CN107917013A - 具有改善的润滑性能的活塞总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞总成，其包括：钢活塞主体，其通过将上部块体和下部块体彼此接合配置；多个环槽，其围绕钢活塞主体的外侧表面形成；冷却腔，其被形成为通过将上部块体和下部块体彼此接合被密封并且包括进口和出口使得油流入或流出所述冷却腔；以及油孔，其形成为使冷却腔与设置在钢活塞主体的外侧表面中的第一油槽流体连通。当钢活塞主体向上移动时，引入到冷却腔中的油被引入到第一油槽中并且因此被供给到钢活塞主体的裙部。

Description

具有改善的润滑性能的活塞总成

技术领域

本公开涉及一种具有改善的润滑性能的活塞总成。

背景技术

通常，对于柴油发动机，在活塞主体中形成容纳冷却油的密封型冷却腔(coolinggallery)。这种腔通常直接形成在活塞的下部中的环带内以便在活塞的操作期间冷却活塞的上部区域。

即，供给到腔中以冷却活塞的上部的油被引入(draw)到活塞主体的上部中，并且用于冷却活塞的上部的油通过多个排出孔被排出冷却腔或者在被排出到曲轴箱之前通过通道被排出到活塞的内部空间中。

由此，包括根据现有技术的冷却腔的活塞总成被配置为使得油被引入到冷却腔中以便冷却活塞的上部，在执行冷却操作之后通过其自身重量向下移动，并且然后被引入到油道中。即，油仅用于执行冷却活塞头的功能。

在这种典型的活塞总成中，联接到活塞总成以执行活塞主体的操作的连接杆的小端被配置为使得小端与设置在活塞主体上的销座(pin boss)直接联接。在该配置中，可发生大量摩擦。因此，为了改善活塞的性能，需要润滑。此外，根据与缸体的内壁接触的活塞主体的运动可能需要额外的润滑。

图1示出作为现有技术的钢活塞总成并且示出其中油被引入到设置在活塞头中的密封冷却腔中以便冷却活塞头的配置。

然而，即使在包括密封型冷却腔的上述配置中，没有其中用于冷却活塞头的油提供活塞主体的润滑或活塞和连接杆的小端之间的润滑的配置。

在该背景技术部分公开的以上信息仅用于增强对本发明的背景的理解，并且因此其可包含不构成对本领域普通技术人员在本国中已知的现有技术的信息。

专利文件KR10-2013-7033806公开与本文公开的主题相关的主题。

发明内容

本公开涉及一种具有改善的润滑性能的活塞总成。特定实施例涉及一种用于柴油发动机的活塞，其具有用于冷却活塞主体的密封型冷却腔，并且更优选地，涉及一种具有改善的润滑性能的活塞总成，其被配置为针对使用用于冷却包括密封型冷却腔的活塞主体的油的活塞的运动改善润滑性能。

本发明的实施例提供一种具有改善的润滑性能的活塞总成，其被配置为使得供给到钢活塞的冷却腔中的油可额外地用于提供对于活塞主体的润滑以及连接杆的小端和活塞销座之间的润滑。

本发明的另一个目标是提高包括冷却腔的活塞总成的润滑性能并且提供活塞主体的提高的操作性能。

为了实现以上目标，具有改善的润滑性能的活塞或活塞总成包括以下配置。

在一个方面，本发明提供一种具有改善的润滑性能的活塞。通过将上部块体(block)和下部块体彼此接合配置钢活塞主体。围绕钢活塞主体的外侧表面形成多个环槽。冷却腔被形成为通过将上部块体和下部块体彼此接合被密封。冷却腔包括进口和出口，使得油流入或流出冷却腔。形成油孔以使冷却腔与设置在钢活塞主体的外侧表面中的第一油槽流体连通。当钢活塞主体向上移动时，引入到冷却腔中的油被引入到第一油槽中并且因此被供给到活塞主体的裙部。

