CN101238283A - 内燃机活塞及这种活塞的冷却通道盖环 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种整体式的内燃机活塞(10)，该活塞包括活塞头部(11)和通过环形凹进处(25)与该活塞头部间隔开的活塞裙部(12)，该活塞裙部具有至少一个用于容纳活塞销(23)的活塞销座孔(21，21’)，其中，在活塞头部(11)中设有用于冷却剂的环形环绕的冷却通道(16)，该冷却通道以由至少两个分段(30a，30b)组成的盖环(30)封闭。根据本发明，进行如下设计：盖环(30)的至少一个区域至少部分地伸进所述至少一个活塞销座孔(21，21’)的净孔内，以致盖环(30)同时构成活塞销(23)的保险元件。另外，这种盖环(30)也是本发明的内容。

Description

内燃机活塞及这种活塞的冷却通道盖环
技术领域
本发明涉及一种整体式的内燃机活塞，该活塞包括活塞头部和通过环形凹进处与该活塞头部间隔开的活塞裙部，该活塞裙部具有至少一个用于容纳活塞销的活塞销座孔，其中，在活塞头部中设有用于冷却剂的环形环绕的冷却通道，该冷却通道以由至少两个分段组成的盖环封闭。此外，本发明还涉及一种由两个或更多个分段组成的盖环，该盖环用于整体式的内燃机活塞的环形环绕的冷却通道。
背景技术
DE 103 46 822 A1公开了这种类型的活塞和这种类型的盖环。该活塞具有环形的冷却通道，该冷却通道在裙部侧被由两个半圆形的半壳组成的盖环封闭。该盖环设有指向内部的沟槽，通过这些沟槽，为了装配，半壳可以被推到位于活塞的外侧且与沟槽形状互补形成的凸起上。此外，半壳在它们的对接面区域内具有卡扣连接装置，借助这些卡扣连接装置，半壳可以快速地相互连接。但是，具有附加沟槽的盖环或具有附加凸起的活塞的结构是昂贵的并因此是不受欢迎的。而且，装配变得困难，因为两个半壳必须针对性地被放置到设在活塞上的凸起上。
DD 252 638 A1和DE 41 34 530 A1公开了其他的可比较的活塞，在这些活塞中，用于遮盖向下敞开的环形环绕的冷却通道的壁部设计成开放的板环。该板环在沿径向预紧在沟槽内的条件下紧靠在活塞环区的内周上或者紧靠在燃烧室壁的外周上。
最后，EP 0561 817 B1和EP 0 799 373 B1公开一种包括设在活塞顶的边缘区域内的冷却通道的整体式活塞，该活塞同样以设计成盘形弹簧状的并在必要时设有凸缘的盖环封闭。
在所有这些实施方式中，盘形弹簧状的盖环的每个分段必须单独地在预紧的状态下装入活塞头部上相应的支座内。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供一种符合这种类型的活塞或者符合这种类型的盖环，该活塞或盖环有助于简化活塞结构和减少活塞重量。
解决方案在于具有权利要求1的特征的活塞或者在于具有权利要求11的特征的盖环。根据本发明，进行如下设计：盖环的至少一个区域至少部分伸进至少一个活塞销座孔的净孔内，从而盖环或盖环的至少一个区域同时构成活塞销的保险元件。
因此，本发明的原理在于：盖环用作限制活塞销在活塞销座孔中的轴向运动的保险元件。在现有技术中，该任务是由止推环或止动环承担。这些环嵌入活塞销座内的活塞销保险槽内。现在，本发明的活塞或盖环的结构可以省去这些止推环或止动环。因此，本发明有助于减小活塞重量。此外，本发明使得省去活塞销保险槽的设置成为可能，从而简化了活塞结构。
有利的改进方案可由从属权利要求中得出。
一种特别优选的实施方式设计了：盖环具有内腿和外腿，它们通过底部连接板相互连接。盖环的这种结构开辟了多种遮盖冷却通道和/或环形凹进处的可能性。例如，内腿可以伸进至少一个活塞销座孔的净孔内，并以这种方式形成根据本发明设在盖环上的活塞销保险元件。再者，外腿可以形成环形凹进处的活塞裙部侧的边界。该盖环的横截面优选设计成近似U形或近似V形。但是，两根腿及连接这两根腿的底部连接板的结构也可以以任一其他方式进行(梯形状的，半圆形的，等等)。
另一种有利的改进方案在于：环形凹进处设置在在活塞环壁上形成的端面和至少一个在活塞裙部上形成的凸台之间，以及盖环以其外腿支撑在该端面上，而以其底部连接板支撑在上述至少一个凸台上。与现有技术相比，这种改进方案具有很多其他优点。特别地，以前在活塞裙部连接件中需要的凸起和在盖环内壁中与之互补的沟槽都可以省去。因此，活塞和盖环的结构都得到进一步的简化。但首先是盖环在活塞上的装配可以比以前的装配明显更加简单，因为不需要耗费的凸起与沟槽的相互定位。此外，现在盖环不仅包围以前的冷却通道而且包围环形凹进处，因此，现在，以前的冷却通道和环形凹进处构成了新的扩大的冷却通道。因此，本发明的活塞的冷却变得更加简单和更加可靠。最后，盖环的外腿与环壁和活塞裙部一起构成几乎连续的光滑表面，这改善了本发明活塞的工作特性。
