CN102536500A - 用于内燃机的活塞 - Google Patents

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CN102536500A CN2011104356488A CN201110435648A CN102536500A CN 102536500 A CN102536500 A CN 102536500A CN 2011104356488 A CN2011104356488 A CN 2011104356488A CN 201110435648 A CN201110435648 A CN 201110435648A CN 102536500 A CN102536500 A CN 102536500A
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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的活塞(10、110、210、310)，所述活塞包含第一活塞构件(11)和第二活塞构件(12)，这两个活塞构件一同构成一个朝着第二活塞构件(12)开口的、环形的冷却通道(23)，其中第一活塞构件(11)构成至少一部分的活塞顶(13)及冷却通道(23)的外部的、环形的壁(34)，其特征在于，在活塞顶(13)下方，冷却通道(23)的外部的、环形的壁(34)具有环形的突出部(32)，该突出部具有用于冷却介质的、环形的、径向向内的传导面(33)。

Description

用于内燃机的活塞
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的活塞，该活塞包含第一活塞构件和第二活塞构件，这两个活塞构件一同构成一个朝着第二活塞构件开口的、环形的冷却通道，该冷却通道通过环形的密封件来密封。
背景技术
这种带有环形冷却通道的活塞是已知的。其存在的问题在于，需要优化在冷却通道中环流的冷却介质的冷却效率。为此而需要，冷却介质要尽可能针对性地被传送到活塞的特定区域中，该区域在发动机运行时要承受高温。这尤其将会涉及到冷却通道的位于活塞顶下方的区域，因为活塞顶在工作时要承受全部的燃烧温度，从而必须要排放显著的热量。
发明内容
本发明的目的在于，以这样的方式来改进上述类型的活塞，即优化具有高温负荷的区域中的冷却效率。
该目的由此而实现，即在活塞顶下方，冷却通道的外部的、环形的壁具有环形的突出部，该突出部具有用于冷却介质的、环形的、径向向内的传导面。
根据本发明以这样的方式设计，即冷却介质有针对性地在冷却通道的区域中传导，该冷却介质将承受高温负荷。这将在各种特殊情况下通过传导面的设置来实现。其将在发动机运行是起到已知的摇荡效果(shakereffekt)的作用，即冷却介质在向下推进时将撞向传导面，并且有针对性地通向带有高温负荷的区域中。
有利的改进方案将由从属权利要求给出。
传导面可以以平直或弯曲的面构成。通过这种方式，冷却介质流能够有针对性地并且集中地向待冷却的区域传导。
传导面优选在活塞顶的方向上倾斜于活塞中轴设置。通过这种方式，尤其是承受高温的活塞通道的内部、上方区域将得到有效地冷却。
在优选的实施例中，根据本发明的活塞具有燃烧室凹腔，其中第一活塞构件形成燃烧室凹腔的至少一个壁区，该壁区在活塞顶中围绕。这样的第一活塞构件能够简单地制造，例如通过铸造，并且能够毫无问题与第二活塞构件连接，优选通过摩擦焊接法连接。
在另一优选实施例中，根据本发明的活塞的冷却通道通过密封件来密封，该密封件与第一活塞构件连接，并且在活塞中轴的方向上径向延伸，其中第二活塞构件具有一个在第一活塞构件的方向上径向延伸、环形的定位法兰，并且其中密封件安置在定位法兰上，或者其通过环形的下边缘支撑到定位法兰的端面上。密封件也可以设计成第一活塞构件的结构部件，从而则不再需要用于密封冷却通道的环片，并且由此而省去了用于制造根据本发明的活塞的一个安装步骤。该活塞不再具有散装的构件。
密封件优选与第一活塞构件一件式制成，以便于进一步地简化制造方法。当然，密封件也可以制造成单独的构件，并且与第一活塞构件固定连接。通过相应的方式，定位法兰与第二活塞构件一件式制成。
密封件和定位法兰的径向宽度可以相同或完全不同地设定。尤其是，定位法兰的径向宽度大于密封件的径向宽度。
优选地，密封件位于定位法兰上的突出部之下，以便于冷却通道能够特别有效地密封。尤其是在这种情况下，有利于定位法兰的端面在密封件的方向上倾斜设置，从而优化了冷却通道的密封。但是，密封件和定位法兰也可以通过接缝法，例如焊接或点焊相互连接。
在密封件和/或定位法兰中有利地设有至少一个冷却介质流入孔和至少一个冷却介质排出孔。
优选地，活塞裙相对于环带热退耦地构成。
