阅读说明：本技术 一种发动机用轻质钛合金复合材料摇臂 (Light titanium alloy composite material rocker arm for engine ) 是由 郝勇刚 白军爱 邓玉林 李元石 王旭兰 李旭东 徐广辉 于 2019-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种发动机用轻质钛合金复合材料摇臂,包括嵌入钢环、钛合金摇臂本体和嵌入钢片,所述钛合金摇臂本体为钛合金铸造成型,所述钛合金摇臂本体的滚轮销孔处涂敷涂层类金刚石DLC薄膜,所述嵌入钢环和嵌入钢片分别设置在钛合金摇臂本体左右两端的摩擦区域,均与钛合金摇臂本体采用镶铸成型。本发明发动机配气机构中的摇臂采用钛合金的复合材料方案,镶铸的嵌入钢环与嵌入钢片采用合金钢质材料且表面进行硬化处理,提高耐磨性能。嵌入钢环与嵌入钢片表面进行高频淬火处理,摇臂中间滚轮销孔处涂敷类金刚石DLC薄膜,提高了摇臂摩擦区域的耐磨性能,保证了摇臂高速运动的可靠性,同时为实现高功率密度发动机的轻量化设计提供了重要支撑。(The invention provides a light titanium alloy composite rocker arm for an engine, which comprises an embedded steel ring, a titanium alloy rocker arm body and an embedded steel sheet, wherein the titanium alloy rocker arm body is formed by titanium alloy casting, a diamond-like carbon (DLC) film is coated at a roller pin hole of the titanium alloy rocker arm body, and the embedded steel ring and the embedded steel sheet are respectively arranged in friction areas at the left end and the right end of the titanium alloy rocker arm body and are formed by embedding and casting with the titanium alloy rocker arm body. The rocker arm in the engine valve actuating mechanism adopts a titanium alloy composite material scheme, the embedded steel ring and the embedded steel sheet which are cast in an embedding mode are made of alloy steel materials, and the surfaces of the embedded steel ring and the embedded steel sheet are hardened, so that the wear resistance is improved. The surfaces of the embedded steel ring and the embedded steel sheet are subjected to high-frequency quenching treatment, and a diamond-like carbon Diamond (DLC) film is coated at a pin hole of a middle roller of the rocker arm, so that the wear resistance of a friction area of the rocker arm is improved, the reliability of high-speed movement of the rocker arm is ensured, and an important support is provided for realizing the light-weight design of a high-power-density engine.)

一种发动机用轻质钛合金复合材料摇臂

技术领域

本发明属于内燃机技术领域，尤其是涉及一种发动机用轻质钛合金复合材料摇臂。

背景技术

目前，高功率密度发动机在国内外内燃机研究领域较为活跃。随着内燃机强化程度的提高，要求发动机功率大、体积小、重量轻，配气机构作为发动机换气过程的重要运动组件，摇臂的设计影响制约着发动机临界转速及高速运转性能。因此，需要提供一种解决高功率密度发动机配气机构的轻量化设计问题的摇臂结构。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机用轻质钛合金复合材料摇臂，解决高功率密度发动机配气机构的轻量化设计问题，同时保证耐磨性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机用轻质钛合金复合材料摇臂，包括嵌入钢环、钛合金摇臂本体和嵌入钢片，所述钛合金摇臂本体为钛合金铸造成型，所述钛合金摇臂本体的滚轮销孔处涂敷涂层类金刚石DLC薄膜，所述嵌入钢环和嵌入钢片分别设置在钛合金摇臂本体左右两端的摩擦区域，均与钛合金摇臂本体采用镶铸成型。

进一步的，所述钛合金摇臂本体采用轻质铸造钛合金材料Ti6Al4V，材料密度为4.5×10³kg/m³，抗拉强度范围为≥1030Mpa，屈服强度范围为≥910Mpa，断后伸长率范围为≥8％。

进一步的，所述钛合金摇臂本体的滚轮销孔表面涂敷掺钨类金刚石DLC薄膜，形成WC微晶，硬度范围为≥HRC50涂层厚度范围1.0～2.5μm,硬度HV2200～2700。

进一步的，所述嵌入钢环采用42CrMo材料，表面淬火处理，表面硬度HRC56～60。

进一步的，所述嵌入钢片采用42CrMo材料，表面淬火处理，表面硬度HRC56～60。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明发动机配气机构中的摇臂采用钛合金的复合材料方案，本体采用钛合金材料Ti6Al4V，镶铸的嵌入钢环与嵌入钢片采用合金钢质材料且表面进行硬化处理，提高耐磨性能。摇臂本体采用钛合金材料有效降低惯量30％，嵌入钢环与嵌入钢片表面进行高频淬火处理，摇臂中间滚轮销孔处涂敷类金刚石DLC薄膜，提高了摇臂摩擦区域的耐磨性能，保证了摇臂高速运动的可靠性，同时为实现高功率密度发动机的轻量化设计提供了重要支撑。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例发动机用轻质钛合金复合材料摇臂结构示意图；

图2为发动机顶置凸轮配气机构示意图。

附图标记说明：

1嵌入钢环，2钛合金摇臂本体，3嵌入钢片，4排气凸轮轴，5指状液压挺柱，6摇臂，7滚轮，8排气门，9进气门，10气门弹簧，11弹簧盘，12进气凸轮轴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了简化说明，本发明实施例以摇臂6在某直列三缸发动机上应用为例进行说明，如图2所示，以摇臂6在内燃机配气机构的安装布置进行介绍。排气凸轮轴4、进气凸轮轴12通过滚轮7和摇臂6驱动排气门8、进气门9向下运动，气门弹簧10通过弹簧盘11推动排气门8、进气门9返回。

在内燃机工作过程中，凸轮轴通过滚轮7、摇臂6驱动气门在垂直向下运动，气门弹簧10具有足够的刚度和预紧力推动气门返回关闭，合理的凸轮和气门弹簧10设计可以保持气门在运动过程中不发生飞脱和反跳现象，其中气门弹簧10需要有足够的裕度承受高速运动下的气门惯性载荷，而摇臂6的减重及耐磨可靠性优化设计是高速发动机配气机构系统的重要组成部分。

本实施例一种发动机用轻质钛合金复合材料摇臂，如图1所示，包括嵌入钢环1、钛合金摇臂本体2和嵌入钢片3，

所述钛合金摇臂本体2为钛合金铸造成型，所述钛合金摇臂本体2的滚轮销孔处涂敷涂层类金刚石DLC薄膜，所述嵌入钢环1和嵌入钢片3与钛合金摇臂本体2采用镶铸成型。

所述钛合金摇臂本体2采用轻质铸造钛合金材料Ti6Al4V，材料密度为4.5×10³kg/m³，抗拉强度范围为≥1030Mpa，屈服强度范围为≥910Mpa，断后伸长率范围为≥8％。

所述钛合金摇臂本体3的滚轮销孔表面涂敷掺钨类金刚石DLC薄膜，形成WC微晶，硬度范围为≥HRC50涂层厚度范围1.0～2.5μm,硬度HV2200～2700。

所述嵌入钢环1采用42CrMo材料，表面淬火处理，表面硬度HRC56～60。

所述嵌入钢片3采用42CrMo材料，表面淬火处理，表面硬度HRC56～60。

本发明轻质钛合金复合材料摇臂在轻量化设计的同时可以保证其强度与耐磨性能，满足高功率密度发动机高转速、高负荷、轻量化设计要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。