活塞銷及制造活塞銷的方法與流程

相關申請的交叉引證

本申請要求保護于2015年12月11日提交的韓國專利申請號10-2015-0176869的優先權權益，通過引證將其全部內容結合在此。

本公開涉及一種用于連接發動機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，包括由不同材料構成的外部構件和內部構件，并且涉及用于制造該活塞銷的方法。

背景技術：

如圖1a和圖1b示出的，用于連接發動機中的活塞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的狀態下，活塞銷100通過卡環3被固定至活塞1，由此連接活塞1和連桿2。

常規的活塞銷100由單一材料構成，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，當發動機操作時，因為活塞銷100不旋轉，所以不能正常執行潤滑作用。

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

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被安全地設計成防止活塞銷100發生變形的狀態下應用偏心率，就必須在保持最小厚度的同時減小活塞銷的內徑。因此，活塞銷100的重量增加。當活塞銷100的重心被偏心地設置成不增加活塞銷100的重量時，則不可避免地損壞安全因素。

技術實現要素：

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，并且活塞銷在發動機操作過程中通過活塞上升或下降而旋轉，由此改善潤滑性能，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和優點，并且參考本公開的實施方式，本公開的其他目標和優點將變得顯而易見。進一步地，對本公開所屬領域的技術人員顯而易見的是，通過要求保護的手段及其組合能夠實現本公開的目標和優點。

根據本公開的實施方式，活塞銷具有偏心的重心并且由不同的材料構成并且安裝成通過連桿的上端并通過活塞。活塞銷可包括圓柱形外部構件和圓柱形內部構件，圓柱形內部構件由具有比外部構件更低密度的材料構成并且布置在外部構件中。

外部構件可由鋼基合金構成。

外部構件可包含碳化鈦(tic)。

外部構件可由冷合金工具鋼和tic的混合物構成，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)。

外部構件可包含20wt％的tic。

內部構件可由選自于鋁(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成。

內部構件可被迫使進入外部構件中。

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

外部構件可具有恒定的外徑。

內部構件可以是傾斜的，以具有凹入的端部部分。

根據本公開的另一實施方式，活塞銷具有偏心的重心并且由不同的材料構成并且安裝成通過連桿的上端并通過活塞。活塞銷可包括圓柱形外部構件和圓柱形內部構件，圓柱形內部構件形成在外部構件中并且具有布置在相對于外部構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于外部構件的中心偏心。

活塞銷的重心可定位在從外部構件的中心至內部構件的中心的相反方向上。

外部構件比內部構件具有更高的密度。

根據本公開的另一實施方式，活塞銷具有偏心的重心并且由不同的材料構成，安裝成通過連桿的上端并通過活塞。活塞銷可包括圓柱形外部構件和圓柱形內部構件，圓柱形內部構件由具有比外部構件更低密度的材料構成、布置在外部構件中并且具有相對于外部構件的中心偏心的中心。

外部構件可由鋼基合金構成。

外部構件可包括tic。

外部構件可由冷合金工具鋼與tic的混合物構成，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。

外部構件可包含20wt％的tic。

內部構件可由選自于al合金、ti合金以及cfrp組成的組中的一種或多種材料構成。

活塞銷的重心可定位在從外部構件的中心至內部構件的中心的相反方向上。

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

外部構件可具有恒定的外徑。

背部構件可以是傾斜的，以具有凹入的端部。

根據本公開的另一實施方式，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：將圓柱形外部構件放置在模具中，在模具中，沖壓設備被安裝成待上升或下降；迫使圓柱形內部構件進入外部構件中，以使得內部構件布置在外部構件中，內部構件與外部構件由不同的材料構成；并且向外部構件和內部構件的兩端加壓，以使得內部構件不脫離外部構件。

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

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

在內部構件相對于外部構件偏心的狀態下，內部構件可被迫使進入外部構件中。

內部構件可由具有比外部構件更低密度的材料構成。

外部構件由冷合金工具鋼與tic的混合物構成，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。

外部構件可包含20wt％的tic。

附圖說明

圖1a和圖1b是示出了通過常規活塞銷連接活塞和連桿的狀態的分解立體圖。

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

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

圖4是示出了根據本公開的實施方式的具有偏心的重心并且由不同材料構成的活塞銷在活塞上升時發生旋轉的原理的示意圖。

圖5是示出了根據本公開的實施方式的具有偏心的重心并且由不同材料構成的活塞銷在活塞上升時發生旋轉的狀態的截面圖。

圖6是示出了根據本公開的實施方式的具有偏心的重心并且由不同材料構成的活塞銷在活塞下降時發生旋轉的狀態的截面圖。

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

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

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

具體實施方式

將參考附圖更為詳細地描述下面所述的示例性實施方式。然而，本公開可涵蓋不同的形式并且不應被視為局限于此處設置的實施方式。更確切地，這些實施方式被設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域技術人員。在本公開中，本公開的各個圖和實施方式中的類似參考標號指類似部件。

