CN103119278A - 用于内燃机的活塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的活塞（3），其具有上部件、形成在上部件上的凸缘（7）、形成在上部件上的环肋（12），还具有下部件，其具有壁（20）和径向上在壁（20）内侧的托架（25），其中，在通过摩擦焊接法将上部件（1）与下部件（2）连接时，使环肋（12）的、凸缘（7）的、壁（20）的和托架（25）的端面（16、17、23、26）形成摩擦焊接面。在此，形成有冷却通道（9）和冷却腔（14）。为了给冷却通道（9）和冷却腔（14）供应冷却油，将径向设置的通孔（15）引入环肋（12），该通孔连接了冷却通道（9）和冷却腔（14）。由此确保了，在冷却通道（9）和冷却腔（14）中聚集有足够的余量冷却油，其不断更新，并导致活塞顶（5）的良好冷却。

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，其具有上部件，其上侧形成了活塞顶，具有形成在径向上位于活塞顶外侧的、向下朝远离活塞顶方向延伸的、环绕的凸缘，在其径向外侧设有压缩环槽，具有设置在上部件下侧、径向上位于凸缘内侧的、环绕的环肋，其中，凸缘的轴向长度小于环肋的下端面距离活塞顶的间距，具有下部件，其在径向外侧具有向上方延伸的、环绕的壁，在其径向外侧形成有环槽，而其上端面具有与凸缘的下端面同样的、距离活塞轴的径向间距，具有形成在下部件上的、向上方延伸的、环绕的且径向上设置在壁的内侧的托架，其上端面具有与环肋的下端面同样的、距离活塞轴的间距，而且其上端面距离通过壁的端面限定出的平面具有这样一个轴向间距，其对应于环肋的下端面距离活塞顶的间距和凸缘的长度之间的差值，从而在连接上部件和下部件时通过摩擦焊接法使环肋的、凸缘的、壁的和托架的端面形成摩擦焊接面，其中，在径向外侧由凸缘和壁，在径向内侧由环肋和托架限定出闭合的、环状的冷却通道，其中，在托架之间的区域由具有居中的开口的鼻架形成，该鼻架形成了居中的冷却腔的下部限界，其中，冷却腔在上方由活塞顶，在径向外侧由托架和环肋限定出，而且其中，在下部件的下侧设置两个对立的活塞裙部件，其通过两个对立的销毂与各个销孔彼此相连。

背景技术

前述类型的活塞由PCT申请WO02/33291已知。该活塞具有设置在靠近冷却腔和冷却通道底部之处的油通道，该油通道将冷却腔和冷却通道相连，而且该油通道特别防止在冷却腔中生成油聚集，以及由此使受到高度热负载的活塞顶的冷却恶化，因为位于冷却腔中的油可以经油通道流回冷却通道，而且只有在位于冷却通道中的油的油位高于位于冷却腔中的油的油位时，油才会从冷却通道流入冷却腔。由此防止了由冷却通道经冷却腔直至油流出口的油流，这降低了冷却油的补充流入，并由此导致了活塞顶冷却的恶化。

发明内容

本发明的目的在于，避免现有技术的缺陷，并改善受到高度热负载的活塞顶的冷却。

由此实现了该目的，即，将在周边分布的、位于径向上的通孔引入环肋，该通孔将冷却通道与冷却腔相连，该通孔与环肋的下端面之间的间隔这样设置，即，在通孔和环肋的下端面之间有足够的空间用于在进行摩擦焊接时生成的焊接隆起部，而且该通孔与由凸缘的下端面限定出的平面在轴向上间隔设置；鼻架具有向上呈锥形延伸的形状；在冷却通道和活塞内腔之间设置至少一个油流入口。

由此实现了与冷却腔的底间隔设置的、冷却通道和冷却腔之间的通孔位置，以及鼻架的向上呈锥形延伸的形状，该鼻架形成了冷却腔的下部限界，以及在冷却腔的径向靠外区域的油聚集的生成，其在内燃机运行状态下活塞来回快速运动时导致受到高度热负载的活塞顶的良好的冷却，具体方式为，油聚集的油以规则的间距甩向活塞顶的底侧（搅拌器效应）。当位于冷却通道中的油的油位达到冷却通道和冷却腔之间的通孔位置时时，油从冷却通道经通孔导入冷却腔，这会改善油流并因而改善受到高度热负载的活塞顶的冷却。

