专利名称：连杆孔的制作方法
连杆孔
背景技术：
惯用内燃机依靠连杆将燃烧动力从活塞主体传递至内燃机曲轴，由此将活塞主体的线性运动转变成曲轴的旋转运动。连杆包括两个孔，曲轴孔和活塞销孔。曲轴孔容纳将连杆以可枢转方式连接至曲轴的曲柄销，并且活塞销孔容纳将连杆以可枢转方式连接至活塞的活塞销。在内燃机的操作期间，活塞销可以围绕活塞销孔的内部移动，以沿大致线性方向行进。在一个实例中，当活塞在关于曲轴的上止点位置(TDC)与下止点位置(BDC)之间行进时，活塞销可能撞击活塞销孔的对置表面。在内燃机操作期间，活塞销与活塞销孔上下表面之间的撞击会产生可被用户听到的不必要的噪声。因此，本领域对于包括活塞销孔的连杆存在这样的需求，其能够在操作期间减小不必要噪声的同时使活塞销在孔内部行进。
虽然所要求保护的范围不限于所述实施例，但通过对各种实例进行论述能更好地理解各个方面。下面参考附图，图中详细地示出了示例性实施例。尽管附图描述了实施例，但附图不一定成比例，可以放大一些特征，以便更好地说明并解释实施例的创新方面。此夕卜，文中所述实施例并没有穷举，或者并非限制于附图中所示出的和以下详述中所公开的确切形式和构造。参考以下附图来详细描述本发明的示例性实施例。图I是包括连杆和活塞销的示例性活塞汽缸组件的局部剖视图；图2A是连杆的正视图；图2B是图2A中的连杆的活塞销端的放大图；图3A是连杆的活塞销端和活塞销的正视图，图中活塞销处于活塞销孔内的第一位置；图3B是连杆的活塞销端和活塞销的正视图，图中活塞销处于活塞销孔内的第二位置；图3C是连杆的活塞销端的局部侧剖视图；图4A是包括卵形横截面的连杆的活塞销端的可选示例的正视图；图4B是包括椭圆形横截面的连杆的活塞销端的可选示例的正视图；图5是包含套筒的连杆的活塞销端的可选示例的正视图；图6是包括非对称横截面的连杆的活塞销端的可选示例的正视图；图7A是包含润滑槽的连杆的活塞销端的可选示例的正视图；以及图7B是图7A中的连杆的活塞销端的透视图。
具体实施例方式说明书中所提及的“示例性示例”、“实例”或类似术语表示，结合示例性方法所描述的特定特征、结构或特性包含在至少一个示例中。在说明书中各个位置出现的短语“在示例中”或类似形式的术语不一定都涉及相同的示例或实例。图I示出了示例性活塞汽缸组件20。活塞汽缸组件20可以包括连接臂或连杆36和容纳在活塞销孔66内的活塞销40。大体上参考图I和图2，连杆36可以包括曲轴端或大端50和活塞销端或小端52。连杆36的活塞销端52限定有容纳活塞销40的活塞销孔66。活塞销孔66可以包括大致为非圆形的剖面或横截面70。横截面70包括分别具有不同半径的至少两个曲面。该至少两个曲面可以围绕横截面70的外周布置在不同位置处。例如，在一个示例中，横截面70包括在活塞销孔66的大致对置侧上彼此相隔大约180度(180° )布置的第一曲面72和第二曲面74。在活塞汽缸组件20的操作期间，活塞销40可以与活塞销孔66的外周的至少一部分保持连续接触。活塞销孔66的横截面70以稍微放大的非圆形形状在图中示出，以示出具有至少两个曲面的非圆形截面。此外，尽管图I示出了在活塞销40与活塞销孔66之间的明显间隙，但实际上活塞销40与活塞销孔66之间可以具有在视图中不明显可见的更小间隙。
继续参考图1，活塞汽缸组件包括活塞30、汽缸32、曲轴34、连杆36、曲轴销38和活塞销40。活塞30在汽缸32内沿大致线性轴向L移动，并且曲轴34绕轴线A旋转，从而产生径向运动R。连杆36用作将活塞30的大致线性运动L转变为曲轴34的大致径向运动R的连接臂。曲轴34可以通过曲轴端或大端50上的曲轴销38可枢转方式连接至连杆36。活塞30可以通过活塞销端或小端52上的活塞销40连接至连杆36。在活塞汽缸组件20的操作期间，连杆36以由曲轴端50的大致旋转运动和活塞销端52的大致线性运动限定的成角度的往复运动的方式来移动。在一个实例中，连杆36可以用在内燃机的活塞汽缸组件20中，然而连杆36可以用在任何形式的往复运动机器中，例如泵。