具有偏心軸承的活塞組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于與發(fā)動(dòng)機(jī)(10)一起使用的活塞組件。該活塞組件可以包括第一和第二活塞冠部(45)以及第一和第二連桿(14)。第一和第二連桿可以各自具有分別樞轉(zhuǎn)地連接至第一和第二活塞冠部的第一端部(24)和帶圓形開口的第二端部(26)，該圓形開口配置成用于接納曲軸(16)的彎頭(11)。第二連桿可以具有行進(jìn)表面(34)，該行進(jìn)表面限定有至少兩個(gè)外環(huán)岸(29)和布置在該至少兩個(gè)外環(huán)岸之間的至少一個(gè)內(nèi)環(huán)岸(31)，該外環(huán)岸和內(nèi)環(huán)岸交替地支承第二活塞冠部的負(fù)載。該活塞組件還可以包括軸承(28)。在第二活塞冠部上負(fù)載最大的時(shí)刻，內(nèi)環(huán)岸和外環(huán)岸兩者可以同時(shí)抵靠著軸承對(duì)第二活塞冠部的負(fù)載進(jìn)行支承。
【專利說明】具有偏心軸承的活塞組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及一種活塞組件，更特別地涉及一種具有偏心連桿軸承的活塞組件。

【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)通過發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的一系列爆炸將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。這些爆炸導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞在被稱作缸的封閉空間中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。各活塞典型地通過連桿連接至曲軸，從而活塞的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。在連桿的端部和曲軸之間布置有軸承。在一些應(yīng)用中，多個(gè)連桿經(jīng)由單個(gè)軸承連接至曲軸。
[0003]在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，當(dāng)來(lái)自爆炸的作用力以機(jī)械方式傳遞至曲軸時(shí)，各連桿在相應(yīng)的活塞的負(fù)載下經(jīng)受巨大的應(yīng)力。通常，該應(yīng)力隨著更高的發(fā)動(dòng)機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒壓力而增強(qiáng)。在該巨大的應(yīng)力下，連桿和其相關(guān)聯(lián)的軸承之間的不充分潤(rùn)滑可能導(dǎo)致高摩擦力和磨損。高摩擦力和磨損可能降低發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性、可靠性和效率。
[0004]在“Dynamicsof Offset Jurnal Bearings-Revisited”(2009 年出版，作者為S.Boedo和J.F.Booker)中描述了改善共用軸承/多桿應(yīng)用中的潤(rùn)滑的一個(gè)嘗試。特別地，Boedo和Booker描述了偏心軸頸軸承設(shè)計(jì)用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，這改善了連桿和其相關(guān)聯(lián)的軸承之間的潤(rùn)滑。偏心軸頸軸承設(shè)計(jì)通常涉及在軸承內(nèi)偏置軸頸部段。在該布置中，對(duì)于桿負(fù)載的主要支承在這些部段之間交替變化。通過周期性地減輕由各部段支承的負(fù)載，在部段之間分擔(dān)負(fù)載促進(jìn)了潤(rùn)滑，這有助于維持部段中的液體動(dòng)壓潤(rùn)滑。Boedo和Booker還描述了增強(qiáng)潤(rùn)滑的、帶凹槽的軸承表面。