有利的是，鼻架的开口被一个具有居中的开口的、向上隆起的垫片所封闭，所述垫片通过自锁连接与鼻架相连，由此简化了活塞的装配。

附图说明

下面，凭借附图阐明本发明的实施例。附图中：

图1以截面图示出了装配之前的用于内燃机的两部件活塞的上部件和下部件，而

图2示出了由两个半图构成的活塞截面图，其中，左侧半图示出了沿着销孔轴的截面，而右侧半图示出了垂直于销孔轴的截面。

附图标记说明

a、b、c、d、s  间距

1  活塞3的上部件

2  活塞3的下部件

3  活塞

4  销孔轴

5  活塞顶

6  燃烧室凹腔

7  凸缘

8  凹槽

9  冷却通道

10  火力岸

11  压缩环槽

12  环肋

13  冷却腔14的上部件

14  冷却腔

15  通孔

16  环肋12的下端面

17  凸缘7的下端面

18  焊接隆起部

19  底部部件

20  壁

21、22  环槽

23  壁20的端面

24  活塞轴

25  托架

26  托架25的上端面

27  凹槽

28  鼻架

29  鼻架28的开口

30  垫片

31  垫片30的开口

32  开口29的边缘

33  缝

34  油流入口

35  活塞内腔

36、36’  活塞裙部件

37、37’  销毂

38  冷却腔14的外侧区域，槽

39、39’  销孔

具体实施方式

图1和2以截面示出了用于内燃机的、由上部件1和下部件2构成的活塞3，其中，截面图由两个半图构成。截面图的左侧半图位于销孔轴4上，而截面图的右侧半图垂直于销孔轴4。

由钢构成的上部件1在其上侧具有带有燃烧室凹腔6的活塞顶5。在轴向外侧，在活塞顶5上形成有环绕的、向下方凸起的凸缘7，其在轴向外侧限定出环绕的凹槽8，该凹槽在根据图2的成品活塞3中形成径向向外的、在活塞顶附近环绕的冷却通道9的上部件。在凸缘的径向外侧，凸缘7为火力岸10和压缩环槽11提供空间。

另外，上部件1在其远离活塞顶5的下侧具有环绕的环肋12，其形成了对冷却通道9的上部件的径向内部限界，和居中的冷却空间14的上部件13的径向外部限界。将均匀地经周边分布的、位于径向的若干个通孔15引入环肋12，该若干个通孔在根据图2的成品活塞3中将冷却通道9与冷却腔14相连。在本实施例中，活塞3具有四个通孔15。该通孔15可以具有向内和向外扩展的成型通孔形状。

为了在活塞3装配之前，可以顺利地从径向外侧将通孔15引入环肋12，凸缘7的轴向长度“a”一定程度地小于环肋12的下端面16距离活塞顶5的间距“b”，这个“程度”由通孔15的直径“d”、通孔15距离环肋12的下端面16的间距“s”和通孔15距离凸缘7的下端面17的轴向间距“c”共同决定。在此，间距“c”应当确保，在引入通孔15时，钻床相对于凸缘7具有足够空间。通孔15距离环肋12的下端面16的间距“s”对应于焊接隆起部18的轴向尺寸，该焊接隆起部在通过摩擦焊接将上部件1和下部件2彼此相连时形成。通过该间距“s”应当避免，焊接隆起部18在将上部件1与下部件2焊接在一起时到达通孔15区域，并由此妨碍冷却油的流。

活塞3的同样由钢构成的下部件2由底部部件19构成，在其靠近活塞顶的上侧在径向外侧设置有环绕的壁20，在壁中形成有径向向外的环槽21、22。壁20的上端面23具有与凸缘7的下端面17同样的、距离活塞轴24的间距，从而在将上部件1和下部件2焊接在一起时使端面7和23形成焊接面。

径向向内，接着壁20是一个环绕的托架25，其具有与环肋12一样的距离活塞轴24的间距，而且其上端面26距离通过壁20的端面23限定出的平面具有这样一个轴向间距，其相当于尺寸（c+d+s），凸缘7的端面17距离活塞顶5的间距“a”比环肋12的端面16距离活塞顶5的间距“b”小该尺寸。由此得出，在将上部件1与下部件2焊接在一起时，不仅端面17和23，而且端面16和26也形成摩擦焊接面。

在托架25和壁20之间，在底部部件19中形成环绕的凹槽27，其在根据图2的完成装配的活塞3中形成冷却通道9的下部件。径向上在托架25的内侧，底部部件9形成为环绕的、向上呈锥形延伸的鼻架28，其具有居中的、环形的开口29，其中，鼻架28和托架25之间的区域38形成为环绕的、向上开放的槽。由此，冷却腔14在上方由活塞顶5，在径向外侧由环肋12和托架25，在下方由鼻架28限定出。

