CN105745426B - 内燃机的活塞及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内燃机的活塞(1),该活塞包括具有环区(12)的活塞顶(11),在该活塞顶上邻接围成内轮廓(10)的活塞裙(2),该活塞裙具有两个相互对置的相对于活塞(1)的外轮廓回缩的箱壁(4)和两个相对于活塞(1)的外轮廓不回缩的裙壁(13),其中箱壁(4)容纳毂(6),活塞裙(2)具有裙支承部(3),这些裙支承部与毂(6)连接;箱壁(4)的宽度(6)是在销轴线(7)与箱壁(4)的曲率连续的且切向连续的延续之间的交点,并且本发明涉及一种用于制造用于内燃机的活塞(1)的方法。
Description
技术领域
本发明涉及按照各独立权利要求的相应的前序部分的特征的一种内燃机用活塞和一种制造方法。
背景技术
DE 10 2009 059 056 A1涉及一种内燃机用活塞,包括活塞顶、环绕的热坝和具有环形槽的环绕的环形部分以及活塞裙,其具有两个裙壁和两个相对环形部分回缩的、将各裙壁连接的箱壁,使得在各箱壁的区域内分别形成环形部分的一个自由的底侧,其中各箱壁设有具有毂孔的销毂。规定在环形部分的每个自由的底侧与为其配置的箱壁之间设置至少一个支承元件。这些支承元件构成在制造中麻烦地实现的裙在毂中的倾斜支承。
DE 10 2007 018 932 A1涉及一种内燃机的活塞,其包括具有环区的活塞顶,在该环区上邻接包围活塞内部空间的活塞裙,该活塞裙具有两个承载的裙壁部分和两个销毂。每个具有毂孔的销毂经由毂支承部连接于毂基体。因此DE 10 2007 018 932 A1是现有的活塞几何形状的示例,其具有按箱式活塞形式的沿销轴线方向回缩的裙。在这一种结构形式中需要大的壁厚并从而大量的材料使用,以便确保因在运行中产生的负荷引起的变形较微小。
在该已知的箱式活塞(Kastenkolben)中这样产生问题,即在内燃机的运行中通过气体压力和点火压力如此大的力作用到活塞上,以致可能在活塞上产生变形,在这一种情况下特别不利的是,环区只在裙壁的区域内得到支承,但在箱壁的区域内存在自由的悬伸的底侧。这导致环区在箱壁的区域内可能明显地向曲轴箱的方向变形。相反环区在裙壁的区域内由于箱壁和裙壁的刚性的结构只微小地变形。因此在箱壁过渡到裙壁中的区域中存在刚度突变。由此通过在环区变形时在箱壁的区域内产生的弯矩而产生应力,箱式活塞由于该应力而过度受载。
发明内容
本发明的目的是,简化活塞的制造并且在提高的稳定性的同时降低活塞的质量。
通过具有独立权利要求的特征的活塞和方法达到该本发明的目的。
按照本发明的解决方案在于,内燃机的活塞包括具有环区的活塞顶,在该活塞顶上邻接围成内轮廓的活塞裙,该活塞裙具有两个相互对置的相对于活塞的外轮廓回缩的箱壁和两个相对于活塞的外轮廓不回缩的裙壁,其中箱壁容纳毂,活塞裙具有裙支承部,这些裙支承部与毂连接;箱壁的宽度是在销轴线与箱壁的曲率连续的且切向连续的延续之间的交点。
已令人意想不到地证明,通过将箱壁的宽度设置作为在销轴线与箱壁的曲率连续的且切向连续的延续之间的交点,可以节省材料和活塞质量。通过按照本发明箱壁的构型,在提高的稳定性的同时相对至今已知的这种类型的活塞可以减小箱壁和裙壁的材料厚度。
在本发明的进一步构成中设定,裙支承部相对于通过活塞冲程轴线和垂直于销轴线的平面具有凹入的形状。
通过裙支承部的凹入的成型达到较高的稳定性。因此整个活塞、特别在悬伸的环区的区域内变成形状稳定的。