连杆36包括在活塞销端52与曲轴端50之间延伸的轴54。连杆36的曲轴端50限定有用于容纳曲轴销38的曲轴孔56。在一个实例中，曲轴孔56包括大致圆形剖面或横截面58。下面参考图2A，曲轴孔56可以包括曲轴孔中心60和曲轴孔表面62。曲轴孔56可以包括从中心60至曲轴孔表面62所测得的大致恒定的曲轴孔半径64。参考图2A和图2B，活塞销孔66包括由活塞销孔66限定的活塞销孔表面68。活塞销孔66的剖面或横截面70可以包括分别具有不同半径的至少两个不同曲面。示出为第一曲面72和第二曲面74的至少两个曲面可以围绕横截面70的外周布置在不同位置处。图2A和图2B示出了具有在活塞销孔66的对置侧上彼此相隔180度(180° )布置的第一曲面72和第二曲面74的横截面70。然而，可以理解，第一曲面72和第二曲面74也可以按其它构造彼此间隔地布置。至少两个不同曲面72和74可以由大致线性表面(示出为距离D)彼此连接。图2A示出了第一曲面72与第二曲面74相隔的距离D。作为选择，如图4A至图4B所示，在另一实例中至少两个曲面还可以由另一个曲面彼此连接。第一曲面72包括第一半径76和第一中心点77，而第二曲面74包括第二半径78和第二中心点79。第一半径76可以大致等于第二半径78。作为选择，在另一个示例中，第一半径76可以比第二半径78大或小。第一中心点77可以位于与第二中心点79相距距离D的位置，其中距离D位于第一中心点77与第二中心点79之间。第一中心点77可以与第二中心点79大致对齐，从而形成活塞销孔66的偏心轴线EA，其中偏心轴线EA表示活塞销孔66的长轴线。在一个实施例中，偏心轴线EA可以按与轴54不垂直的角度A布置。即，偏心轴线EA可以与连杆36的纵轴线LA不垂直。在另一个实施例中，偏心轴线EA可以相对于轴54和连杆36的纵轴线LA大致垂直并且成大约90度(90° )角。在又一个实例中，偏心轴线EA还可以与纵轴线LA大致对齐，其中根据测量角度A的方向，从纵轴线LA到偏心轴线EA的角度A为大约0度或180度(0°或180° )。角度A可以在活塞销孔66的垂直轴线PA与偏心轴线EA之间测量，并且该角度A可以定向在纵轴线LA和活塞销孔66的垂直PA之间的任何位置。垂直轴线PA可以与连杆36的纵轴线LA大致垂直。横截面70还可以关于活塞销孔66的至少一根轴线大致对称。在图2A至图2B的示例中，活塞销孔关于偏心轴线EA大致对称。活塞销孔66还可以包括示出为对称轴线AS的第二轴线，其中活塞销孔66还可以关于对称轴线AS对称。对称轴线AS可以与偏心轴线EA大致垂直。在本实例中，活塞销孔66关于偏心轴线EA和对称轴线AS大致对称,然而， 也可以具有其它构造。例如，在一个可选示例中，活塞销孔66可以关于对称轴线AS不对称(如图6所示)。 在图2A至图2B的实例中，连杆可以包括无套筒销孔。然而，在可选示例中，如果需要，活塞销孔66中可以包括套筒。活塞销孔66的横截面70通过直接从活塞销孔66上去除材料的机加工操作来制造。然而，诸如锻造和铸造等其它加工操作也可以用来制造活塞销孔66。活塞销孔还可以包括沿活塞销孔表面68的至少一部分施涂的耐磨涂层。耐磨涂层可以是改善活塞销孔表面68的耐磨性或抗磨性的任何涂层，诸如但不限于磷酸锰涂层。图3A和图3B示出了活塞汽缸组件20的操作期间活塞销40在活塞销孔66内的操作。图3A示出了在活塞销孔66内位于第一位置处的活塞销40，而图3B示出了在活塞销孔66内位于第二位置处的活塞销40。参考图3A，活塞销40包括可操作的旋转轴线0A。在从活塞销40传递至连杆36的力以及活塞销40与连杆36之间的摩擦作用下，活塞销40沿方向OR绕可操作的旋转轴线OA旋转。活塞销40在仍然绕操作旋转轴线OA旋转的同时，还围绕活塞销孔表面68的至少一部分前进，并且保持与活塞销孔66外周的至少一部分连续接触。即，活塞销40具有与活塞销孔表面68大体对应的运动方向。