一种轴瓦结构及连杆机构的制作方法

本实用新型涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种轴瓦结构及连杆机构。

背景技术：

在发动机中，发动机中的曲轴和活塞通过连杆机构传动连接，连杆机构具有连杆大头和连杆小头两端，在连杆小头内设置有用于活塞销穿设的衬套，在连杆大头的大头内穿设有连杆轴颈，在连杆机构的传动作用下，将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，并将活塞承受的燃气压力传给曲轴，由曲轴对外输出机械能做功。

连杆机构需要承受活塞销传来的气体作用力和活塞组往复惯性力，这些力的大小和方向都是周期性变化的，因此连杆机构受到压缩、拉伸等交变载荷作用。在连杆大头和连杆轴颈之间设置有连杆轴瓦，连杆轴瓦作为减摩中间体，主要起支撑载荷和传递运动的作用。随着排放法规和油耗法规的日益严格及发动机强化程度升高，发动机的升功率、升扭矩和爆发压力等参数不断提高，从而对连杆轴瓦的设计、材料及质量等提出了更高的要求。

连杆机构一般分为平切口连杆和斜切口连杆两种，由于曲轴连杆轴颈直径尺寸进一步增大，连杆大头的外形尺寸也随之增大，为使连杆大头在装配和拆卸时能从气缸套中穿过，一般采用斜切口连杆。斜切口连杆轴瓦的安装位置决定了其相对于直切口连杆，当连杆机构受到较大的气体爆发压力时，轴瓦和连杆轴颈之间存在较大的间隙，使得油膜厚度较小，油膜压力较大，导致斜切口连杆轴瓦的抗疲劳性能较差。然而，当连杆机构在受到最大拉伸往复惯性力作用时，轴瓦和连杆轴颈之间的间隙过小，容易导致轴瓦和连杆轴颈直接接触而导致咬合的现象，影响使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种轴瓦结构及连杆机构，提高连杆轴瓦的抗疲劳性能和抗咬合性能。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种轴瓦结构，包括上轴瓦和下轴瓦，所述上轴瓦和所述下轴瓦相互抵接，形成环形结构，所述环形结构用于穿设连杆机构的轴颈，所述上轴瓦和所述下轴瓦的接触平面与连杆机构的连杆大头和连杆小头之间的中心连线呈夹角设置，其特征在于，所述上轴瓦和所述下轴瓦在所述中心连线位置处均具有最大壁厚值w1，所述上轴瓦和所述下轴瓦在垂直于所述中心连线位置处均具有最小壁厚值w2，使所述上轴瓦、所述下轴瓦与所述轴颈之间的间隙可调。

