CN101278117A - 轻型活塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞(1)，包括一个具有活塞环区(4)的活塞顶(2)和一个在活塞顶上设置的活塞裙(3)，该活塞裙此外具有支承的裙壁部段(5)和回缩的连接壁(6)，所述连接壁将各裙壁部段(5)彼此连接并且具有螺栓孔(7)，根据本发明设置成，在活塞(1)的内部区域内在从螺栓孔(7)朝向裙壁部段(5)的过渡处设置一个拱形的区域(15)。

Description

轻型活塞

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分特征的活塞，其包括一个具有活塞环区的活塞顶和一个在活塞顶上设置的活塞裙。

这样的活塞由DE 101 45 589 A1已知。这种活塞具有一个活塞顶，其由具有多个环形槽的活塞环区和必要时一个燃烧室凹腔构成。在活塞的运动方向上在活塞顶的下方设置一个活塞裙，其中这个活塞裙由两个在内燃机运行过程中支承活塞的裙壁部段构成，所述裙壁部段用于在内燃机的气缸内引导活塞。裙壁部段经由回缩的连接壁相互连接，其中连接壁与气缸的滑动面没有连接。在DE 101 45 589 A1的活塞中根据其中的权利要求1至3，连接壁具有一个拱形的走向，所述走向可以是凸形的、凹形的或这两者的组合。此外在这种已知的活塞中在连接壁的区域内活塞环区的下棱边越过其伸出地构成(凸出)并且在那儿至少部分地掏空，从而为了节省重量形成了自由空间。

本发明的目的在于，改善上述类型的活塞在内燃机运行中的特性，特别是提高其强度和疲劳强度。

上述目的通过权利要求1的特征实现。

根据本发明设置，在活塞的内部区域内在从螺栓孔向裙壁部段方向的过渡处设置一个拱形区域。通过这个在活塞孔的外棱边向裙壁部段方向的过渡处的拱形区域可以一方面保留如此多的材料，从而满足活塞运行中所需要的强度，而同时如此多的材料可以被去除，使得由此在优化活塞的疲劳强度的同时减小重量。由此通过本发明的在活塞的内部区域内的拱形的走向，与支承的裙壁部段的外部的拱形的走向相联系，在同时减小活塞重量的情况下提高活塞所需要的强度和疲劳强度。此外这个结构相应如此进一步构成，使得从活塞环区的环形槽出发朝螺栓孔的方向加工至少一个在活塞中的连接件。因此活塞的运行显著改善，因为位于环形槽内的油环(必要时多部分的刮油环)搜集存在于活塞表面或气缸壁表面上的油并且将油压入连接件内并且因此可以朝螺栓孔方向被引导，以便在那儿润滑插入螺栓孔内的螺栓。这个连接件在同类型的活塞中是特别有利的，因为活塞基于拱形的连接壁业已具有较小的重量和改善的强度，其中本发明的用于润滑插入螺栓孔内的螺栓的连接件显著改善了由活塞、螺栓和连杆构成的整个结构的疲劳强度。通过将油从活塞表面向螺栓孔的方向输送，润滑了在那儿插入的螺栓并且不会消耗完。本发明的孔是铸造的和/或通过钻孔过程(钻孔)加工。

在本发明的进一步构造中在活塞环区后面的自由空间内设置至少一个用于支承活塞环区的肋条。所述至少一个肋条有利地导致，活塞环区的伸出的区域在回缩的连接壁的区域内得到有效地支承，从而尽可能减小活塞在运行中的变形。

在本发明的另外一个构造中，在螺栓孔上方的左右侧在自由空间内分别存在一个肋条。由此活塞环区支承在螺栓孔左右侧的、构成特别的稳定性的区域上。由此当根据本发明在螺栓孔上方的左右两侧各设置一个肋条时，在活塞运动中螺栓在螺栓孔内的运动的影响不会传递至活塞环区。