活塞销40沿活塞销孔表面68的运动示出为大致曲线路径R”。当活塞销40沿曲线路径R”行进时，活塞销40大体上保持与活塞销孔表面68的至少一部分连续接触。图3B示出了当活塞销40前进至第二位置时的连杆36。当活塞销40在活塞销孔66内在第一位置和第二位置之间大致平滑地转移时，活塞销40与活塞销孔表面68的至少一部分连续接触。即，活塞销孔表面68提供使活塞销40大体上能够沿其滚动的表面,从而在操作期间跟随大致曲线路径R”。参考图1，当活塞30在汽缸32内往复运动时，连杆36以成角度的往复运动的方式移动。连杆36的成角度的往复运动与活塞销孔66的大致曲线路径R”大致相互关联。因此，在活塞汽缸组件20的操作期间，活塞销40在与连杆36的运动大致对应的方向上行进。活塞销40在活塞销孔66内的操作至少可以与一些其它形式的活塞销孔不同。参考图3A至图3B，无论活塞销40与活塞销孔66之间的间隙如何，在活塞30的操作期间，活塞销40在大致曲线路径R”上沿活塞销孔66的外周的至少一部分保持连续接触。相比之下，活塞销孔通常包括大致圆形横截面。在活塞汽缸组件的操作期间，活塞孔的大致圆形横截面可能不允许活塞销沿曲线路径移动。这是因为活塞销孔的大致圆形横截面通常与连杆的往复运动不对应。包含大致圆形横截面时通常导致活塞销在活塞销孔内线性地上下行进或从一边移动到另一边，其中活塞销可能撞击活塞销孔的大致对置表面，并且导致活塞销在整个操作期间与孔表面不接触。在活塞汽缸组件的操作期间，在活塞销与孔表面接触时活塞销与活塞销孔的内表面之间的撞击可能产生不必要的噪声。因此，包含具有至少两个不同曲面的活塞销孔66是有益的。这是因为，在操作期间活塞销40可以沿活塞销孔66的大致曲线路径R”行进，从而与活塞销孔表面68的至少一部分大致保持连续接触。相比之下，在大致圆形活塞销孔内行进的活塞销往往撞击活塞销孔，从而产生不必要的噪声并且还加大了销孔表面磨损。包含具有至少两个不同曲面的活塞销孔66可以帮助减小不必要的噪声和过多磨损。图3C是在去除了活塞销40的情况下连杆36的活塞销孔66的局部侧剖视图。在一个示例性示例中，活塞销孔表面68可以包括大致纵向曲面88，该大致纵向曲面88可以为大致凸面。大致纵向曲面88还可以包括位于大致纵向曲面88的顶点92下方的外缘90。
包含大致纵向曲面88是有益的，因为在活塞汽缸组件20的操作期间活塞销40经受一定程度的弯曲。大致纵向曲面88可以适应活塞销40的至少一部分弯曲。更具体而言，由于活塞销孔表面68的外缘90布置成比顶点92低，因此外缘通常不会以与大致纵向线性表面所产生的大小相同的力撞击活塞销40。换句话说，包含大致纵向曲面88可以减小操作期间在活塞销40撞击活塞销孔表面68时活塞销40所经受的应力，并且还通过增加摩擦作用而减小了销孔连续撞击和活塞销孔中的过度局部磨损。图4至图7B示出了活塞销孔的横截面的几个可选构造。活塞销孔66的横截面70可以包括除圆形以外的各种形状，并且可以包括围绕横截面70的外周布置的至少两个曲面。在如图4A所示的一个可选示例中，连杆136包括活塞销孔166。活塞销孔166包括具有大致卵形形状的横截面170。横截面170包括第一曲面172和第二曲面174。至少两个不同曲面可以通过大致曲面180和182彼此连接。在图4B所示的另一个可选示例中，连杆236包括活塞销孔266。活塞销孔266包括大致形成为椭圆形的横截面270。横截面270包括第一曲面272和第二曲面274。至少两个不同曲面可以通过大致曲面280和282彼此连接。图5是连杆366的活塞销端或小端352的另一个可选示例，其中套筒380可以插入活塞销孔366内。与图I至图3C所示的构造不同，连杆336包括套筒活塞销孔366，在该活塞销孔366中支撑件380的内表面388的至少一部分提供在操作期间与活塞销保持接触的表面。活塞销孔366包括大致圆形横截面370，并且套筒380包括与横截面370基本一致的大致圆形外表面384。