专利名称：活塞支承装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机的活塞支承装置(piston bearing arrangement), 根据权利要求1的前序部分，该活塞支承装置包括活塞和连杆，活塞至少具有彼此紧固的上部分和下部分，连杆的上端设置有(配合在活塞之间并且)以能转动的方式轴颈连接 (journal)到活塞的活塞销装置。
背景技术：
参照示出了内燃机中的典型的现有技术装置的图Ia和图lb，活塞1’和曲柄轴 (未示出)之间的力传递借助于连杆2’来实现，连杆2’的一端(在这里被称为下端)以能转动的方式附接到曲柄轴，连杆2’的另一端(这里被相应地称为上端2a’)通过活塞销3’ 以能转动的方式附接到活塞1’。该装置包括位于连杆的上端2a’与活塞销3’之间的支承表面10’以及位于活塞销3’与活塞1’之间的支承表面11’。如图Ib中的箭头所示，活塞销3’上的大部分弯曲负载来自气缸中的气体力，较少一部分来自曲柄机构的惯性力和侧向力。随着对较高的气缸输出量以及较高的气缸最大压力的需求的增加，需要增大支承表面积以适应增大的弯曲力。增大的气缸压力大部分都作用在支承表面的上半部分。然而，支承表面的下半部分上的支承负载不是随着气缸压力的增大而增大，而是随着活塞重量以及发动机的较高的速度而增加。用于增大支承面积的已知解决方案是在连杆的上端中利用球形支承表面。该解决方案的缺点是连杆上端的重量会增加，由此，必须加强连杆，并且必须提高发动机的平衡性。与传统的柱状支承表面相比，球形支承表面的制造也更具挑战性。本发明的目的是提供一种新颖的活塞支承装置，该活塞支承装置解决了现有技术中以上所提及的问题以及其他问题。本发明的另一目的是提供一种用于应对在内燃机(具体地是大型柴油发动机)中使用的增大的气缸压力和速度的可靠解决方案。
发明内容
如权利要求1以及呈现本发明的不同实施方式的更多细节的其他权利要求中所公开的内容基本能实现本发明的目的。本发明的基本构思是提供一种在各种情况下均根据力的方向来传递力的方法。因此，可以利用不同的支承直径和支承面积，以便相应地更好地满足不同的负载要求，且整体结构可以根据负载情况得以优化。根据本发明，连杆的上端设置有以能转动的方式与活塞的上部分的内表面接合的第一支承表面。活塞销装置还包括第二和第三支承表面，该第二和第三支承表面被设置在连杆的两侧，并且关于第一支承表面位于活塞销装置的相对两侧。由此，利用第一支承表面来接收源自所讨论的气缸中的燃烧过程的负载，而第二和第三支承表面接收沿活塞向上运动的方向作用的力。因为向下的力被直接传递到连杆，所以在活塞销中没有弯曲负载。支承表面大体上具有半个柱体的形式，使得它们易于制造。此外，有利地，第一支承表面的曲率半径被形成为显著大于第二和第三支承表面的曲率半径。由此，可通过不同的支承面积相应地考虑载荷上的差别，从而第一支承面积被设计成具有相对较大的支承面积。实际上，有利地，第一支承表面的曲率半径比第二和第三支承表面的曲率半径至少大60%至70%。另外，支承表面具有相同的曲率中心，优选地，该曲率中心也是连杆的上端的旋转中心。在一个实际的实施方式中，活塞销装置包括被插入连杆的上端中的单独的活塞销。于是，有利地，第二和第三支承表面在活塞销装置的轴线方向上与第一支承表面部分地重叠，由此，也可以增加这些支承表面的面积。在另一个实施方式中，活塞销装置被布置为连杆的上端的一体部分。在这种情况下，对连杆的上端的加工可能更复杂，但是另一方面，没有因钻通连杆的上端而产生的弯曲和拉伸负载。活塞销装置在第二和第三支承表面的以下位置处设置有去除部(relief)，该位置关于活塞销装置的轴线位于第二和第三支承表面的相反侧。因为活塞销装置的这一部分不涉及接收力因此不设置支承表面，有利地，材料可以被加工掉，以相应地减轻重量。有利地，活塞的上部分和下部分在支承表面所在的位置处设置有分开的支承壳体元件，所述支承壳体元件通过将上部分和下部分螺栓连接在一起的螺栓而被挤压到活塞的所述部分中的相应的支承座。
