小頭襯套、活塞以及襯套-活塞系統(tǒng)的制作方法

小頭襯套、活塞以及襯套-活塞系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種具有中間軸線并且適用于在軸向方向上插入到連桿（100）的小頭孔眼（31）中的襯套（40，40A，40B）可以包括在襯套（40，40A，40B）的第一軸向端部處的第一襯套端面（43），所述第一襯套端面（43）形成在中間軸線的方向上延伸的至少一個(gè)突出部（90A，90B）并且在襯套（40，40A，40B）的第一軸向端部處限定適用于在安裝狀態(tài)中接觸活塞（60）的第一內(nèi)部表面（68）的接觸區(qū)域。
【專利說明】小頭襯套、活塞以及襯套-活塞系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體上涉及燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)，特別地涉及具有安裝在連桿小頭上的活塞的大型燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)具有用于將活塞的線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲柄軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的連桿。連桿具有大頭和小頭。小頭具有小頭孔眼，襯套插入到小頭孔眼中。通過將活塞銷插入穿過形成在活塞中的活塞銷座和小頭襯套，使活塞安裝到連桿小頭。襯套具有襯套端面。類似地，如US7810411B2中示例性公開的，活塞具有與襯套端面相對(duì)的接觸表面。在燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的操作過程中，連桿圍繞活塞銷的軸線被驅(qū)動(dòng)。連桿在活塞銷的軸向上的運(yùn)動(dòng)通過活塞的接觸表面限制。相應(yīng)地，沿著襯套端面和內(nèi)部活塞表面彼此接觸的運(yùn)轉(zhuǎn)磨損區(qū)域出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)磨損。
[0003]本發(fā)明至少部分地針對(duì)改進(jìn)或克服現(xiàn)有系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)方面。
[0004]從US4909638、DE4034804A1、DE3614532A1、US2008/0115621A1 和 DE3342528C1 進(jìn)一步已知適用于插入到連桿的小頭孔眼中的襯套。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種具有中間軸線并且適用于在軸向方向上插入到連桿的小頭孔眼中的襯套可以包括在襯套的第一軸向端部處的第一襯套端面，所述第一襯套端面形成在中間軸線的方向上延伸的至少一個(gè)突出部并且在襯套的第一軸向端部處限定適用于在安裝狀態(tài)中接觸活塞的第一接觸表面的接觸區(qū)域。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種適用于安裝到連桿的小頭上的活塞可以包括內(nèi)部主體，所述內(nèi)部主體具有在安裝狀態(tài)中與在軸向方向上插入到連桿的小頭的小頭孔眼中的連桿的小頭或襯套的第一端面相對(duì)的第一接觸表面，所述第一接觸表面形成在安裝狀態(tài)中在小頭孔眼或襯套的中間軸線的方向上延伸的至少一個(gè)突出部并且在第一接觸表面處限定適用于在安裝狀態(tài)中接觸小頭或襯套的接觸區(qū)域。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿活塞系統(tǒng)可以包括至少一對(duì)相對(duì)表面，其中所述相對(duì)表面中的一個(gè)可以是連桿或布置在連桿的小頭孔眼中的小頭襯套的表面，并且另一個(gè)可以是安裝到連桿上的活塞的表面，所述一對(duì)表面的表面中的至少一個(gè)形成適用于在連桿或小頭襯套與活塞之間限定接觸區(qū)域的至少一個(gè)突出部。
[0008]下述優(yōu)點(diǎn)可以應(yīng)用到如這里公開的襯套、活塞和連桿活塞系統(tǒng)。
[0009]一種包括如上所述的設(shè)有至少一個(gè)突出部的襯套和/或活塞的連桿活塞系統(tǒng)可以在連桿圍繞插入到小頭襯套或小頭孔眼中的活塞銷的軸向軸線操作和運(yùn)動(dòng)時(shí)在襯套端面或小頭中的至少一個(gè)與活塞的內(nèi)表面之間實(shí)施限定的接觸區(qū)域。因此，運(yùn)轉(zhuǎn)磨損(磨損和撕裂)會(huì)出現(xiàn)在限定的接觸區(qū)域處，并且由此出現(xiàn)在沿著襯套端面或小頭的周圍和/或活塞的內(nèi)表面的已知且可再生產(chǎn)位置處。此外，為了減小運(yùn)轉(zhuǎn)磨損，運(yùn)轉(zhuǎn)磨損出現(xiàn)的區(qū)域可以被容易且可靠地潤(rùn)滑和/或涂覆。因此，襯套和/或活塞的壽命可以分別增加和延長(zhǎng)。
[0010]通過下面的描述和附圖將清楚本發(fā)明的其它特征和方面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是具有安裝在其上的活塞的連桿的立體圖；
[0012]圖2是圖1的連桿的局部剖視圖；
[0013]圖3是小頭襯套的立體圖；
[0014]圖4是圖1的連桿小頭和活塞的剖視圖；
[0015]圖5是小頭襯套和活塞的第一實(shí)施方式的示意性頂視圖；
[0016]圖6是小頭襯套和活塞的另一實(shí)施方式的示意性頂視圖；
[0017]圖7是活塞和小頭襯套的第一實(shí)施方式的示意性圖示；以及