如果盖环的内腿支撑在活塞的裙部连接件上，那么盖环特别牢固且可靠地处于在其位置上。此外，还改善了现在用作冷却通道的环形凹进处向外的密封。
为了控制冷却剂的流动特性，特别是流动速度，盖环内腿的结构同样可以变化。例如，内腿的高度或者内腿相对于盖环的中轴线的角度位置可以在盖环的整个圆周上变化。特别地，由盖环形成的用于冷却剂的流动通道从进入口朝向排出口的方向倾斜。
附图说明
下面借助附图详细地说明本发明的实施例。以示意性的而不是按正确比例的视图：
图1示出了本发明的活塞的一种实施方式的截面图；
图2示出了旋转90°的图1的活塞，该活塞带有用点划线表示的活塞销；
图3示出了本发明的盖环的一种实施方式的立体俯视图；
图4示出了图1的活塞的立体图。
具体实施方式
图1，2和4示出了整体式的内燃机活塞10。该活塞10由钢制
成并具有活塞头部11和活塞裙部12，这两个部分通过活塞裙部连接件13一体地相互连接。活塞头部11具有活塞顶14和燃烧室15。在活塞头部11的径向外部区域内设有环形环绕的冷却通道16，该冷却通道的径向外部的边界由在活塞顶14上形成的环壁17构成，而它的径向内部的边界是由环肋18构成。在这里，环壁17用作活塞环支架并终止于水平的朝向活塞裙部12的端面19。
在活塞头部11上形成两个活塞销座20，20’，它们包括两个对齐的活塞销座孔21，21’。活塞销座20，20’的端面相对于环壁17朝着活塞纵轴线的方向缩进。活塞销座20，20’通过裙部元件22，22’相互连接。裙部元件22，22’通过裙部连接件13在活塞头部11上形成。
活塞裙部连接件13朝着活塞纵轴线的方向缩进并过渡为环肋18。因此，形成了环形凹进处25，该凹进处一边以活塞裙部连接件13为界，而另一边以朝向活塞头部的水平凸台24，24’为界，其中，凸台24，24’构成裙部元件22，22’的上边界。
包括外腿31、内腿32及连接两根腿的底部连接板33的盖环30装配在环壁17与裙部元件22，22’之间。在这里，外腿31的上边缘支撑在环壁17的端面19上，而底部连接板33支撑在裙部元件22，22’的凸台24，24’上。内腿32支撑在裙部连接件13上。以这种方式，将环形凹进处25向外封闭并密封。这时，环形环绕的冷却通道16和环形凹进处25构成新的明显扩大的冷却通道。在相对于环壁17向内缩进并因此不具有可与凸台24，24’比较的支撑面的活塞销座20，20’的区域内，盖环30的内腿32伸进活塞销座孔21，21’的净孔内(参见图4)。盖环30的内腿32在这些区域内构成防止容纳在活塞销座孔21，21’内的活塞销23的轴向运动的保险元件，该活塞销在图2中用点划线表示。因此，以前需要的形式为止推环或止动环的保险元件不是必需的。因此，活塞销座20，20’不再具有活塞销保险槽，如在图1和2中也可清楚看出。
图3描述了本发明的盖环30的一个实施例。该盖环30可以由例如钢或铝或适合的合金的金属材料制成，例如通过铸造或锻造而制成。但是，盖环30也可以由耐高温塑料制成，例如用压铸法制成。盖环30具有外腿31、内腿32和连接两根腿的底部连接板33。在本实施例中，盖环30的横截面近似U形；但是，盖环也可以具有其他适合的横截面。在本实施例中，盖环30设计成由两个部件组成。在本实施例中，这两个盖环分段30a和30b借助搭接片34铆接。但是，盖环分段30a和30b也可以以任意的其他方式相互连接，例如通过卡扣连接，闭锁连接，用夹子连接，粘接，熔焊，钎焊，等等。
此外，盖环30还具有用于冷却剂的进入口35和与该进入口35径向相对的排出口36。在本实施例中，进入口35和排出口36在盖环分段30a和30b的连接区域中形成。与此相应地，内腿32位于连接区域之外的区域32a和32b构成活塞销23的保险元件。在本实施例中，内腿32适宜地具有在其环形的延伸中变化的高度，其中，用作保险元件的区域32a，32b在最高处形成。与此相反地，外腿31的高度保持不变，因为该外腿在盖环30完成安装的状态下支撑在环壁17的端面19上。
