CN108138956B - 活塞 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的活塞(1)，该活塞(1)具有用于接收活塞销的两个销毂(2)。根据本发明，重要的是，销毂(2)各自在α＝180°(最低点)处具有最低点凹座(3)，最低点凹座(3)从活塞轴线(4)向外延伸并且其长度(L1)只是销毂(2)的长度(L)的一部分。以这种方式，能够经济地制造耐负载活塞(1)。

Description

活塞
技术领域
本发明涉及一种根据权利你要求1的前序部分所述的用于内燃机的活塞，该活塞具有用于接收活塞销的两个销毂。
背景技术
DE1650206A公开了一种用于内燃机的普通类型的活塞，该内燃机具有用于接收活塞销的销孔，销毂相对于活塞的纵向轴线呈横向椭圆形构造以用于负载优化。
DE 10 2012 022 913 A1已经公开了一种用于内燃机的普通类型的活塞，该内燃机具有用于接收活塞销的销毂。此处，销毂具有以180°布置的最低点凹座。
如果内燃机的活塞处于上死点(TDC)，则高的惯性力作用在销毂上，尤其是在下部区域中，即在最低点区域中。此处，销毂的初始断裂会相对迅速地导致内燃机完全失效。
到目前为止，所述问题已经通过增加销毂周围的壁厚来抵消，但是，同时，壁厚增加将以不希望的方式关联于重量的增加，因此导致较高的惯性力。另一种可能性在于，将毂的形状配置为不对称，然而，与简单的钻孔相比，由于制造复杂，导致了生产成本增加。
发明内容
因此，本发明涉及指定用于普通类型的活塞的改进的或至少一个替代实施例的问题，该实施例尤其特征在于，廉价的制造，同时具有增强的承载能力。
根据本发明，所述问题通过独立权利要求1的主题来解决。有利实施例是从属权利要求的主题。
本发明基于的总体构思是：在销毂的最低点区域提供最低点凹座，该最低点凹座仅在最低点处的毂长度的一部分上延伸，并且能够将导入的力沿销毂中心方向移动得远离销毂边缘。此处，用于内燃机的根据本发明的活塞具有用于接收活塞销的两个销毂，销毂分别具有在α＝180°处的最低点凹座，也就是说在最低点处，该最低点凹座从活塞轴线即从中心延伸到外部，并且此处(如开头所述)在最低点处仅在销毂的长度的一部分上延伸。此处，由于力导入点的移动而引起应力的协调，这种协调导致相当大的应力减小。结果，销毂的使用寿命大大增加。在使用寿命恒定的情况下，毂的壁厚能够通过最低点凹座减小，由此能够实现显著的重量减轻，由此在操作期间活塞的惯性力又减少。如果销毂的横截面保持不变，则通过根据本发明的最低点凹座能够实现更高的应力，因此获得更长的使用寿命。由于惯性力的作用，销以“香蕉形”方式变形，活塞销的外边缘定位得更靠近活塞顶而不是销中心。因此在销毂的内边缘产生了高应力。通过最低点凹座，边缘不接触活塞销，并且力导入点沿毂中心的方向(沿销毂的纵向方向观察)移开该边缘。根据本发明，销毂轴线与此处的活塞轴线相差0.1-1.0mm。
在根据本发明的解决方案的一个有利的改进方案中，最低点凹座仅延伸达销毂的长度的10-75％。最重要的是，最低点凹座不会在销钉的整个长度上行进，而是仅仅在某个部分上行进，这能够实现这样的情形：不会通过设置最低点凹座的销毂引入力。
在根据本发明的解决方案的另一个有利实施例中，最低点凹座具有的深度在0.1和1.0mm之间。在深度达到1mm的情况下，能够实现重量减轻，其对活塞和配备有活塞的内燃机的运行期间的惯性力具有特别有利的影响。
在根据本发明的解决方案的另一有利实施例中，最低点凹座的深度在毂外侧的方向上朝向销轴外侧减小。结果，尤其能够实现降低的应力集中。