套筒380可以通过过盈配合固定在活塞销孔366中。支撑件380包括内表面388，其中内表面388包括具有第一曲面372和第二曲面374的大致非圆形横截面390。套筒380的内表面388提供在操作期间活塞销可以接触的表面。类似于横截面70，第一中心点377可以布置在与第二中心点379相距D’的位置处。第一中心点377还可以与第二中心点377大致对齐，以形成活塞销孔366的偏心轴线EA’，其中偏心轴线EA’表示活塞销孔366的长轴线。偏心轴线EA’可以以与连杆136的纵轴线LA’不垂直的角度A’布置，其中角度A’可以在偏心轴线EA’与活塞销孔366的垂直轴线PA’之间测量。活塞销孔366还可以包括示出为对称轴线AS’的第二对称轴线。对称轴线AS’可以与偏心轴线EA’大致垂直。图6是连杆436的活塞销端或小端452的示例，其中活塞销孔466的横截面470包括第一曲面472和第二曲面474，其中活塞销孔466关于对称轴线AS”不对称。第一曲面472包括第一半径476和第一中心点477，而第二曲面474包括第二半径478和第二中心点479。第一半径476示出为，小于第二半径478。然而，在可选示例中，第一半径476还可以大于第二半径478。由于第一半径476具有不同于第二半径478的尺寸，因此活塞销孔466可以关于活塞销孔466的至少一根轴线不对称。在图6所示的实例中，活塞销孔466关于对称轴线AS”不对称，其中对称轴线AS”与偏心轴线EA”大致垂直。活塞销孔466可以关于偏心轴线EA”大致对称。图7A是连杆536的活塞销端或小端552的可选示例，其中活塞销孔566的横截面570包括润滑槽590。润滑槽590示出为，沿活塞销孔566的底部布置的两个润滑槽。然而，可以包括任意数量的润滑槽590，并且润滑槽556可以沿横截面570布置在任何期望的 位置。图7B是连杆536的小端552的立面透视图。润滑槽590沿活塞销孔表面568的至少一部分纵向地布置。润滑槽590可以是位于活塞销孔表面568上用于容纳诸如油等润滑剂的凹槽或齿形凹口。在一个示例性实例中，润滑槽590可以具有大约0.019英寸(0. 5mm)的深度和大约0. 220英寸(5. 6mm)的宽度。润滑槽590可以包括关于活塞销孔566的大致凹形截面592，然而，可以理解凹槽可以包括能够收集润滑剂的任何形状。通过包含润滑槽590，可以提高活塞销(诸如图I和图3A至图3B所示的活塞销40)与活塞销孔表面568的接触区域之间的润滑作用。这是因为润滑槽590可以增加在活塞销与活塞销孔表面568的接触区域之间的润滑剂的量。应该理解，对于文中所述的处理、系统、方法、直接推导等，尽管根据某一有序的次序描述了执行该处理时的步骤等，但可以在以文中所述顺序以外的顺序执行所述步骤的情况下来实施该处理。还应该理解，某些步骤可以同时执行，可以增加其它步骤，或者可以省略文中所述的某些步骤。换句话说，文中出于对某些实施例进行说明的目的提供了处理的描述，该处理描述决不应该解释成限制所要求保护的发明。因此，应该理解以上描述是为了进行说明而非限制。在阅读了以上描述之后，将知晓除所给的实例以外的很多实施例和应用。本发明的范围不应该参考以上描述来确定，而应该参考所附权利要求书以及等同于该权利要求书所要求保护的全部范围来确定。预计将来会对文中所公开的技术进行改进，并且所公开的系统和方法将纳入该将来的实施例中。总之，应该理解，本发明能够进行修改和变形，并且仅由以下权利要求书限制。除非文中明确作出相反的表示，否则权利要求书中所使用的术语采用最宽泛合理的解释和本领域技术人员所理解的常规含义，尤其，除非权利要求明确作出相反的限定，否则使用诸如“一个”、“该”、“所述”等单个冠词时，应该理解为引用一个或多个所指部件。
权利要求