在优选的实施例中，活塞可进一步包括设置在钢活塞主体的裙部的下部中的第二油槽。

在另一优选的实施例中，当钢活塞主体向下移动时，在第二油槽中的油可通过油的惯性被供给到钢活塞主体的上部。

在又一优选的实施例中，第一油槽可被设置在活塞主体的裙部的上部中。

在再一优选的实施例中，设置在冷却腔中的出口可包括至少一个或多个出口。

在一个方面，本发明提供一种具有改善的润滑性能的活塞总成。通过将上部块体和下部块体彼此接合配置钢活塞主体。连接杆与下部块体联接。钢活塞主体包括：多个环槽，其围绕钢活塞主体的外侧表面形成；冷却腔，其被形成为通过将上部块体和下部块体彼此接合被密封，冷却腔包括进口和出口使得油流入或流出冷却腔；以及油孔，其被形成为使冷却腔与设置在钢活塞主体的外侧表面中的第一油槽流体连通。其中第一油槽被设置为使得被引入到冷却腔中的油通过钢活塞主体的运动被分散到其中钢活塞主体和缸体套彼此接触的空间。从冷却腔的出口排出的油被引入到连接杆的小端与钢活塞主体彼此接触的位置。

在优选的实施例中，活塞总成可进一步包括：第二油槽，其被设置在钢活塞主体的裙部的下部中。

在另一优选的实施例中，当钢活塞主体向下移动时，在第二油槽中的油可通过油的惯性被供给到钢活塞主体的上部。

在又一优选的实施例中，第一油槽可被设置在活塞主体的裙部的上部中。

在再一优选的实施例中，设置在冷却腔中的出口可包括至少一个或多个出口。

在再一优选的实施例中，出口可被设置在活塞主体的中心轴线上。

以下讨论本发明的其它方面和优选实施例。

应当理解的是，如本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用车，包括各种小船和大船的船舶，飞机等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其它替代燃料车辆(例如，源自除石油以外的来源的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，汽油动力和电动力车辆。

以下讨论本发明的以上和其它方面。

附图说明

现在将参照附图所示的特定示例性实施例详细描述本发明的以上和其它特征，附图在下文中仅以图示的方式给出，并且因此不限制本公开，并且其中：

图1是示出根据现有技术的包括冷却腔的钢活塞的截面图；

图2是示出根据本发明的实施例的包括第一油槽和第二油槽的活塞总成的侧视图；

图3是示出根据本发明的实施例的包括通过其油被供给到活塞主体中的油孔的活塞总成的侧视图；

图4是示出根据本发明的实施例的包括第一油槽和第二油槽的活塞总成的侧视截面图；

图5示出根据本发明的实施例的通过第一油槽将油分散到活塞主体的侧壁上的操作；

图6示出根据本发明的实施例的通过第二油槽将油分散到活塞主体的侧壁上的操作；

图7示出根据本发明的实施例的与冷却腔流体连通的进口和出口；以及

图8是示出根据本发明的实施例的与活塞主体联接的连接杆的配置的侧视截面图。

应当理解的是，附图不一定按比例绘制，其呈现说明本发明的基本原理的各种优选特征的略微简化的表示。如本文公开的本发明的包括例如特定尺寸、方位、位置和形状的特定设计特征将通过特定的预期应用和使用环境部分地确定。

在附图中，遍及附图的若干图，附图标记指代本发明的相同或等同部分。

具体实施方式

现在将详细地参照本发明的各种实施例，其示例在附图中被示出并在以下被描述。虽然将结合示例性实施例描述本发明，但是将理解的是，本描述并不旨在将本发明限于那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，而且涵盖各种替代物、变型、等同物和其它实施例，其可被包括在如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。

进一步地，在以下具体实施方式中，虽然具有相同关系的构件的名称被划分为“第一”、“第二”等，但是本发明不一定限于以下描述中的顺序。

图2示出根据本发明的实施例的具有改善的润滑性能的活塞总成。

如图所示，本发明涉及用于柴油发动机的钢活塞并且包括通过将上部块体110和下部块体120彼此接合来配置的活塞主体100。上部块体110和下部块体120分别包括彼此面对的凹形空间111和121。当形成活塞主体100时，凹形空间111和121彼此对准使得它们被密封在活塞主体100中以便形成冷却腔140。

