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用于 内燃机的具有偏移盖孔的 连杆

阅读：382发布：2020-05-12

专利汇可以提供用于内燃机的具有偏移盖孔的连杆专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种连杆，其包括连杆体和通过多个螺栓被附接至该连杆体的盖。所述连杆体包括具有中心线的柄。其中两个螺栓被定位在距所述中心线第一距离处，并且其中两个螺栓被定位在距所述中心线大于所述第一距离的第二距离处。所述多个螺栓可关于所述连杆的平面的质心对称设置。，下面是用于内燃机的具有偏移盖孔的连杆专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于内燃机的连杆，包括：
第一端；
第二端，所述第二端包括推力面、与所述推力面平行并被定位为距所述推力面一间隔距离的非推力面、包括位于其中的第一对螺栓孔的第一平面、包括位于其中的第二对螺栓孔的第二平面，以及质心，所述第一平面和所述第二平面垂直于所述推力面和所述非推力面定位，所述质心沿着所述第一平面和所述第二平面与所述第一对螺栓孔中的每个螺栓孔的中心轴线并且与所述第二对螺栓孔中的每个螺栓孔的中心轴线横向等距地定位；以及柄，所述柄将所述第一端连接至所述第二端，所述柄包括平行于所述质心延伸并被定位为距所述质心一偏移距离的中心线。
2.根据权利要求1所述的连杆，其中，所述质心定位于所述柄的中心线和所述非推力面之间。
3.根据权利要求1所述的连杆，其中，在所述柄的中心线和所述质心之间的所述偏移距离为所述间隔距离的大约3.6％。
4.根据权利要求1所述的连杆，其中，所述偏移距离为2.7毫米。
5.根据权利要求1所述的连杆，其中，所述第一平面和第二平面关于所述柄的中心线不对称。
6.根据权利要求5所述的连杆，其中，所述第一平面和所述第二平面包括平行且偏离所述柄的中心线定位的第二端中心线，并且所述第一平面和所述第二平面关于所述第二端中心线不对称。
7.根据权利要求1所述的连杆，其中，所述第一平面和第二平面包括平行于所述柄的中心线定位的第二端中心线，并且所述第二端中心线偏离所述质心。
8.一种用于内燃机的连杆，包括：
第一端；
第二端，所述第二端包括推力面、与所述推力面平行并被定位为距所述推力面一间隔距离的非推力面、包括位于其中的第一对螺栓孔的第一平面，以及包括位于其中的第二对螺栓孔的第二平面，所述第一对螺栓孔和所述第二对螺栓孔中的每个螺栓孔都包括中心轴线；以及
柄，所述柄将所述第一端连接至所述第二端，所述柄包括中心线；
其中，所述第一对螺栓孔和所述第二对螺栓孔中的每一对螺栓孔中的一个螺栓孔均被定位为距所述柄的中心线第一孔距，并且所述第一对螺栓孔和所述第二对螺栓孔中的每一对螺栓孔中的另一个螺栓孔均被定位为距所述柄的中心线第二孔距，所述第一孔距大于所述第二孔距。
9.根据权利要求8所述的连杆，其中，所述第一孔距从所述柄的中心线朝着所述非推力面延伸。

说明书全文

用于内燃机的具有偏移盖孔的 连杆

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求2011年3月9日提交的美国临时专利申请No.61／450,890的优先权，其全部内容通过引用方式并入本文。

技术领域

[0003] 本公开内容涉及用于内燃机的连杆以及一种用于将连杆的盖部附接到该连杆的结构。

背景技术

[0004] 连接杆，也称为连杆，在内燃机中的活塞和发动机曲轴之间提供连接。发动机的连杆在燃烧循环过程中受到来自相关联活塞的巨大应力以及当发动机从超速传动的轮子吸收能量时受到来自动力传动系统的应力。这些应力可导致连杆的故障，该故障导致相关联发动机的灾难性故障。

[0005] 连杆在一端附接至活塞并且在相反一端附接至曲轴。在曲轴端，连杆通常具有通过多个螺栓附接至连杆的主体的盖部。通过连杆传输的应力可选地导致将盖部保持至主体的螺栓的拉伸和松弛，这可导致曲轴上夹持载荷的松弛，从而导致连杆故障。改善夹持载荷，特别是在盖部和主体部之间的接触面上的加载的一致性，可提高连杆的寿命，这因而可提高相关联的内燃机的寿命和可靠性。发明内容