[0005]盡管Boedo和Booker的偏心軸承可以增強(qiáng)連桿和其相關(guān)聯(lián)的軸承之間的潤(rùn)滑，但是該偏心軸承可能不太理想。這是因?yàn)锽oedo和Booker所述的部段的角向的布置與相關(guān)聯(lián)的活塞所產(chǎn)生的最大負(fù)載并不相應(yīng)。結(jié)果，在活塞移動(dòng)和加載期間，可能不會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間產(chǎn)生足夠的油膜。另外，雖然帶凹槽的軸承可能一般來(lái)說有助于潤(rùn)滑油分配，但是該凹槽也可能限制軸承上的可用的負(fù)載承載面積。負(fù)載承載面積的減小可能會(huì)減小可通過軸承傳遞的最大負(fù)載。
[0006]本發(fā)明的活塞組件解決了上述一個(gè)或多個(gè)問題和/或本領(lǐng)域中的其它問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]一方面，本發(fā)明涉及一種活塞組件。該活塞組件可包括第一活塞冠部和第一連桿，該第一連桿具有樞轉(zhuǎn)地連接至第一活塞冠部的第一端部和帶圓形開口的第二端部，該圓形開口配置成用于接納曲軸的彎頭(thlOW，曲柄半徑部，曲柄彎程部)。該活塞組件還可以包括第二活塞冠部和第二連桿，該第二連桿具有樞轉(zhuǎn)地連接至第二活塞冠部的第一端部和帶圓形開口的第二端部，該圓形開口配置成用于接納曲軸的彎頭。第二連桿可以具有行進(jìn)表面(running surface,工作表面)，該行進(jìn)表面限定有至少兩個(gè)外環(huán)岸(outer land,外環(huán)槽脊)和至少一個(gè)內(nèi)環(huán)岸(inner land，內(nèi)環(huán)槽脊)，該至少一個(gè)內(nèi)環(huán)岸布置在該至少兩個(gè)外環(huán)岸之間，該內(nèi)、外環(huán)岸交替地支承第二活塞冠部的負(fù)載。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括布置在第一和第二連桿的圓形開口內(nèi)、位于在第一和第二連桿的第二端部與曲軸的彎頭之間的軸承。在第二活塞冠部上負(fù)載最大的時(shí)刻，內(nèi)和外環(huán)岸可以同時(shí)抵靠著軸承對(duì)第二活塞冠部的負(fù)載進(jìn)行支承。
[0008]另一方面，本發(fā)明可以涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)可包括至少部分地限定有多個(gè)缸的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和可轉(zhuǎn)動(dòng)地布置在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體內(nèi)的曲軸。該發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括第一連桿和布置在多個(gè)缸的第一缸內(nèi)的第一活塞冠部，該第一連桿具有樞轉(zhuǎn)地連接至第一活塞冠部的第一端部和具有圓形開口的第二端部，該圓形開口配置成用于接納曲軸的彎頭。該發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括第二連桿和布置在多個(gè)缸的第二缸內(nèi)的第二活塞冠部，該第二連桿具有樞轉(zhuǎn)地連接至第二活塞冠部的第一端部和具有圓形開口的第二端部，該圓形開口配置成用于接納曲軸的彎頭。第二連桿可以具有行進(jìn)表面，該行進(jìn)表面限定有至少兩個(gè)外環(huán)岸和至少一個(gè)內(nèi)環(huán)岸，該至少一個(gè)內(nèi)環(huán)岸布置在該至少兩個(gè)外環(huán)岸之間，該內(nèi)、外環(huán)岸交替地支承第二活塞冠部的負(fù)載?；钊M件還可以包括布置在第一和第二連桿的圓形開口內(nèi)、位于第一和第二連桿的第二端部與曲軸的彎頭之間的軸承。在第二活塞冠部上負(fù)載最大的時(shí)刻，內(nèi)和外環(huán)岸可以同時(shí)抵靠著軸承對(duì)第二活塞冠部的負(fù)載進(jìn)行支承。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是示例性公開的發(fā)動(dòng)機(jī)的剖視圖；
[0010]圖2是可以結(jié)合圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)使用的示例性公開的連桿的透視圖；
