相關(guān)申請(qǐng)的交叉引證

本申請(qǐng)要求保護(hù)于2015年12月11日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0-2015-0176869的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，通過引證將其全部?jī)?nèi)容結(jié)合在此。

本公開涉及一種用于連接發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞和連桿的活塞銷以及用于制造該活塞銷的方法，更具體地，涉及一種具有偏心的重心的活塞銷，包括由不同材料構(gòu)成的外部構(gòu)件和內(nèi)部構(gòu)件，并且涉及用于制造該活塞銷的方法。

背景技術(shù)：

如圖1a和圖1b示出的，用于連接發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞1和連桿2的活塞銷100形成圓柱形形狀。

在活塞銷100穿過連桿2的上端和活塞1的狀態(tài)下，活塞銷100通過卡環(huán)3被固定至活塞1，由此連接活塞1和連桿2。

常規(guī)的活塞銷100由單一材料構(gòu)成，并且活塞銷100具有與活塞銷100的幾何中心重合的重心。

因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)操作時(shí)，因?yàn)榛钊N100不旋轉(zhuǎn)，所以不能正常執(zhí)行潤(rùn)滑作用。

為了解決該問題，活塞銷100被制造成相對(duì)于其幾何中心具有偏心的重心。因此，當(dāng)活塞1上升或下降時(shí)，活塞銷100旋轉(zhuǎn)。當(dāng)活塞銷100具有偏心的重心時(shí)，在活塞1上升或下降的同時(shí)，在豎直方向上施加加速度。因此，活塞銷100旋轉(zhuǎn)，以改善潤(rùn)滑作用。

然而，為了制造具有偏心的重心的活塞銷100，必須考慮活塞1的彎曲變形或活塞1的截面形狀的變形。即，為了在活塞1被安全地設(shè)計(jì)成防止活塞銷100發(fā)生變形的狀態(tài)下應(yīng)用偏心率，就必須在保持最小厚度的同時(shí)減小活塞銷的內(nèi)徑。因此，活塞銷100的重量增加。當(dāng)活塞銷100的重心被偏心地設(shè)置成不增加活塞銷100的重量時(shí)，則不可避免地?fù)p壞安全因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的一方面涉及一種具有偏心的重心并且由不同材料構(gòu)成的活塞銷，活塞銷具有偏心的重心，但其重量不增加，并且活塞銷在發(fā)動(dòng)機(jī)操作過程中通過活塞上升或下降而旋轉(zhuǎn)，由此改善潤(rùn)滑性能，并且本公開的一方面涉及一種用于制造活塞銷的方法。

通過下列描述能夠理解本公開其他目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)，并且參考本公開的實(shí)施方式，本公開的其他目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。進(jìn)一步地，對(duì)本公開所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，通過要求保護(hù)的手段及其組合能夠?qū)崿F(xiàn)本公開的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)本公開的實(shí)施方式，活塞銷具有偏心的重心并且由不同的材料構(gòu)成并且安裝成通過連桿的上端并通過活塞?；钊N可包括圓柱形外部構(gòu)件和圓柱形內(nèi)部構(gòu)件，圓柱形內(nèi)部構(gòu)件由具有比外部構(gòu)件更低密度的材料構(gòu)成并且布置在外部構(gòu)件中。

外部構(gòu)件可由鋼基合金構(gòu)成。

外部構(gòu)件可包含碳化鈦(tic)。

外部構(gòu)件可由冷合金工具鋼和tic的混合物構(gòu)成，冷合金工具鋼包含1.4wt％至1.6wt％的碳(c)、11wt％至13wt％的鉻(cr)、11wt％至13wt％的鉬(mo)、0.8wt％至1.2wt％的鎳(ni)、0.2wt％至0.5wt％的釩(v)、0.0001wt％至0.4wt％的硅(si)、0.0001wt％至0.6wt％的錳(mn)、0.0001wt％至0.03wt％的磷(p)、0.0001wt％至0.03wt％的硫(s)以及剩余wt％的鐵(fe)。

