、91A、91B和相應的相對表面43、44、68、69之間的接觸區域的增大可以通過潤滑和/或塗覆突出部90A、90B、91A、91B和/或相對表面43、44、68、69來延遲或減少。例如，突出部90A、90B、91A、91B和/或相對表面43、44、68、69可以設有電鍍塗層或具有良好滑動性能的基於塑料的塗層，諸如基於矽樹脂或氮化硼的塗層。例如，塗層可以設置在第一襯套端面43和/或第二襯套端面44和/或接觸突出部90A、90B、91A、91B的第一接觸表面68和/或第二接觸表面69上。附加地或替代地，小的接觸區域可以被潤滑。更特別地，通過油通道25供給到小頭襯套40的外表面的潤滑劑可以經由小頭襯套40的外表面提供到至少一個凹槽47。為了允許突出部90A、90B、91A、91B的可靠且選擇性的潤滑，凹槽47可以設置在突出部90A、90B、91A、91B上或者至少緊挨著突出部90A、90B、91A、91B。
[0067]利用上面描述的構造，不必塗覆或潤滑整個第一和第二襯套端面43、44和/或整個接觸表面68、69，因為塗覆和潤滑能夠被選擇性地並且由此更有效地提供到突出部90A、90B、91A、91B，這會隨著塗覆和潤滑節省成本。
[0068]因此，小頭襯套40和活塞60的壽命可以增加。
[0069]相應地，在本發明的一個方面中，連杆100的小頭襯套40可以包括具有環狀形狀的第一襯套端面43、44和具有環狀形狀的第二襯套端面43、44。第一和第二襯套端面43、44中的至少一個可以具有突出部90A、90B。突出部90A、90B可以從第一和/或第二襯套端面43、44延伸，使得小頭襯套40可以在其寬度/軸向方向上增大。即，小頭襯套40可以包括垂直於其軸向方向布置的第一和第二環形襯套端面43、44。小頭襯套40在襯套40的軸向方向上的延伸可以至少從第一或第二襯套端面43、44之一上的第一位置增加到第一或第二襯套端面43、44中的另一個上的第二位置，使得第一和/或第二襯套端面43、44在第二位置處比在第一位置處在軸向方向上突出更多。
[0070]在一些實施方式中，根據第一方面的小頭襯套40還可以包括當安裝到連杆100上時背對連杆100的連杆柄20的上襯套部分42，至少一個突出部90A、90B設置在上襯套部分42處。
[0071]在一些實施方式中，小頭襯套40的突出部90A、90B可以具有彎曲形狀。
[0072]在一些實施方式中，小頭襯套40的突出部90A、90B可以具有傾斜形狀，例如，至少30。、60。、90。、120。或 150。的角度。
[0073]在一些實施方式中，小頭襯套40的突出部90A、90B可以具有塗層，諸如電鍍塗層或基於塑料的塗層。
[0074]在一些實施方式中，第一襯套端面43或第二襯套端面44中的至少一個可以具有在小頭襯套40的徑向方向上延伸的至少一個潤滑凹槽47，並且可以適用於向突出部90A、90B提供潤滑劑。
[0075]在一些實施方式中，上襯套部分42的寬度可以比下襯套部分41的寬度大。[0076]附加地，根據本發明的另一方面，活塞60可以包括內部主體66，內部主體66具有從下活塞表面62朝向活塞頂64延伸的開口 61，開口 61具有限定適用於接觸處於安裝狀態的小頭襯套40的第一接觸表面68和第二接觸表面69的內表面。接觸表面68、69可以具有至少一個突出部91A、91B。突出部91A、91B可以從第一接觸表面68和/或第二接觸表面69延伸，使得活塞60中的開口 61的尺寸減小。即，活塞60可以包括具有第一接觸表面68方向和與第一接觸表面68相對的第二接觸表面69的內部主體66。第一和第二接觸表面68、69可以至少從活塞60的內表面上的第一位置增加到第二位置，使得第一和第二接觸表面68、69在第二位置處比在第一位置處朝向活塞60的內部突出更多。
[0077]在一些實施方式中，活塞60的至少一個突出部91A、91B可以設置在適用於接觸當安裝到連杆100上時背對連杆100的連杆柄20的上襯套部分42的接觸表面68、69的一部分處。
[0078]在一些實施方式中，活塞60的突出部91A、91B可以具有彎曲形狀。
[0079]在一些實施方式中，活塞60的突出部91A、91B可以具有傾斜形狀，例如至少30°、60。、90。、120。或 150。的角度。
[0080]在一些實施方式中，活塞60的突出部91A、91B可以具有塗層，諸如電鍍塗層或基於塑料的塗層。