在本发明的进一步构成中设定,通过交点a2i、a3i、a2a、a3a描述裙支承部的方向,其中点a2i、a2a是在箱壁的曲率连续的且切向连续的延续与处在销轴线的高度上的外部的毂半径r之间的交点,并且点a3i、a3a是在箱壁的曲率连续的(krümmungsstetigen)且切向连续的(tangentenstetigen)延续与内轮廓的切向连续的延续之间的交点。
在本发明的进一步构成中设定,适用以下几何特性:
a2i对a3i的比例为1.05至1.5(a2i/a3i=1.05至1.5)和
a2a对a3a的比例为1.05至1.5(a2a/a3a=1.05至1.5)。
在本发明的进一步构成中设定,裙支承部对于压力侧和反压力侧构成相同的或对于活塞的相应的侧面以比例a2i/a3i和a2a/a3a来改变。
在本发明的进一步构成中设定,箱壁的宽度b如下确定:
b=((a1+A))/2±15%dk
按照本发明提供一种方法用于制造内燃机活塞,其中以铸造方法或锻造方法制造该活塞。
按照本发明以铸造方法或锻造方法制造活塞。活塞的按照本发明的造型能够在铸造方法或锻造方法中实现简化的制造。
换言之,按照本发明设置用于内燃机的活塞,其具有活塞裙,该活塞裙包括毂用以容纳将活塞与连杆连接的活塞销并且具有连接于毂的裙支承部。
目的是,达到活塞裙在活塞毂上的支承部在结构、重量和摩擦方面优化的设计。在此裙支承部相对于通过活塞冲程轴线的和垂直于销轴线的平面具有凹入的形状。
裙支承部对于压力侧和反压力侧构成相同的或对于相应的活塞侧面可以予以改变。
附图说明
借以以下描述的图进一步说明本发明。
图1示出按照本发明的活塞的剖面。
具体实施方式
图1示出按照本发明的活塞1,该活塞1具有活塞裙2,该活塞裙具有裙支承部3。
在活塞1中活塞裙2的两个相互对置的壁相对于活塞1的外轮廓回缩地设置。该回缩的壁称作箱壁4,两个其它的不回缩的壁称作裙壁13并且具有活塞裙2的实际的工作面。在箱壁4中集成具有毂孔的毂6。各箱壁4和各裙壁13与活塞顶11的底侧连接。
箱壁4具有宽度b、直径d和壁厚s。此外活塞1具有箱壁弧线5。此外,毂6被销轴线7穿过。裙支承部3相对于通过活塞冲程轴线8的且垂直于销轴线7的平面具有凹入的形状。利用r表示外部的毂半径。A描述保险环槽9沿销方向的轴向距离,并且a1描述承载长度的开始处沿销轴线7方向的轴向距离。
点a2a和a2i形成在箱壁4的曲率连续的且切向连续的延续与处在销轴线7的高度上的外部的毂半径r之间的交点。点a3a和a3i形成在箱壁4的曲率连续的且切向连续的延续与内轮廓10的正切形状的延续之间的交点。内轮廓10构成活塞顶11的底侧的部分。在活塞顶11的外圆周上设置环绕的环区12。环区12特别是通过各裙壁13得到支承。
活塞1具有以下特征:
箱壁4的宽度b是在销轴线7与箱壁4的曲率连续的且切向连续的延续之间的交点并且如下确定:
bKastenwand=((a1+A))/2±15%dk
其中dk为活塞直径,A为保险环槽9沿销方向的轴向距离并且a1为承载长度的开始处沿销轴线7方向的轴向距离。
箱壁4的宽度b等于箱壁弧线5与销轴线7的交点。
裙支承部3的方向通过点a2i、a3i、a2a、a3a描述,其中点a2i、a2a是在箱壁4的曲率连续的且切向连续的延续与处在销轴线7的高度上的外部的毂半径r之间的交点,并且点a3i、a3a是在箱壁4的曲率连续的且切向连续的延续与内轮廓10的切向连续的延续之间的交点。
它们适用以下几何特征:
a2i/a3i=1.05…1.5和
a2a/a3a=1.05…1.5