在本发明的另外的构造中，连接件穿过所述至少一个肋条延伸，特别是穿过多个或全部的肋条。在此不仅肋条而且连接件可以在制造活塞坯件时业已考虑。补充地或替换地可以考虑，所述至少一个连接件只有在制造活塞坯件后才制成。同样可以考虑的是，例如当连接件的从环形槽至螺栓孔的走向为折弯的或倒圆的时，连接件的一部分业已利用活塞坯件的制造来构成并且连接件的其它的剩余部分通过后续的加工过程特别是钻孔制成。如果连接件业已与活塞坯件的制造一起提供，那么合适的是，在后来的连接件的区域内设置一个芯体或销，其在活塞坯件制造后被移除。

在本发明的进一步构造中，在环形槽内存在至少一个伸入自由空间内的排泄狭槽。在此，自由空间通过活塞坯件的制造(并且必要时在后续的其它加工之后)如此构成，即通过制成环形槽、特别是最下方的环形槽可以形成从外向自由空间的方向的连接件，其构成伸入自由空间内的排泄狭槽。这意味着，通过加工环形槽、特别是通过一个切削加工步骤自动地制成了排泄狭槽。所加工的排泄狭槽导致，在活塞的表面或气缸内壁的表面上存在的油被朝活塞的内部区域的方向排出。排泄狭槽的位置或结构方式与至今已知的油孔相比提高了疲劳强度。此外不存在环形支承面的中断，从而由此减小槽磨损和油消耗。

在另外一个构造中，螺栓孔具有一个用于保持环的拆卸导槽，其中拆卸导槽在自由空间下方且在螺栓孔的上顶点上设置。通过这个自由空间可以实现，将拆卸凹槽设置在螺栓孔的上顶点上。这具有优点，即拆卸导槽设置在没有损害活塞强度的区域内。这以有利的方式导致增大的惯性力安全性。

在本发明的另外一个构造中，在活塞环区下方在回缩的连接壁的区域内的棱边倒圆。在制造活塞坯件后，活塞坯件通常借助于切削加工最终制成，特别是车削。这导致在活塞环区下方在回缩的连接壁的区域内的棱边是非常尖边的并且必要时具有毛刺，这在操作、特别是组装活塞时可能导致组装人员的受伤。为此目的，有利地这种在活塞环区下方的尖锐的棱边是倒圆的或具有倒圆部。这种倒圆同样可以通过切削将特别是铣削过程制成。

本发明的实施例在下面描述并且借助于附图详细阐述，但是本发明不限于这些实施例。其中：

图1至3分别示出内燃机的活塞1，其可以构成为轻型活塞，但不是必要的。如果在此涉及一个轻型活塞，那么首先活塞坯体由一种轻型材料、特别是铝铸造并且而后借助于切削加工最终制成。活塞1包括一个活塞顶2，其具有悬挂的活塞裙3，其中活塞顶2和活塞裙3一体构成或者由两个部分构成，它们在其制造后组装。

此外，活塞1具有一个活塞环区4，其在通常情况下具有三个环形槽。活塞裙3由支承活塞1的裙壁部段5构成，其中裙壁部段5通过回缩的连接壁6彼此连接。连接壁6具有笔直的、拱形的或其它的走向，其中有关连接壁6的拱形的走向，参考根据DE 101 45 589 A1的权利要求1至3的可能的构造。参考拱形的走向(从一个裙壁部段至其它的裙壁部段和/或在活塞运动轴线的走向中为凹形和/或凸形)，因为这种走向在重量节省方面是特别重要的，同时保持所需要的强度。同样重要的是，根据活塞1的几何构造和应用目的可以是笔直的连接壁6。回缩的连接壁6此外具有用于容纳螺栓的螺栓孔7，以便将活塞1与一个未示出的连杆连接。此外在图1中示出，在活塞顶2的区域内在活塞环区4后方且在螺栓孔7上方存在一个自由空间8。在第一构造中，如其在图1中所示，一个连接件10从活塞环区4的环形槽9出发朝螺栓孔7的方向延伸，以便润滑位于那儿的(未示出的)螺栓。在根据图1的连接件10的构造中，其为一个钻孔，其一部分由环形槽9并且另外一部分由活塞裙3朝向活塞顶2引入。图1的右下方的视图是图1右上方的视图的剖视图A-A。