[0018]圖8是活塞和小頭襯套的另一實(shí)施方式的示意性圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下是本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的詳細(xì)說明。這里描述且在附圖中圖示的示例性實(shí)施方式意于教導(dǎo)本發(fā)明的原理，使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠在許多不同的環(huán)境中并且針對(duì)許多不同的應(yīng)用執(zhí)行并使用本發(fā)明。因此，示例性實(shí)施方式不意于并且不應(yīng)當(dāng)作為專利保護(hù)的范圍的限制性描述來考量。而是，專利保護(hù)的范圍應(yīng)當(dāng)由所附權(quán)利要求限定。
[0020]本發(fā)明涉及用在燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)中的連桿和活塞。特別地，本發(fā)明涉及具有小頭的連桿，該小頭可以設(shè)有小頭孔眼并且小頭襯套插入到小頭孔眼中。此外，本發(fā)明涉及可以具有內(nèi)部主體的活塞。形成活塞銷座的通孔和垂直于該通孔的開口可以設(shè)置在內(nèi)部主體中。小頭可以插入到活塞的開口中，并且通過使用活塞銷插入到小頭襯套和活塞銷座中以產(chǎn)生形式閉合而安裝到活塞。在組裝狀態(tài)中，在襯套的端面和活塞的開口的表面之間可以存有窄的公稱余隙。在燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的操作過程中，連桿可以在活塞內(nèi)通過活塞銷軸向地引導(dǎo)，并且可以圍繞活塞銷的軸線分別通過振動(dòng)和驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)曲柄軸。
[0021]本發(fā)明可以基于以下認(rèn)識(shí):除了連桿的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)之外，可能出現(xiàn)連桿沿著活塞銷軸線移位和/或圍繞垂直于活塞銷軸線的軸線傾斜。移位和傾斜分別可能導(dǎo)致小頭襯套的端面和活塞的開口的表面之間的運(yùn)轉(zhuǎn)磨損。
[0022]這里，公開了用于小頭襯套和活塞的新構(gòu)造，其允許預(yù)測(cè)在襯套端面和/或活塞開口表面之一上將出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)磨損的區(qū)域或位置。相應(yīng)地，公開了用于小頭襯套和活塞的新構(gòu)造，其可以在特定磨蝕區(qū)域上產(chǎn)生受控磨蝕磨損。另外，特定磨蝕區(qū)域可以被選擇性地涂覆和/或潤(rùn)滑，以便減少該區(qū)域中的磨蝕磨損，并且因此增長(zhǎng)小頭襯套和/或活塞的壽命時(shí)間。
[0023]例如，公開了具有特別成形的襯套端面的小頭襯套，該小頭襯套在被組裝到并且用在活塞中時(shí)促進(jìn)諸如磨損限定接觸區(qū)域的受控磨蝕磨損區(qū)域，并且允許該磨蝕磨損區(qū)域的特別涂覆和/或潤(rùn)滑。
[0024]類似地，公開了具有特別成形的內(nèi)表面的活塞，該活塞在被組裝到連桿小頭時(shí)促進(jìn)諸如磨損限定接觸區(qū)域的受控磨蝕磨損區(qū)域，并且允許該磨蝕磨損區(qū)域的特別涂覆和/或潤(rùn)滑。[0025]此外，本發(fā)明公開了具有包括小頭襯套和/或活塞的連桿的燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的襯套活塞系統(tǒng)，小頭襯套和/或活塞中的至少一個(gè)可以被構(gòu)造成促進(jìn)受控磨蝕磨損區(qū)域并且例如附加地可以允許磨蝕磨損區(qū)域的特別涂覆和/或潤(rùn)滑。
[0026]以下結(jié)合圖1至圖4描述在小頭處的襯套的使用。圖5和圖6以及圖7和圖8分別圖示具有用于與各自的相對(duì)表面受控互相作用的特別成形表面的小頭襯套和活塞的示例性實(shí)施方式。
[0027]在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“寬度”是指襯套在其縱向上的延伸，例如從第一襯套端面和第二襯套端面的延伸。
[0028]此外，在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“適合于”具有與“被構(gòu)造成”相同的意思。
[0029]此外，在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“方位角”(也稱為方位)限定在柱面坐標(biāo)系中的角坐標(biāo)。柱面坐標(biāo)系具有一個(gè)笛卡爾坐標(biāo)(z軸)和兩個(gè)極坐標(biāo)(r，Θ )，兩個(gè)極坐標(biāo)跨越正交于z軸的平面并且方位角的角點(diǎn)位于z軸上(B卩，柱面的對(duì)稱軸線)。相應(yīng)地，術(shù)語(yǔ)“方位局部突出部”是指設(shè)置在方位角的特定角度范圍內(nèi)的突出部。關(guān)于襯套，術(shù)語(yǔ)“方位角”是指沿著小頭襯套的周圍在兩個(gè)點(diǎn)之間的角度，方位的角點(diǎn)位于小頭襯套的圓形截面的中心處。
[0030]圖1示出具有安裝在其上的活塞60的燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的連桿100。連桿100可以具有大頭10、連桿柄20和小頭30。連桿柄20可以布置在大頭10和小頭30之間。大頭10可以適合于安裝到曲柄軸(未示出)。小頭30可以適合于安裝到活塞60。連桿100的縱向軸線X從大頭10延伸到小頭30。
[0031]大頭10可以具有大頭孔眼11，其可以具有圓形形狀，但也可以具有用于連接到曲柄軸的任何其它適當(dāng)?shù)男螤?。大頭10可以包括第一大頭部分12和第二大頭部分13。大頭部分12、13可以通過諸如螺釘或螺栓的緊固部件14連接。