在这一种情况下适用最小半径Rmin≥0.9dk
在上述范围内的任何半径组合(花键、延伸的半径、由直线和半径形成的组合)均包括于本发明中。
裙支承部3对于压力侧和反压力侧构成相同的或对于相应的活塞侧可以以比例a2i/a3i和a2a/a3a予以改变。
附图标记和公式清单
1 活塞
2 活塞裙
3 裙支承部
4 箱壁
5 箱壁弧线
6 毂
7 销轴线
8 活塞冲程轴线
9 保险环槽
10 内轮廓
11 活塞顶
12 环区
13 裙壁
A 保险环槽沿销轴线方向的轴向距离
a1 承载长度的开始处沿销轴线7方向的轴向距离
a2a 在箱壁的曲率连续的且切向连续的延续与处在销轴线高度上的外部的毂半径之间的交点
a2i 在箱壁的曲率连续的且切向连续的延续与处在销轴线高度上的外部的毂半径之间的交点
a3a 在箱壁的曲率连续的且切向连续的延续与内轮廓的正切形状的延续之间的交点
a3i 在箱壁的曲率连续的且切向连续的延续与内轮廓的正切形状的延续之间的交点
b 箱壁的宽度
d 箱壁的直径
dk 活塞直径
r 外部的毂半径
s 壁厚
Rmin 半径
Claims (5)
1.一种内燃机的活塞(1),该活塞包括具有环区(12)的活塞顶(11),在该活塞顶上邻接围成内轮廓(10)的活塞裙(2),该活塞裙具有两个相互对置的相对于活塞(1)的外轮廓回缩的箱壁(4)和两个相对于活塞(1)的外轮廓不回缩的裙壁(13),其中,箱壁(4)容纳毂(6),活塞裙(2)具有裙支承部(3),这些裙支承部与毂(6)连接;其特征在于,箱壁(4)的宽度(b)是在通过活塞(1)的包含销轴线(7)和活塞冲程轴线(8)的截面中在销轴线(7)与箱壁(4)的外表面的曲率连续的且切向连续的、朝向销轴线(7)的延续之间的两个交点之间的距离,箱壁(4)的宽度(b)如下确定:
b=((a1+A))/2±15%dk,
其中a1表示毂(6)的承载长度的开始处沿销轴线(7)方向的轴向距离,A表示毂(6)的保险环槽(9)沿销轴线(7)方向的轴向距离,并且dk表示活塞直径。
2.按照权利要求1所述的活塞(1),其特征在于,裙支承部(3)相对于通过活塞冲程轴线(8)的且垂直于销轴线(7)的平面具有凹入的形状。
3.按照上述权利要求之一项所述的活塞(1),其特征在于,裙支承部(3)由箱壁(4)构成,并且箱壁(4)壁面通过交点a2i、a3i、a2a、a3a描述,其中,点a2i、a2a是在通过活塞(1)的包含销轴线(7)和活塞冲程轴线(8)的截面中在箱壁(4)的外表面和内表面的曲率连续的且切向连续的朝向销轴线(7)的延续与处在销轴线(7)的高度上的外部的毂半径(r)之间的交点,并且点a3i、a3a是在通过活塞(1)的包含销轴线(7)和活塞冲程轴线(8)的截面中在箱壁(4)的外表面和内表面的曲率连续的且切向连续的朝向裙壁(13)的延续与裙壁(13)的内表面的切向连续的延续之间的交点。
4.按照权利要求3所述的活塞(1),其特征在于,适用以下几何特性:
a2i/a3i=1.05至1.5,a2i/a3i表示点a2i、a3i到活塞冲程轴线(8)的距离的比例,和
a2a/a3a=1.05至1.5,a2a/a3a表示点a2a、a3a到活塞冲程轴线(8)的距离的比例。
5.按照权利要求4所述的活塞(1),其特征在于,裙支承部(3)对于压力侧和反压力侧构成相同的或对于活塞(1)的相应的侧面以比例a2i/a3i和a2a/a3a改变。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |