带有内导沟和异形活塞销的、磷化的、无衬套的活塞连杆组件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于内燃机的连杆（２４）和活塞销（２６）组件，它改善活塞（２２）／连杆（２４）枢轴点的磨损，并减少销孔（５４）的变形。为达此目的，该组件包括一个具有一个销孔（５４）的活塞（２２），一个具有一个适合与活塞销孔（５４）成一直线对齐的孔（６６）的连杆（２４），和将活塞（２２）和连杆（２４）通过衔接它们各自的孔相互连接的活塞销（２６）。连杆（２４）包括一个位于孔（６６）和终端（６４）之间的内导沟。活塞销（２６）具有一个异形外圆周，其截面基本上为圆形，在远端（５６、５８）的直径大于中间部分（６０）的直径。或者销（２６）或者连杆的一端（６２）包含一个厚度为２到８微米之间的磷化涂层，以促进连杆孔（６６）和异形活塞销（２６）之间的运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于内燃机的活塞连杆组件，更具体地说，涉及这样一个组件，其包括一个用于异形活塞销、带有内导沟和磷化涂层(phosphatized coating)的无衬套的小端连杆，以改善活塞/连杆枢轴点的磨损，并减少销孔的变形。
技术介绍
相关技术中的已知的内燃机除了其它的基本组件之外，一般还包括一个带有一个或多个气缸的气缸体、与气缸体相连的气缸盖以及在每个气缸中做往复运动的活塞。活塞一般包括一个活塞体，活塞体包括一个活塞顶和一个活塞裙，活塞裙从活塞顶下垂形成活塞体的下半部。在活塞裙内形成一个销孔。该销孔与在连杆一端的一个类似的孔相配。一个销是穿过该相应的孔而放置，使活塞连接到连杆上。在连杆带有活塞销孔的一端通常称为“销端(pin end)”或“小端”。连杆的另一端固定在曲轴上的一个精确的位置上。连杆的这一端通常称为“曲柄端”或“大端”。一般地，燃料在气缸中燃烧使活塞往复运动。活塞驱动连杆，连杆驱动曲轴，使其在气缸内转动。特别是，气缸内的燃烧压力使活塞基本上直线地向下运动。在活塞和连杆之间的运动中，术语“上止点”是指活塞位于其相对于气缸往复运动的最高点的位置，活塞在该点完全停止或者速度为零。相应地，术语“下止点”是指活塞位于其相对气缸往复运动的最低点的位置，活塞在该点也完全停止或者速度为零。当活塞在动力冲程中从上止点到下止点的运动过程中，连杆的角度在活塞的一般称为“主推力面”的侧面上产生一个分力。另一方面，在活塞从下止点回到上止点的运动过程中在活塞的一般称为“次推力面”的侧面上产生一个分。由于燃料在气缸内燃烧，活塞往复的动力冲程和回复运动驱动连杆的小端，使其基本上做直线运动，略微带一些旋转运动。另一方面，连杆的大端附于机轴上，机轴使连杆的大端基本上做旋转运动。连杆混合的直线运动和转动运动在大端和小端枢轴点上均强加很大的压力。在两个枢轴点中，小端枢轴点受到最大量的压力，因为它被设计成，在上止点到下止点以及下止点到上止点的循环中，促进连杆相对于活塞销和活塞裙的角运动。高负荷，温度，气压和位于该枢轴点的惯性力的结合，要求连杆的小端保持有关强度、磨损、热应力和润滑方面的加强特性。强加于该枢轴点上的压力可能使活塞销、活塞销孔和连杆的小端变形。变形的结果是，在销孔和连杆小端之间的枢轴点开始磨损。在该区域内的磨损可能导致枢轴点的破坏和发动机故障。为了抵销强加在该枢轴点上的高负荷，并减少摩擦，促进平稳的角运动，在连杆的小端的孔和活塞销之间使用青铜衬套是典型的做法。这些衬套减少在该枢轴点上的摩擦并促进平稳的角运动，从而减少变形。然而，衬套增加该枢轴点的重量，其制造和装配时也需要额外的步骤，这两者通常都是不符合要求的。在该技术方面，人们已经做过多次尝试，通过应用保护的和/或摩擦衰减的涂层，从组件中除去青铜衬套。例如，1992年10月27日公布的Yashchenko等人的专利USPN 5,158,695，公开了一种由铜，锌，锡和金刚石粉组成的材料，代替常用的青铜衬套。然而，该′695专利公开的材料是应用于活塞销和活塞裙，并不连杆。而且，如果不使用衬套，通常只限于柴油机或用于非异形活塞销。另外，2003年5月6日公布的Heart等人的专利USPN 6,557,457，公开了一种无衬套活塞和连杆组件及其制造方法，其中活塞销，活塞销孔和连杆销孔之间的滚动面中的至少一个滚动面覆有一个磷化涂层。然而，Heart的′457专利教导一种厚度为约8到15微米的磷化涂层的厚度为约，其用于非异形活塞销。在发动机初始运转(磨合期)过程中，一部分8到15微米厚的磷化涂层可能已经被磨损。该磨损增加了在内燃机的运转过程中在该接触点的公差。另外，被磨损的涂层可能在发动机的燃烧室中循环，引起损害。另外，已磨损的涂层可能产生超过允许公差的不规则的接触表面区域，这也会使发动机损坏。为了避免增加在该接触区域内的允许公差，可以对覆有磷化涂层的零件表面进行磨加工，以使它更好地适应8到15微米的涂层厚度。