[0032]連桿柄20可以具有桿狀形狀，該桿狀形狀具有諸如圓形截面的基本上恒定的截面。連桿柄20可以在其面向大頭10的一端處具有加寬部分22。加寬部分22適合于通過諸如在軸線X的方向上貫穿加寬部分22的螺釘或螺栓的緊固部件21連接到大頭10。
[0033]小頭30可以具有小頭孔眼31，該小頭孔眼31可以具有圓形形狀，但也可以具有用于連接到活塞60的任何其它適當(dāng)?shù)男螤睢Ｐ☆^30可以與連桿柄20 —體成形。
[0034]為了圖示小頭30，圖2示出連桿100的局部剖視圖。特別地，圖2示出大頭10和小頭30的剖視圖和連桿柄20的側(cè)視圖。如圖2中所示，小頭襯套40可以插入到小頭30中。小頭襯套40可以在兩端處分別在小頭襯套40的縱向和軸向上延伸超出連桿100例如Imm0
[0035]圖3示出小頭襯套40的立體圖。小頭襯套40可以具有圓形截面并且可以具有下襯套部分41和上襯套部分42，下襯套部分41可以沿著小頭襯套40的周圍的一半延伸，上襯套部分42可以沿著小頭襯套40的周圍的另一半延伸。術(shù)語(yǔ)“下”和“上”可以指小頭襯套在活塞60和燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)中的組裝狀態(tài)。在該組裝狀態(tài)中，下襯套部分41可以面向曲柄軸側(cè)，并且上襯套部分42可以面向活塞側(cè)。相應(yīng)地，下襯套部分41也可以被稱為“曲柄軸側(cè)襯套活塞”，并且上襯套部分42也可以被稱為“活塞側(cè)襯套部分”。這里，小頭襯套40在小頭襯套40的縱向上的延伸被稱為小頭襯套40的寬度。下襯套部分41的寬度可以大于上襯套部分42的寬度。更具體地，上襯套部分42可以直到從上襯套部分41到下襯套部分42的過渡區(qū)都具有恒定寬度，在該過渡區(qū)，小頭襯套40的寬度可以增大并加寬到恒定但比上襯套部分42大的寬度。從上襯套部分42到下襯套部分41的過渡區(qū)可以例如是線性或彎曲的。
[0036]小頭襯套40還可以具有第一襯套端面43和第二襯套端面44。上襯套部分42的第一襯套端面43和第二襯套端面44可以具有在小頭襯套40的徑向上設(shè)置的至少一個(gè)凹槽47。對(duì)于在襯套端面43、44上的凹槽47的優(yōu)選設(shè)置，下面會(huì)進(jìn)一步提及。
[0037]另外，小頭襯套40可以具有多個(gè)通孔45。通孔45可以在從上襯套部分42到下襯套部分41的過渡區(qū)處設(shè)置在第一襯套端面43和第二襯套端面44之間，并且可以是等間隔的。小頭襯套40還可以具有在周向上沿著小頭襯套40的內(nèi)表面延伸的內(nèi)部周圍凹槽48。特別地，凹槽48可以被設(shè)置成使得通孔45終止在凹槽48中。
[0038]圖4示出圖1的小頭30的剖視圖，以圖示活塞60如何安裝到連桿100上。
[0039]活塞60可以包括活塞頂64和活塞裙63，活塞頂64和活塞裙63通過螺釘70沿著對(duì)應(yīng)于圖1中所示的連桿100的縱向軸線X的活塞60的縱向軸線連接?；钊?3可以包括內(nèi)部主體66。內(nèi)部主體66可以具有在垂直于穿過內(nèi)部主體66的縱向軸線X的橫向上延伸的通孔67。通孔67可以形成活塞銷座。另外，內(nèi)部主體66可以具有從活塞60的下表面62朝向活塞頂64延伸的開口 61。在組裝狀態(tài)中，活塞下表面62面向曲柄軸側(cè)。
[0040]連桿100的小頭30可以插入開口 61中，使得小頭襯套40可以與通孔67對(duì)準(zhǔn)并且襯套端面43、44可以布置在活塞60的內(nèi)部主體66中，其中在襯套端面43、44和活塞60的內(nèi)部主體66之間留有窄的公稱余隙(圖4中未示出)。這里，與第一襯套端面43相對(duì)的內(nèi)部主體66的表面被稱為第一接觸表面68，并且與第二襯套端面44相對(duì)的內(nèi)部主體66的表面被稱為第二接觸表面69。
[0041]活塞銷50可以插入穿過活塞銷座和小頭襯套40。活塞銷50可以將連桿100附接到活塞60。活塞銷50可以通過諸如在其軸向上設(shè)置在活塞銷50的兩端處的鎖環(huán)的固定部件80軸向地固定到活塞60。活塞銷50可以具有布置在活塞銷50的軸向上的縱向銷油通道52，并且可以具有從縱向銷油通道52延伸到活塞銷50的外表面(即，在活塞銷50的徑向上)的四個(gè)徑向銷油通道53?？v向銷油通道52可以通過密封件51在兩端處密封，并且可以經(jīng)由徑向銷油通道53以及小頭襯套40的內(nèi)部凹槽48和通孔45與布置在連桿100內(nèi)的柄油通道25相連，用于向小頭孔眼31和小頭襯套40之間的接觸表面和小頭襯套40和活塞銷50之間的接觸表面提供潤(rùn)滑劑。
[0042]圖5和圖6示出小頭襯套40的示例性實(shí)施方式的示意性頂視圖。
[0043]圖5示出小頭襯套40A的第一實(shí)施方式。在圖5中，小頭襯套40A的第一和第二襯套端面43、44中的每個(gè)可以具有在小頭襯套40的軸向上分別延伸和突出的部分。這里，該部分可以被稱為突出部90A。在圖5中，突出部90A可以是分別向右側(cè)和向左側(cè)延伸的凸?fàn)畹膹澢怀霾?0A。
[0044]突出部90A可以與小頭襯套40A —體或非一體(例如通過焊接、粘合等)成形,并且可以形成襯套端面43、44以便形成鼻端、脊等。換句話說，突出部90A可以是小頭襯套40A的可以在軸向上(例如在圖5中，在垂直于襯套端面43、44延伸所在平面的方向上)突出的部分、區(qū)域或區(qū)段。
[0045]參照?qǐng)D3，襯套端面43、44在上區(qū)段中以及在下區(qū)段中通常彼此基本上平行，所述區(qū)段通過平滑過渡區(qū)連接。由于突出部90A，襯套端面43、44在襯套端面43、44的上區(qū)段的一些區(qū)域內(nèi)可以不再平行。例如，端面43、44可以具有在小頭襯套40A的軸向上彼此相對(duì)的區(qū)域，其間可以具有不同距離。