在根据本发明的解决方案的另一有利实施例中，最低点凹座在最低点的区域中延伸达30至130°之间的周向角度。取决于期望的周向角度，能够以与此相关联的方式实现以下效果：例如，在相对大的周向角度的情况下，能够实现围绕最低点凹座的毂面的平坦地上升和下降，这样尤其在毂面和最低点凹座之间的过渡中能够实现相当大的钝角，这种类型的钝角对于应力集中是特别有利的。
几何条件(长度10-75％；深度0.1-1.0毫米；周向角度30-130°)一起描述了最低点凹座的尺寸。如果达到上限(较大最低点凹座)，则不再给出活塞销的安装，由此可能出现噪声问题，而如果达到下限(较小最低点凹座)，则丧失所述安装的有效性。最低点凹座的最佳值位于上限和下限之间。
在根据本发明的解决方案的另一个有利的实施例中，销毂具有重叠的横向椭圆。例如，这种类型的横向椭圆的特征在于，销毂在毂顶(zenith)为圆柱形构造并且在α约为90°、270°的情况下也就是在毂赤道(equator)处具有椭圆形构造，具有油保持体积。此处，毂赤道和毂顶之间的过渡应该优选地没有边缘地延伸。通过销毂的特殊实施例，力的引入被移动到毂顶中，由此减小了毂中的周向应力，因此毂的承载能力上升。通过这种类型的横向椭圆形构造，例如在纯圆柱销轴的情况下，也能够实现销的显著改进的润滑。
在根据本发明的解决方案的另一有利实施例中，销毂具有周向润滑槽。由于这种类型的润滑槽，毂和销能够尤其令人满意地润滑，由此能够实现平滑的运行，因此能够实现高的使用寿命。
使用附图，本发明的其它重要特征和优点得自于从属权利要求、附图以及相关的附图说明。
不言而喻，上述文本中提到以及在下文中将要描述的特征不仅能够使用在分别指定的组合中，而且能够使用在不同的组合中或单独使用，而不背离本发明的范围。
附图说明
本发明的优选示例实施例示出在附图中，并且将在以下描述中更详细地描述，相同或相似或功能相同的组件涉及相同的标记。
在附图中，在每种情况下示意性地：
图1示出了根据本发明的活塞的剖视图，
图2显示了在最低点凹座里图1的详细说明，
图3示出了根据本发明的活塞在销座的区域中的另一截面图，其具有根据本发明的最低点凹座的平面图，
图4示出了根据本发明的活塞的另一个截面图，
图5同样示出了根据本发明的活塞的截面图。
具体实施方式
根据图1-图5，根据本发明的用于内燃机的活塞1(未以其他方式示出)具有两个销毂2，在图1和图2中仅示出其中的一个。如图1-图3和图5所示，在组装好的内燃机的情况下，用于将连杆固定到活塞1上的活塞销被接收在销毂2中。根据本发明，销毂2然后分别在α＝180°(最低点)处具有最低点凹座3，该最低点凹座3从活塞轴线4(参见图4和图5)延伸到外部并且仅在最低点的销毂2的整个轴向长度L的一部分上延伸，即在长度L1上延伸。
例如，如果考虑图1-图4，能够看到，最低点凹座3延伸的长度L1达销毂3的长度L的大约60％。此处，最低点凹座3的深度T在0mm和1.0mm之间，深度T是在最低点测量的，也就是说在α＝180°时测量。深度T朝向环绕式毂面5减小，同样从活塞轴线4朝向外侧减小。此处，在最低点凹座3和围绕它的毂面5之间的过渡由抛物面边缘6描述(参见图1-图4)。最低点凹座3在最低点本身的深度T越低，边缘6处的过渡角度越钝。
如果考虑图5，能够看出，销毂轴线7在水平方向上与活塞轴线4不同，准确地说差了优选0.1mm至1mm之间。这提供了很大的优点，即活塞在气缸中的接触行为被清楚地限定，由此能够积极影响声学效果。销毂轴线7相对于活塞轴线4的偏移(轴向偏移)在转换期间引起活塞1的改变的接触行为，并且决定性地影响横向力和冲击脉冲。通过活塞运动的计算能够优化相对于活塞轴线4的偏移的位置和大小，因此能够显著降低活塞运行噪声以及气缸套上的气蚀风险。