冷却腔140被设置在活塞主体100中并且被形成为具有中空密封结构。更优选地，冷却腔140可包括密封型油道或底部敞开的敞开型腔。

此外，活塞主体100包括进口141和出口142，发动机油被供给到进口141中，并且用于冷却活塞主体100的上部的油通过出口142被排出到外部。即，为了在操作柴油发动机时引导来自诸如喷油孔的供应源(未示出)的冷却油的流动，进口141和出口142朝向活塞主体100的底部敞开并且直接与油道流体连通。

在通过铸造(例如，注射铸造)形成活塞主体100的底部的情况下，进油口141可作为铸入构件被一体地形成在活塞主体100的底部中，而不是在铸造之后通过单独的机械加工形成。活塞主体100的底部可包括至少一个出油口142或进油口141。为了在操作发动机时将油从冷却腔140排出到发动机的曲轴室中，出油口142朝向活塞主体100的底部敞开，使得出油口142与冷却腔140流体连通。至少一个出油口142可以是通过铸造被形成在活塞主体100的底部中的构件。

更优选地，本发明的出口142可被形成在最靠近连接杆200的位置处并且被配置为将油分散到连接杆200在其上操作同时与冷却腔140接触的部分上。

本发明包括第一油槽160，其被形成为与冷却腔140流体连通。第一油槽160可被形成在包围活塞主体100的外侧表面的多个活塞环槽130的下方。更优选地，第一油槽160可被设置在活塞裙部150上方。

第一油槽160可包括与冷却腔140流体联接的至少一个油孔，使得油从冷却腔140被引入到第一油槽160中。第一油槽160可被配置为使得当活塞主体100向上移动时，冷却腔140中的油被引入到第一油槽160上，或者油通过其自身重量被引入到第一油槽160上。

第二油槽170可被形成在活塞主体100的裙部150的下部中。第二油槽170被形成为使得当活塞主体100向下移动时，在第二油槽170中的油通过惯性被分散到活塞主体100的外侧表面上。

即，第一油槽160包括与冷却腔140的内部流体联接的至少一个油孔161，使得当活塞主体100向上移动时，在冷却腔140中的油被引入到第一油槽160中。

另外，通过第一油槽160被喷射到活塞主体100的侧壁上的油被引入到设置在活塞主体100的裙部150的下端中的第二油槽170中。当活塞主体100向下移动时，残留在第二油槽170中的油通过油的惯性分散到活塞主体100的外表面上。

图3示出根据本发明的具有改善的润滑性能的活塞总成的侧视图。

参照图3，多个油孔161被形成在第一油槽160中并且被配置为与冷却腔140的内部流体连通。更优选地，多个油孔161可在第一油槽160中以规则的间隔被彼此间隔开。

此外，如图所示，第一油槽160可被设置在形成在多个环槽130下方的裙部150的上部中，并且第二油槽170可被设置在裙部150的下部中。

图4示出根据本发明的具有改善的润滑性能的活塞总成的侧视截面图。

本发明的钢活塞可被配置为使得上部块体110和下部块体120彼此接合。上部块体110和下部块体120可包括弯曲尾部112。通常可通过摩擦焊接工艺形成弯曲尾部112。在本发明的活塞主体100的情况下，可通过上部块体110和下部块体120之间的摩擦焊接形成弯曲尾部112。

上部块体110和下部块体120分别包括在彼此面对的位置处的凹形空间111和121。限定凹形空间111和121的上部块体110和下部块体120的部件彼此紧密接触并且因此形成密封的冷却腔140。

油孔161被形成为使得它们与活塞冷却腔140的内部流体连通并且与设置在裙部150的上部中的第一油槽160联接。从冷却腔140延伸到第一油槽160的油孔161基于活塞主体100的垂直轴线方向以预定角度倾斜。与油孔161连通的第一油槽160可被形成为以与油孔161以其形成的角度相同的角度延伸。更优选地，第一油槽160可以小于以下角度的角度形成，其中油孔161基于活塞主体100的垂直轴线方向以该角度倾斜。

第二油槽170以相对于垂直轴线方向的预定角度被形成在活塞主体100的裙部150的下部中。第二油槽170可被倾斜为使得其朝向活塞主体100的中心的深度从活塞主体100的上端向其下端增加。更优选地，第二油槽170可被配置为使得第二油槽170相对于垂直轴线方向的角度与第一油槽160的角度对称(呈180°的角度)。