径向向内，鼻架28的开口29的边缘32（图1）在截面中具有径向向内开放的“V”形状，这实现了，形成一个碗状的、具有居中的开口31的、向上隆起的垫片30，其具有这样的外径，该外径对应于开口29的内径，并具有与开口29的边缘32互补的径向外侧边缘，该垫片通过自锁连接固定在开口29中。由此，垫片30的边缘具有必要的柔性，在边缘加工若干个出位于径向的缝33，垫片30的边缘形成有弹性、柔韧的板。这实现了，在制成活塞3之后，垫片30从下侧压入鼻架28的开口29，并通过由此形成的自锁连接固定。

通过油流入口34，将冷却通道9与活塞内腔35相连。另外，在底部部件19的下侧，设置两个对立的活塞裙部件36、36’，其通过两个对立的销毂37、37’与各个销孔39、39’彼此相连。

在内燃机运行过程中，冷却油通过油流入口34引入冷却通道9，其由于活塞3的来回快速运动而被甩到活塞顶5的径向外侧区域的底侧和由壁20、凸缘7形成的活塞3的部件上从而产生冷却效应（搅拌器效应）。油的一部分经通孔15到达冷却腔14，其中，在冷却腔14的径向外侧区域38形成油聚集，聚集的油由于通孔15与底部部件19的间隔的位置而留在冷却腔14，聚集的油被甩到位于受到高度热负载的燃烧室凹腔6的区域内的活塞顶5的底侧，并在此起冷却作用。接着，油的一部分经垫片30的开口31抵达活塞内腔35。

在此，有利的是通孔15与底部部件19相间隔的位置和鼻架28和垫片30的隆起的形状，由此可以在冷却腔14的径向外侧区域38形成油聚集，油流加速通过冷却通道9和冷却腔14，由此导致改善活塞3的冷却，因为，只有当位于冷却通道9的油位达到通孔15，油才会从冷却通道9流向冷却腔14，并由此经垫片30的开口31流入活塞内腔35。

Claims (2)

1.一种用于内燃机的活塞（3），该活塞具有：

-上部件（1），其上侧形成了活塞顶（5）；

-形成在所述活塞顶（5）径向外侧的、向下朝远离活塞顶方向凸起的、环绕的凸缘（7），在该凸缘径向外侧设有压缩环槽（11）；

-设置在所述上部件（1）的下侧上、在径向上位于所述凸缘（7）内侧的、环绕的环肋（12），其中，所述凸缘（7）的轴向长度（a）小于所述环肋（12）的下端面（16）距离活塞顶（5）的间距（b）；

-下部件（2），其在径向外侧具有向上方延伸的、环绕的壁（20），在该壁的径向外侧形成有环槽（21、22），而该壁的上端面（23）具有与凸缘（7）的下端面（17）同样的、距离活塞轴（24）的径向间距；

-形成在所述下部件（2）上的、向上方延伸的、环绕的且径向上设置在壁（20）的内侧的托架（25），该托架的上端面（26）具有与环肋（12）的下端面（16）同样的、距离活塞轴（24）的间距，而且该托架的上端面（26）距离通过壁（20）的端面（23）限定出的平面具有这样一个轴向间距，该轴向间距对应于环肋（12）的下端面（16）距离活塞顶（5）的间距（b）和凸缘（7）的长度（a）之间的差值，从而在连接上部件（1）和下部件（2）时通过摩擦焊接法使环肋（12）的、凸缘（7）的、壁（20）的和托架（25）的端面（16、17、23、26）形成摩擦焊接面，其中，在径向外侧由凸缘（7）和壁（20），在径向内侧由环肋（12）和托架（25）限定出闭合的、环状的冷却通道（9），

-其中，在托架（25）之间的区域由具有居中的开口（29）的鼻架（28）形成，所述鼻架形成了居中的冷却腔（14）的下部限界，其中，冷却腔（14）在上方由活塞顶（5），在径向外侧由托架（25）和环肋（12）限定出，而且

-其中，在所述下部件（2）的下侧设置两个对立的活塞裙部件（36、36’），该活塞裙部件通过两个对立的销毂（37、37’）与各个销孔（39、39’）彼此相连，

其特征在于，

-将在周边分布的、处于径向的若干个通孔（15）引入环肋（12），所述通孔将冷却通道（9）与冷却腔（14）相连，所述通孔这样与环肋（12）的下端面（16）间隔设置，即，在通孔（15）和环肋（12）的下端面（16）之间有足够的空间用于在进行摩擦焊接时生成的焊接隆起部，而且所述通孔与由凸缘（7）的下端面（17）限定出的平面轴向间隔设置，

-鼻架（28）具有向上呈锥形延伸的形状，

-在冷却通道（9）和活塞内腔（35）之间设置至少一个油流入口（34）。

2.根据权利要求1所述的活塞（3），其特征在于，鼻架（28）的开口（29）被一个具有居中的开口（31）的、向上隆起的垫片（30）封闭，所述垫片通过自锁连接与鼻架（28）相连。

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