一種輕量化活塞連杆總成的製作方法

2023-10-10 09:30:44

專利名稱：一種輕量化活塞連杆總成的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車發動機零部件，更具體地說，它涉及一種輕量化活塞連杆總成。
背景技術：
當前，採用燃油作為動力來源的傳統動力汽車仍在汽車市場上居主導地位，然而，石油是不可再生資源，地球的石油資源已越來越難以滿足人類日益增長的需求，在此背景下，燃油價格持續上漲不可避免地成為大趨勢，而另一方面，人類也意識到以破壞環境為代價的無度攫取是一種不可持續的發展方式，為此，汽車業界除了積極開發採用替代能源的·車型外，還深度挖掘現有傳統發動機的節能潛力，部件輕量化設計，成為實現節能降耗的一條重要途徑。而現有技術中，發動機活塞連杆總成中的各部件都比較粗重厚實，很多部位採用相同的結構和尺寸，但實際上進行精細分析後，對於受力情況不同的部位完全可以採取有區別有針對性的更優化設計，從而取得更好的減重節能效果。公布號為CN102072041A的發明於2011年5月25日公布了一種用於摩託車發動機的輕量化活塞，包括活塞體，於活塞體設有至少一條活塞環槽，所述活塞環槽內設置與其配合的高度為O. 8mm的窄氣環，於活塞體底部外緣延伸有活塞裙部，活塞裙部設置至少一條環形溝槽，同時活塞質量控制範圍為82 101g。這種結構的活塞既符合了活塞設計輕量化的優化原則，又能夠減小往復慣性力及引起的動力流失，有效減小摩擦損失，降低機械損失，提高機械效率。但該發明只是對活塞體進行了優化設計，優化範圍較小，不夠全面。
實用新型內容為了克服現有的活塞連杆總成未根據各部位受力特點進行針對性結構及尺寸設計，致使整體重量較大的不足，本實用新型提供了一種適度減小局部尺寸，在確保部件行使正常功能前提下實現減重的輕量化活塞連杆總成。本實用新型的技術方案是一種輕量化活塞連杆總成，包括活塞體和連杆，所述活塞體包括活塞銷座、推力面及連接在活塞銷座和推力面之間的支撐臂，所述連杆包括連杆大頭、連杆小頭及固連在連杆大頭與連杆小頭間的連杆桿身，所述推力面包括主推力面和次推力面，所述支撐臂包括主支撐臂和次支撐臂，主支撐臂固連於主推力面與活塞銷座之間，次支撐臂固連於次推力面與活塞銷座之間，主推力面的厚度大於次推力面的厚度，主支撐臂的厚度大於次支撐臂的厚度，連杆小頭呈楔形，沿著連杆桿身朝連杆小頭的延伸方向，連杆小頭厚度逐漸減小，連杆大頭與連杆桿身連接處設有減重凹槽，且減重凹槽沿連杆大頭的連接孔的邊緣延伸，並環繞在連杆大頭的連接孔的圓周外。現有的活塞銷座上設有兩個推力面，但兩個推力面是等厚的，同樣，活塞銷座和推力面之間的兩對支撐臂也是完全等厚的。然而，在活塞連杆總成實際運行的過程中，在活塞外推做功和回縮過程中，分別只有一個推力面受力，且受力情況是不同的，每個推力面及相關的支撐臂的機械疲勞情況也是不同的，因此，沒有必要把受力不同的推力面和相關支撐臂設置成同樣的厚度，具備同樣的強度，而是根據受力情況的不同，將受力較大的推力面作為主推力面設置成通常的厚度，將受力較小的推力面作為次推力面，厚度適度減小，能夠具備低負荷情況下應有的強度就已足夠。厚度減小意味著用料減少，實現減重。相應的支撐臂也分成強度更高的主支撐臂和強度相對低、厚度相對小的次支撐臂。