[0046]通常，突出部90A可以位于活塞側(cè)襯套部分42上，即，在位于處于組裝到連桿100上的狀態(tài)中的襯套40的中間軸線上方的襯套部分上。特別地，突出部90A可以在最靠近活塞頂64的位置處具有其在小頭襯套40A的寬度方向上的最大延伸。如圖3中所示，上襯套部分42的最高位置可以分別設(shè)置在上襯套部分42的周圍延伸的中間和一半處。彎曲的突出部90A的形狀可以是球形，例如，沿著小頭襯套40A的周圍從小頭襯套40A的最大延伸球狀地落至上襯套部分42的一定寬度。突出部可以從假定的襯套端面43'、44'(不具有突出部，因此對(duì)應(yīng)于襯套端面43、44的基本形狀)延伸多達(dá)例如50μπι至ΙΟΟμπι，例如，突出部90Α可以在小頭襯套的軸向上具有例如自假定的襯套端面43'、44'起50 μ m至IOOym的延伸。
[0047]在圖5中所示的實(shí)施方式中，活塞60可以具有平行的接觸表面68、69 (以剖視圖示意性地示出)，即，接觸表面68、69可以不具有任何突出部。可以在突出部90A和活塞60的接觸表面68、69中的每個(gè)的相對(duì)的一個(gè)之間設(shè)置諸如例如0.8mm的公稱余隙C。
[0048]至少一個(gè)凹槽47可以位于突出部90A上或者緊挨著突出部90A，用于潤(rùn)滑第一襯套端面43和/或第二襯套端面44。圖5中示出凹槽47的示例性設(shè)置。第一襯套端面43上的凹槽47可以設(shè)置成與第二襯套端面44上的凹槽47點(diǎn)對(duì)稱，垂直于小頭襯套40A的軸向軸線的軸線是對(duì)稱軸線，其如圖5中所示在上下方向上延伸。
[0049]圖6不出小頭襯套40B的一種實(shí)施方式,其與圖5中所不的實(shí)施方式在突出部90A的形狀上不同。特別地，在圖6中所示的實(shí)施方式中，小頭襯套40B的第一和第二襯套端面43、44中的每個(gè)可以具有鈍角突出部90B。更特別地，突出部90B可以由從假定的第一襯套端面43'或第二襯套端面44'線性延伸的兩個(gè)平面形成，這兩個(gè)平面以鈍角在點(diǎn)P處彼此會(huì)合。當(dāng)然，突出部90B的平面也可以以直角或銳角會(huì)合并且可以不是平面，而可以是拱式或波狀。如圖5中所示，至少一個(gè)凹槽47可以位于突出部90B上或者緊挨著突出部90B，用于潤(rùn)滑第一襯套端面43和/或第二襯套端面44。
[0050]雖然圖5和圖6示出在襯套端面43、44中的每個(gè)上單個(gè)突出部90A、90B，可以僅在一個(gè)襯套端面43、44上設(shè)有突出部90A、90B。另外，雖然圖5和圖6示出在第一襯套端面43和第二襯套端面44中的每個(gè)上一個(gè)突出部90A、90B，可以在第一襯套端面43或第二襯套端面44中的至少一個(gè)上設(shè)置多個(gè)突出部90A、90B。此外，雖然圖5和圖6示出上襯套部分42上的突出部90A、90B，也可以在下襯套部分41的第一襯套端面43或第二襯套端面44中的至少一個(gè)上設(shè)置至少一個(gè)突出部90A、90B。
[0051]原則上，具有與襯套的突出部類似效果的突出部還可以另外或替代地設(shè)置在活塞的接觸表面68、69處。原則上，形狀和構(gòu)造可以類似于針對(duì)襯套公開的突出部。作為例子，圖7和圖8示出在可以設(shè)置于能夠安裝到連桿100的活塞上時(shí)的接觸表面的示例性實(shí)施方式的示意性頂視圖。
[0052]圖7以剖視圖示出活塞60A的第一實(shí)施方式。在圖7中所示的實(shí)施方式中，第一和第二接觸表面68、69中的每個(gè)可以分別具有橫向于縱向軸線X延伸和突出的部分。如在圖5和圖6中所不的實(shí)施方式中，該部分可以被稱為突出部91A。在圖7中，突出部9IA可以是分別向右側(cè)和向左側(cè)延伸的凸?fàn)畹膹澢怀霾?IA。[0053]突出部9IA可以與活塞60A —體或非一體(例如通過焊接、粘合等)成形，并且可以形成接觸表面68、69以便形成鼻端、脊等。換句話說,突出部91A可以是活塞內(nèi)部主體66的可以在一方向上(例如在圖7中，在垂直于假定的接觸表面68' ,69'(不具有突出部，因此對(duì)應(yīng)于接觸表面68、69的基本形狀)延伸所在平面的方向上)突出的部分、區(qū)域或區(qū)段。由于突出部91A，接觸表面68、69在一些區(qū)域內(nèi)可以不再平行。例如，接觸表面68、69可以具有在橫向于縱向軸線X的方向上彼此相對(duì)的點(diǎn)，其間可以具有不同距離。
[0054]通常，突出部91A可以位于在接觸表面上與活塞側(cè)襯套部分42相對(duì)的位置處。特別地，突出部91A可以設(shè)置在接觸表面68、69上與襯套端面43、44上最靠近活塞頂64的位置相對(duì)的位置處。如圖3中所示，上襯套部分42的最高位置可以分別設(shè)置在上襯套部分42的周圍延伸的中間和一半處。在圖7中所示的實(shí)施方式中，小頭襯套40 (頂視圖中所示)可以具有平行的第一和第二襯套端面43、44，例如不具有任何突出部。在組裝狀態(tài)中，在彎曲突出部91A與第一襯套端面43和第二襯套端面44中的相應(yīng)一個(gè)之間可以提供窄的公稱余隙C。余隙C可以為大約例如0.8mm。
[0055]至少一個(gè)凹槽47可以緊挨著第一襯套端面43和/或第二襯套端面44上的突出部91A定位,用于潤(rùn)滑第一和第二接觸表面68、69。圖7中不出與圖5和圖6中所不的例子相比較的凹槽47的示例性設(shè)置。第一襯套端面43上的凹槽47可以設(shè)置成與第二襯套端面44上的凹槽47軸對(duì)稱，垂直于襯套40的軸向軸線的軸線是對(duì)稱軸線，該對(duì)稱軸線如圖7中所示在上下方向上延伸。
[0056]圖8示出與圖7中所示的實(shí)施方式在突出部91A的形狀上不同的活塞60B的實(shí)施方式。特別地，在圖8中所示的實(shí)施方式中，活塞60的第一和第二接觸表面68、69中的每個(gè)可以具有一個(gè)鈍角突出部91B。更特別地，突出部91B可以由從假定的接觸表面68' ,69'線性延伸的兩個(gè)平面形成，這兩個(gè)平面以鈍角在點(diǎn)K處彼此會(huì)合。當(dāng)然，突出部91B的表面也可以包含直角或銳角并且可以不是平面，而可以是拱狀或波狀。如圖8中所示，至少一個(gè)凹槽47可以位于第一襯套端面43和/或第二襯套端面44上，用于潤(rùn)滑第一和第二接觸表面 68、69。