1.一种将活塞的大致线性运动转变为曲轴的大致径向运动的连接臂，包括 轴，其在活塞销端与曲轴销端之间延伸，所述活塞销端限定有活塞销孔；以及 活塞销孔表面，其由所述活塞销孔限定，所述活塞销孔包括非圆形横截面，该非圆形横截面具有分别包括不同半径的至少两个大致曲面； 其中所述至少两个曲面围绕所述横截面的外周布置在不同位置处。
2.根据权利要求I所述的连接臂，其中第一曲面和第二曲面在所述活塞销孔的大致对置侧上布置成彼此相隔约180度。
3.根据权利要求I所述的连接臂，其中所述活塞销孔的横截面为椭圆形或卵形。
4.根据权利要求I所述的连接臂，其中所述横截面包括具有第一半径的第一曲面，并且第二曲面包括第二半径，并且所述第一半径大约等于所述第二半径。
5.根据权利要求I所述的连接臂，其中所述活塞销孔的横截面包括至少一根对称轴线。
6.根据权利要求I所述的连接臂，其中所述横截面包括具有第一半径的第一曲面，并且第二曲面包括第二半径，并且所述第一半径比所述第二半径大或小。
7.根据权利要求I所述的连接臂，其中所述活塞销孔的横截面关于横截面的至少一根轴线不对称。
8.根据权利要求I所述的连接臂，其中所述活塞销孔的横截面包括与所述连接臂的轴不垂直的偏心轴线。
9.根据权利要求8所述的活塞组件，其中所述偏心轴线相对于所述连接臂的轴成大约90度的角。
10.根据权利要求I所述的连接臂，其中所述活塞销孔表面位于所述连接臂中。
11.根据权利要求I所述的连接臂，还包括位于所述活塞销孔内的活塞销套筒，其中所述活塞销孔表面位于所述活塞销套筒中。
12.—种连杆,包括 轴，其在活塞销端与曲轴销端之间延伸，所述活塞销端限定有活塞销孔；以及活塞销孔表面，其由所述活塞销孔限定，所述活塞销孔包括非圆形横截面；以及具有第一半径的第一曲面和具有第二半径的第二曲面，其中所述第一曲面和所述第二曲面围绕所述横截面的外周布置在不同位置处。
13.根据权利要求12所述的连杆，其中所述活塞销孔的横截面为椭圆形或卵形。
14.根据权利要求12所述的连杆，其中所述第一半径大约等于所述第二半径。
15.根据权利要求12所述的连杆，其中所述第一半径比所述第二半径大或小。
16.—种活塞组件,包括 连杆，其包括 轴，其在活塞销端与曲轴销端之间延伸，所述活塞销端限定有活塞销孔；以及活塞销孔表面，其由所述活塞销孔限定，所述活塞销孔包括具有至少两个曲面的非圆形横截面，所述至少两个曲面围绕所述横截面的外周布置在不同位置处；以及 活塞销，其由活塞销孔容纳，其中所述活塞销具有与所述活塞销孔表面的至少一部分大致对应的运动方向，并且其中，在所述活塞组件的操作期间，当所述活塞销沿所述运动方向行进时所述活塞销与所述活塞销孔表面的至少一部分保持连续接触。
17.根据权利要求16所述的活塞组件，其中所述活塞销包括可操作的旋转轴线，所述活塞销在与所述活塞销孔表面的至少一部分保持连续接触的同时绕所述可操作的旋转轴线旋转。
18.根据权利要求16所述的活塞组件，其中所述活塞销孔的横截面为椭圆形或卵形。
19.根据权利要求16所述的活塞组件，其中所述横截面包括具有第一半径的第一曲面，并且第二曲面包括第二半径，并且所述第一半径大约等于所述第二半径。
20.根据权利要求16所述的活塞组件，其中所述横截面包括具有第一半径的第一曲面，并且第二曲面包括第二半径，并且所述第一半径比所述第二半径大或小。
全文摘要
本发明公开了一种将活塞(30)的大致线性运动转变为曲轴(50)的大致径向运动的连接臂(36)。连接臂包括在活塞销端(52)与曲轴销端(50)之间延伸的轴(54)。活塞销端(52)限定有活塞销孔(66)。活塞销孔表面(68)由活塞销孔(66)限定，其中活塞销孔(66)包括具有半径分别不同的至少两个曲面(72、74)的非圆形横截面(70)，其中至少两个曲面围绕横截面(70)的外周布置在不同位置处。
文档编号F16C7/06GK102803761SQ201080031633
公开日2012年11月28日 申请日期2010年5月28日 优先权日2009年6月2日
发明者迈克尔·T·拉普, 达恩·H·迪努, 罗格·克劳泽 申请人:马勒国际公司