[0081]根據本發明的上面描述的方面，用於在軸向方向上插入到連杆的小頭孔眼中的襯套可以包括在襯套的第一軸向端部處連接襯套的內表面和外表面的第一襯套端面，其中，第一襯套端面的區段可以形成用於在襯套的第一軸向端部處提供限定的方位局部接觸區域的第一突出部。
[0082]因此，在上面描述的襯套的實施方式中，第一突出部可以被方位地設置，使得突出部可以限定襯套在方位角度範圍內的局部最大寬度，除了突出部以外，襯套具有在方位角度範圍內恆定(例如最小)的寬度。
[0083]此外，襯套可以包括在襯套的與第一軸向端部相對的第二軸向端部處連接襯套的內表面和外表面的第二襯套端面，其中，第二襯套端面的區段可以形成用於在襯套的第二軸向端部處提供限定的方位局部接觸區域的第二突出部。
[0084]附加地，襯套可以包括在第一襯套端面和/或第二襯套端面上在徑向方向上延伸的至少一個潤滑凹槽。
[0085]此外，襯套的寬度可以是恆定的或者可以至少局部地沿著襯套的周圍變化，使得襯套可以具有襯套的寬度連續改變的梯形形狀、襯套的寬度突然改變的階梯形狀或者沿著整個周圍具有恆定寬度的形狀。
[0086]根據本發明的其它上面描述的方面，用於安裝到連杆的小頭的活塞可以包括內部主體，內部主體具有在安裝狀態下可以與插入到小頭的小頭孔眼中的小頭或襯套的第一表面相對的第一接觸表面，其中，第一接觸表面的區段可以形成用於提供接觸小頭或襯套的限定的方位局部接觸區域的突出部。
[0087]此外，在活塞的上面描述的實施方式中，除第一接觸表面之外，活塞的內部主體可以具有在安裝狀態中與小頭或襯套的第二表面相對的第二接觸表面，其中，第二接觸表面的區段可以形成用於提供接觸小頭或襯套的限定的方位局部接觸區域的第二突出部。
[0088]相應地，在連接杆活塞系統中，襯套或活塞的突出部可以在小於180° (例如，小於160° ,140° ,120° ,100°、80°、60°、40°、20° 或 10° )並且優選地在 45° 和 90° 之間
的方位角度範圍上延伸。
[0089]襯套或活塞的突出部中的至少一個可以從不具有突出部的假定表面突出至少50 μ m0
[0090]襯套或活塞的突出部中的至少一個可以從不具有突出部的假定表面突出小於100 μ m0
[0091]襯套或活塞的突出部中的至少一個可以具有彎曲形狀。
[0092]襯套或活塞的突出部中的至少一個可以具有傾斜形狀，例如，至少30°、60°、90。、120。或 150。的角度。
[0093]突出部中的至少一個可以具有塗層，諸如電鍍塗層或基於塑料的塗層。
[0094]形成在襯套或活塞上的上面描述的突出部通常可以分別位於襯套的面向活塞的部分(即，在組裝狀態中位於襯套的中間軸線之上的活塞側襯套部分)上和與活塞側襯套部分相對的位置處。
[0095]因此，關於涉及襯套和/或活塞的方面和實施方式，連杆活塞系統可以具有如上描述的活塞和/或襯套。
[0096]雖然已經在這裡描述了本發明的優選實施方式，在不背離權利要求的範圍的情況下可以加入改進和變型。
【權利要求】
1.一種襯套(40，40A，40B)，所述襯套具有中間軸線並且能夠在軸向方向上插入到連杆(100)的小頭孔眼(31)中，所述襯套(40，40A，40B)包括: 在襯套(40，40A，40B)的第一軸向端部處的第一襯套端面(43)， 所述第一襯套端面(43)形成在中間軸線的方向上延伸的至少一個突出部(90A，90B)並且在襯套(40，40A，40B)的第一軸向端部處限定能夠在安裝狀態中接觸活塞(60)的第一接觸表面(68)的接觸區域。
2.根據權利要求1所述的襯套(40，40A，40B)，其中，第一突出部(90A，90B)限定襯套(40，40A，40B)的局部最大寬度。
3.根據前述權利要求中任一項所述的襯套(40，40A，40B)，還包括: 在襯套(40，40A，40B)的與第一軸向端部相對的第二軸向端部處的第二襯套端面(44)， 所述第二襯套端面(44)形成在中間軸線的方向上延伸的至少一個突出部(90A，90B)並且在襯套(40，40A，40B)的第二軸向端部處限定能夠在安裝狀態中接觸活塞(60)的第二接觸表面(69)的接觸區域。
4.根據前述權利要求中任一項所述的襯套(40，40A，40B)，還包括在第一襯套端面(43)和/或第二襯套端面(44)上在徑向方向上延伸的至少一個潤滑凹槽(47)。
5.根據前述權利要求中任一項所述的襯套(40，40A，40B)，其中，襯套(40，40A，40B)的寬度是恆定的或者至少局部地沿著襯套(40，40A，40B)的周圍變化。
6.根據前述權利要求中任一項所述的襯套(40，40A，40B)，其中，在安裝狀態中，至少一個突出部(90A，90B)位於活塞側襯套部分(42)上。