然而，除增加制造过程中包含另一个步骤之外，磨零件可能降低零件的结构完整性，这将最终导致机器的过早毁损。因而，在相关领域中已知类型的活塞和连杆组件为它们的目的而工作时，它们在如下方面也暴露了缺点，即在内燃机的重量减少时促进在枢轴点上的平稳的角运动。因此，总的来说，在该技术方面，存在一个持续的需要，即改善活塞销和连杆小端之间的接触面。特别是，存在这样一个持续的需要，即在保持活塞/连杆组件的强度和合格产品寿命的同时，减轻其重量和流水线制造过程的步骤。这样，在该技术方面继续存在这样一个需要，即需要改进的活塞销和连杆组件，其与该组件的前几代相比组件重量更轻且强度更大，同时保持好的摩擦和磨损特性。
技术实现思路
本专利技术克服相关技术的缺点，提供一种活塞销和连杆组件，其很大程度满足在本技术方面对用于内燃机的无衬套的小端连杆的需要。为了这个目的，本专利技术的活塞销和连杆组件包括一个适合于在内燃机气缸内做往复运动的活塞。该活塞一个活塞体，该活塞体包括一个销孔。该组件还包括一个连接活塞和曲轴的连杆，以便将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。该连杆具有第一末端和第二末端，至少一个末端包括贯穿其中的孔，并适合与活塞的销孔成一直线对齐。该组件还包括一个活塞销，其适合运转地接收在对齐的活塞销孔和穿过连杆末端的孔内。该销包括一对远端、在两个远端之间形成的中间部分和一个截面基本上为圆形的异形外圆周，远端的直径大于中间部分的直径。连杆的末端与活塞销孔成一直线对齐，包括一个磷化涂层，其厚度在2到8微米之间，适合促进穿过连杆的孔和异形活塞销的外圆周之间的相对角运动。该对齐因此促进活塞相对于内燃机气缸的往复运动。可选地，销可包括一个磷化涂层，其厚度在2和8微米之间。在另一个优选实施例中，连杆具有一个内导沟，其延伸于第一末端和第二末端之间，以引导连杆的第一末端和第二末端之间的滑润剂。因此，本专利技术的一个优点是，它改善了活塞销和小端连杆枢轴点的耐磨性，以防止在枢轴点卡死，并延长了内燃机相关零件的寿命。本专利技术的另一个优点是，由于免除了连杆小端和活塞销之间的枢轴点对衬套的需要，从而降低了内燃机的重量。本专利技术的另一个优点是，改善了在连杆大端和小端的润滑作用，从而减少在连杆枢轴点的热应力。本专利技术的另一个优点是，由于免除了在连杆小端的孔和活塞销之间的接触面处对衬套的需要，从而降低了活塞和连杆组件的制造成本。本专利技术的另一个优点是，由于免除了在枢轴点内安装衬套的需要，从而降低了活塞和连杆组件的装配成本。附图说明本专利技术的其它目标，特征和优点可以通过具体实施方式参照附图来理解。图l是根据本专利技术的用于内燃机组件的活塞和连杆组件的剖视图。图2是根据本专利技术的活塞和连杆组件的一个实施例的爆炸图。图3是根据本专利技术的活塞和连杆组件所使用的异形活塞销的放大剖视图。图4是根据本专利技术的活塞和连杆组件的一个实施例的剖视图，其中连杆具有台阶形结构。图5是根据本专利技术的活塞和连杆组件的另一个实施例的剖视图，其中连杆具有梯形结构。图6是根据本专利技术的活塞和连杆组件的另一个实施例的爆炸图，其中异形活塞销包含磷化涂层。图7是根据本专利技术的活塞和连杆组件的剖视图，其中磷化连杆具有台阶形结构，活塞销孔包含磷化涂层。图8是根据本专利技术的活塞和连杆组件的剖视图，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机的活塞和连杆组件，其特征在于，所述组件包括：一个活塞，用于在内燃机的气缸内做往复运动，所述活塞包括一个活塞体，活塞体包括一个形成于其内的销孔；一个连杆，用于连接所述活塞和曲轴，以将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转 运动，所述连杆具有第一末端和第二末端，至少一个所述末端包括一个贯穿于其中并与所述活塞中的所述销孔成一直线对齐的孔；一个活塞销，其可运转地被接收在所述活塞中的所述对齐的销孔和所述的穿过所述连杆的所述末端的孔中，所述活塞销包括一对远端、 一个形成于两个远端之间的中间部分和一个异形外圆周，该外圆周的截面基本上为圆形，并且在所述的远端的直径大于在所述中间部分的直径；以及所述连杆的所述末端与所述活塞销孔成一直线对齐，该销孔包括一个磷化涂层，该涂层用于促进在贯穿所述连杆的孔 和所述异形活塞销的外圆周之间的相对角运动，从而促进所述活塞相对于内燃机气缸的往复运动，所述磷化涂层的厚度在２到８微米之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈赖因，乔纳森道格拉斯，
申请(专利权)人：玛勒技术有限公司，玛勒有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]