CN105422306A - 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(10)，所述活塞包括活塞基体(11)和具有环带(22)的活塞环元件(12)，所述活塞基体(11)和所述活塞环元件(12)形成具有活塞顶(19)的活塞头(13)以及周向冷却通道(24)，其中所述活塞环元件(12)经由竖直地且与活塞(10)的中心轴线(M)平行地延伸的接合面接合至所述活塞基体(11),其特征在于，所述活塞环元件(12)通过位于所述环带(22)的下方的螺纹连接结构(26)以及位于所述活塞顶(19)的区域中的焊接结构(25)而接合至所述活塞基体(11)。

Description

用于内燃机的活塞

技术领域

本发明涉及用于内燃机的活塞，该活塞包括活塞基体和具有环带的活塞环元件，活塞基体和活塞环元件形成具有活塞顶的活塞头以及周向冷却通道，其中活塞环元件经由竖直地且与活塞的中心轴线平行地延伸的接合面而接合至活塞基体。

背景技术

德国专利申请DE102013218709A1披露了一种活塞，其中活塞环元件通过竖直地且与活塞的中心轴线平行地延伸的上、下摩擦焊缝而接合至活塞基体(见图2)。然而，该活塞环元件不能在焊接之前不可动地固定到活塞基体上。此外，活塞环元件的摩擦焊接是困难的，这是因为在摩擦焊接处理期间需要围绕活塞的中心轴线而旋转。此外，活塞在活塞环元件的区域中是不稳定(不牢固)的，这是因为在环带下方的活塞环元件与活塞基体之间形成有凹部。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺点，并提供一种容易制造且具有足够的稳定性的活塞。

根据本发明的活塞的特征在于，活塞环元件通过位于环带下方的螺纹连接结构(screwconnection)以及位于活塞顶的区域中的焊接结构(weldjoint)而接合至活塞基体。因此，活塞环元件可以在执行焊接之前通过螺合而不可动地固定到活塞基体上。仅需要位于活塞顶的区域中的一个焊接结构(一条焊缝)即可，因此，与现有技术相比，制造过程更加简单和快捷。活塞具有足够的强度和稳定性。此外，根据本发明的活塞的压缩高度可以降低。根据本发明的活塞尤其适用于重型柴油发动机和中型柴油发动机。

优选地，焊接结构包括从活塞顶延伸至周向冷却通道的焊缝，以便提高焊接结构的强度。焊缝可以是激光焊缝。

为了进一步简化制造过程，优选实施例的特征在于，活塞环元件包括位于环带下方的周向凹部，所述周向凹部形成有面向活塞基体的内壁，其中，活塞基体包括相应的外侧凹部，所述外侧凹部形成有面向活塞环元件的侧向面，从而形成了水平地延伸的支撑面，活塞环元件被支撑在所述支撑面上。在本实施例中，形成在活塞环元件中的内侧向面以及形成在活塞基体中的外侧凹部的外侧向面形成为螺纹面。

附图说明

在附图中示出了根据本发明的活塞的优选实施例，附图是示意性的且未按比例绘制，其中：

图1是根据本发明的活塞的实施例的剖视三维图；

图2是根据图1的活塞的一部分的剖视放大图；以及

图3是在活塞各部分组装之前的根据图2的示意图。

具体实施方式

图1、图2和图3示出了根据本发明的活塞10的实施例。活塞10包括活塞基体11和活塞环元件12，活塞10优选地由金属材料(例如钢材)构成并且适于焊接，尤其适于激光焊接。活塞基体11和活塞环元件12共同组成活塞10的活塞头13。

活塞基体11进一步包括活塞10的活塞裙14，活塞裙14包括具有销孔16和滑动面17的活塞销座15。

活塞头13还包括由活塞基体11形成的燃烧碗18以及由活塞基体11和活塞环元件12结合形成的活塞顶19。活塞环元件12进一步包括端环槽脊(topland)21和具有活塞环槽23的环带22。

活塞基体11和活塞环元件12结合形成周向冷却通道24。

活塞环元件12在两个连接点(connectionpoint)处接合至活塞基体11，该两个连接点竖直地且与活塞10的中心轴线M平行地延伸。第一连接点位于活塞顶19的区域中并且形成为焊接结构25。焊接结构25优选地实例化为激光焊缝，并且优选地从活塞顶19延伸至冷却通道24。第二连接点位于活塞环元件12的环带22的下方并且形成为螺纹连接结构26。

活塞环元件12包括位于环带22的下方的周向内侧凹部27。该内侧凹部27形成有面向活塞基体11的第一竖直螺纹面28、位于该螺纹面28的上端的第一水平接触面29、以及位于该螺纹面28的下端的第二水平接触面31。活塞基体11包括位于滑动面17的上方的相应的周向外侧凹部32。该外侧凹部32形成有面向活塞环元件12的第二竖直螺纹面33、位于该螺纹面33的上端的第一水平支撑面34、以及位于该螺纹面33的下端的第二水平支撑面35。

此外，活塞基体11和活塞环元件12分别包括适于焊接，尤其适于激光焊接的相应的缝面(seamsurface)36、37。

活塞10的组装包括将活塞环元件12螺合到活塞基体11上以形成螺纹连接结构26的第一步骤。当螺合过程结束时，活塞基体11的支撑面34、35以下述方式支撑地接触活塞环元件12的接触面29、31：即，活塞环元件12将其自身支撑在活塞基体11上。此外，缝面36、37以下述方式彼此接触：即，可以通过焊接，尤其是通过激光焊接来获得焊缝，由此形成焊接结构25。

Claims (4)

1.一种用于内燃机的活塞(10)，包括活塞基体(11)和具有环带(22)的活塞环元件(12)，所述活塞基体(11)和所述活塞环元件(12)形成具有活塞顶(19)的活塞头(13)以及周向冷却通道(24)，其中所述活塞环元件(12)经由竖直地且与活塞(10)的中心轴线(M)平行地延伸的接合面而接合至所述活塞基体(11)，其特征在于，所述活塞环元件(12)通过位于所述环带(22)的下方的螺纹连接结构(26)以及位于所述活塞顶(19)的区域中的焊接结构(25)而接合至所述活塞基体(11)。

2.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述焊接结构(25)包括从所述活塞顶(19)延伸至所述周向冷却通道(24)的焊缝。

3.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述焊缝是激光焊缝。

4.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述活塞环元件(12)包括位于所述环带(22)的下方的周向内侧凹部(27)，所述周向内侧凹部(27)形成有面向所述活塞基体(11)的第一竖直螺纹面(28)，所述周向内侧凹部(27)形成有第一接触面(29)和第二接触面(31)，所述活塞基体(11)包括相应的周向外侧凹部(32)，所述周向外侧凹部(32)形成有面向所述活塞环元件(12)的竖直螺纹面(33)，所述周向外侧凹部形成有第一支撑面(34)和第二支撑面(35)，从而使得所述活塞环元件(12)将其自身支撑在所述活塞基体(11)上。