内燃机用复合活塞销的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种内燃机用复合活塞销，包括活塞销基体和位于其内的填充体，所述活塞销基体呈圆筒状，其内表面光滑平直，活塞销基体壁厚为其圆筒外部直径的10～35％；所述填充体外表面形状与活塞销基体内孔形状相适应，填充体通过挤压的方式压入活塞销基体中且两者形成过盈配合。由于活塞销中间有填充体，对基体形成了支撑，因此可以增加活塞销的强度并减小工作时所发生的弯曲变形和椭圆变形，进而减小了与活塞销孔间的局部接触应力，减少销与销孔间的磨损并降低其发生失效的风险。在保证了刚度与强度的基础上，活塞销钢制基体的壁厚可有较大的调整空间，其整体减重效果显著。
【专利说明】内燃机用复合活塞销
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种内燃机用复合活塞销。
【背景技术】
[0002]近年来，发动机在向着高功率、高负荷和轻量化的方向不断发展，随之对活塞销的重量、强度及可靠性等也提出了更高的要求，这就需要从结构和材料上进行不断的革新和优化。
[0003]活塞销处于气缸的内部，工作时形成高速运动，惯性力较大，尤其对于高速发动机，往复惯性力最高可达自重的3000倍以上，因此降低重量是结构设计中所要考虑的一项重要因素。另外，活塞销在工作过程中传递载荷及运动，由此引发的弯曲变形是导致活塞销孔开裂和活塞销失效的主要原因，因而结构刚度也是设计过程中所必须考虑的因素。为此，国内外活塞销设计制造商致力于开发出重量轻、强度高的新型结构，最主要的方法便是减薄壁厚，这一方法虽能有效降低活塞销的重量，但也存在若干缺点。首先壁厚减薄有一定的限度，过薄的壁厚会使强度不能满足要求；其次在内外表面渗碳过程中，芯部渗碳层厚度不易控制，淬火时易淬透，降低活塞销的综合机械性能；另外在高负荷工况下为弥补减薄壁厚对强度造成的影响，需要在活塞销表面进行类金刚石涂层处理，从而使成本大幅增加。
[0004]有鉴于此，如何降低活塞销的重量并保证活塞销的结构强度成为业内技术人员亟需解决的问题。
[0005]中国专利CN 102878286 A公开了一种内加固式活塞销，其采用在销筒中放入一加固块，使销中间受力较多的部位得到加固。但是，此专利仅从受力的角度提供支撑，而支撑的效果及有效性并未明确，并且，在中间部位加设加固块有可能造成中间刚度过大，从而引起两侧过渡区域拉应力激增甚至开裂失效。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种内燃机用复合活塞销，该活塞销在保证结构强度的基础上降低活塞销的重量，提高运动组件的可靠性和发动机的效率。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案:
[0008]一种内燃机用复合活塞销，包括活塞销基体和位于其内的填充体，所述活塞销基体呈圆筒状，其内表面光滑平直，活塞销基体壁厚为其圆筒外部直径的10?35% ;所述填充体外表面形状与活塞销基体内孔形状相适应，填充体通过挤压的方式压入活塞销基体中且两者形成过盈配合。
[0009]所述填充体的长度小于活塞销基体的长度。
[0010]所述填充体为中空状，其内孔直径小于活塞销基体外部直径的30%。
[0011]所述填充体为实心体。
[0012]所述活塞销基体内外表面两端有倒角或倒圆。
[0013]所述填充体为铝合金轻质材料。
[0014]所述活塞销基体为钢质材料。
[0015]所述活塞销基体外表面与活塞销孔及连杆小头孔形成配合关系。
[0016]将挤压锻造用铝合金棒料按照活塞销长度切段，在室温下，通过压力机上固定的凸模向制备的铝合金棒料施加压力，铝合金棒料在三向压应力作用下产生塑性流动变形，变形后铝合金棒料组织致密、且具有连续的纤维流向，能与活塞销基体紧密的结合在一起。
[0017]相对于【背景技术】中提到的中国专利CN 102878286 A，本实用新型所提出的复合活塞销，它在中心部位所增加的并不是简单的加固块，而是以挤压等方式设置在销内孔的弹性填充体，它与活塞销本体之间形成过盈配合，工作时可限制销的弯曲变形及椭圆变形，从而减小销对活塞销孔的磨损与冲击。另外填充体中内孔的存在可使活塞销的重量变轻，进而降低连杆组件工作时的惯性力，提高缸内运动的稳定性。