作为优选，沿所述轴颈的周向方向，所述上轴瓦的壁厚在所述中心连线的两侧方向逐渐减少并从垂直于所述中心连线的位置到所述接触平面的方向逐渐增加。

作为优选，沿所述轴颈的周向方向，所述下轴瓦的壁厚在所述中心连线的两侧方向逐渐减少并从垂直于所述中心连线的位置到所述接触平面的方向逐渐增加。

作为优选，所述上轴瓦的两端分别设置有上楔形结构，所述下轴瓦的两端分别设置有下楔形结构，所述上轴瓦和所述下轴瓦之间通过上楔形结构和所述下楔形结构相抵接。

作为优选，所述上楔形结构的壁厚和所述下楔形结构的壁厚均向靠近所述接触平面的方向逐渐减少。

作为优选，所述上轴瓦和所述上楔形结构之间及所述下轴瓦和所述下楔形结构之间通过圆角过渡。

作为优选，所述上楔形结构的最大壁厚和最小壁厚之差和所述下楔形结构的最大壁厚和最小壁厚之差为h，其中，0.005mm≤h≤0.040mm。

作为优选，沿所述上轴瓦的轴向方向，所述上轴瓦的壁厚从中间向两侧逐渐减少。

为达上述目的，本实用新型还提供了一种连杆机构，包括连杆体、连杆盖，所述连杆体和所述连杆盖合拢形成连杆大头孔，所述连杆大头孔用于容纳上述的轴瓦结构。

作为优选，在所述轴瓦结构的上轴瓦上设置有导油孔，在所述连杆体上设置有通油孔，所述导油孔连通于所述通油孔。

本实用新型的有益效果：

本实施例提供的轴瓦结构，通过设置上轴瓦和下轴瓦在中心连线位置处均具有最大壁厚值w1，上轴瓦和下轴瓦在垂直于中心连线位置处均具有最小壁厚值w2，上轴瓦、下轴瓦与轴颈之间形成双油楔形结构，使得上轴瓦、下轴瓦与轴颈之间的间隙可调，有效改善轴颈的润滑效果。

当连杆机构受到较大的气体爆发压力时，轴瓦结构会受到沿中心连线方向的压力，此时，上轴瓦的内径和下轴瓦的内径合拢，形成类似椭圆形结构，上轴瓦、下轴瓦与轴颈之间的间隙相对较小，根据流体力学基本理论，以获得更大的油膜厚度和更小的油膜压力，从而提高轴瓦结构的抗疲劳性能。

由于会受到活塞惯性作用进入下一个冲程，当连杆机构受到最大拉伸往复惯性力作用时，通过设置上轴瓦和下轴瓦在中心连线位置处均具有最大壁厚值w1，上轴瓦和下轴瓦在垂直于中心连线位置处均具有最小壁厚值w2，当轴瓦结构会受到沿中心连线方向的拉力，上轴瓦和下轴瓦会沿着拉力方向进行细微的塑性变形后，上轴瓦的内径和下轴瓦的内径合拢由类似椭圆形结构变成正圆形结构，正圆形结构能够与轴颈很好的配合，减少上轴瓦和下轴瓦的内壁与轴颈相抵接而出现咬合的情况，从而提高轴瓦结构的抗咬合性能。

本实施例提供的连杆机构，通过设置轴瓦结构，用于提高轴瓦结构的抗疲劳性能和抗咬合性能。

附图说明

图1是本实用新型提供的连杆机构的结构示意图；

图2是本实用新型提供的轴瓦结构的结构示意图；

图3是本实用新型提供的轴瓦结构在受到压力的工作状态示意图；

图4是本实用新型提供的轴瓦结构在受到拉力的工作状态示意图；

图5是本实用新型提供的轴瓦结构中上轴瓦的结构示意图；

图6是本实用新型提供的轴瓦结构中上轴瓦的剖视图；

图7是本实用新型提供的轴瓦结构中下轴瓦的结构示意图；

图8是本实用新型提供的轴瓦结构中下轴瓦的剖视图。

图中：

1、上轴瓦；2、下轴瓦；3、轴颈；4、连杆体；5、连杆盖；6、螺栓；

11、上楔形结构；12、导油孔；13、中间部；14、两端部；

21、下楔形结构。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实施例提供了一种连杆机构，如图1所示，该连杆机构包括连杆体4、连杆盖5及轴瓦结构，连杆体4的两端分别为连杆小头和连杆大头，在连杆小头的连杆小头孔内有用于活塞销穿设的衬套，连杆体4和连杆盖5合拢形成连杆大头孔，连杆大头孔用于容纳轴瓦结构，在轴瓦结构内设置有轴颈3。在连杆机构的传动作用下，将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，并将活塞承受的燃气压力传给曲轴，由曲轴对外输出机械能做功。

具体地，连杆体4、连杆盖5之间通过螺栓6相连接，在螺栓6的预紧力作用下，轴瓦结构可以过盈装配在连杆大头孔内。本实施例提供的连杆机构具体为斜切口连杆，连杆体4、连杆盖5之间的接触平面与连杆机构的连杆大头和连杆小头之间的中心连线呈α夹角设置。其中，夹角的范围一般为30°～60°。本实施例提供的连杆机构，通过设置轴瓦结构，用于提高轴瓦结构的抗疲劳性能和抗咬合性能。