7.一種能夠安裝到連杆(100)的小頭(30)上的活塞(60，60A，60B)，所述活塞(60，60A，60B)包括: 內部主體(66)，其具有在安裝狀態中與在軸向方向上插入到小頭(30)的小頭孔眼(31)中的連杆(100)的襯套(40，40A，40B)的第一端面(43)相對的第一接觸表面(68)， 所述第一接觸表面(68 )形成在安裝狀態中在襯套(40，40A, 40B)的中間軸線的方向上延伸的至少一個突出部(91A，91B)並且在第一接觸表面(68)處限定能夠在安裝狀態中接觸襯套(40，40A，40B)的接觸區域。
8.根據權利要求7所述的活塞(60，60A，60B)，其中，內部主體(66)具有在安裝狀態中與小頭(30)或襯套(40，40A，40B)的第二表面相對的第二接觸表面(69)， 所述第二接觸表面(69 )形成在安裝狀態中在小頭(30 )或襯套(40，40A, 40B)的中間軸線的方向上延伸的至少第二突出部(91A，91B)並且在第二接觸表面(69)處限定能夠在安裝狀態中接觸小頭(30)或襯套(40，40A，40B)的第二表面的接觸區域。
9.根據權利要求7或8所述的活塞(60，60A，60B)，其中，在安裝狀態中，至少一個突出部(91A，91B)位於與襯套(40，40A，40B)的活塞側襯套部分(42)相對的位置處。
10.根據權利要求1至6中任一項所述的襯套(40，40A，40B)或者根據權利要求7至9所述的活塞(60，6(^，6(?)，其中，突`出部(9(^，9(?，9認，918)中的至少一個在小於180。的角度範圍上延伸。
11.根據權利要求1至6和10中任一項所述的襯套(40，40A，40B)或者根據權利要求7至10中任一項所述的活塞(60，6(^，6(?)，其中，突出部(9(^，9(?，9認，918)中的至少一個從不具有突出部(90A，90B，91A，91B)的假定表面(43, ,44/，68'，69')突出至少50 μ m。
12.根據權利要求1至6和10至11中任一項所述的襯套(40，40A，40B)或者根據權利要求7至11中任一項所述的活塞(60，60A，60B)，其中，突出部(90A，90B，91A，91B)中的至少一個從不具有突出部(90A，90B，91A，91B)的假定表面(43' ,44/，68'，69')突出小於100 μ m。
13.根據權利要求1至6和10至12中任一項所述的襯套(40，40A，40B)或者根據權利要求7至12中任一項所述的活塞(60，6(^，6(?)，其中，突出部(9(^，9認)中的至少一個具有彎曲形狀。
14.根據權利要求1至6和10至13中任一項所述的襯套(40，40A，40B)或者根據權利要求7至13中任一項所述的活塞(60，6(^，6(?)，其中，突出部(9(?，918)中的至少一個具有傾斜形狀，例如至少30°、60。、90。、120。或150。的角度。
15.根據權利要求1至6和10至14中任一項所述的襯套(40，40A，40B)或者根據權利要求7至14中任一項所述的活塞(60，60A，60B)，其中，突出部(90A，90B，91A，91B)中的至少一個具有塗層，諸如電鍍塗層或基於塑料的塗層。
16.—種燃燒式發動機的連杆活塞系統,所述連杆活塞系統包括: 至少一對相對表面(43，68 ;44，69)，其中所述相對表面(43，68 ;44，69)中的一個是連杆(100)或布置在連杆(100)的小頭孔眼(31)中的小頭襯套(40，40A，40B)的表面，並且所述相對表面中的另一個是安裝到連杆(100)上的活塞(60，60A，60B)的表面， 所述一對表面(43，68 ;44，69)的表面中的至少一個形成能夠在連杆(100)或小頭襯套(40，40A，40B)與活塞 (60，60A，60B)之間限定接觸區域的至少一個突出部(90A，90B，91A，91B)。
17.根據權利要求16所述的連杆活塞系統，其中，所述活塞(60，60A，60B)是根據權利要求7至15中任一項構造的，並且/或者所述襯套(40，40A，40B)是根據權利要求1至6和10至15中任一項構造的。
【文檔編號】F16J7/00GK103492768SQ201280019146
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月11日 優先權日:2011年4月21日
【發明者】J·博爾夏特 申請人:卡特彼勒發動機有限責任兩合公司