附图说明
接下来，本发明的实施例将根据附图来详细描述。附图未含有比例尺并且仅是示意性示出。其中，
图1以截面示出了根据本发明的活塞的实施例，其中图中右半边与左半边呈90°翻转，
图2以截面示出了根据本发明的活塞的另一实施例，其中图中右半边与左半边呈90°翻转，
图3以截面示出了根据本发明的活塞的另一实施例，其中图中右半边与左半边呈90°翻转，
图4以截面示出了根据本发明的活塞的另一实施例的细节部分。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的活塞10的第一实施例。活塞10由第一活塞构件11和第二活塞构件12。在本实施例中，第一活塞构件11设为活塞环部件，第二活塞构件12设为用于箱式活塞的活塞基体。也可以考虑其他的分割方式，环带15(见下方)至少在第一活塞构件11的自由端24(见下方)的区域中形成。两个构件可以由各种合适的金属材料制成。
第一活塞构件11在本实施例中具有活塞顶13，以及环形的火力岸14和环形的环带15，该环带具有用于容纳活塞环(未示出)的环形槽。第一活塞构件11还形成燃烧室凹腔16的壁区16′。
在本实施例中，第二活塞构件12形成通过环带15热退耦的活塞裙17，该活塞裙以已知的方式具有销毂18和销毂孔19，该销毂孔用于容纳活塞销(未示出)。销毂18通过作用面21相互连接。第二活塞构件12还形成燃烧室凹腔16的顶部区域16″。销毂18通过销毂连接部22连接到燃烧室凹腔16的下侧面上。
第一活塞构件11和第二活塞构件12通过接缝27相互连接，在本实施例中其通过焊接相连。在本实施例中，接缝27设置在燃烧室凹腔16的区域中。然而并非必须这样，实际上，环带15至少在第一活塞构件11的自由端24(见下方)的区域中形成。
第一活塞构件11的环带15与第二活塞构件12通过已知的方式一同构成一个向第二活塞构件12开口的、环形的冷却通道23，其中第一活塞构件11构成冷却通道23的外部、环形的壁34。在活塞顶13的下方，外部、环形的壁34具有环形的突出部32，其具有环形的、径向向内的、用于冷却介质的传导面33。
特别是如图4所示，在本实施例中，传导面33设为弯曲的面，并且在活塞顶13的方向上相对于活塞中轴M倾斜设置。通过这种方式，冷却介质流针对性地在箭头A的方向朝着燃烧室凹腔16的壁区16′引导，该壁区由第一活塞构件11构成并且尤其能够承受高温。
例如，突出部32可以拧入第一活塞构件11中。
为了密封活塞通道23，环带15在其自由下端部24上具有密封件25。密封件25本身在第二活塞构件12的方向上径向延伸，并且在本实施例中与第一活塞构件11的环带15的自由端24一件式地连接。第二活塞构件12在本实施例中几乎以销毂连接部22的高度具有环形的定位法兰26，该定位法兰与第二活塞构件12一件式制成。
密封件25和定位法兰26的尺寸这样设定，即在第一活塞构件11和第二活塞构件12接缝连接后，密封件25能够安置在定位法兰26上。在此，密封件25可以无压力地或偏压地安置在定位法兰26上。此后，冷却通道23将得到特别有效的密封。密封件25和定位法兰26也可以额外地接缝连接，例如焊接或点焊相互连接。
在图1所示的实施例中，密封件25的径向宽度大于定位法兰26的径向宽度，并且在各种状况下几乎以冷却通道23的全部横截面延伸。因此，在密封件25中设有用于流入或排出冷却介质的孔28。
图2示出了根据本发明的活塞110的另一实施例。活塞110很大程度上与图1的活塞10相同，从而相同的构件将以同样的附图标记表示，并且可参考有关图1的说明。
本实施与图1所示实施例的本质区别在于，密封件125的径向宽度小于定位法兰126的径向宽度。在本实施例中，定位法兰126在各种状况下几乎以冷却通道23的全部横截面延伸。因此，在定位法兰126中设有用于流入或排出冷却介质的孔28。
图3示出了根据本发明的活塞210的另一实施例。活塞210很大程度上与图1的活塞10相同，从而相同的构件将以同样的附图标记表示，并且可参考有关图1的说明。
本实施与图1所示实施例的本质区别在于，密封件225的径向宽度几乎等于定位法兰226的径向宽度。因此，在定位法兰226和密封件225中都设有用于流入或排出冷却介质的孔28。
图4示出了根据本发明的活塞310的另一实施例。活塞310很大程度上与图1的活塞10相同，从而相同的构件将以同样的附图标记表示，并且可参考有关图1的说明。
本实施与图1所示实施例的本质区别在于，密封件325具有环形的下边缘329，而定位法兰326具有端面331。定位法兰326的端面331在密封件325的方向上倾斜设置。密封件325的环形的下边缘329可能在偏压的情况下支撑到定位法兰326的端面331上。在此，在密封件325中设有用于流入或排出冷却介质的孔28。