[0057]雖然圖7和圖8示出第一和第二接觸表面68、69上的突出部91A、91B，可以僅在第一和第二接觸表面68、69中的一個(gè)上設(shè)有彎曲突出部91A、91B。另外，雖然圖7和圖8示出第一和第二接觸表面68、69中的每個(gè)上的一個(gè)突出部91A、91B，可以在第一和第二接觸表面68、69中的至少一個(gè)上設(shè)置多個(gè)突出部91A、91B。此外，雖然圖7和圖8示出與上襯套部分42相對(duì)的接觸表面68、69上的突出部91A、91B，也可以在與下襯套部分41相對(duì)的接觸表面68、69中的至少一個(gè)上設(shè)置至少一個(gè)突出部91A、91B。
[0058]突出部90A、90B、91A、91B可以沿著第一和第二襯套端面43、44或第一和第二接觸表面68、69的周圍在小于180°的角度范圍上延伸。優(yōu)選地，角度范圍可以是大約小于30°、60°、90°、120°和150°，并且可以特別地沿著第一和第二襯套端面43、44或第一和第二接觸表面68、69的周圍在45°和90°之間的范圍。這里，角度范圍也可以被稱為“方位角度范圍”。
[0059]雖然在圖5至圖8中未示出，突出部90A、90B、91A、91B可以設(shè)置在襯套端面43、44上和接觸表面68、69上。特別地，例如，襯套端面43、44中的一個(gè)襯套端面可以設(shè)有突出部90A、90B、91A、91B中的一個(gè)或多個(gè)，而接觸表面68、69中與襯套端面43、44中設(shè)有突出部的那個(gè)襯套端面相對(duì)的一個(gè)接觸表面不設(shè)有突出部，并且接觸表面68、69中與襯套端面43,44中的另一個(gè)襯套端面相對(duì)的另一個(gè)接觸表面可以設(shè)有突出部90A、90B、91A、91B中的一個(gè)或多個(gè)，而襯套端面43、44中的另一個(gè)襯套端面可以不設(shè)有突出部。
[0060]雖然圖1至圖4中示出的連桿100的小頭30具有階梯形狀，上述公開也可以例如應(yīng)用到具有梯形形狀或恒定寬度的小頭的連桿。用于受控磨蝕的突出部可以類似地提供到與這些類型的小頭一起使用的襯套的端面。
[0061]工業(yè)實(shí)用性
[0062]在發(fā)動(dòng)機(jī)的操作過程中，連桿100可以圍繞活塞銷軸線分別運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)，并且可以沿著活塞銷軸線移位。為了減少小頭襯套40和小頭孔眼31之間的摩擦，諸如油的潤(rùn)滑劑可以通過柄油通道25供給到小頭襯套40的外表面。另外，為了減少活塞銷50和小頭襯套40之間的摩擦，通過柄油通道25供給到小頭襯套40的外表面的潤(rùn)滑劑可以經(jīng)由通孔45和凹槽48進(jìn)一步提供給活塞銷50的外表面。由于小頭襯套40在兩端處在小頭襯套40的縱向上延伸超出連桿100，小頭襯套40的端面43、44而非連桿100可以在操作過程中接觸活塞60的內(nèi)表面，這會(huì)在襯套端面43、44和活塞60的內(nèi)表面、特別是接觸表面68、69之間產(chǎn)生運(yùn)轉(zhuǎn)磨損。運(yùn)轉(zhuǎn)磨損特別是在小頭襯套和活塞由鋼制造時(shí)會(huì)出現(xiàn)。但是，運(yùn)轉(zhuǎn)磨損也會(huì)在小頭襯套和/或活塞由除鋼之外的諸如鋁的其它材料制造的情況下出現(xiàn)。
[0063]圖5和圖6不出具有非平行第一和第二襯套端面43、44的小頭襯套40的不例性實(shí)施方式。特別地，圖5和圖6中所示的實(shí)施方式在第一和第二襯套端面43、44上可以具有突出部90A、90B。由于突出部90A、90B，小頭襯套40可以具有能防止在第一端面43或第二端面44和活塞60的內(nèi)表面之間在整個(gè)接觸區(qū)域上延伸的磨蝕磨損的構(gòu)造。特別地，如果連桿100沿著活塞銷軸線移位或者圍繞垂直于活塞銷軸線的軸線傾斜，至少一個(gè)突出部90A.90B而非襯套端面43、44的整個(gè)表面可以與第一接觸表面68或第二接觸表面69接觸。因此，諸如磨損限定接觸區(qū)域的小接觸區(qū)域可以被限定在至少一個(gè)突出部90A、90B與第一和第二接觸表面68、69之一之間。
[0064]圖7和圖8不出活塞60的不例性實(shí)施方式,該活塞60也具有能防止在第一端面43或第二端面44和活塞60的內(nèi)表面之間在整個(gè)表面上延伸的磨蝕磨損的構(gòu)造。特別地，與第一和第二襯套端面43、44相對(duì)的第一和第二接觸表面68、69可以是非平行的，其中，至少一個(gè)突出部91A、91B可以設(shè)置在第一接觸表面68或第二接觸表面69上。相應(yīng)地，如果連桿100沿著活塞銷軸線移位或者圍繞垂直于活塞銷軸線的軸線傾斜，第一襯套端面43或第二襯套端面44中的一個(gè)可以與至少一個(gè)突出部91A、91B而非與第一接觸表面68或第二接觸表面69的整個(gè)表面接觸。因此，小接觸區(qū)域可以分別限定和產(chǎn)生在第一和第二襯套端面43、44之一與至少一個(gè)突出部91A、91B之間。
[0065]圖5至圖8中示出的實(shí)施方式公開小頭襯套40和活塞60的構(gòu)造，其可以防止在第一和第二端面43、44與第一和第二接觸表面68、69之間的未限定/不可預(yù)知的接觸區(qū)域。當(dāng)然，圖5至圖8中示出的實(shí)施方式公開小頭襯套40和活塞60的構(gòu)造，該構(gòu)造在連桿100的操作過程中可以執(zhí)行第一和第二端面43、44與第一和第二接觸表面68、69之間的小接觸區(qū)域，并且由此執(zhí)行在襯套端面43、44上和在接觸表面68、69上的特定磨蝕區(qū)域的受控磨蝕磨損。因此，圖5至圖8中示出的小頭襯套40和活塞60的實(shí)施方式可以防止沿著第一和第二端面43、44與第一和第二接觸表面68、69之間的未限定的接觸區(qū)域在不可預(yù)知的位置處出現(xiàn)的磨蝕磨損。