[0011]圖3是圖2的連桿的端部的放大側(cè)視圖；
[0012]圖4是可以結(jié)合圖2的連桿使用的示例性公開的軸承的頂視圖；
[0013]圖5是圖4的軸承的剖視圖；和
[0014]圖6是圖2的連桿和圖4的軸承的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1示出發(fā)動(dòng)機(jī)10的示例性實(shí)施例，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以是例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。在該實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10是機(jī)車的雙循環(huán)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以非排他性地包括活塞組件12、連桿14和曲軸16。這些部件可以一起工作，以通過發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室18中的一系列爆炸將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成曲軸16的有用的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。這些爆炸可以導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)10的活塞12和連桿14在缸20中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0016]各活塞12可以通過相應(yīng)的一個(gè)連桿14連接至曲軸16，從而活塞12的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致曲軸16的轉(zhuǎn)動(dòng)。連桿14可以包括具有活塞銷孔13的第一端部24和具有曲柄孔27的第二端部26?；钊N孔13可以接納活塞銷，該活塞銷在活塞12的冠部45處將各連桿14樞轉(zhuǎn)地連接至相應(yīng)的活塞12。曲柄孔27可以接納彎頭11，該彎頭11將各連桿14樞轉(zhuǎn)地連接至曲軸16。在發(fā)動(dòng)機(jī)10運(yùn)行期間，連桿14可以以傾斜的往復(fù)運(yùn)動(dòng)移動(dòng)，該往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以大體上由第一端部24的直線運(yùn)動(dòng)和第二端部26的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)限定。
[0017]圖2示出連桿14的示例性實(shí)施例的透視圖。連桿14可以成對(duì)地布置，包括叉式桿14a和刃式桿14b。每對(duì)連桿14可以共用公共軸承28。軸承28可以在曲軸16的彎頭11 (參考圖1)上轉(zhuǎn)動(dòng)。軸承28在下文中詳細(xì)描述。刃式桿14b可以布置在叉式桿14a的叉齒15內(nèi)。
[0018]叉式桿14a可以經(jīng)由一系列榫銷(未示出，圖4中示出了接納榫銷的凹部41)、蓋件17 (僅在圖1中示出，為了清楚起見從圖2中移除)和一個(gè)或多個(gè)緊固件19永久地連接至軸承28。該布置可以抑制叉式桿14a相對(duì)于軸承28的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)允許叉式桿14a與軸承28 一起繞著彎頭11轉(zhuǎn)動(dòng)。由于叉式桿14a不能相對(duì)于軸承28轉(zhuǎn)動(dòng)，因此叉式桿14a在其第二端部26與軸承28之間可能不需要潤(rùn)滑。
[0019]還如圖2中所示，刃式桿14b的第二端部26可以包括與叉式桿14a的叉齒15交插的葉片21。刃式桿14b的第二端部26可以包括與軸承28的外表面30抵接的行進(jìn)表面34。如圖3中所示，刃式桿14b可以包括長(zhǎng)趾38和與長(zhǎng)趾38相對(duì)地取向的短趾40。刃式桿14b可以圍繞軸承28在叉式桿14a的叉齒15內(nèi)擺動(dòng)。
