內(nèi)燃機(jī)用復(fù)合活塞銷的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種內(nèi)燃機(jī)用復(fù)合活塞銷，包括活塞銷基體和位于其內(nèi)的填充體，所述活塞銷基體呈圓筒狀，其內(nèi)表面光滑平直，活塞銷基體壁厚為其圓筒外部直徑的10～35％；所述填充體外表面形狀與活塞銷基體內(nèi)孔形狀相適應(yīng)，填充體通過擠壓的方式壓入活塞銷基體中且兩者形成過盈配合。由于活塞銷中間有填充體，對基體形成了支撐，因此可以增加活塞銷的強(qiáng)度并減小工作時(shí)所發(fā)生的彎曲變形和橢圓變形，進(jìn)而減小了與活塞銷孔間的局部接觸應(yīng)力，減少銷與銷孔間的磨損并降低其發(fā)生失效的風(fēng)險(xiǎn)。在保證了剛度與強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，活塞銷鋼制基體的壁厚可有較大的調(diào)整空間，其整體減重效果顯著。
【專利說明】內(nèi)燃機(jī)用復(fù)合活塞銷

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)用復(fù)合活塞銷。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，發(fā)動(dòng)機(jī)在向著高功率、高負(fù)荷和輕量化的方向不斷發(fā)展，隨之對活塞銷的重量、強(qiáng)度及可靠性等也提出了更高的要求，這就需要從結(jié)構(gòu)和材料上進(jìn)行不斷的革新和優(yōu)化。
[0003]活塞銷處于氣缸的內(nèi)部，工作時(shí)形成高速運(yùn)動(dòng)，慣性力較大，尤其對于高速發(fā)動(dòng)機(jī)，往復(fù)慣性力最高可達(dá)自重的3000倍以上，因此降低重量是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所要考慮的一項(xiàng)重要因素。另外，活塞銷在工作過程中傳遞載荷及運(yùn)動(dòng)，由此引發(fā)的彎曲變形是導(dǎo)致活塞銷孔開裂和活塞銷失效的主要原因，因而結(jié)構(gòu)剛度也是設(shè)計(jì)過程中所必須考慮的因素。為此，國內(nèi)外活塞銷設(shè)計(jì)制造商致力于開發(fā)出重量輕、強(qiáng)度高的新型結(jié)構(gòu)，最主要的方法便是減薄壁厚，這一方法雖能有效降低活塞銷的重量，但也存在若干缺點(diǎn)。首先壁厚減薄有一定的限度，過薄的壁厚會使強(qiáng)度不能滿足要求；其次在內(nèi)外表面滲碳過程中，芯部滲碳層厚度不易控制，淬火時(shí)易淬透，降低活塞銷的綜合機(jī)械性能；另外在高負(fù)荷工況下為彌補(bǔ)減薄壁厚對強(qiáng)度造成的影響，需要在活塞銷表面進(jìn)行類金剛石涂層處理，從而使成本大幅增加。
[0004]有鑒于此，如何降低活塞銷的重量并保證活塞銷的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度成為業(yè)內(nèi)技術(shù)人員亟需解決的問題。
[0005]中國專利CN 102878286 A公開了一種內(nèi)加固式活塞銷，其采用在銷筒中放入一加固塊，使銷中間受力較多的部位得到加固。但是，此專利僅從受力的角度提供支撐，而支撐的效果及有效性并未明確，并且，在中間部位加設(shè)加固塊有可能造成中間剛度過大，從而引起兩側(cè)過渡區(qū)域拉應(yīng)力激增甚至開裂失效。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種內(nèi)燃機(jī)用復(fù)合活塞銷，該活塞銷在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上降低活塞銷的重量，提高運(yùn)動(dòng)組件的可靠性和發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0008]一種內(nèi)燃機(jī)用復(fù)合活塞銷，包括活塞銷基體和位于其內(nèi)的填充體，所述活塞銷基體呈圓筒狀，其內(nèi)表面光滑平直，活塞銷基體壁厚為其圓筒外部直徑的10?35% ;所述填充體外表面形狀與活塞銷基體內(nèi)孔形狀相適應(yīng)，填充體通過擠壓的方式壓入活塞銷基體中且兩者形成過盈配合。
[0009]所述填充體的長度小于活塞銷基體的長度。
[0010]所述填充體為中空狀，其內(nèi)孔直徑小于活塞銷基體外部直徑的30%。
[0011]所述填充體為實(shí)心體。
[0012]所述活塞銷基體內(nèi)外表面兩端有倒角或倒圓。
[0013]所述填充體為鋁合金輕質(zhì)材料。
[0014]所述活塞銷基體為鋼質(zhì)材料。
[0015]所述活塞銷基體外表面與活塞銷孔及連桿小頭孔形成配合關(guān)系。
[0016]將擠壓鍛造用鋁合金棒料按照活塞銷長度切段，在室溫下，通過壓力機(jī)上固定的凸模向制備的鋁合金棒料施加壓力，鋁合金棒料在三向壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生塑性流動(dòng)變形，變形后鋁合金棒料組織致密、且具有連續(xù)的纖維流向，能與活塞銷基體緊密的結(jié)合在一起。
[0017]相對于【背景技術(shù)】中提到的中國專利CN 102878286 A，本發(fā)明所提出的復(fù)合活塞銷，它在中心部位所增加的并不是簡單的加固塊，而是以擠壓等方式設(shè)置在銷內(nèi)孔的彈性填充體，它與活塞銷本體之間形成過盈配合，工作時(shí)可限制銷的彎曲變形及橢圓變形，從而減小銷對活塞銷孔的磨損與沖擊。另外填充體中內(nèi)孔的存在可使活塞銷的重量變輕，進(jìn)而降低連桿組件工作時(shí)的慣性力，提高缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。