[0066]在連桿100的操作過程中，突出部90A、90B、91A、91B會(huì)由于突出部90A、90B、91A、91B和相應(yīng)的相對(duì)表面43、44、68、69之間的摩擦而被磨蝕。特別地，獨(dú)立于突出部90A、90B、91A、91B的最初形狀，突出部90A、90B、91A、91B可以被連續(xù)展平。由于展平，突出部90A、90B、91A、91B和相對(duì)表面43、44、68、69中的相應(yīng)的一個(gè)表面之間的接觸區(qū)域可以增大，并且隨著突出部90A、90B、91A、91B漸增展平，還會(huì)增加運(yùn)轉(zhuǎn)磨損。突出部90A、90B、91A、91B和相應(yīng)的相對(duì)表面43、44、68、69之間的接觸區(qū)域的增大可以通過潤(rùn)滑和/或涂覆突出部90A、90B、91A、91B和/或相對(duì)表面43、44、68、69來延遲或減少。例如，突出部90A、90B、91A、91B和/或相對(duì)表面43、44、68、69可以設(shè)有電鍍涂層或具有良好滑動(dòng)性能的基于塑料的涂層，諸如基于硅樹脂或氮化硼的涂層。例如，涂層可以設(shè)置在第一襯套端面43和/或第二襯套端面44和/或接觸突出部90A、90B、91A、91B的第一接觸表面68和/或第二接觸表面69上。附加地或替代地，小的接觸區(qū)域可以被潤(rùn)滑。更特別地，通過油通道25供給到小頭襯套40的外表面的潤(rùn)滑劑可以經(jīng)由小頭襯套40的外表面提供到至少一個(gè)凹槽47。為了允許突出部90A、90B、91A、91B的可靠且選擇性的潤(rùn)滑，凹槽47可以設(shè)置在突出部90A、90B、91A、91B上或者至少緊挨著突出部90A、90B、91A、91B。
[0067]利用上面描述的構(gòu)造，不必涂覆或潤(rùn)滑整個(gè)第一和第二襯套端面43、44和/或整個(gè)接觸表面68、69，因?yàn)橥扛埠蜐?rùn)滑能夠被選擇性地并且由此更有效地提供到突出部90A、90B、91A、91B，這會(huì)隨著涂覆和潤(rùn)滑節(jié)省成本。
[0068]因此，小頭襯套40和活塞60的壽命可以增加。
[0069]相應(yīng)地，在本發(fā)明的一個(gè)方面中，連桿100的小頭襯套40可以包括具有環(huán)狀形狀的第一襯套端面43、44和具有環(huán)狀形狀的第二襯套端面43、44。第一和第二襯套端面43、44中的至少一個(gè)可以具有突出部90A、90B。突出部90A、90B可以從第一和/或第二襯套端面43、44延伸，使得小頭襯套40可以在其寬度/軸向方向上增大。即，小頭襯套40可以包括垂直于其軸向方向布置的第一和第二環(huán)形襯套端面43、44。小頭襯套40在襯套40的軸向方向上的延伸可以至少?gòu)牡谝换虻诙r套端面43、44之一上的第一位置增加到第一或第二襯套端面43、44中的另一個(gè)上的第二位置，使得第一和/或第二襯套端面43、44在第二位置處比在第一位置處在軸向方向上突出更多。
[0070]在一些實(shí)施方式中，根據(jù)第一方面的小頭襯套40還可以包括當(dāng)安裝到連桿100上時(shí)背對(duì)連桿100的連桿柄20的上襯套部分42，至少一個(gè)突出部90A、90B設(shè)置在上襯套部分42處。
[0071]在一些實(shí)施方式中，小頭襯套40的突出部90A、90B可以具有彎曲形狀。
[0072]在一些實(shí)施方式中，小頭襯套40的突出部90A、90B可以具有傾斜形狀，例如，至少30。、60。、90。、120?；?150。的角度。
[0073]在一些實(shí)施方式中，小頭襯套40的突出部90A、90B可以具有涂層，諸如電鍍涂層或基于塑料的涂層。
[0074]在一些實(shí)施方式中，第一襯套端面43或第二襯套端面44中的至少一個(gè)可以具有在小頭襯套40的徑向方向上延伸的至少一個(gè)潤(rùn)滑凹槽47，并且可以適用于向突出部90A、90B提供潤(rùn)滑劑。
[0075]在一些實(shí)施方式中，上襯套部分42的寬度可以比下襯套部分41的寬度大。[0076]附加地，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，活塞60可以包括內(nèi)部主體66，內(nèi)部主體66具有從下活塞表面62朝向活塞頂64延伸的開口 61，開口 61具有限定適用于接觸處于安裝狀態(tài)的小頭襯套40的第一接觸表面68和第二接觸表面69的內(nèi)表面。接觸表面68、69可以具有至少一個(gè)突出部91A、91B。突出部91A、91B可以從第一接觸表面68和/或第二接觸表面69延伸，使得活塞60中的開口 61的尺寸減小。即，活塞60可以包括具有第一接觸表面68方向和與第一接觸表面68相對(duì)的第二接觸表面69的內(nèi)部主體66。第一和第二接觸表面68、69可以至少?gòu)幕钊?0的內(nèi)表面上的第一位置增加到第二位置，使得第一和第二接觸表面68、69在第二位置處比在第一位置處朝向活塞60的內(nèi)部突出更多。
[0077]在一些實(shí)施方式中，活塞60的至少一個(gè)突出部91A、91B可以設(shè)置在適用于接觸當(dāng)安裝到連桿100上時(shí)背對(duì)連桿100的連桿柄20的上襯套部分42的接觸表面68、69的一部分處。
[0078]在一些實(shí)施方式中，活塞60的突出部91A、91B可以具有彎曲形狀。
[0079]在一些實(shí)施方式中，活塞60的突出部91A、91B可以具有傾斜形狀，例如至少30°、60。、90。、120。或 150。的角度。