同理，連杆小頭的連接孔中靠連杆桿身一側的孔壁是連杆小頭的主承壓面，而相對的另一端則受力較弱，因此，把連杆小頭設置成楔形，使不同部位的厚度與各部位的負荷相適應，而不似現有技術中的連杆小頭各部位厚度相同，導致整體重量較大。現有技術中的連杆大頭整體比較平坦，而連杆大頭的主要受力部位是在連杆大頭連接孔周圍，本實用新型在連杆大頭連接孔周圍設置減重凹槽，減重凹槽部分的厚度比通常的連杆大頭厚度薄，因此減重凹槽部位減少了材料，減輕了重量。[0006]作為優選，減重凹槽的橫截面為圓弧形。橫截面為圓弧形的減重凹槽可在連杆大頭連接孔周圍形成圓滑的過渡圓角，可以消除連杆大頭連接孔周圍的應力集中現象。作為優選，活塞銷座外側設有減重坑。減重坑所在處節省了用料，因而起到輔助減重作用。作為優選，所述活塞體的整體材質為鋁合金。活塞體採用鋁合金製造，質量輕，利於減重，且在發動機工作時產生的震動也較小。此外，鋁合金導熱性能好，散熱能力強，因此鋁合金活體塞工作溫度低，溫度分布均勻，對減小熱應力、改善工作條件和延緩機油變質都十分有利。作為優選，連杆桿身橫截面呈工字形。工字形結構是一種用較少材料就能獲得較高機械強度的結構，此種結構對實現輕量化很有幫助。本實用新型的有益效果是在保證發動機動力性能和安全性能的前提下，活塞體、連杆多處結構採用了輕量化設計，達到了節省材料，減輕活塞連杆總成質量的目的，不僅節省材料，更能減少發動機的功率損耗，提高燃油利用率，降低排放。

圖I為本實用新型的一種結構示意圖；圖2為本實用新型中活塞體的一種結構示意圖；圖3為本實用新型中連杆的一種結構示意圖；圖4為本實用新型中連杆小頭的一種側視圖。圖中，I-主推力面，2-活塞銷座，3-主支撐臂，4-次支撐臂，5-次推力面，6_減重坑，7-連杆小頭，8-主承壓面，9-連杆桿身，10-減重凹槽，11-連杆大頭，12-次承壓面，13-連杆大頭連接孔，14-連杆小頭連接孔。
具體實施方式
以下結合附圖具體實施例對本實用新型作進一步說明。實施例如圖I、圖2、圖3和圖4所示，一種輕量化活塞連杆總成，包括活塞體和連杆，所述活塞體包括兩個活塞銷座2、兩個推力面及連接在活塞銷座2和推力面之間的兩對支撐臂，所述活塞體的整體材質為鋁合金。所述連杆包括連杆大頭11、連杆小頭7及固連在連杆大頭11與連杆小頭7間的連杆桿身9，連杆大頭11、連杆小頭7上分別設有連杆大頭連接孔13、連杆小頭連接孔14，連杆大頭連接孔13周圍設有一孔圈平臺，所述孔圈平臺各處厚度相等，連杆桿身9橫截面呈工字形。所述推力面包括一個主推力面I和一個次推力面5，所述支撐臂包括一對主支撐臂3和一對次支撐臂4，主支撐臂3固連於主推力面I與活塞銷座2之間，次支撐臂4固連於次推力面5與活塞銷座2之間，主推力面I的厚度大於次推力面5的厚度，主支撐臂3的厚度大於次支撐臂4的厚度，連杆小頭連接孔14中靠連杆桿身一側的孔壁是連杆小頭的主承壓面8，與主承壓面8相對的則是次承壓面12，連杆小頭7呈楔形，沿著連杆桿身9朝連杆小頭7的延伸方向，連杆小頭7厚度逐漸減小，連杆大頭11與連杆桿身9連接處設有減重凹槽10，且減重凹槽10沿連杆大頭11的連接孔的邊緣延伸，並環繞在連杆大頭11的連接孔的孔圈平臺圓周外。每個活塞銷座2外側均設有三個減重坑6，三個減重坑6分別位於活塞銷座2的兩側及下 方。