[0020]如圖3中所示，刃式桿14b的第二端部26的行進(jìn)表面34可以包括大體上相同并且間隔開的兩個(gè)外環(huán)岸29和一個(gè)布置在外環(huán)岸29之間的內(nèi)環(huán)岸31。外和內(nèi)環(huán)岸29、31可以具有大體上圓柱形的形狀，盡管根據(jù)需要也可以利用桶形的形狀。內(nèi)環(huán)岸31可以具有大于行進(jìn)表面34的寬度的約50%的寬度。外環(huán)岸29可以各自具有范圍在內(nèi)環(huán)岸31的寬度的約25%至50%之間的寬度。外和內(nèi)環(huán)岸29、31可以各自具有大體上相同的曲率半徑。
[0021]外環(huán)岸29的周向中心線(centerline of radius)^可以徑向偏移于內(nèi)環(huán)岸31的周向中心線C2，從而在內(nèi)環(huán)岸31和外環(huán)岸29之間可以產(chǎn)生徑向偏移36 (例如一短的距離)。特別地，內(nèi)環(huán)岸31可以向著長(zhǎng)趾38移位，外環(huán)岸29可以向著短趾40移位。在另一實(shí)施例(未示出)中，如果需要，可以通過使內(nèi)環(huán)岸31向著短趾40移位和使外環(huán)岸29向著長(zhǎng)趾38移位來(lái)產(chǎn)生偏移36。偏移36的范圍可以在約0.010至0.030英寸之間。
[0022]圖2、4和5示出可以結(jié)合連桿14使用的軸承28的特征。軸承28可以包括外表面30和相對(duì)的內(nèi)表面32。軸承28可以在連桿14的第二端部26和曲軸16(參考圖1)的彎頭11之間被布置在連桿14的曲柄孔27內(nèi)。軸承28的內(nèi)表面32可以接合曲軸16的彎頭11，而外表面30可以接合連桿14的表面(例如刃式桿14b的行進(jìn)表面34的內(nèi)和外環(huán)岸29,31)。軸承28的內(nèi)表面32可以包括中心軸線37。
[0023]軸承28的外表面30可以限定兩個(gè)大體上相同并且間隔開的外環(huán)岸33，一個(gè)內(nèi)環(huán)岸35布置在外環(huán)岸33之間，外圍環(huán)岸25被定位成鄰近外環(huán)岸33。外、內(nèi)和外圍環(huán)岸33、35,25可以具有大體上圓柱形的形狀，盡管根據(jù)需要也可以利用桶形的形狀。軸承28的外和內(nèi)環(huán)岸33、35可以與刃式桿14b的行進(jìn)表面34的外和內(nèi)環(huán)岸29、31對(duì)應(yīng)，而外圍環(huán)岸25可以與叉式桿14a的叉齒15對(duì)應(yīng)。內(nèi)環(huán)岸35可以具有大于軸承28的外表面30的寬度的約50%的寬度。外環(huán)岸33可以各自具有范圍在內(nèi)環(huán)岸35的寬度的約25%至50%之間的寬度。軸承28的外和內(nèi)環(huán)岸33、35可以各自具有大體上相同的曲率半徑。內(nèi)環(huán)岸31和35可以具有大體上相等的寬度。類似地，外環(huán)岸29和33可以具有大體上相等的寬度。
[0024]與叉式桿14b的行進(jìn)表面34的外和內(nèi)環(huán)岸29、31類似，軸承28的外和內(nèi)環(huán)岸33、35也可以相對(duì)于彼此偏移。特別地，外環(huán)岸33的周向中心線C3(即中心軸線)可以在第一方向上沿著軸承28的分割線43移位(參考圖5)，而內(nèi)環(huán)岸35的周向中心線C4 (即中心軸線)可以在相對(duì)的第二方向上沿著軸承28的分割線43移位。由該移位產(chǎn)生的偏移39的范圍可以在約0.010至0.030英寸之間。
[0025]外環(huán)岸29、33和內(nèi)環(huán)岸31、35的位置可以與最大力傳遞的方向相對(duì)應(yīng)，該力傳遞與刃式桿14b的運(yùn)動(dòng)相關(guān)。特別地，外環(huán)岸29、33和內(nèi)環(huán)岸31、35之間的偏移36、39的位置可以通過考慮發(fā)動(dòng)機(jī)10的工作循環(huán)進(jìn)行理解。作為雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以包括按相同順序有規(guī)律地發(fā)生的兩個(gè)不同的活塞沖程。第一或進(jìn)氣/壓縮沖程可以包括進(jìn)氣和壓縮過程。