CN108291497B - 用于内燃机的活塞 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机的活塞由与下部连接的上部形成。上部具有燃烧室、顶部平台和围绕活塞上部周向延伸的环形带。下部包括销座和活塞裙。通过将上部与下部接合形成周向冷却通道。具有与活塞下部一体形成的进油口。进口具有下端和上端，上端终止于冷却通道的底面，孔从下端延伸穿过进油口，向上穿过冷却通道的底面。孔的圆周从上端到下端增加，使得进油口形成漏斗形状。

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，具有焊接在一起以形成一体活塞的下部和上部。下部具有至少一个活塞裙，并且上部具有至少一个活塞冠、周向顶部平台和设置有环形凹槽的周向环形带。下部和上部焊接在一起并且在它们之间形成周向闭合的冷却通道。在下部中锻造漏斗形状的进油口，用于以有效的方式将油喷入冷却通道中。

背景技术

在具有闭合冷却通道的活塞中，有必要设置通过其喷射冷却油的进口。该进口通常设置为穿过冷却通道的底面，并且就在销座(pin boss)外部的区域中与活塞的下侧连通。在操作期间，通过该进口经由喷嘴喷入油，以冷却活塞。喷油角度需要多加考虑，因为当油进入冷却通道时，更宽的角度实现更好的冷却。

已经做过一些尝试，以构建一种使油冷却效率最大化的进油口。例如，Kling等人的美国专利No.5,730,090公开了一种具有椭圆形进油口和弯曲裙壁的活塞，其帮助引导油喷雾进入进口。Bauer的美国专利No.7,051,684示出了一种在冷却通道盖中具有插入件的活塞。该插入件被成形为在底部较宽，因此其可以浓缩进入冷却通道的油，并且被成形为在整个通道中有效地分配油。

Nardi的WO97/48896公开了一种具有进油口的活塞，该进油口的底部比通向冷却通道的入口更宽。进油口的壁呈锥形，以将油偏转到冷却通道的内部。进油口形成为穿过活塞基部的通道。尽管这种解决方案可能是有效的，但由于形成细长进油口所需的材料完全围绕活塞的圆周延伸，因此所得到的活塞承受过重的重量。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于内燃机的活塞，具有封闭的冷却通道和锻造到活塞基体中的漏斗形状的进油口，而没有显著增加活塞的重量。

该目的是通过一种用于内燃机的活塞来实现的，该活塞由与下部连接的上部形成。上部具有活塞冠、燃烧室以及围绕活塞上部周向延伸的环形带。下部包含销座和活塞裙。周向冷却通道通过接合上部和下部形成并且具有由下部形成的底面。上部和下部中的每一个均具有终止于接合表面中的内周壁和外周壁。上部的外周壁的接合表面与下部的外周壁的接合表面接合，并且上部和下部的内周壁的接合表面也通过钎焊或焊接接合，并且一个这样的示例可能包括摩擦焊接。因此，在接合的内周壁与外周壁之间形成闭合的冷却通道。

至少有一个进油口与活塞下部一体形成，优选地通过锻造。进口具有下端和在冷却通道的底面处终止的上端。一个孔从下端延伸穿过进油口，向上穿过冷却通道的底面。孔的圆周从下端到上端减小，因此进油口形成漏斗形状。进油口的一侧由活塞裙的内壁形成，并且相对侧由与活塞裙连接的周向套环(collar)形成。

在一个实施方案中，进油口位于其中一个销座的附近，并且套环的一端与活塞裙连接并且另一端与相应销座的内壁连接。

进油口的漏斗形状使得可以进入冷却通道的冷却油的量最大化，因为喷入进口的油偏离倾斜的壁并且可以以各种角度进入冷却通道。为了获得最佳效果，孔在上端处的面积与孔在下端处的面积之比在1:2至1:8的范围内。

孔可以是非圆形的，即在下端处是椭圆形的并且在上端处是圆形的或非圆形的。下端处的椭圆形允许使用发出非圆形喷雾的分流喷油嘴。将喷射流与下端的形状对齐使得进油口收集尽可能多的油，并且将其送入冷却通道，而没有过多的回溅。

在一个实施方案中，活塞裙的形成进油口的内壁的区域中具有轴向凹槽，其限定了孔的侧面之一。

套环和因此进油口本身优选地具有在5mm与12mm之间的轴向高度。但是，可以理解的是，套环的高度与活塞的尺寸和活塞与连接杆之间的可用间隙有关。在一些形式中，套环高度可能超过20mm，以进一步增加进入和流过冷却通道的油的收集。套环具有通过弯曲的底部接合的内壁和外壁。弯曲的底部优选地具有4mm-15mm的曲率半径。在优选的实施方案中，具有彼此成大约180°设置的两个进油口。在这种情况下，其中一个进口用作出油口，以允许油从冷却通道回流。