外部構(gòu)件可包含20wt％的tic。

內(nèi)部構(gòu)件可由選自于鋁(al)合金、鈦(ti)合金以及碳纖維加固的塑料(cfrp)組成的組中的一種或多種材料構(gòu)成。

內(nèi)部構(gòu)件可被迫使進(jìn)入外部構(gòu)件中。

在鄰近于外部構(gòu)件的端部的部位處，外部構(gòu)件可具有朝向其端部增加的內(nèi)徑，從而使得末端的厚度減少。

外部構(gòu)件可具有恒定的外徑。

內(nèi)部構(gòu)件可以是傾斜的，以具有凹入的端部部分。

根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式，活塞銷具有偏心的重心并且由不同的材料構(gòu)成并且安裝成通過連桿的上端并通過活塞?；钊N可包括圓柱形外部構(gòu)件和圓柱形內(nèi)部構(gòu)件，圓柱形內(nèi)部構(gòu)件形成在外部構(gòu)件中并且具有布置在相對(duì)于外部構(gòu)件的中心偏心的位置處的中心。

活塞銷的重心可被定位成相對(duì)于外部構(gòu)件的中心偏心。

活塞銷的重心可定位在從外部構(gòu)件的中心至內(nèi)部構(gòu)件的中心的相反方向上。

外部構(gòu)件比內(nèi)部構(gòu)件具有更高的密度。

根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式，活塞銷具有偏心的重心并且由不同的材料構(gòu)成，安裝成通過連桿的上端并通過活塞?；钊N可包括圓柱形外部構(gòu)件和圓柱形內(nèi)部構(gòu)件，圓柱形內(nèi)部構(gòu)件由具有比外部構(gòu)件更低密度的材料構(gòu)成、布置在外部構(gòu)件中并且具有相對(duì)于外部構(gòu)件的中心偏心的中心。

外部構(gòu)件可由鋼基合金構(gòu)成。

外部構(gòu)件可包括tic。

外部構(gòu)件可由冷合金工具鋼與tic的混合物構(gòu)成，冷合金工具鋼包含1.4wt％至1.6wt％的c、11wt％至13wt％的cr、11wt％至13wt％的mo、0.8wt％至1.2wt％的ni、0.2wt％至0.5wt％的v、0.0001wt％至0.4wt％的si、0.0001wt％至0.6wt％的mn、0.0001wt％至0.03wt％的p、0.0001wt％至0.03wt％的s、以及剩余wt％的fe。

外部構(gòu)件可包含20wt％的tic。

內(nèi)部構(gòu)件可由選自于al合金、ti合金以及cfrp組成的組中的一種或多種材料構(gòu)成。

活塞銷的重心可定位在從外部構(gòu)件的中心至內(nèi)部構(gòu)件的中心的相反方向上。

在鄰近于外部構(gòu)件的端部的部位處，外部構(gòu)件可具有朝向該端部增加的內(nèi)徑，以使得該端部的厚度減少。

外部構(gòu)件可具有恒定的外徑。

背部構(gòu)件可以是傾斜的，以具有凹入的端部。

根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式，該方法用于制造具有偏心的重心并且由不同材料構(gòu)成的活塞銷，活塞銷安裝成通過連桿的上端并通過活塞。該方法可包括：將圓柱形外部構(gòu)件放置在模具中，在模具中，沖壓設(shè)備被安裝成待上升或下降；迫使圓柱形內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)入外部構(gòu)件中，以使得內(nèi)部構(gòu)件布置在外部構(gòu)件中，內(nèi)部構(gòu)件與外部構(gòu)件由不同的材料構(gòu)成；并且向外部構(gòu)件和內(nèi)部構(gòu)件的兩端加壓，以使得內(nèi)部構(gòu)件不脫離外部構(gòu)件。

外部構(gòu)件可具有恒定的外徑。在鄰近于外部構(gòu)件的端部的部位處，外部構(gòu)件可具有朝向該端部減小的厚度。向外部構(gòu)件和內(nèi)部構(gòu)件的兩端加壓可包括：相對(duì)于外部構(gòu)件向內(nèi)部構(gòu)件的端部加壓，以使得內(nèi)部構(gòu)件的端部凹入變形。

向外部構(gòu)件和內(nèi)部構(gòu)件的兩端加壓可包括：使內(nèi)部構(gòu)件變形，以使得內(nèi)部構(gòu)件的外徑在鄰近于內(nèi)部構(gòu)件的端部的部位處增加。