當(dāng)活塞12靠近下止點(diǎn)(BDC)——即活塞12已經(jīng)達(dá)到其最靠近曲軸16的點(diǎn)的位置時(shí)，空氣可以通過缸20的壁中的孔口被吸入缸20中?；钊?2然后可以從BDC向上移動(dòng)至上止點(diǎn)(TDC)——即活塞12已經(jīng)達(dá)到其最遠(yuǎn)離曲軸16的點(diǎn)的位置。在TDC處，曲軸16的轉(zhuǎn)角(或曲柄轉(zhuǎn)角)是約0°。當(dāng)活塞12向著TDC向上移動(dòng)時(shí)，活塞12可以壓縮空氣，從而加熱該空氣。該過程可以標(biāo)志著第一沖程的完成。在該沖程期間，當(dāng)活塞12處于上止點(diǎn)前(BTDC)約30至0°時(shí)，活塞12和刃式桿14b上的作用力可以是最大的。
[0026]第二或作功/排氣/進(jìn)氣沖程可以包括燃燒過程、排氣過程和進(jìn)氣過程。當(dāng)活塞12靠近TDC時(shí)，燃料可被注入燃燒室18中。在第二沖程期間，活塞12可以從TDC向下移動(dòng)至BDC。在BDC處，曲柄轉(zhuǎn)角是約180°。燃料可以與加熱后的空氣反應(yīng)并點(diǎn)燃，迫使活塞12向下。當(dāng)活塞12靠近BDC時(shí)，可以打開一出口，并且廢氣可以被釋放掉。然后，缸20的壁中的孔口可以打開，以允許空氣進(jìn)氣進(jìn)入。在燃燒期間，活塞12可以大體上將作用力從缸20中的膨脹氣體轉(zhuǎn)移至曲軸16。以該方式，曲軸16可以將活塞12的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在第二沖程期間，當(dāng)活塞12在上止點(diǎn)后(ATDC)約0至70°時(shí)，活塞12和刃式桿14b上的作用力可以是最大的，并在ATDC約10°處達(dá)到峰值。
[0027]如圖6中所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)10的工作循環(huán)期間，可以設(shè)想兩個(gè)平面來(lái)描述軸承28的偏移39和刃式桿14b的偏移36之間的相互作用。特別地，對(duì)應(yīng)于刃式桿14b中的偏移36的第一平面22可以理解成包含外和內(nèi)環(huán)岸29、31的中心軸線和C2。對(duì)應(yīng)于軸承28中的偏移39的第二平面23可以理解成包含外和內(nèi)環(huán)岸33、35的中心軸線C3和C4。在第一平面22和第二平面23的交線處可以存在偏移角a。由于偏移角α可以在沖程的不同部分期間發(fā)生變化(由于刃式桿14b和軸承28之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng))，因此偏移角α可以按照曲柄轉(zhuǎn)角進(jìn)行描述，下文采取該方法。
[0028]當(dāng)通過活塞12在刃式桿14b上施加最大力時(shí)，可以選擇在外環(huán)岸29、33和內(nèi)環(huán)岸31、35之間的偏移36、39，以向刃式桿14b提供最大的支承。特別地，在BTDC約67.5°的曲柄轉(zhuǎn)角處(這通常與第一沖程的壓縮過程的開始一致)，活塞12的負(fù)載可以最直接地由內(nèi)環(huán)岸31、35和外環(huán)岸29、33進(jìn)行支承。在該點(diǎn)處，偏移角α可以以約0°取向(即第一平面22和第二平面23可以大體上對(duì)齊)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10向第二沖程運(yùn)行時(shí)，對(duì)于活塞12的負(fù)載的支承可以僅轉(zhuǎn)移至內(nèi)環(huán)岸31、35。在ATDC約22.5°的曲柄轉(zhuǎn)角處，偏移角α可以以約10.5°取向。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10運(yùn)行經(jīng)過第二沖程時(shí)，偏移角α可以減小，直到曲柄轉(zhuǎn)角達(dá)到ATDC約112.5°。在ATDC約112.5°的曲柄轉(zhuǎn)角處，偏移角α可以回到約0°，并且對(duì)于活塞12的負(fù)載的支承可以再次轉(zhuǎn)移，從而負(fù)載可以再次最直接地由內(nèi)環(huán)岸31、35和外環(huán)岸29、33支承。在ATDC約112.5°和BTDC67.5°的曲柄轉(zhuǎn)角之間，對(duì)于活塞12的負(fù)載的支承可以轉(zhuǎn)移，從而負(fù)載可以僅由外環(huán)岸29、33支承。