在本实施例中，如此设计盖环30的底部连接板33，使得盖环从进入口35朝向排出口36倾斜。因此，特别地提高了冷却剂流向排出口35的流动速度，从而避免了有害的冷却剂堵塞。同样，内腿32变化的高度也影响冷却剂的流动特性，从而可以针对性地调节这些流动特性。

Claims (18)

1.整体式的内燃机活塞(10)，该活塞包括活塞头部(11)和通过环形凹进处(25)与该活塞头部间隔开的活塞裙部(12)，该活塞裙部具有至少一个用于容纳活塞销(23)的活塞销座孔(21，21’)，其中，在活塞头部(11)中设有用于冷却剂的环形环绕的冷却通道(16)，该冷却通道以由至少两个分段(30a，30b)组成的盖环(30)封闭，其特征在于，所述盖环(30)的至少一个区域至少部分地伸进所述至少一个活塞销座孔(21，21’)的净孔内，以致盖环(30)同时构成活塞销(23)的保险元件。
2.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述盖环(30)具有内腿(32)和外腿(31)，这两根腿通过底部连接板(33)相互连接。
3.如权利要求2所述的活塞，其特征在于，所述盖环(30)的横截面设计成近似U形或近似V形。
4.如权利要求2或3所述的活塞，其特征在于，所述内腿(32)伸进所述至少一个活塞销座孔(21，21’)的净孔内并这样构成活塞销(23)的保险元件。
5.如权利要求2至4中任一项所述的活塞，其特征在于，所述外腿(31)构成环形凹进处(25)的活塞裙部侧的边界。
6.如权利要求2至5中任一项所述的活塞，其特征在于，所述环形凹进处(25)设置在在活塞(10)的环壁(17)上形成的端面(19)和至少一个在活塞裙部(12)上形成的凸台(22，22’)之间，以及盖环(30)以其外腿(31)支撑在该端面(19)上，而以其底部连接板(33)支撑在所述至少一个凸台(22，22’)上。
7.如权利要求2至6中任一项所述的活塞，其特征在于，所述盖环的内腿(32)支撑在活塞(10)的裙部连接件(13)上。
8.如权利要求2至7中任一项所述的活塞，其特征在于，所述内腿(32)的高度在盖环(30)的整个圆周上变化。
9.如权利要求2至8中任一项所述的活塞，其特征在于，所述内腿(32)相对于盖环(30)的中轴线的角度位置在盖环(30)的整个圆周上变化。
10.如前述权利要求中任一项所述的活塞，其特征在于，所述盖环(30)具有用于冷却剂的进入口(35)和与该进入口径向相对的排出口(36)，以及由盖环(30)形成的用于冷却剂的流动通道从该进入口(35)朝向该排出口(36)倾斜。
11.由两个或更多个分段(30a，30b)组成的盖环(30)，该盖环用于整体式的内燃机活塞(10)的环形环绕的冷却通道(16)，其中，该活塞(10)包括活塞头部(11)和通过环形凹进处(25)与该活塞头部间隔开的活塞裙部(12)，该活塞裙部具有至少一个用于容纳活塞销(23)的活塞销座孔(21，21’)，其特征在于，所述盖环(30)的至少一个区域同时构成活塞销(23)的保险元件。
12.如权利要求11所述的盖环，其特征在于，所述盖环(30)具有内腿(32)和外腿(31)，这两根腿通过底部连接板(33)相互连接。
13.如权利要求12所述的盖环，其特征在于，所述盖环(30)的横截面设计成近似U形或近似V形。
14.如权利要求12或13所述的盖环，其特征在于，通过所述内腿(32)在盖环(30)完成安装的状态下伸进所述至少一个活塞销座孔(21，21’)的净孔内，该内腿构成活塞销(23)的保险元件。
15.如权利要求12至14中任一项所述的盖环，其特征在于，所述外腿(31)在盖环(30)完成安装的状态下构成环形凹进处(25)的活塞裙部侧的边界。
16.如权利要求12至15中任一项所述的盖环，其特征在于，所述内腿(32)的高度在盖环(30)的整个圆周上变化。
17.如权利要求12至16中任一项所述的盖环，其特征在于，所述内腿(32)相对于盖环(30)的中轴线的角度位置在盖环(30)的整个圆周上变化。
18.如权利要求12至17中任一项所述的盖环，其特征在于，所述盖环(30)具有用于冷却剂的进入口(35)和与该进入口径向相对的排出口(36)，以及由盖环(30)形成的用于冷却剂的流动通道从该进入口(35)朝向该排出口(36)倾斜。
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