[0018]本發(fā)明中，活塞銷基體內(nèi)表面光滑平直，無臺階或錐角，活塞銷基體為鋼制基體，其壁厚大幅降低，壁厚為傳統(tǒng)活塞銷壁厚的30%?70%。并且由于填充體的鋁質(zhì)材料的密度遠(yuǎn)低于鋼質(zhì)材料，因此活塞銷整體重量可比傳統(tǒng)型降低10%?20%。
[0019]工作時(shí)，活塞銷裝入活塞銷孔和連桿小頭孔，其外表面與孔形成過盈配合或間隙配合，進(jìn)而傳遞運(yùn)動(dòng)及載荷。由于活塞銷中間有填充體，對基體形成了支撐，因此可以增加活塞銷的強(qiáng)度并減小工作時(shí)所發(fā)生的彎曲變形和橢圓變形，進(jìn)而減小了與活塞銷孔間的局部接觸應(yīng)力，減少銷與銷孔間的磨損并降低其發(fā)生失效的風(fēng)險(xiǎn)。在保證了剛度與強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，活塞銷鋼制基體的壁厚可有較大的調(diào)整空間，其整體減重效果顯著。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種活塞銷結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為圖1中活塞銷的縱向剖視圖；
[0022]圖中，I為活塞銷基體，2為活塞銷填充體，3為基體內(nèi)表面，4為基體壁厚，5為基體端部倒角或倒圓，6為填充體外表面，7為填充體內(nèi)孔半徑，8為填充體長度，9為基體長度。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0024]如圖1所示，復(fù)合式活塞銷，它包括活塞銷基體I和活塞銷填充體2。其中填充體2為鋁合金等輕質(zhì)材料。
[0025]如圖2所示，活塞銷基體I中空，內(nèi)表面3平直，中部壁厚4為2?25mm，壁厚為活塞銷基體的圓筒外部直徑的10?35%，另外基體內(nèi)外表面兩端設(shè)有倒角或倒圓5?；w2內(nèi)孔中置入鋁棒，通過鍛壓的方式使其外表面6與基體內(nèi)表面3形成過盈配合。填充體可為中空狀,也可為實(shí)心體,其內(nèi)孔可由機(jī)械加工方式獲得,填充體內(nèi)孔半徑7為O?10_。填充體的長度8要小于基體長度9。
[0026]活塞銷基體內(nèi)表面光滑平直，無臺階或錐角，活塞銷基體為鋼制基體，其壁厚大幅降低，壁厚為傳統(tǒng)活塞銷壁厚的30%?70%。并且由于填充體的鋁質(zhì)材料的密度遠(yuǎn)低于鋼質(zhì)材料，因此活塞銷整體重量可比傳統(tǒng)型降低10%?20%。
[0027]工作時(shí)，活塞銷裝入活塞銷孔和連桿小頭孔，其外表面3與孔形成過盈配合或間隙配合，進(jìn)而傳遞運(yùn)動(dòng)及載荷。由于活塞銷中間有填充體2，對基體I形成了支撐，因此可以增加活塞銷的強(qiáng)度并減小工作時(shí)所發(fā)生的彎曲變形和橢圓變形，進(jìn)而減小了與活塞銷孔間的局部接觸應(yīng)力。在保證了剛度與強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，活塞銷鋼制基體I的壁厚可有較大的調(diào)整空間，其整體減重效果顯著。
[0028]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)用復(fù)合活塞銷，其特征是，包括活塞銷基體和位于其內(nèi)的填充體，所述活塞銷基體呈圓筒狀，其內(nèi)表面光滑平直，活塞銷基體壁厚為其圓筒外部直徑的10?35% ；所述填充體外表面形狀與活塞銷基體內(nèi)孔形狀相適應(yīng)，填充體通過擠壓的方式壓入活塞銷基體中且兩者形成過盈配合。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)用復(fù)合活塞銷，其特征是，所述填充體的長度小于活塞銷基體的長度。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)用復(fù)合活塞銷，其特征是，所述填充體為中空狀，其內(nèi)孔直徑小于活塞銷基體外部直徑的30%。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)用復(fù)合活塞銷，其特征是，所述填充體為實(shí)心體。
5.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)用復(fù)合活塞銷，其特征是，所述活塞銷基體內(nèi)外表面兩端有倒角或倒圓。
6.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)用復(fù)合活塞銷，其特征是，所述填充體為鋁合金輕質(zhì)材料。
7.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)用復(fù)合活塞銷，其特征是，所述活塞銷基體為鋼質(zhì)材料。
8.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)用復(fù)合活塞銷，其特征是，所述活塞銷基體外表面與活塞銷孔及連桿小頭孔形成配合關(guān)系。
【文檔編號】F16J1/16GK104165101SQ201410385400
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】林風(fēng)華, 劉世英, 朱俊奎, 章健, 宋亮, 趙旭東 申請人:山東濱州渤?；钊煞萦邢薰?br>