[0029]當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)角在經(jīng)過第一沖程的壓縮過程和向著第二沖程的燃燒過程期間發(fā)生變化時(shí)，可以在BTDC約30°和ATDC約70°的曲柄轉(zhuǎn)角之間發(fā)生最大負(fù)載。最大力傳遞可以在ATDC約10°的曲柄轉(zhuǎn)角處達(dá)到峰值。在ATDC約10°的曲柄轉(zhuǎn)角處，偏移角α可以是約10.4°。以該方式，當(dāng)刃式桿14b位于其角行程的端部附近時(shí)，軸承28可以支承最大負(fù)載。
[0030]當(dāng)刃式桿14b相對(duì)于軸承28樞轉(zhuǎn)時(shí)，負(fù)載可以從內(nèi)環(huán)岸31、35轉(zhuǎn)變至外環(huán)岸29、33，或者反之。特別地，外環(huán)岸29、33可以相互接合，以支承活塞12的負(fù)載，內(nèi)環(huán)岸31、35此時(shí)可以相互遠(yuǎn)離。當(dāng)內(nèi)環(huán)岸31、35被迫相互遠(yuǎn)離時(shí)，該分離可以將油吸入產(chǎn)生的余隙容積中，并產(chǎn)生一膜以支承在發(fā)動(dòng)機(jī)10的隨后的循環(huán)期間發(fā)生的高負(fù)載。類似地，當(dāng)內(nèi)環(huán)岸31、35接合以支承活塞12的負(fù)載時(shí)，外環(huán)岸29、33可以被迫相互遠(yuǎn)離，以產(chǎn)生分離而將油吸入所產(chǎn)生的余隙容積中，從而產(chǎn)生油膜以支承在發(fā)動(dòng)機(jī)10的隨后的循環(huán)期間發(fā)生的高負(fù)載。在ATDC約10°的曲柄轉(zhuǎn)角處，內(nèi)環(huán)岸31、35和外環(huán)岸29、33兩者都可以接合，以支承活塞12的負(fù)載。在內(nèi)環(huán)岸31、35和外環(huán)岸29、33兩者同時(shí)接合期間可以保持一些潤(rùn)滑。
[0031]除了本發(fā)明的偏心設(shè)計(jì)之外，軸承28可以包括促進(jìn)潤(rùn)滑的附加的特征。特別地，當(dāng)曲軸16開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，來(lái)自高壓泵(未示出)的油可以被軸向地泵送至曲軸16和經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)通道44(參考圖4和5)被徑向地向外泵送通過軸承28。該布置可以幫助維持軸承28的外表面30與刃式桿14b的第二端部26的行進(jìn)表面34之間的界面處的潤(rùn)滑。
[0032]如果需要，還可以通過用于輸送回油(參考圖4)的環(huán)形凹槽42(參考圖4)限定通道44。凹槽42可以在外和內(nèi)環(huán)岸33、35之間形成在軸承28的外表面30 (和/或內(nèi)表面32)中。在軸承28的外表面30中可以限定有多個(gè)較小的凹槽(未示出)，這些較小的凹槽可以與限定在軸承28的外和內(nèi)環(huán)岸33、35之間的凹槽42相互連接。例如，較小的凹槽可以垂直地相互連接至限定于外和內(nèi)環(huán)岸33、35之間的凹槽42。離開凹槽42的油可以橫向地散布，以在軸承28的外表面30和刃式桿14b的第二端部26的行進(jìn)表面34之間的界面處提供潤(rùn)滑。
[0033]工業(yè)適用性
[0034]發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑的目的可以包括減小摩擦力，以由此減少發(fā)動(dòng)機(jī)10的工作部分的發(fā)熱和磨損。在刃式桿14b和軸承28之間的界面處維持充分的油潤(rùn)滑，這對(duì)于支承由活塞12施加的負(fù)載而言可能是必要的。該油潤(rùn)滑可以幫助防止在刃式桿14b和軸承28之間發(fā)生接觸，該接觸可能降低發(fā)動(dòng)機(jī)10的耐久性、可靠性和效率。