[0006] 本公开内容提供了一种用于内燃机的连杆。所述连杆包括第一端，第二端以及柄。所述第二端包括推力面、非推力面、第一平面、第二平面以及质心。所述非推力面与所述推力面平行并被定位为距所述推力面一间隔距离。所述第一平面包括位于其中的第一对螺栓孔。所述第二平面包括位于其中的第二对螺栓孔。所述第一平面和所述第二平面被定位为垂直于所述推力面和所述非推力面。所述质心沿着所述第一平面和所述第二平面与所述第一对螺栓孔中的每个螺栓孔的中心轴线以及所述第二对螺栓孔中的每个螺栓孔的中心轴线横向等距定位。所述柄将所述第一端连接到所述第二端，并且包括平行于所述质心延伸并被定位为距所述质心一偏移距离的中心线。

[0007] 本公开内容还提供了一种用于内燃机的连杆，其包括第一端、第二端以及柄。所述第二端包括推力面、非推力面、第一平面和第二平面。所述非推力面与所述推力面平行并被定位为距所述推力面一间隔距离。所述第一平面包括位于其中的第一对螺栓孔。所述第二平面包括位于其中的第二对螺栓孔。所述第一螺栓孔和所述第二对螺栓孔中的每个螺栓孔都包括中心轴线。所述柄将所述第一端连接到所述第二端并且包括中心线。所述第一对螺栓孔和所述第二对螺栓孔中的每一对螺栓孔中的一个螺栓孔均被定位为距所述柄的中心线第一孔距，并且所述第一对螺栓孔和所述第二对螺栓孔中的每一对螺栓孔中的另一个螺栓孔均被定位为距所述柄的中心线第二孔距。所述第一孔距大于所述第二孔距。

[0008] 当结合附图观察时，从示例性实施例的以下详述中，本公开内容的实施例的优点和特征将变得更明显。

附图说明

[0009] 图1为第一常规连杆体的平面图，其中第二端部的一部分被切掉。

[0010] 图2为第三常规连杆体的平面图，其中第二端部的一部分被切掉。

[0011] 图3为根据本公开内容的示例性实施例的连杆的立体图。

[0012] 图4为图3的连杆的正视图。

[0013] 图5为图3的连杆体的平面图，其中第二端部的一部分被切掉。

[0014] 图6为根据本公开内容的示例性实施例的被附接到曲轴的两个连杆的示意图。

具体实施方式

[0015] 连杆可包括在下文更详细描述的一系列元件。两个主要部件可为连杆体和连接至该连杆体的盖部。与位于连杆体上的特征部相结合，盖部将连杆固定至内燃机的曲轴的连杆轴颈。连杆盖或盖部沿着接头或接合界面通过多个螺栓被附接至连杆体。

[0016] 现在参考图1，常规的连杆体10包括第一端部12、第二端部16、以及将第一端部12与第二端部16连接的柄部14。第二端部16包括第一平面18a和第二平面18b。为便于制造，第一平面18a和第二平面18b通常共面。第二端部16还包括通常垂直于第一平面
18a延伸进入到第二端部16内的第一对螺栓孔20a和20b，以及通常垂直于第二平面18b延伸进入到第二端部16内的第二对螺栓孔20c和20d。

[0017] 柄部14包括延伸柄部14的长度的中心线22、第一侧14a以及第二侧14b。第一侧14a位于距中心线22第一横向距离24a处并且第二侧14b位于距中心线22第二横向距离24b处。第一横向距离24a等于第二横向距离24b。螺栓孔20a和螺栓孔20c被定位为距中心线22第三横向距离26a并且螺栓孔20b和螺栓孔20d被定位为距中心线22第四横向距离26b。第三横向距离26a和第四横向距离26b在定位螺栓孔20a，20b，20c和20d的制造过程的能力内相等。连杆体10包括被定位为距中心线22第五横向距离30a的纵向延伸的推力面28，以及通常平行于推力面28并被定位为在与推力面28相反方向上距中心线22第六横向距离30b的非推力面32。

[0018] 第二端部16包括曲线支承面34，其与发动机内相关联的曲轴紧密配合。当连杆体10被定位在“V”型发动机内时，使得曲线支承面34与相关联的曲轴(未示出)上的连杆轴颈或轴承面紧密配合，推力面28被定位为与另一连杆的推力面相邻。第六横向距离30b大于第五横向距离30a，这是因为相关联曲轴(未示出)的结构和用于将连杆体10与曲轴界面连接所需的轴承面。

[0019] 代表用于相关联盖部(未示出)的接触区的第一平面18a和第二平面18b还包括平行于柄部14的中心线22并偏离该中心线一间隔距离37的质心36。如果第一平面18a和第二平面18b关于该第一平面18a和该第二平面18b的中心线对称，则质心36可与第二端部16的中心线重合。质心36偏离柄部14的中心线22的原因在于，第二端部16未关于柄部14在横向方向上对称地设置。