进一步地，在轴瓦结构的上轴瓦1上设置有导油孔12，在连杆体4上设置有通油孔，导油孔12连通于通油孔。通过导油孔12和通油孔的相互配合，形成润滑油路，增强活塞销与连杆小头内衬套摩擦副的润滑效果。

本实施例还提供了一种轴瓦结构，如图2所示，该轴瓦结构包括上轴瓦1和下轴瓦2，上轴瓦1和下轴瓦2相互抵接，形成环形结构，环形结构用于穿设连杆机构的轴颈3，上轴瓦1和下轴瓦2的接触平面与连杆机构的连杆大头和连杆小头之间的中心连线呈夹角设置，由于上轴瓦1和下轴瓦2的接触平面与连杆体4、连杆盖5之间的接触平面近似为同一个平面，因此上轴瓦1和下轴瓦2的接触平面与连杆机构的连杆大头和连杆小头之间的中心连线同样呈夹角α设置。

上轴瓦1和下轴瓦2均为非对称结构，对于上轴瓦1而言，如图2所示，上轴瓦1在中心连线位置处具有最大壁厚值w1，沿轴颈3的周向方向，上轴瓦1的壁厚在中心连线的两侧方向逐渐减少并从垂直于中心连线的位置到接触平面的方向逐渐增加，上轴瓦1在垂直于中心连线位置处具有最小壁厚值w2。采用这种设置，使得上轴瓦1的壁厚在中心连线位置处具有最大壁厚值w1，然后上轴瓦1的壁厚沿上轴瓦1的周向并从中心连线的两侧减少，直至旋转到垂直于中心连线位置处具有最小壁厚值w2，即此位置相对于接触平面旋转α+90°，之后上轴瓦1的壁厚沿上轴瓦1的周向并从垂直于中心连线的位置向接触平面的方向逐渐均匀增加。其中，w1和w2满足以下条件：w1-w2＝0.005mm～0.040mm。

对于下轴瓦2而言，下轴瓦2在中心连线位置处具有最大壁厚值w1，沿轴颈3的周向方向，下轴瓦2的壁厚在中心连线的两侧方向逐渐减少并从垂直于中心连线的方向到接触平面的方向逐渐增加，下轴瓦2在垂直于中心连线位置处具有最小壁厚值w2。采用这种设置，使得下轴瓦2的壁厚在中心连线位置处均具有最大壁厚值w1，然后下轴瓦2的壁厚沿下轴瓦2的周向并从中心连线的两侧减少，直至旋转到垂直于中心连线位置处具有最小壁厚值w2，即此位置相对于接触平面旋转α+90°，之后下轴瓦2的壁厚沿下轴瓦2的周向并从垂直于中心连线的位置向接触平面的方向逐渐均匀增加。其中，w1和w2满足以下条件：w1-w2＝0.005mm～0.040mm。

本实施例提供的轴瓦结构，通过设置上轴瓦1和下轴瓦2在中心连线位置处均具有最大壁厚值w1，上轴瓦1和下轴瓦2在垂直于中心连线位置处均具有最小壁厚值w2，上轴瓦1、下轴瓦2与轴颈3之间形成双油楔形结构，使得上轴瓦1、下轴瓦2与轴颈3之间的间隙可调，有效改善轴颈3的润滑效果。

当连杆机构受到较大的气体爆发压力时，轴瓦结构会受到如图3所示沿中心连线方向的压力，此时，上轴瓦1的内径和下轴瓦2的内径合拢，形成类似椭圆形结构，上轴瓦1、下轴瓦2与轴颈3之间的间隙相对较小，根据流体力学基本理论，以获得更大的油膜厚度和更小的油膜压力，从而提高轴瓦结构的抗疲劳性能。