[0035]通過在軸承28和刃式桿14b的表面之間采用潤(rùn)滑油的液體動(dòng)壓膜可以至少部分地實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)10的潤(rùn)滑。在軸承28的液體動(dòng)壓潤(rùn)滑期間，可以在軸承28和刃式桿14b的承載表面之間產(chǎn)生楔形油膜。該布置可以用于隔開軸承28的負(fù)載承載表面。
[0036]偏心軸承(offset bearing) 一般地可以被用于通過將軸承軸向地分成具有偏移中心線的圓柱形部段而增強(qiáng)薄膜潤(rùn)滑條件。該布置可以允許在軸承的部段之間分擔(dān)負(fù)載，這可以周期性地減輕由各部段承載的負(fù)載?？梢栽谶@些減輕周期期間發(fā)生潤(rùn)滑。
[0037]具有本發(fā)明的偏心軸承的活塞組件可以在活塞12的最大負(fù)載下提供最大的支承，而同時(shí)仍然保證充分的潤(rùn)滑。特別地，可以通過在發(fā)動(dòng)機(jī)10的各循環(huán)期間在內(nèi)環(huán)岸31、35上產(chǎn)生油膜來(lái)提供在刃式桿14b的第二端部26與軸承28之間的界面處的潤(rùn)滑。內(nèi)環(huán)岸31,35可以被最優(yōu)化，以支承在刃式桿14b位于角行程端部附近時(shí)發(fā)生的最大負(fù)載，并在大負(fù)載情況之間提供最高水平的潤(rùn)滑。
[0038]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10運(yùn)行經(jīng)過其工作循環(huán)時(shí)，曲軸16在刃式桿14b與軸承28之間的界面處的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)可以在外環(huán)岸29、33和內(nèi)環(huán)岸31、35之間傳遞活塞12的負(fù)載。例如，當(dāng)刃式桿14b的第二端部26向著內(nèi)環(huán)岸31、35擺動(dòng)時(shí)，刃式桿14b的第二端部26的行進(jìn)表面34的外環(huán)岸29可以被迫遠(yuǎn)離軸承28的互補(bǔ)的外表面30。該分離可以增加由外環(huán)岸29、33限定的容積并將油吸入該容積中。當(dāng)刃式桿14b反向朝著外環(huán)岸29、33擺動(dòng)時(shí)，刃式桿14b的行進(jìn)表面34可以駛過在外環(huán)岸29、33上產(chǎn)生的油膜。
[0039]類似地，當(dāng)刃式桿14b向著外環(huán)岸29、33擺動(dòng)時(shí)，刃式桿14b的第二端部的行進(jìn)表面34的內(nèi)環(huán)岸31可以被迫遠(yuǎn)離軸承28的互補(bǔ)的外表面30。該分離可以增加由內(nèi)環(huán)岸31、35限定的容積并將油吸入該容積中。當(dāng)刃式桿14b反向朝著內(nèi)環(huán)岸31、35擺動(dòng)時(shí)，刃式桿14b的第二端部26的行進(jìn)表面34可以駛過在內(nèi)環(huán)岸31、35上產(chǎn)生的油膜。
[0040]另外，可以通過本發(fā)明的具有偏心軸承的活塞組件得到益處。特別地，由于不間斷的軸承表面相比于尺寸相當(dāng)?shù)膸О疾鄣妮S承表面而言可能能夠支承更大的負(fù)載，因此，本發(fā)明的活塞組件可以由于減小的凹槽系統(tǒng)而具有增加的負(fù)載承載能力。
[0041]在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以對(duì)本發(fā)明的活塞組件進(jìn)行各種修改和變型，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。考慮到本文公開的活塞組件的說明書和實(shí)踐，活塞組件的其它實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。說明書和示例僅應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是示例性的，本發(fā)明的真實(shí)范圍由隨附權(quán)利要求及其等同方案表示。
【權(quán)利要求】