在根据本发明的解决方案的另一有利实施例中，最低点凹座3延伸的周向角度W在30°至130°之间(参见图5)上延伸。销插入毂面5的力导入点能够被周向角度W的大小所间接影响，因为例如周向角度W越大以及最低点凹座3的深度T越深，则力导入点沿卡环的方向移动得更远。在浮动销安装的情况下，活塞销仅通过卡环被沿轴向保持在销毂中，而在收缩配合的情况下，活塞销收缩配合(即固定地)在连杆上，只能在销毂中移动。在收缩配合的情况下，不需要卡环。
在根据本发明的解决方案的另一个有利的实施例中，销毂2具有对称或不对称的构造，例如具有重叠的横向椭圆和/或重叠的垂直椭圆。在垂直椭圆的情况下，力的引入发生在毂顶之外的左侧和右侧，这导致冠部(crown)上的应力减小。
销毂2方便地具有油座，尤其是狭窄的竖直油座(狭槽)，大的竖直油座或大的倾斜油座(侧面浮雕口)。通过这种类型的油座能够提供油保持体积，由此能够提高销毂2和活塞销之间的润滑，因此能够增加活塞1的使用寿命。为了改进润滑，能够在销毂2中另外设置周向润滑槽8(参见图4)。
通过根据本发明的活塞1，尤其是根据本发明在最低点区域中设置的最低点凹座3，力导入点能够尤其移位在上止点(TDC)处，在该点处，活塞1的高惯性力作用在销毂2上，由此能够实现应力的协调，这种协调导致相当大的应力减小。这种类型的相当大的应力减小又会导致根据本发明的活塞1的使用寿命的显著增加。
根据本发明的最低点凹座3通常仅设置在内侧，即朝向活塞内部；不言而喻，也能够设置在外侧，尤其是也能够提供为外部形状的孔。
一般而言，通过根据本发明的最低点凹座3能够实现以下进一步的优点：
-改进的油供应，
-由于接触面积小而改善了摩擦性能，以及改善了油供应，
-成本降低和重量减轻，这种由于改进了力的引入，壁厚能够变薄。

Claims (8)

1.一种用于内燃机的活塞(1)，所述活塞(1)具有用于接收活塞销的两个销毂(2)，
所述销毂(2)在每个情况下在最低点处具有最低点凹座(3)，所述最低点凹座(3)从活塞轴线(4)向外延伸，所述最低点凹座(3)的长度(L1)仅是所述销毂(2)的长度(L)的一部分，
其特征在于，
销毂轴线(7)与所述活塞轴线(4)在水平方向上相差0.1-1.0mm，
所述最低点凹座(3)的深度(T)朝向环绕式毂面(5)减小并且从所述活塞轴线(4)朝向外侧减小，以便在所述最低点凹座(3)的最低点处和所述毂面(5)之间形成抛物面边缘(6)，
所述最低点凹座(3)延伸的周向角度W达30°<W<130°。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，
所述最低点凹座(3)延伸达所述销毂(2)的长度(L)的10-75％。
3.根据权利要求1或2所述的活塞，其特征在于，
所述最低点凹座(3)具有的深度T为0.1<T<1.0mm。
4.根据权利要求1或2所述的活塞，其特征在于，
所述销毂(2)构造为对称或不对称形状的销孔。
5.根据权利要求1或2所述的活塞，其特征在于，
所述销毂(2)具有重叠的横向椭圆或垂直椭圆。
6.根据权利要求1或2所述的活塞，其特征在于，
所述销毂(2)具有油座。
7.根据权利要求6所述的活塞，其特征在于，
所述销毂(2)具有窄的竖直油座、大的竖直油座或大的倾斜油座。
8.根据权利要求1或2所述的活塞，其特征在于，
所述销毂(2)具有周向润滑槽(8)。
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