在內(nèi)部構(gòu)件相對(duì)于外部構(gòu)件偏心的狀態(tài)下，內(nèi)部構(gòu)件可被迫使進(jìn)入外部構(gòu)件中。

內(nèi)部構(gòu)件可由具有比外部構(gòu)件更低密度的材料構(gòu)成。

外部構(gòu)件由冷合金工具鋼與tic的混合物構(gòu)成，冷合金工具鋼包含1.4wt％至1.6wt％的c、11wt％至13wt％的cr、11wt％至13wt％的mo、0.8wt％至1.2wt％的ni、0.2wt％至0.5wt％的v、0.0001wt％至0.4wt％的si、0.0001wt％至0.6wt％的mn、0.0001wt％至0.03wt％的p、0.0001wt％至0.03wt％的s、以及剩余wt％的fe。

外部構(gòu)件可包含20wt％的tic。

附圖說明

圖1a和圖1b是示出了通過常規(guī)活塞銷連接活塞和連桿的狀態(tài)的分解立體圖。

圖2是根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有偏心的重心并且由不同材料構(gòu)成的活塞銷的立體圖。

圖3是根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有偏心的重心并且由不同材料構(gòu)成的活塞銷的截面圖。

圖4是示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有偏心的重心并且由不同材料構(gòu)成的活塞銷在活塞上升時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)的原理的示意圖。

圖5是示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有偏心的重心并且由不同材料構(gòu)成的活塞銷在活塞上升時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)的截面圖。

圖6是示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的具有偏心的重心并且由不同材料構(gòu)成的活塞銷在活塞下降時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)的截面圖。

圖7是示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的用于制造具有偏心的重心并且由不同材料構(gòu)成的活塞銷的方法的流程圖。

圖8a至圖8d是示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的用于制造具有偏心的重心并且由不同材料構(gòu)成的活塞銷的方法的簡(jiǎn)圖。

圖9a和圖9b是示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的向具有偏心的重心并且由不同材料構(gòu)成的活塞銷在活塞加壓之前和之后的狀態(tài)的截面圖。

具體實(shí)施方式

將參考附圖更為詳細(xì)地描述下面所述的示例性實(shí)施方式。然而，本公開可涵蓋不同的形式并且不應(yīng)被視為局限于此處設(shè)置的實(shí)施方式。更確切地，這些實(shí)施方式被設(shè)置成使得本公開變得全面和完整并且將本公開的范圍全部傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在本公開中，本公開的各個(gè)圖和實(shí)施方式中的類似參考標(biāo)號(hào)指類似部件。

在下文中，將參考附圖描述具有偏心的重心并且由不同材料構(gòu)成的活塞銷。

根據(jù)本公開的具有偏心的重心并且由不同材料構(gòu)成的活塞銷10可包括外部構(gòu)件11和內(nèi)部構(gòu)件12，外部構(gòu)件和內(nèi)部構(gòu)件由不同的材料構(gòu)成，并且內(nèi)部構(gòu)件12偏心地定位在外部構(gòu)件11中。

外部構(gòu)件11可具有圓柱形形狀。

當(dāng)外部構(gòu)件11獨(dú)立存在時(shí)，外部構(gòu)件11可具有相對(duì)于彎曲變形(即，活塞銷10的縱向方向上的變形)穩(wěn)定的厚度。外部構(gòu)件11的在與其軸向方向垂直的方向上的截面可形成為具有偏心的內(nèi)徑。因此，外部構(gòu)件11的周緣的一側(cè)可比其另一側(cè)具有更大的厚度。即，外部構(gòu)件11的周緣的任意一側(cè)可具有最小的厚度tmin，并且外部構(gòu)件11的周緣的相對(duì)側(cè)可具有最大的厚度tmax。

外部構(gòu)件11可由鋼或具有等于或大于鋼的彈性系數(shù)的材料構(gòu)成并且包含碳化鈦(tic)。

外部構(gòu)件11可由鍛鋼(forgingsteel)制造。在特定實(shí)施方式中，可使用混合有冷合金工具鋼和tic的材料通過金屬注塑成型工藝制造外部構(gòu)件11。

冷合金工具鋼(coldalloytoolsteel)是與jis-skd11或ks-std11對(duì)應(yīng)的合金，可包括1.4wt％至1.6wt％的碳(c)、11wt％至13wt％的鉻(cr)、11wt％至13wt％的鉬(mo)、0.8wt％至1.2wt％的鎳(ni)、0.2wt％至0.5wt％的釩(v)、0.0001wt％至0.4wt％的硅(si)、0.0001wt％至0.6wt％的錳(mn)、0.0001wt％至0.03wt％的磷(p)、0.0001wt％至0.03wt％的硫(s)以及剩余wt％的鐵(fe)。