Claims (14)

1.一种用于内燃机的活塞(10、110、210、310)，所述活塞包含第一活塞构件(11)和第二活塞构件(12)，这两个活塞构件一同构成一个朝着所述第二活塞构件(12)开口的、环形的冷却通道(23)，其中所述第一活塞构件(11)构成至少一部分的活塞顶(13)及冷却通道(23)的外部的、环形的壁(34)，
其特征在于，
在所述活塞顶(13)下方，所述冷却通道(23)的外部的、环形的壁(34)具有环形的突出部(32)，所述突出部具有用于冷却介质的、环形的、径向向内的传导面(33)。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述传导面(33)以平直或弯曲的面构成。
3.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述传导面(33)在所述活塞顶(13)的方向上倾斜于活塞中轴(M)设置。
4.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞具有燃烧室凹腔(16)，其中所述第一活塞构件(11)形成燃烧室凹腔(16)的至少一个壁区(16′)，所述壁区在所述活塞顶(13)中围绕。
5.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述第一活塞构件(11)与所述第二活塞构件(12)通过摩擦焊接法连接。
6.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述冷却通道(23)通过密封件(25、125、225、325)来密封，所述密封件与第一活塞构件(11)连接，并且在所述活塞(10、110、210、310)的中轴(M)的方向上径向延伸，所述第二活塞构件(12)具有一个在所述第一活塞构件(11)的方向上径向延伸、环形的定位法兰(26、126、226、326)，并且密封件(25、125、225)安置在定位法兰(26、126、226)上，或者密封件(325)通过环形的下边缘(329)支撑到定位法兰(326)的端面(331)上。
7.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述密封件(25、125、225、325)与所述第一活塞构件(11)一件式制成。
8.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述定位法兰(26、126、226、326)与所述第二活塞构件(12)一件式制成。
9.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述密封件(25、125、225、325)和所述定位法兰(26、126、226、326)的径向宽度是相同或不同的。
10.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，密封件(25、125、225)偏压地安置在定位法兰(26、126、226)上，或者密封件(325)偏压地支撑在定位法兰(326)上。
11.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，定位法兰(326)的端面(331)在密封件(325)的方向上倾斜设置。
12.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述密封件(25、125、225、325)和所述定位法兰(26、126、226、326)通过接缝法相互连接。
13.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，在所述密封件(25、125、225、325)和/或所述定位法兰(26、126、226、326)中设有至少一个冷却介质流入孔(28)和至少一个冷却介质排出孔(28)。
14.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，活塞裙(17)相对于环带(15)热退耦地构成。
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