由于会受到活塞惯性作用进入下一个冲程，当连杆机构受到最大拉伸往复惯性力作用时，如果上轴瓦1的内径和下轴瓦2的内径合拢形成正圆形结构，轴瓦结构会受到如图4所示沿中心连线方向的拉力，上轴瓦1和下轴瓦2会沿着拉力方向进行细微的塑性变形后，轴瓦结构在沿垂直于中心连线方向上与轴颈3之间的间隙会减少，甚至会容易出现上轴瓦1和下轴瓦2的内壁与轴颈3相抵接而出现咬合的情况。为了避免这种情况，通过设置上轴瓦1和下轴瓦2在中心连线位置处均具有最大壁厚值w1，上轴瓦1和下轴瓦2在垂直于中心连线位置处均具有最小壁厚值w2，上轴瓦1的内径和下轴瓦2的内径合拢由类似椭圆形结构变成正圆形结构，正圆形结构能够与轴颈3很好的配合，减少上轴瓦1和下轴瓦2的内壁与轴颈3相接触的情况，从而提高轴瓦结构的抗咬合性能。

进一步地，对于上轴瓦1而言，如图5所示，上轴瓦1沿轴向方向的两侧比较脆弱，其承受较大的载荷能力较差，基于此原因，如果轴颈3在实际生产工作中出现类似鼓形结构的变形，即轴颈3中间凹陷而两侧突出的结构，那么轴颈3两侧突出的弧形面和上轴瓦1的两侧接触面积较小，导致上轴瓦1两侧的压强较大，使得其承受较大的载荷容易出现上轴瓦1失效的情况。为了解决这个问题，根据相关的有限元计算，沿上轴瓦1的轴向方向，设置上轴瓦1的壁厚从中间向两侧逐渐减少，及上轴瓦1的厚度沿其轴向方向渐变，使得上轴瓦1形成中间部13较厚，两端部14较薄的结构。假使轴颈3出现中间凹陷而两侧突出的结构，由于上轴瓦1的两端的厚度较薄，减少了上轴瓦1在两端位置与轴颈3直接接触的风险，使得上轴瓦1两端载荷减少，防止上轴瓦1失效的情况发生。通过这种设置，上轴瓦1工作时承载均匀，可有效避免偏磨，并能更快地适合初期磨合。

由于上轴瓦1的两端分别抵接于下轴瓦2的两端，两者在润换油的压力作用下，在相互接触的位置处附近容易出现变形，为了解决这个问题，如图6-7所示，上轴瓦1的两端分别设置有上楔形结构11，下轴瓦2的两端分别设置有下楔形结构21，上轴瓦1和下轴瓦2之间通过上楔形结构11和下楔形结构21相抵接。通过设置上楔形结构11和下楔形结构21，起到了挤压释放的作用。

进一步地，如图6所示，对于上楔形结构11而言，根据相关的有限元计算，沿上轴瓦1的周向，上楔形结构11的起始位置和终止位置形成的圆心角为β1和β2，其中β1和β2约为5°～30°。上楔形结构11的壁厚向靠近接触平面的方向逐渐减少。上轴瓦1和上楔形结构11之间通过圆角r1、r2平缓过渡，以减少应力集中的情况。其中，上楔形结构11的最大壁厚和最小壁厚之差为h，其中，0.005mm≤h≤0.040mm。具体地，上楔形结构11的壁厚在起始位置和终止位置的差值为h1、h2，其中h1和h2约为0.005mm～0.040mm。采用这种设置，达到了上轴瓦1在两个端面附近壁厚减薄的目的，以抵消上轴瓦1和下轴瓦2因安装导致相互结合面处变形的情况。

进一步地，如图7-8所示，对于下楔形结构21而言，根据相关的有限元计算，沿下轴瓦2的周向，下楔形结构21的起始位置和终止位置形成的圆心角为β3和β4，其中β3和β4约为5°～30°。下楔形结构21的壁厚向靠近接触平面的方向逐渐减少。下轴瓦2和下楔形结构21之间通过圆角r3、r4平缓过渡，以减少应力集中的情况。其中，下楔形结构21的最大壁厚和最小壁厚之差为h，其中，0.005mm≤h≤0.040mm。具体地，下楔形结构21的壁厚在起始位置和终止位置的差值为h3、h4，其中h3和h4约为0.005mm～0.040mm，达到了下轴瓦2在两个端面附近壁厚减薄的目的，以抵消下轴瓦2和下轴瓦2因安装导致相互结合面处变形的情况。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。