此時(shí)，可混合20wt％的tic，以構(gòu)成外部構(gòu)件11。

如同外部構(gòu)件11，內(nèi)部構(gòu)件12可具有圓柱形形狀。

內(nèi)部構(gòu)件12可具有相對(duì)于截面形狀的變形(橢圓變形)穩(wěn)定的厚度并且包括形成在其中心處的中空部分13。

外部構(gòu)件11的內(nèi)徑形成為與內(nèi)部構(gòu)件12的外徑相匹配。進(jìn)一步地，內(nèi)部構(gòu)件12可形成恒定的厚度。

內(nèi)部構(gòu)件12可由具有比外部構(gòu)件11更低密度的材料構(gòu)成。

內(nèi)部構(gòu)件12可包括鋁(al)合金、鈦(ti)合金、碳纖維加固塑料(cfrp)等。即，內(nèi)部構(gòu)件12可由選自于al合金、ti合金以及cfrp組成的組中的一種或多種合金構(gòu)成。

具體地，內(nèi)部構(gòu)件12可由al合金構(gòu)成。當(dāng)內(nèi)部構(gòu)件12由al合金構(gòu)成時(shí)，內(nèi)部構(gòu)件12的重量減少，并且在內(nèi)部構(gòu)件12被迫使進(jìn)入外部構(gòu)件11中的同時(shí)，內(nèi)部構(gòu)件12的熱穩(wěn)定性增加。

根據(jù)本公開，內(nèi)部構(gòu)件12可被迫使進(jìn)入外部構(gòu)件11中，以構(gòu)成活塞銷10。

在外部構(gòu)件的外徑恒定的狀態(tài)下，外部構(gòu)件11中鄰近于端部的部位具有朝向端部減少的厚度，并且內(nèi)部構(gòu)件12具有凹入傾斜的端部部分(參考圖9a和圖9b)。

外部構(gòu)件11的內(nèi)徑可相對(duì)于外部構(gòu)件11的直徑偏心。因此，當(dāng)通過迫使內(nèi)部構(gòu)件12進(jìn)入外部構(gòu)件11中而制造活塞銷10時(shí)，已制造的活塞銷10的重心可存在于相對(duì)于外部構(gòu)件11的幾何中心偏心的位置處。

當(dāng)將具有正常重心的內(nèi)部構(gòu)件12插入到具有偏心的重心的外部構(gòu)件11中時(shí)，活塞銷10可具有偏心的重心。

即，如圖3中示出的，活塞銷10可具有相對(duì)于活塞銷10的中心oc偏心的重心(cg)。

具體地，因?yàn)橥獠繕?gòu)件11由具有比內(nèi)部構(gòu)件12更低密度的材料構(gòu)成，所以外部構(gòu)件11可具有在從外部構(gòu)件11的中心oc至內(nèi)部構(gòu)件12的中心iec的相反方向上偏心的重心cg。

因?yàn)楦鶕?jù)本公開的活塞銷10包括由不同材料構(gòu)成的外部構(gòu)件11和內(nèi)部構(gòu)件12并且內(nèi)部構(gòu)件12偏心地定位在外部構(gòu)件11中，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)操作過程中，在活塞1上升或下降時(shí)，活塞銷10可旋轉(zhuǎn)。

即，如圖4中示出的，當(dāng)活塞1上升或下降時(shí)，可向活塞銷10施加加速度。在圖4中，當(dāng)活塞1上升時(shí)，可在方向a上施加加速度，并且當(dāng)活塞1下降時(shí)，可在方向a'上施加加速度。

此時(shí)，當(dāng)活塞銷10的重心偏心的一側(cè)(外部構(gòu)件具有最大厚度的一側(cè))朝向加速度的方向傾斜時(shí)，活塞銷10可旋轉(zhuǎn)。

例如，當(dāng)活塞1上升時(shí)，活塞銷10的重心偏心的一側(cè)可從當(dāng)前位置向上傾斜(參考圖5)，并且當(dāng)活塞1下降時(shí)，活塞銷10的重心偏心的一側(cè)可從當(dāng)前位置向下傾斜(參考圖6)。當(dāng)重復(fù)上述所述過程時(shí)，活塞銷10旋轉(zhuǎn)，以改善潤(rùn)滑性能。

圖7和圖8a至圖8d中示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方式的用于制造具有偏心的重心并且由不同材料構(gòu)成的活塞銷的方法。

用于制造具有偏心的重心并且由不同材料構(gòu)成的活塞銷10的方法可包括：在步驟s110中，將圓柱形外部構(gòu)件11放置在模具21中，在模具中，沖壓設(shè)備22被安裝成待上升和下降；在步驟s120中，迫使圓柱形內(nèi)部構(gòu)件12進(jìn)入沖壓設(shè)備22中，以便使得內(nèi)部構(gòu)件12布置在外部構(gòu)件11中，內(nèi)部構(gòu)件12與外部構(gòu)件11由不同的材料構(gòu)成；并且在步驟s130中，向外部構(gòu)件11和內(nèi)部構(gòu)件12的兩端加壓，以使得內(nèi)部構(gòu)件12不會(huì)脫離外部構(gòu)件11。

在步驟s110中，之前制造的外部構(gòu)件11可放置在模具21中。外部構(gòu)件11可定位在模具21中形成的通孔內(nèi)(參考圖8a)。因此，可通過相對(duì)于模具21上升和下降的沖壓設(shè)備22向外部構(gòu)件11加壓，并且外部構(gòu)件11可定位在模具21中(參考圖8b)。

在步驟s120中，形成為圓柱形形狀的內(nèi)部構(gòu)件12可被迫使進(jìn)入外部構(gòu)件11中。內(nèi)部構(gòu)件12可通過其外徑與外部構(gòu)件11的內(nèi)徑重合的方式而定位，并且沖壓設(shè)備22可朝向模具21移動(dòng)，以迫使內(nèi)部構(gòu)件12進(jìn)入外部構(gòu)件11中(參考圖8c)。

此時(shí)，因?yàn)橥獠繕?gòu)件11和內(nèi)部構(gòu)件12由不同的材料構(gòu)成并且外部構(gòu)件11具有偏心的內(nèi)徑，所以內(nèi)部構(gòu)件12可偏心地定位在外部構(gòu)件11中，并且活塞銷10可具有相對(duì)于活塞銷10的幾何中心偏心的重心cg。

在步驟s130中，當(dāng)內(nèi)部構(gòu)件12定位在外部構(gòu)件11中時(shí)，通過沖壓設(shè)備22可向(彼此裝配的)外部構(gòu)件11和內(nèi)部構(gòu)件12的兩端加壓(參考圖8d)。

貫穿步驟s130，外部構(gòu)件11和內(nèi)部構(gòu)件12可耦接至彼此。

具體地，當(dāng)外部構(gòu)件11和內(nèi)部構(gòu)件12完成進(jìn)入活塞銷10時(shí)，外部構(gòu)件11和內(nèi)部構(gòu)件12的端部或者外部構(gòu)件11和內(nèi)部構(gòu)件12中鄰近于端部的部位可發(fā)生變形，以防止內(nèi)部構(gòu)件12脫離外部構(gòu)件11。

即，在步驟s130之前，外部構(gòu)件11中鄰近于端部的部位可具有朝向外部構(gòu)件11的端部減少的厚度。即使在步驟s130之前或之后，外部構(gòu)件11也具有恒定的厚度。貫穿步驟s130，當(dāng)向活塞銷10的兩端加壓時(shí)，外部構(gòu)件11和內(nèi)部構(gòu)件12的端部以及外部構(gòu)件11和內(nèi)部構(gòu)件12中鄰近于端部的部位可發(fā)生變形(參考圖9a和圖9b)。如圖9b中的放大部分a示出的，內(nèi)部構(gòu)件12的外徑在內(nèi)部構(gòu)件12中鄰近于端部的部位處增加，并且內(nèi)部構(gòu)件12可朝向其截面的中心發(fā)生凹入變形。從而改善了內(nèi)部構(gòu)件12與外部構(gòu)件11的結(jié)合力。

根據(jù)本公開的實(shí)施方式，活塞銷可包括由不同材料構(gòu)成的外部構(gòu)件和內(nèi)部構(gòu)件，并且內(nèi)部構(gòu)件可偏心地布置在外部構(gòu)件中。

進(jìn)一步地，在活塞銷的重心偏心地設(shè)置的狀態(tài)下，由于活塞銷耦接至活塞時(shí)，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)操作過程中，當(dāng)活塞下降和上升時(shí)，活塞銷可旋轉(zhuǎn)，由此改善潤(rùn)滑性能。

盡管已經(jīng)參考具體實(shí)施方式描述了本公開，然而，令本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離下列權(quán)利要求限定的發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，可以做出各種更改和變形。