图2示出根据图1的相同的活塞1，其中在螺栓孔7上方在螺栓孔7左右侧的自由空间8内分别设置一个肋条11。这个肋条11用于在活塞1工作时支承活塞环区4，从而作用在活塞顶2上的力经由肋条11导入回缩的连接壁6内。此外在图2中示出，螺栓孔7具有一个拆卸导槽12用于一个用于螺栓的保持环(夹紧环)，其中拆卸导槽12在自由空间8的下方并且在螺栓孔7的上顶点上设置。在图2的视图中在右侧示出一个排泄狭槽13，其位置和设置也在图3中给出。这个排泄狭槽13设置在环形槽9的区域内，从而当环形槽9引入活塞坯体内时，形成从环形槽9向自由空间8内的连接。排泄狭槽13在环形槽9后面的区域，即在自由空间8的区域内，可以构成为杯形的。在环形槽9内使用特别是三部分的油环时，可以经由排泄狭槽13将油从活塞1的表面或者气缸滑动面朝向活塞1的内部区域排出。为此排泄狭槽13位于回缩的连接壁6的区域内，其中特别是在螺栓孔7的左右、特别是对称地分别设置一个排泄狭槽，因为在此为所排出的油提供足够的空间。

然而在附图中未示出，连接件10，如其例如在图1中所示，可以从环形槽9出发穿过肋条11朝着螺栓孔7延伸。

观察图3可以发现，在活塞1的内部区域内设置拱形的区域15，其从螺栓孔7出发朝向裙壁部段5(其位于内部的表面)的方向延伸。这个拱形的区域15可以具有沿着圆周方向和/或活塞运动轴线方向的持续的或不持续的走向，并且因此与活塞1的内部区域的相应的几何形状相适配。拱形的区域15可以通过活塞1的铸造或者通过后续的加工制成，特别是借助于铣刀的切削加工。

拱形的区域15的走向和/或延伸此外还具有这样的优点，即在活塞的内部区域内提供一个自由空间，其对于梯形连杆的空间需要是必须的，活塞可以通过所述梯形连杆与曲轴连接。

                    附图标记清单

1   活塞

2   活塞顶

3   活塞裙

4   活塞环区

5   裙壁部段

6   连接壁

7   螺栓孔

8   自由空间

9   环形槽

10  连接件

11  肋条

12  拆卸导槽

13  排泄狭槽

14  倒圆部

15  拱形的区域

Claims (10)

1.活塞(1)，包括一个具有活塞环区(4)的活塞顶(2)和一个在活塞顶上设置的活塞裙(3)，该活塞裙此外具有支承的裙壁部段(5)和回缩的连接壁(6)，所述连接壁将各裙壁部段(5)彼此连接并且具有螺栓孔(7)，其特征在于，在活塞(1)的内部区域内在从螺栓孔(7)朝向裙壁部段(5)的过渡处设置一个拱形的区域(15)。

2.如权利要求1所述的活塞(1)，其特征在于，在活塞(1)内从活塞环区(4)的环形槽(9)朝向螺栓孔(7)加工至少一个连接件(10)。

3.如权利要求1或2所述的活塞(1)，其特征在于，在自由空间(8)内设置至少一个用于支承活塞环区(4)的肋条(11)。

4.如权利要求3所述的活塞(1)，其特征在于，在螺栓孔(7)上方的左右侧分别存在一个肋条(11)。

5.如权利要求3或4所述的活塞(1)，其特征在于，连接件(10)穿过所述至少一个肋条(11)延伸。

6.如上述权利要求1至5之一项所述的活塞(1)，其特征在于，在环形槽(9)内存在至少一个伸入自由空间(8)内的排泄狭槽(13)。

7.如上述权利要求之一项所述的活塞(1)，其特征在于，螺栓孔(7)具有一个用于保持环的拆卸导槽(12)，其中拆卸导槽(12)在自由空间(8)下方且在螺栓孔(7)的上顶点上设置。

8.如上述权利要求之一项所述的活塞(1)，其特征在于，在活塞环区(4)下方在回缩的连接壁(6)的区域内的棱边是倒圆的。

9.如上述权利要求之一项所述的活塞(1)，其特征在于，裙壁部段(5)具有拱形的走向。

10.如上述权利要求之一项所述的活塞(1)，其特征在于，在活塞环区(4)的下方在螺栓孔(7)的区域内存在一个在活塞顶(2)的区域内后切的自由空间(8)。

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