活塞連杆總成在發動機中是一個曲柄滑塊機構，連杆大頭11連在發動機曲軸上，曲軸上安裝有飛輪，連杆小頭7連在活塞體上，兩活塞銷座2間連有一穿過連杆小頭連接孔14的銷軸，兩個推力面中靠活塞體對外推出方向的一側為主推力面1，靠活塞體回縮方向的一側為次推力面5。本輕量化活塞連杆總成在工作過程中，當活塞體向外推出時，所述銷軸受連杆小頭7的主承壓面8推壓，主推力面I與主支撐臂3對銷軸進行支持，隨著連杆桿身9位置逐漸拉平，主推力面I受到來自連杆小頭7越來越強的推力，同時連杆小頭7的主承壓面8受到來自活塞銷座2上銷軸越來越強的反作用力；而當活塞體回縮時，由於有飛輪的慣性帶動，活塞體主要靠慣性返回，次推力面5受到連杆小頭7的推力較弱，同樣，連杆小頭7的次承壓面12受到來自活塞銷座2的反作用力也較弱，因此，次推力面5、次支撐臂4和次承壓面12的厚度適度減小，強度足以應付相對較低的負荷，同時又可減重。
權利要求1.一種輕量化活塞連杆總成，包括活塞體和連杆，所述活塞體包括活塞銷座(2)、推力面及連接在活塞銷座(2)和推力面之間的支撐臂，所述連杆包括連杆大頭(11)、連杆小頭(7)及固連在連杆大頭(11)與連杆小頭(7)間的連杆桿身(9)，其特徵是所述推力面包括主推力面(I)和次推力面(5 )，所述支撐臂包括主支撐臂(3 )和次支撐臂(4 )，主支撐臂(3 )固連於主推力面(I)與活塞銷座(2)之間，次支撐臂(4)固連於次推力面(5)與活塞銷座(2)之間，主推力面(I)的厚度大於次推力面(5)的厚度，主支撐臂(3)的厚度大於次支撐臂(4)的厚度，連杆小頭(7)呈楔形，沿著連杆桿身(9)朝連杆小頭(7)的延伸方向，連杆小頭(7)厚度逐漸減小，連杆大頭(11)與連杆桿身(9)連接處設有減重凹槽(10)，且減重凹槽(10)沿連杆大頭(11)的連接孔的邊緣延伸，並環繞在連杆大頭(11)的連接孔的圓周外。
2.根據權利要求I所述的輕量化活塞連杆總成，其特徵是減重凹槽(10)的橫截面為圓弧形。
3.根據權利要求I所述的輕量化活塞連杆總成，其特徵是活塞銷座(2)外側設有減重坑(6)。
4.根據權利要求I或2或3所述的輕量化活塞連杆總成，其特徵是所述活塞體的整體材質為鋁合金。
5.根據權利要求I或2或3所述的輕量化活塞連杆總成，其特徵是連杆桿身(9)橫截面呈工字形。
專利摘要本實用新型提供了一種輕量化活塞連杆總成，包括活塞體和連杆，所述活塞體包括活塞銷座、推力面及支撐臂，所述連杆包括連杆大頭、連杆小頭及連杆桿身，所述推力面包括主推力面和次推力面，所述支撐臂包括主支撐臂和次支撐臂，主推力面的厚度大於次推力面的厚度，主支撐臂的厚度大於次支撐臂的厚度，連杆小頭呈楔形，沿著連杆桿身朝連杆小頭的延伸方向，連杆小頭厚度逐漸減小，連杆大頭與連杆桿身連接處設有減重凹槽，且減重凹槽沿連杆大頭的連接孔的邊緣延伸，並環繞在連杆大頭的連接孔的圓周外。本實用新型在保證發動機動力性能和安全性能的前提下，採用了輕量化設計，減輕了活塞連杆總成質量。
文檔編號F16C7/02GK202789177SQ20122046697
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月13日 優先權日2012年9月13日
發明者紀超君, 李強, 劉相喜, 房梁, 王瑞平 申請人:浙江吉利羅佑發動機有限公司, 濟南吉利汽車零部件有限公司, 湖南羅佑發動機部件有限公司, 浙江吉利控股集團有限公司