附图说明

本发明的其他目的和特征将从以下结合附图考虑的详细描述变得显而易见。然而，应该理解的是，附图仅被设计作为例证而不是限制本发明。

在附图中，其中在几个视图中相似的参考标号指示相似的元件：

·图1示出了根据本发明的活塞的横截面图；

·图2示出了活塞的侧视图和仰视图；

·图3示出了活塞的仰视图；以及

·图4以横截面图示出了穿过进油口的喷油模式。

具体实施方式

现在详细参考附图，并且具体地，图1-图3示出了根据本发明的活塞10，其中图1的横截面图是沿图3的线I-I截取的。活塞10由具有活塞冠21、环形带22和燃烧室23的上部20形成。下部30由两个销座31和裙部32构成。通过将上部20的内周壁24、外周壁25与下部30的内周壁34、外周壁35通过钎焊或焊接接合，在上部10与下部20之间形成闭合的冷却通道40，以封闭冷却通道40。

为了允许冷却油进入冷却通道40，设置至少一个进油口50，其穿过冷却通道40的底面。进油口50具有被套环52围绕的孔51，该套环在裙部32与销座31之间延伸。套环52与下部30一体地锻造。孔51在区域53中延伸到裙部32的内壁中。套环52和内裙壁36形成进油口50，其具有漏斗形状，如图1所示。孔51在进口50的下端中的直径d₁比在延伸到冷却通道40中的上端中的直径d₂大。例如，d₁可以是16mm，而d₂优选地在20mm与45mm之间。特别地，孔51在进油口50的下端中的面积是孔51在在冷却通道40的底面处的上端中的面积的2至8倍。

套环52具有通过弯曲的底部56接合的内壁54和外壁55。弯曲的底部56优选地具有4mm-15mm的曲率半径。内壁54是倾斜的，以形成进油口50的漏斗形状。

如图3所示，可以具有位于活塞10的相对侧上的两个进油口50。每个进口50中的孔51具有椭圆形形状60，其在进口50的下端处具有直径d₂。当使用如图4所示的分流喷油嘴70时，该形状是有利的，因为离开喷嘴70的喷雾71的椭圆形形状完全被孔51捕获，并且以最小的回溅被引导穿过孔51进入冷却通道40中。

由于通过套环52构造进油口50，需要非常少的附加材料来构造漏斗形状的进油口。这使活塞的重量最小化，从而提高性能。将进油口50构造为底部中的椭圆形进口使得在最大程度上捕获油，特别是在使用分流喷油嘴时。此外，漏斗形状的进油口的锻造减少了在进口孔周围形成漏斗通常所需的二次操作。例如，所锻造的进口可以减少或省略插入件以及压配合或螺纹操作以将插入件固定到孔中，降低了活塞的制造成本。

因此，尽管已经仅示出和描述了本发明的少数几个实施方案，但显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行许多改变和修改。

Claims (9)

1.一种用于内燃机的活塞，包括：

-上部，具有燃烧室、顶部平台和围绕所述活塞上部周向延伸的环形带，

-与所述上部连接的下部，所述下部具有销座和活塞裙；

-由所述上部和下部形成并且具有由所述下部形成的底面的周向冷却通道；以及

-与所述活塞下部一体形成的至少一个进油口，所述至少一个进油口具有下端和上端，所述上端终止于所述冷却通道的所述底面，所述进油口具有从所述下端延伸穿过所述冷却通道的所述底面的孔，其中，所述孔的圆周从所述上端到所述下端增加，其中，所述进油口的一侧由所述活塞裙的内壁形成，并且相对侧由与所述活塞裙连接的周向套环形成，

所述套环与所述下部一体地锻造并且具有通过弯曲的底部接合的内壁和外壁，其中所述内壁是倾斜的，所述弯曲的底部具有4mm-15mm的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述套环的一端与所述活塞裙连接，并且另一端与所述销座之一的内壁连接。

3.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述孔在所述上端处的面积与所述孔在所述下端处的面积之比在1:2至1:8的范围内。

4.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述孔在所述下端处是非圆形的。

5.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述活塞裙的形成所述进油口的所述内壁的区域中具有轴向凹槽，所述凹槽限定所述孔的侧面。

6.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述进油口通过锻造制成。

7.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述套环具有在5mm-12mm之间的轴向高度。

8.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述上部焊接至所述下部。

9.根据权利要求1所述的活塞，其中，具有彼此成大约180°设置的两个进油口。

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