[0020] 虽然常规的连杆体10为其预期目的而工作，但是连杆故障连续发生。申请人决定，在相关联的内燃机的某一操作条件，诸如最大超速条件期间，所述盖部在第一平面18a的一部分18c和在第二平面18b的一部分18d中从连杆体10分离。这种分离可导致在第一平面18a和第二平面18b上的应力，从而导致这些表面的屈服和将盖部附接到连杆体10的螺栓的潜在地过度拉伸，这最终导致连杆体10为其一个部件的连杆故障。

[0021] 现在参考图2，常规的连杆体70包括第一端部72、第二端部76以及将第一端部72与第二端部76连接的柄部74。第二端部76包括第一平面78a和第二平面78b。为便于制造，第一平面78a和第二平面78b通常共面。第二端部76还包括通常垂直于第一平面78a延伸进入到第二端部76中的第一螺栓孔80a，以及通常垂直于第二平面78b延伸进入到第二端部76中的第二端螺栓孔80b。

[0022] 柄部74包括延伸所述柄部74的长度的中心线82、第一侧74a和第二侧74b。第一侧74a位于距中心线82第一横向距离84a处并且第二侧74b位于距中心线82第二横向距离84b处。第一横向距离84a等于第二横向距离84b。第一螺栓孔80a和第二螺栓孔80b沿着中心线82定位。连杆体70包括被定位为距中心线82第三横向距离90a的纵向延伸的推力面88，以及通常平行于推力面88并在与推力面88相反方向上被定位为距中心线82第四横向距离90b的非推力面92。

[0023] 第二端部76包括支承面94，其与发动机内相关联的曲轴紧密配合。当连杆体70被定位在“V”型发动机内时，使得支承面94与相关联的曲轴(未示出)上的连杆轴颈或轴承面紧密配合，推力面88被定位为与另一连杆的推力面相邻。第二横向距离90b大于第一横向距离90a，这是因为相关联的曲轴(未示出)的结构和用于将连杆体70与曲轴界面连接所需的轴承面。

[0024] 代表相关联的盖部(未示出)的接触区的第一平面78a和第二平面78b还包括平行于柄部74的中心线82并偏离该中心线一间隔距离97的质心96。如果第一平面78a和第二平面78b关于该第一平面78a和该第二平面78b的中心线对称，则质心96可与第二端部76的中心线重合。如同前面的实施例一样，质心96偏离柄部74的中心线82的原因在于，第二端部76未关于柄部74在横向方向上对称地设置。

[0025] 虽然常规的连杆体70为其预期目的而工作，但是故障连续发生。申请人决定，在相关联的内燃机的某一操作条件，诸如最大超速条件期间，盖部在第一平面78a的一部分78c和在第二平面78b的一部分78d中从连杆体70分离。这种分离可导致在第一平面78a和第二平面78b上的应力，从而导致获得这些表面和将盖部附接至连杆体70的螺栓的潜在地过度拉伸，这最终导致连杆体70为其一个部件的连杆故障。

[0026] 现在参考图3至图6，示出了根据本公开内容的示例性实施例的连杆组件98。连杆组件98包括连杆体100和由多个螺栓103附接到连杆体100上的盖部101。连杆体100包括第一端部102，第二端部106以及将第一端部102连接到第二端部106的柄部104。第二端部106包括第一平面108a和第二平面108b，该第二平面在盖部101被附接到连杆体100时为该盖部101提供接触区。为便于制造，第一平面108a和第二平面108b通常共面。第二端部106还包括通常垂直于第一平面108a延伸进入到第二端部106中的一对螺栓孔110a和110b，以及通常垂直于第二平面108b延伸进入到第二端部106中的一对螺栓孔110c和110d。

[0027] 柄部104包括延伸柄部104的长度的中心线112，第一侧104a和第二侧104b。第一侧104a位于距中心线112第一横向距离114a处并且第二侧104b位于距中心线112第二横向距离114b处。第一横向距离114a等于第二横向距离114b。螺栓孔110a的中心线或中心轴线140和螺栓孔110c的中心线或中心轴线142被定位为距中心线112第三横向距离116a，以及螺栓孔110b的中心线或中心轴线144和螺栓孔110d的中心线或中心轴线146被定位为距中心线112第四横向距离116b。第四横向距离116b大于第三横向距离116a，如以下将更详细地描述的。连杆体100包括被定位为距中心线112第五横向距离120a的纵向延伸的推力面118，以及通常平行于推力面118并在与推力面118相反的方向上被定位为距中心线112第六横向距离120b的非推力面122。