第一油槽160和第二油槽170中的每一个可包括凹陷部分，使得根据用于活塞主体100的润滑剂的所需量，可在油槽中容纳适量的油。根据活塞的使用环境，可改变第一油槽160和第二油槽170中的每一个相对于垂直轴线方向的角度以及可在每个油槽中容纳的油量。

图5示出当根据本发明的具有改善的润滑性能的活塞总成的活塞向上移动时在第一油槽160中的油的流动。

当活塞主体100向上移动时，油被引入到冷却腔140中以冷却活塞主体100的上部。为此，活塞总成被配置为使得当活塞主体100向上移动时，冷却腔140中的油通过油孔161被排出到第一油槽160中。排出到第一油槽160中的油沿着形成在第一油槽160中的倾斜表面被分散到活塞主体100的外表面上。更优选地，活塞总成可包括倾斜部件，使得当活塞向上移动时，从第一油槽160分散的油朝向裙部150的下部被分散。

图6示出当根据本发明的具有改善的润滑性能的活塞总成的活塞向下运动时在第二油槽170中的油的流动。

如图5所示，当活塞主体100向上移动时，冷却腔140中的油沿着油孔161移动，然后从第一油槽160朝向裙部150的下部被分散。分散的油沿着活塞主体100被引入到设置在裙部150的下部中的第二油槽170中。

此后，当活塞主体100向下移动时，保持在第二油槽170中的油被分散到活塞主体100的表面上。即，活塞总成被配置为使得当活塞主体100向下移动时，在第二油槽170中的油被分散到活塞主体100的表面和缸体壁之间的空间中。

图7示出根据本发明的具有改善的润滑性能的活塞总成的下端，并且详细地，示出与冷却腔140的内部连通的进油口141和出油口142。

油从主腔或油道被引入到由活塞的上部部件和下部部件密封的冷却腔140中。这是为了冷却从活塞主体100生成的热量。此外，密封型冷却腔140被配置为包括至少一个进油口141和至少一个出油口142。

在根据本发明的具有改善的润滑性能的活塞总成的情况下，出口142被设置在活塞的中心轴线上，使得油可被排出到与活塞主体100的下端联接的连接杆的小端210上。

更优选地，出口142被配置为使得冷却腔140和连接杆的小端210彼此流体联接，使得冷却腔140中的油可被直接地排出到空间中，连接杆的小端210和活塞主体100的下端在该空间中彼此接触并且从而在其间生成摩擦。

图8示出根据本发明的具有改善的润滑性能的活塞总成的截面图。

如图所示，从冷却腔140排出的油通过出口142被引入到活塞主体100和连接杆的小端210彼此接触的点上。引入的油在活塞主体100和连接杆200之间提供润滑，从而减少在上述点处生成的摩擦。

即，冷却腔140在其中包含在冷却活塞的上部之后通过出口142待排出的油。鉴于此，出口142配置在邻近连接杆的小端210的位置处。因此，已经冷却活塞主体100的上部的油通过出口142被引入到连接杆的小端210和活塞主体100彼此联接的联接点。更优选地，出口142可被形成为使得其被设置在活塞的中心轴线与垂直于销轴的轴线相遇的位置处，其中销轴与活塞主体100联接。

如从以上描述显而易见的是，根据本发明的具有改善的润滑性能的活塞总成具有以下效果。

本发明使用被引入到设置在活塞主体中的冷却腔中的油以便在活塞主体的操作期间提供用于活塞主体的外表面的额外的润滑功能，从而提供改善活塞的操作性能的效果。

此外，本发明被配置为使得从冷却腔排出的油被提供到配置为使得活塞主体可被操作的连接杆的小端和与连接杆联接的活塞主体之间的空间。因此，本发明提供提高的润滑性能，从而提高活塞的操作效率。

此外，本发明可提高活塞和活塞总成的润滑性能，从而提高车辆的驱动效率。

已经参照本发明的优选实施例详细地描述本发明。然而，本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变，其范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (16)