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成的活塞銷。

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

外部構件11可具有圓柱形形狀。

當外部構件11獨立存在時，外部構件11可具有相對于彎曲變形(即，活塞銷10的縱向方向上的變形)穩定的厚度。外部構件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徑。因此，外部構件11的周緣的一側可比其另一側具有更大的厚度。即，外部構件11的周緣的任意一側可具有最小的厚度tmin，并且外部構件11的周緣的相對側可具有最大的厚度tmax。

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

外部構件11可由鍛鋼(forgingsteel)制造。在特定實施方式中，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件11。

冷合金工具鋼(coldalloytoolsteel)是與jis-skd11或ks-std11對應的合金，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，可混合20wt％的tic，以構成外部構件11。

如同外部構件11，內部構件12可具有圓柱形形狀。

內部構件12可具有相對于截面形狀的變形(橢圓變形)穩定的厚度并且包括形成在其中心處的中空部分13。

外部構件11的內徑形成為與內部構件12的外徑相匹配。進一步地，內部構件12可形成恒定的厚度。

內部構件12可由具有比外部構件11更低密度的材料構成。

內部構件12可包括鋁(al)合金、鈦(ti)合金、碳纖維加固塑料(cfrp)等。即，內部構件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成。

具體地，內部構件12可由al合金構成。當內部構件12由al合金構成時，內部構件12的重量減少，并且在內部構件12被迫使進入外部構件11中的同時，內部構件12的熱穩定性增加。

根據本公開，內部構件12可被迫使進入外部構件11中，以構成活塞銷10。

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

外部構件11的內徑可相對于外部構件11的直徑偏心。因此，當通過迫使內部構件12進入外部構件11中而制造活塞銷10時，已制造的活塞銷10的重心可存在于相對于外部構件11的幾何中心偏心的位置處。

當將具有正常重心的內部構件12插入到具有偏心的重心的外部構件11中時，活塞銷10可具有偏心的重心。

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

具體地，因為外部構件11由具有比內部構件12更低密度的材料構成，所以外部構件11可具有在從外部構件11的中心oc至內部構件12的中心iec的相反方向上偏心的重心cg。

因為根據本公開的活塞銷10包括由不同材料構成的外部構件11和內部構件12并且內部構件12偏心地定位在外部構件11中，所以在發動機操作過程中，在活塞1上升或下降時，活塞銷10可旋轉。

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

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

例如，當活塞1上升時，活塞銷10的重心偏心的一側可從當前位置向上傾斜(參考圖5)，并且當活塞1下降時，活塞銷10的重心偏心的一側可從當前位置向下傾斜(參考圖6)。當重復上述所述過程時，活塞銷10旋轉，以改善潤滑性能。

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

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

在步驟s110中，之前制造的外部構件11可放置在模具21中。外部構件11可定位在模具21中形成的通孔內(參考圖8a)。因此，可通過相對于模具21上升和下降的沖壓設備22向外部構件11加壓，并且外部構件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部構件12可被迫使進入外部構件11中。內部構件12可通過其外徑與外部構件11的內徑重合的方式而定位，并且沖壓設備22可朝向模具21移動，以迫使內部構件12進入外部構件11中(參考圖8c)。

此時，因為外部構件11和內部構件12由不同的材料構成并且外部構件11具有偏心的內徑，所以內部構件12可偏心地定位在外部構件11中，并且活塞銷10可具有相對于活塞銷10的幾何中心偏心的重心cg。

在步驟s130中，當內部構件12定位在外部構件11中時，通過沖壓設備22可向(彼此裝配的)外部構件11和內部構件12的兩端加壓(參考圖8d)。

貫穿步驟s130，外部構件11和內部構件12可耦接至彼此。

具體地，當外部構件11和內部構件12完成進入活塞銷10時，外部構件11和內部構件12的端部或者外部構件11和內部構件12中鄰近于端部的部位可發生變形，以防止內部構件12脫離外部構件11。

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

根據本公開的實施方式，活塞銷可包括由不同材料構成的外部構件和內部構件，并且內部構件可偏心地布置在外部構件中。

進一步地，在活塞銷的重心偏心地設置的狀態下，由于活塞銷耦接至活塞時，所以在發動機操作過程中，當活塞下降和上升時，活塞銷可旋轉，由此改善潤滑性能。

盡管已經參考具體實施方式描述了本公開，然而，令本領域技術人員顯而易見的是，在不背離下列權利要求限定的發明的實質和范圍的情況下，可以做出各種更改和變形。