[0018]本实用新型中，活塞销基体内表面光滑平直，无台阶或锥角，活塞销基体为钢制基体，其壁厚大幅降低，壁厚为传统活塞销壁厚的30%?70%。并且由于填充体的铝质材料的密度远低于钢质材料，因此活塞销整体重量可比传统型降低10%?20%。
[0019]工作时，活塞销装入活塞销孔和连杆小头孔，其外表面与孔形成过盈配合或间隙配合，进而传递运动及载荷。由于活塞销中间有填充体，对基体形成了支撑，因此可以增加活塞销的强度并减小工作时所发生的弯曲变形和椭圆变形，进而减小了与活塞销孔间的局部接触应力，减少销与销孔间的磨损并降低其发生失效的风险。在保证了刚度与强度的基础上，活塞销钢制基体的壁厚可有较大的调整空间，其整体减重效果显著。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型实施例所提供的一种活塞销结构示意图；
[0021]图2为图1中活塞销的纵向剖视图；
[0022]图中，I为活塞销基体，2为活塞销填充体，3为基体内表面，4为基体壁厚，5为基体端部倒角或倒圆，6为填充体外表面，7为填充体内孔半径，8为填充体长度，9为基体长度。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0024]如图1所示，复合式活塞销，它包括活塞销基体I和活塞销填充体2。其中填充体2为铝合金等轻质材料。
[0025]如图2所示，活塞销基体I中空，内表面3平直，中部壁厚4为2?25mm，壁厚为活塞销基体的圆筒外部直径的10?35%，另外基体内外表面两端设有倒角或倒圆5。基体2内孔中置入铝棒，通过锻压的方式使其外表面6与基体内表面3形成过盈配合。填充体可为中空状,也可为实心体,其内孔可由机械加工方式获得,填充体内孔半径7为O?10_。填充体的长度8要小于基体长度9。
[0026]活塞销基体内表面光滑平直，无台阶或锥角，活塞销基体为钢制基体，其壁厚大幅降低，壁厚为传统活塞销壁厚的30%?70%。并且由于填充体的铝质材料的密度远低于钢质材料，因此活塞销整体重量可比传统型降低10%?20%。
[0027]工作时，活塞销装入活塞销孔和连杆小头孔，其外表面3与孔形成过盈配合或间隙配合，进而传递运动及载荷。由于活塞销中间有填充体2，对基体I形成了支撑，因此可以增加活塞销的强度并减小工作时所发生的弯曲变形和椭圆变形，进而减小了与活塞销孔间的局部接触应力。在保证了刚度与强度的基础上，活塞销钢制基体I的壁厚可有较大的调整空间，其整体减重效果显著。
[0028]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种内燃机用复合活塞销，其特征是，包括活塞销基体和位于其内的填充体，所述活塞销基体呈圆筒状，其内表面光滑平直，活塞销基体壁厚为其圆筒外部直径的10?35% ；所述填充体外表面形状与活塞销基体内孔形状相适应，填充体通过挤压的方式压入活塞销基体中且两者形成过盈配合。
2.如权利要求1所述的内燃机用复合活塞销，其特征是，所述填充体的长度小于活塞销基体的长度。
3.如权利要求1所述的内燃机用复合活塞销，其特征是，所述填充体为中空状，其内孔直径小于活塞销基体外部直径的30%。
4.如权利要求1所述的内燃机用复合活塞销，其特征是，所述填充体为实心体。
5.如权利要求1所述的内燃机用复合活塞销，其特征是，所述活塞销基体内外表面两端有倒角或倒圆。
6.如权利要求1所述的内燃机用复合活塞销，其特征是，所述填充体为铝合金轻质材料。
7.如权利要求1所述的内燃机用复合活塞销，其特征是，所述活塞销基体为钢质材料。
8.如权利要求1所述的内燃机用复合活塞销，其特征是，所述活塞销基体外表面与活塞销孔及连杆小头孔形成配合关系。
【文档编号】F02F3/00GK204113472SQ201420439442
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】林风华, 刘世英, 朱俊奎, 章健, 宋亮, 赵旭东 申请人:山东滨州渤海活塞股份有限公司