[0080]在一些實(shí)施方式中，活塞60的突出部91A、91B可以具有涂層，諸如電鍍涂層或基于塑料的涂層。
[0081]根據(jù)本發(fā)明的上面描述的方面，用于在軸向方向上插入到連桿的小頭孔眼中的襯套可以包括在襯套的第一軸向端部處連接襯套的內(nèi)表面和外表面的第一襯套端面，其中，第一襯套端面的區(qū)段可以形成用于在襯套的第一軸向端部處提供限定的方位局部接觸區(qū)域的第一突出部。
[0082]因此，在上面描述的襯套的實(shí)施方式中，第一突出部可以被方位地設(shè)置，使得突出部可以限定襯套在方位角度范圍內(nèi)的局部最大寬度，除了突出部以外，襯套具有在方位角度范圍內(nèi)恒定(例如最小)的寬度。
[0083]此外，襯套可以包括在襯套的與第一軸向端部相對(duì)的第二軸向端部處連接襯套的內(nèi)表面和外表面的第二襯套端面，其中，第二襯套端面的區(qū)段可以形成用于在襯套的第二軸向端部處提供限定的方位局部接觸區(qū)域的第二突出部。
[0084]附加地，襯套可以包括在第一襯套端面和/或第二襯套端面上在徑向方向上延伸的至少一個(gè)潤(rùn)滑凹槽。
[0085]此外，襯套的寬度可以是恒定的或者可以至少局部地沿著襯套的周圍變化，使得襯套可以具有襯套的寬度連續(xù)改變的梯形形狀、襯套的寬度突然改變的階梯形狀或者沿著整個(gè)周圍具有恒定寬度的形狀。
[0086]根據(jù)本發(fā)明的其它上面描述的方面，用于安裝到連桿的小頭的活塞可以包括內(nèi)部主體，內(nèi)部主體具有在安裝狀態(tài)下可以與插入到小頭的小頭孔眼中的小頭或襯套的第一表面相對(duì)的第一接觸表面，其中，第一接觸表面的區(qū)段可以形成用于提供接觸小頭或襯套的限定的方位局部接觸區(qū)域的突出部。
[0087]此外，在活塞的上面描述的實(shí)施方式中，除第一接觸表面之外，活塞的內(nèi)部主體可以具有在安裝狀態(tài)中與小頭或襯套的第二表面相對(duì)的第二接觸表面，其中，第二接觸表面的區(qū)段可以形成用于提供接觸小頭或襯套的限定的方位局部接觸區(qū)域的第二突出部。
[0088]相應(yīng)地，在連接桿活塞系統(tǒng)中，襯套或活塞的突出部可以在小于180° (例如，小于160° ,140° ,120° ,100°、80°、60°、40°、20° 或 10° )并且優(yōu)選地在 45° 和 90° 之間
的方位角度范圍上延伸。
[0089]襯套或活塞的突出部中的至少一個(gè)可以從不具有突出部的假定表面突出至少50 μ m0
[0090]襯套或活塞的突出部中的至少一個(gè)可以從不具有突出部的假定表面突出小于100 μ m0
[0091]襯套或活塞的突出部中的至少一個(gè)可以具有彎曲形狀。
[0092]襯套或活塞的突出部中的至少一個(gè)可以具有傾斜形狀，例如，至少30°、60°、90。、120?；?150。的角度。
[0093]突出部中的至少一個(gè)可以具有涂層，諸如電鍍涂層或基于塑料的涂層。
[0094]形成在襯套或活塞上的上面描述的突出部通?？梢苑謩e位于襯套的面向活塞的部分(即，在組裝狀態(tài)中位于襯套的中間軸線之上的活塞側(cè)襯套部分)上和與活塞側(cè)襯套部分相對(duì)的位置處。
[0095]因此，關(guān)于涉及襯套和/或活塞的方面和實(shí)施方式，連桿活塞系統(tǒng)可以具有如上描述的活塞和/或襯套。
[0096]雖然已經(jīng)在這里描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在不背離權(quán)利要求的范圍的情況下可以加入改進(jìn)和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種襯套(40，40A，40B)，所述襯套具有中間軸線并且能夠在軸向方向上插入到連桿(100)的小頭孔眼(31)中，所述襯套(40，40A，40B)包括: 在襯套(40，40A，40B)的第一軸向端部處的第一襯套端面(43)， 所述第一襯套端面(43)形成在中間軸線的方向上延伸的至少一個(gè)突出部(90A，90B)并且在襯套(40，40A，40B)的第一軸向端部處限定能夠在安裝狀態(tài)中接觸活塞(60)的第一接觸表面(68)的接觸區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯套(40，40A，40B)，其中，第一突出部(90A，90B)限定襯套(40，40A，40B)的局部最大寬度。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的襯套(40，40A，40B)，還包括: 在襯套(40，40A，40B)的與第一軸向端部相對(duì)的第二軸向端部處的第二襯套端面(44)， 所述第二襯套端面(44)形成在中間軸線的方向上延伸的至少一個(gè)突出部(90A，90B)并且在襯套(40，40A，40B)的第二軸向端部處限定能夠在安裝狀態(tài)中接觸活塞(60)的第二接觸表面(69)的接觸區(qū)域。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的襯套(40，40A，40B)，還包括在第一襯套端面(43)和/或第二襯套端面(44)上在徑向方向上延伸的至少一個(gè)潤(rùn)滑凹槽(47)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的襯套(40，40A，40B)，其中，襯套(40，40A，40B)的寬度是恒定的或者至少局部地沿著襯套(40，40A，40B)的周圍變化。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的襯套(40，40A，40B)，其中，在安裝狀態(tài)中，至少一個(gè)突出部(90A，90B)位于活塞側(cè)襯套部分(42)上。