1.一种活塞，其包括：

钢活塞主体，其包括接合在一起的上部块体和下部块体；

多个环槽，其围绕所述钢活塞主体的外侧表面形成；

冷却腔，其被密封在所述上部块体和所述下部块体之间，所述冷却腔包括进口和出口使得油可流入或流出所述冷却腔；以及

油孔，其形成为使所述冷却腔与设置在所述钢活塞主体的外侧表面中的第一油槽流体连通，其中所述活塞被配置为使得当钢活塞主体向上移动时，引入到所述冷却腔中的油被引入到所述第一油槽中并且因此被供给到所述钢活塞主体的裙部。

2.根据权利要求1所述的活塞，其进一步包括设置在所述钢活塞主体的裙部的下部中的第二油槽。

3.根据权利要求2所述的活塞，其中所述活塞被配置为使得当所述钢活塞主体向下移动时，在所述第二油槽中的油通过所述油的惯性被供给到所述钢活塞主体的上部。

4.根据权利要求1所述的活塞，其中所述第一油槽被设置在所述钢活塞主体的裙部的上部中。

5.根据权利要求1所述的活塞，其中所述第一油槽被设置在所述钢活塞主体的裙部的上部中，所述活塞进一步包括被设置在所述钢活塞主体的裙部的下部中的第二油槽。

6.根据权利要求1所述的活塞，其中设置在所述冷却腔中的所述出口是设置在所述冷却腔中的多个出口中的一个。

7.根据权利要求1所述的活塞，其中所述出口被设置在所述钢活塞主体的中心轴线上。

8.一种活塞总成，其包括：

钢活塞主体，其通过将上部块体和下部块体彼此接合配置；以及

连接杆，其与所述下部块体联接；

其中所述钢活塞主体包括：

多个环槽，其围绕所述钢活塞主体的外侧表面形成；

冷却腔，其通过所述上部块体和所述下部块体密封，所述冷却腔包括进口和出口使得油可流入或流出所述冷却腔；以及

油孔，其形成为使所述冷却腔与设置在所述钢活塞主体的外侧表面中的第一油槽流体连通；

其中所述第一油槽被设置为使得被引入到所述冷却腔中的油通过所述钢活塞主体的运动被分散到其中所述钢活塞主体和缸体套彼此接触的空间；以及

其中所述活塞总成被配置为使得从所述冷却腔的出口排出的油被引入到所述连接杆的小端与所述钢活塞主体彼此接触的位置。

9.根据权利要求8所述的活塞总成，其进一步包括被设置在所述钢活塞主体的裙部的下部中的第二油槽。

10.根据权利要求9所述的活塞总成，其中所述活塞总成被配置为使得当所述钢活塞主体向下移动时，在所述第二油槽中的油通过所述油的惯性被供给到所述钢活塞主体的上部。

11.根据权利要求8所述的活塞总成，其中所述第一油槽被设置在所述钢活塞主体的裙部的上部中。

12.根据权利要求8所述的活塞总成，其中设置在所述冷却腔中的所述出口是设置在所述冷却腔中的多个出口中的一个。

13.根据权利要求8所述的活塞总成，其中所述出口被设置在所述钢活塞主体的中心轴线上。

14.一种活塞，其包括：

活塞主体；

多个环槽，其围绕所述活塞主体的外侧表面形成；

冷却腔，其位于所述活塞主体内，所述冷却腔包括进口和多个出口使得油可流入或流出所述冷却腔；以及

油孔，其形成为使所述冷却腔与设置在所述活塞主体的裙部的上部中的第一油槽和设置在所述活塞主体的裙部的下部中的第二油槽流体连通；

其中所述活塞被配置为使得当所述活塞主体向上移动时，引入到所述冷却腔中的油被引入到所述第一油槽中并且因此被供给到所述活塞主体的裙部；以及

其中所述活塞被配置为使得当所述活塞主体向下移动时，在所述第二油槽中的油通过所述油的惯性被供给到所述活塞主体的上部。

15.根据权利要求14所述的活塞，其中所述活塞主体包括钢活塞主体。

16.根据权利要求14所述的活塞，通过将上部块体和下部块体彼此接合配置所述活塞主体。