以下将参考示意性附图仅通过实施例来描述本发明，其中图Ia和图Ib示出了典型的现有技术的活塞支承装置；图2示意性地示出了根据本发明的活塞支承装置中的连杆的上端以及作用力；图3以剖视图的形式示出了根据本发明的活塞支承装置；以及图4和图5示出了连杆的上端的一些细节。附图详述在图2至图5中，附图标记1指的是内燃机的活塞，该活塞具有通过抗拉螺栓8固定在一起的上部分Ia和下部分lb。连杆2的上端加以能转动的方式附接到活塞1。为此， 连杆2的上端加设置有第一支承表面加1，该第一支承表面2al通过支承壳体元件4以能转动的方式与活塞的上部分Ia接合，支承壳体元件4配合到活塞的上部分Ia的内表面中的支承座Ial。此外，连杆2的上端加设置有活塞销装置3，该活塞销装置3具有第二支承表面和第三支承表面3a，该第二支承表面和第三支承表面3a被布置成与布置在活塞1的下部分Ib中的支承座Ibl中的支承壳体元件5协作。如从图2特别明显地看出，支承表面2al和3a被形成为柱状，并且与也具有柱状表面的支承壳体元件4和5协作。箭头6表示来自内燃机的未示出的气缸的负载。该负载由连杆的上端加直接接收，由此，与布置在根据图1所示的传统装置的活塞1’中的支承面积10’相比，连杆可提供大得多的支承面积加1。结果，因为由箭头6表示并且主要源自气缸压力的较大负载直接作用在连杆的支承表面积比普通的支承表面积大的上端上，所以能够避免活塞销的任何弯曲。另一方面，当活塞向上移动时，仅有取决于活塞的重量的惯性力作用在活塞销装置3的下表面上，如图2中的箭头7所示。因此，这些支承表面3a可被设计成传统的活塞销设计。如从图4明显地看出的，支承表面的曲率半径Rl显著大于支承表面3a的曲率半径R2。半径Rl越大，支承表面2al的面积就越大，而能够相应地接收较大的负载。另一方面，随着半径Rl的增大，连杆上的上端加的重量也将增大，由此，因为附加的重量，连杆必须被加强，从而需要重新平衡发动机。明显地，支承表面有利地具有相同的曲率中心， 该曲率中心也是连杆的上端加的旋转中心。图5示出了实施活塞销装置3的两种任选方式。其可以是锁定在连杆2的上端加中的单独的活塞销。在这种情况下，可以从连杆加工掉更多的材料，如虚线所示，从而得到附加的支承表面北，由此，如果需要，可以相应地接收增多的负载。如从图5明显地看出的， 结合的支承表面3a和北与支承表面2al在活塞销的轴线方向上略微重叠，但是这没有负面影响，因为这些支承表面可以在连杆以及活塞的不同运动方向上操作。另选地，活塞销装置3可以被实施为连杆2的上端加的一体部分。在这种情况下， 上端加的加工更加复杂，并且下支承表面3a保持相对较小。然而，优点是由此能够避免由于钻通连杆的上端加来形成用于活塞销的孔而产生的弯曲负载。此外，没有如图4中的虚线9所示的传统弯曲负载出现。不论活塞销装置3是如何实施的，根据本发明的装置允许形成去除部3a2 (参见图 5)，由于因支承表面2al接收了来自上方的所有负载因此在该处不再需要任何材料。因此， 连杆可以形成得较轻。在为单独的活塞销的情况下，可以利用适当的锁定装置来防止活塞销相对于连杆旋转，从而支承表面3a和5 (参见图2和幻保持相互对准。清楚的是，本发明不限于以上所提及的实施例，而是可以在本发明的构思的范围内以许多其它不同的实施方式来实施。
权利要求
1.一种用于内燃机的活塞支承装置，该活塞支承装置包括活塞(1)，该活塞至少具有彼此紧固的上部分(Ia)和下部分(Ib)；以及连杆O)，该连杆具有上端( )，该上端设置有活塞销装置(3)，该活塞销装置配合在活塞的所述部分(la，lb)之间并且以能转动的方式轴颈连接到所述活塞(1)，所述活塞支承装置的特征在于，所述连杆( 的所述上端Oa) 设置有第一支承表面Oal)，该第一支承表面以能转动的方式与所述活塞(1)的所述上部分(Ia)的内表面接合；所述活塞销装置C3)包括第二支承表面和第三支承表面(3a)，该第二支承表面和该第三支承表面设置在所述连杆的两侧，并且关于所述第一支承表面 (2al)位于所述活塞销装置(3)的相对两侧，并且所述支承表面0al，3a)大体上具有半个柱体的形式，并且所述第一支承表面的曲率半径(Rl)显著大于所述第二支承表面和所述第三支承表面(3a)的曲率半径(R2)。
2.根据权利要求1所述的活塞支承装置，其特征在于，所述第一支承表面的所述曲率半径(Rl)比所述第二支承表面和所述第三支承表面(3a)的所述曲率半径(似)至少大 60%至 70%。
3.根据权利要求1或2所述的活塞支承装置，其特征在于，所述支承表面Oal，3a)具有相同的曲率中心，该曲率中心优选也是所述连杆⑵的所述上端Oa)的旋转中心。
4.根据前述权利要求中任一项所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞销装置 (3)包括被插入所述连杆的所述上端Oa)中的单独的活塞销，并且所述第二支承表面和所述第三支承表面(3a)在所述活塞销装置(3)的轴线方向上与所述第一支承表面Oal)部分地重叠。
5.根据前述权利要求1至3中任一项所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞销装置(3)被布置为所述连杆的所述上端Oa)的一体部分。
6.根据前述权利要求中任一项所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞销装置 (3)在所述第二支承表面和所述第三支承表面(3a)的以下位置处设置有去除部(3a2)，该位置关于所述活塞销装置(3)的轴线位于所述第二支承表面和所述第三支承表面的相反侧。
7.根据前述权利要求中任一项所述的活塞支承装置，其特征在于，所述活塞(1)的所述上部分(Ia)和所述下部分(Ib)在所述支承表面0al，3a)所在的位置处设置有分开的支承壳体元件G，5)，所述支承壳体元件(4，幻通过将所述上部分(Ia)和所述下部分(Ib) 螺栓连接在一起(8)而被挤压到所述活塞的所述部分中的相应支承座(lal，lbl)。
全文摘要
本发明涉及一种用于内燃机的活塞支承装置，该活塞支承装置包括活塞(1)，该活塞至少具有彼此紧固的上部分(1a)和下部分(1b)；以及连杆(2)，该连杆具有上端(2a)，该上端设置有(配合在活塞之间并且)以能转动的方式轴颈连接到活塞(1)的活塞销装置(3)。连杆(2)的上端(2a)设置有以能转动的方式与活塞(1)的上部分(1a)的内表面接合的第一支承表面(2a1)。活塞销装置(3)包括第二和第三支承表面(3a)，该第二和第三支承表面被设置在连杆(2)的两侧，并且关于第一支承表面(2a1)位于活塞销装置(3)的相对两侧。
文档编号F16J1/16GK102257283SQ200980150668
公开日2011年11月23日 申请日期2009年12月9日 优先权日2008年12月19日
发明者H·妮娜斯 申请人:瓦锡兰芬兰有限公司