7.一種能夠安裝到連桿(100)的小頭(30)上的活塞(60，60A，60B)，所述活塞(60，60A，60B)包括: 內(nèi)部主體(66)，其具有在安裝狀態(tài)中與在軸向方向上插入到小頭(30)的小頭孔眼(31)中的連桿(100)的襯套(40，40A，40B)的第一端面(43)相對(duì)的第一接觸表面(68)， 所述第一接觸表面(68 )形成在安裝狀態(tài)中在襯套(40，40A, 40B)的中間軸線的方向上延伸的至少一個(gè)突出部(91A，91B)并且在第一接觸表面(68)處限定能夠在安裝狀態(tài)中接觸襯套(40，40A，40B)的接觸區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的活塞(60，60A，60B)，其中，內(nèi)部主體(66)具有在安裝狀態(tài)中與小頭(30)或襯套(40，40A，40B)的第二表面相對(duì)的第二接觸表面(69)， 所述第二接觸表面(69 )形成在安裝狀態(tài)中在小頭(30 )或襯套(40，40A, 40B)的中間軸線的方向上延伸的至少第二突出部(91A，91B)并且在第二接觸表面(69)處限定能夠在安裝狀態(tài)中接觸小頭(30)或襯套(40，40A，40B)的第二表面的接觸區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的活塞(60，60A，60B)，其中，在安裝狀態(tài)中，至少一個(gè)突出部(91A，91B)位于與襯套(40，40A，40B)的活塞側(cè)襯套部分(42)相對(duì)的位置處。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的襯套(40，40A，40B)或者根據(jù)權(quán)利要求7至9所述的活塞(60，6(^，6(?)，其中，突`出部(9(^，9(?，9認(rèn)，918)中的至少一個(gè)在小于180。的角度范圍上延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至6和10中任一項(xiàng)所述的襯套(40，40A，40B)或者根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的活塞(60，6(^，6(?)，其中，突出部(9(^，9(?，9認(rèn)，918)中的至少一個(gè)從不具有突出部(90A，90B，91A，91B)的假定表面(43, ,44/，68'，69')突出至少50 μ m。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至6和10至11中任一項(xiàng)所述的襯套(40，40A，40B)或者根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的活塞(60，60A，60B)，其中，突出部(90A，90B，91A，91B)中的至少一個(gè)從不具有突出部(90A，90B，91A，91B)的假定表面(43' ,44/，68'，69')突出小于100 μ m。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至6和10至12中任一項(xiàng)所述的襯套(40，40A，40B)或者根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的活塞(60，6(^，6(?)，其中，突出部(9(^，9認(rèn))中的至少一個(gè)具有彎曲形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至6和10至13中任一項(xiàng)所述的襯套(40，40A，40B)或者根據(jù)權(quán)利要求7至13中任一項(xiàng)所述的活塞(60，6(^，6(?)，其中，突出部(9(?，918)中的至少一個(gè)具有傾斜形狀，例如至少30°、60。、90。、120?；?50。的角度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至6和10至14中任一項(xiàng)所述的襯套(40，40A，40B)或者根據(jù)權(quán)利要求7至14中任一項(xiàng)所述的活塞(60，60A，60B)，其中，突出部(90A，90B，91A，91B)中的至少一個(gè)具有涂層，諸如電鍍涂層或基于塑料的涂層。
16.—種燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿活塞系統(tǒng),所述連桿活塞系統(tǒng)包括: 至少一對(duì)相對(duì)表面(43，68 ;44，69)，其中所述相對(duì)表面(43，68 ;44，69)中的一個(gè)是連桿(100)或布置在連桿(100)的小頭孔眼(31)中的小頭襯套(40，40A，40B)的表面，并且所述相對(duì)表面中的另一個(gè)是安裝到連桿(100)上的活塞(60，60A，60B)的表面， 所述一對(duì)表面(43，68 ;44，69)的表面中的至少一個(gè)形成能夠在連桿(100)或小頭襯套(40，40A，40B)與活塞 (60，60A，60B)之間限定接觸區(qū)域的至少一個(gè)突出部(90A，90B，91A，91B)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的連桿活塞系統(tǒng)，其中，所述活塞(60，60A，60B)是根據(jù)權(quán)利要求7至15中任一項(xiàng)構(gòu)造的，并且/或者所述襯套(40，40A，40B)是根據(jù)權(quán)利要求1至6和10至15中任一項(xiàng)構(gòu)造的。
【文檔編號(hào)】F16J7/00GK103492768SQ201280019146
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月21日
【發(fā)明者】J·博爾夏特 申請(qǐng)人:卡特彼勒發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任兩合公司