1.一種活塞組件，包括: 第一活塞冠部(45)； 第一連桿(14)，該第一連桿具有樞轉(zhuǎn)地連接至第一活塞冠部的第一端部(24)和具有圓形開口的第二端部(26)，該圓形開口配置成用于接納曲軸(16)的彎頭(11)； 弟_■活塞誕部； 第二連桿，該第二連桿具有樞轉(zhuǎn)地連接至第二活塞冠部的第一端部和具有圓形開口的第二端部，該圓形開口配置成用于接納曲軸的彎頭，該第二連桿具有行進(jìn)表面(34)，該行進(jìn)表面限定有至少兩個(gè)外環(huán)岸(29)和布置在該至少兩個(gè)外環(huán)岸之間的至少一個(gè)內(nèi)環(huán)岸(31)，該外環(huán)岸和內(nèi)環(huán)岸交替地支承第二活塞冠部的負(fù)載；和 軸承(28)，該軸承布置在第一和第二連桿的圓形開口內(nèi)、位于第一和第二連桿的第二端部與曲軸的彎頭之間，其中，在第二活塞冠部上負(fù)載最大的時(shí)刻，所述內(nèi)環(huán)岸和外環(huán)岸兩者同時(shí)抵靠著軸承對(duì)第二活塞冠部的負(fù)載進(jìn)行支承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞組件，其中，所述至少兩個(gè)外環(huán)岸的中心軸線(37)徑向偏移于所述至少一個(gè)內(nèi)環(huán)岸的中心軸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞組件，其中，所述至少兩個(gè)外環(huán)岸的中心軸線和所述至少一個(gè)內(nèi)環(huán)岸的中心軸線之間的徑向偏移(36)在約0.0lO至0.030英寸之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞組件，其中，所述軸承包括至少兩個(gè)外環(huán)岸(33)和布置在該軸承的至少兩個(gè)外環(huán)岸之間的至少一個(gè)內(nèi)環(huán)岸(35)，該軸承的所述至少兩個(gè)外環(huán)岸具有中心軸線，該中心軸線徑向偏移于該軸承的所述至少一個(gè)內(nèi)環(huán)岸的中心軸線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的活塞組件，其中，所述軸承的所述至少兩個(gè)外環(huán)岸的中心軸線和該軸承的所述至少一個(gè)內(nèi)環(huán)岸的中心軸線之間的徑向偏移(39)在約0.010至0.030英寸之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的活塞組件，還包括: 第一平面(22)，該第一平面包含所述第二連桿的所述至少兩個(gè)外環(huán)岸的中心軸線和所述第二連桿的所述至少一個(gè)內(nèi)環(huán)岸的中心軸線；和 第二平面(23)，該第二平面包含所述軸承的所述至少兩個(gè)外環(huán)岸的中心軸線和所述軸承的所述至少一個(gè)內(nèi)環(huán)岸的中心軸線， 其中，在BTDC約67.5°和ATDCl 12.5°的曲柄轉(zhuǎn)角處，所述第一平面和第二平面的交線處的偏移角是約0°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的活塞組件，其中，在ATDC約22.5°的曲柄轉(zhuǎn)角處，所述偏移角是約10.5°。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的活塞組件，其中，在BTDC約30°至ATDC70。的曲柄轉(zhuǎn)角之間，所述第二活塞冠部的最大負(fù)載達(dá)到峰值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的活塞組件，其中，在BTDC約10°的曲柄轉(zhuǎn)角處、當(dāng)所述偏移角是約10.4°時(shí)，所述第二活塞冠部的最大負(fù)載達(dá)到峰值。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的活塞組件，其中，所述第二連桿的所述至少兩個(gè)外環(huán)岸大體上彼此相同，所述軸承的所述至少兩個(gè)外環(huán)岸大體上彼此相同。
【文檔編號(hào)】F16C9/00GK104285051SQ201380022777
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月30日
【發(fā)明者】A·G·福奇 申請(qǐng)人:易安迪機(jī)車公司