[0028] 第二端部106包括支承面124，其与发动机内相关联的曲轴紧密配合。当连杆组件98被定位在“V”型发动机内时，使得支承面124与位于相关联的曲轴152上的连杆轴颈或轴承面150紧密配合，推力面118被定位为与另一连杆的推力面相邻。第六横向距离120b大于第五横向距离120a，这是因为相关联的曲轴152的结构和用于将连杆组件98与曲轴界面连接所需的轴承面150。第二端部106还可包括位于非推力面侧122上的斜面130。

[0029] 第二端部106的第一平面108a和第二平面108b还包括朝着非推力面122从柄部104的中心线112偏离第一间隔距离132的质心126。因为质心126基于第一平面108a和第二平面108b的结构被几何学上确定，并且第一平面108a和第二平面108b不关于第二端部106的中心线138对称，因此质心126也偏离第二端部106的中心线138一间隔距离
136。螺栓孔110a和100c位于距质心126一距离134a处并且螺栓孔110b和110d位于距质心126相等距离134b处。本公开内容的示例性实施例的益处在于，与具有沿柄部中心线定位的联接螺栓的常规设计相比，横跨第一平面108a和第二平面108b的夹持载荷具有改进的均匀性。

[0030] 螺栓孔110a和螺栓孔110b关于质心126在横向方向上对称设置。因此，螺栓孔110a和螺栓孔110b彼此形成关系并形成第一螺栓孔模式。同样地，螺栓孔110c和螺栓孔
110d关于质心126在横向方向上对称设置，从而形成第二螺栓孔模式。第一平面108a和第二平面108b具有类似的质心，这是因为它们的形状类似。在另一实施例中，第一平面可能会具有与第二平面不同的形状，在这种情况下，第一平面的质心将不同于第二平面。不同质心的影响可为横向偏移第一螺栓孔模式或第二螺栓孔模式，使得它们不再形成在图5中看到的镜像。

[0031] 申请人理解到，具有V形布置的汽缸的发动机包括具有不对称的精加工形状的连杆，如前所述，以及由柄部的中心线和推力面之间的距离以及柄部的中心线和非推力面之间距离的差所表示。然而，这种常规结构以容许故障率被重复使用。申请人以确定用于将连杆的盖附接至连杆的不同螺栓孔构造或模式是否在盖部和连杆体之间的夹紧应力的均匀性方面得到改进，从而以潜在地降低故障率和提高连杆的可靠性为目标来审查该构造。申请人在替代构造的开发过程中发现，常规连杆中的夹紧加载，特别是在图1的区域或部分18c和18d以及图2的78c，78d中的夹紧加载不足以维持在某些操作条件(例如最大超速条件)期间将盖部附接至连杆体。因为不足的夹持载荷，分离发生在上述区域18c，18d，78c和78d的盖部和连杆体的面对表面上。申请人认识到，不合需要的分离可能是由于在这些外部区域中的夹持载荷损失，以及将盖部附接至连杆体的螺栓受到改进的位置的作用。申请人还认识到，仅仅上紧盖螺栓附加量并不会解决分析确认的夹持载荷的问题。常规设计中螺栓孔的位置导致夹持载荷的不均匀性，而与盖螺栓被上紧的量无关。

[0032] 在审查常规构造和历史分离问题之后，申请人认识到，螺栓孔和螺栓到接合面上的集中位置／场所比集中在杆中心线上的先前位置更好定位。如上所述，申请人确定第一平面108a和第二平面108b的质心126。每个螺栓孔，以及因此每个盖螺栓，都被定位在距质心126相同的横向距离处。因为每个螺栓孔都被定位在距质心126相同的横向距离处，其与中心线112偏离间隔距离132，因此螺栓孔关于柄部104的中心线112不对称地定位。中心线112也为用于生产连杆体100的锻造工艺的分模线。与螺栓孔110b和螺栓孔110d相比，螺栓孔110a和螺栓孔110c的不对称位置终止了接合分离问题，从而给出了舒适的ESW通过。

[0033] 申请人确定了对于上述构造偏移距离132可为大约2.7毫米，或第二端部106全宽度的大约3.6％。然而，距离132将取决于第二端部106的构造并可大于或小于2.7毫米。申请人还发现了螺栓位置到接合面的质心的重新定位减少了盖101的横向偏转。所述重新定位也减少了盖孔表面和支承外表面之间的相对运动，从而提高了该设计的磨损坚固性。

[0034] 虽然已示出和描述了本发明的各种实施例，但是可以理解的是，这些实施例并不限于此。本领域技术人员可改变，修改和进一步应用所述实施例。因此，这些实施例并不限于先前所示出和描述的细节，而是还包括所有这样变化和修改。

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