CN108547707A - 分体式钢顶钢裙活塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃机活塞技术领域，公开了分体式钢顶钢裙活塞，包括活塞钢顶和活塞钢裙，活塞钢顶内开有油腔，活塞钢顶上设有油盖，活塞钢顶中部一体成型有中空柱状的第一凸起，第一凸起上对称设置有第一定位孔，活塞钢裙中部一体成型有中空柱状的第二凸起，第二凸起上对称设置有与第一定位孔配合的第二定位孔，活塞钢顶和活塞钢裙通过第一凸起和第二凸起形成过盈配合，第一定位孔和第二定位孔之间连接有定位件，活塞钢裙上开有数排通孔和环槽。本发明解决了现有技术中由于活塞结构的整体化设计而造成加工难度增大或者活塞整体过重的问题。

Description

分体式钢顶钢裙活塞

技术领域

本发明涉及内燃机活塞技术领域，具体涉及了一种分体式钢顶钢裙活塞。

背景技术

活塞，作为内燃机中至关重要的组成部分，承受着交变的机械负荷和热负荷，在工作的过程中处于高温、高压的环境下进行高速的运转。现有的活塞包括一体成型的活塞顶和活塞裙，活塞顶内设有油腔，当活塞在内燃机的缸体中工作时，活塞将不断与缸壁发生作用力，产生摩擦和热量，油腔中的润滑油将流出，一方面对活塞进行润滑，减小活塞与缸体之间的摩擦，另一方面对活塞进行降温，避免活塞温度过高而导致严重变形，影响活塞的正常工作。

上述现有的活塞在活塞顶加工开设油腔时，由于活塞顶和活塞裙是整体化设计，活塞裙的存在将对整个加工造成阻碍，增大了加工的难度；实际生产中为了便于加工油腔通常会将活塞顶与活塞裙之间连接部的长度加长，这将导致活塞整体过重，影响活塞的工作效率。

发明内容

针对上述存在的不足，本发明的目的是提供一种分体式钢顶钢裙活塞，以解决现有技术中由于活塞结构的整体化设计而造成加工难度增大或者活塞整体过重的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

分体式钢顶钢裙活塞，包括活塞钢顶和活塞钢裙，活塞钢顶内开有油腔，活塞钢顶上设有油盖，活塞钢顶中部一体成型有中空柱状的第一凸起，第一凸起上对称设置有第一定位孔，活塞钢裙中部一体成型有中空柱状的第二凸起，第二凸起上对称设置有与第一定位孔配合的第二定位孔，活塞钢顶和活塞钢裙通过第一凸起和第二凸起形成过盈配合，第一定位孔和第二定位孔之间连接有定位件，活塞钢裙上开有数排通孔和环槽。

本发明的原理：活塞钢顶与活塞钢裙为两个分离的个体，在加工过程中能够很好地对活塞钢顶单独进行开油腔，不会受到来自活塞钢裙的阻碍，降低了加工的难度；同时活塞钢顶与活塞钢裙首先通过第一凸起和第二凸起形成过盈配合，使两者固定连接，期间第一凸起上的第一定位孔和第二凸起上的第二定位孔相互对齐，再通过定位件将第一定位孔和第二定位孔连接形成二次固定，避免活塞在高速运转的过程中发生松动。当活塞运行时，油腔内的润滑油将从油腔与油盖之间的缝隙流出，并沿着活塞钢顶流动，一方面对活塞钢顶进行润滑，减小活塞钢顶与缸体之间的摩擦，另一方面对活塞钢顶进行降温，避免活塞钢顶温度过高而导致严重变形，影响活塞的正常工作。同时缸体壁上的润滑油会进入到环槽内，并沿着活塞钢裙流动，对活塞钢裙进行润滑，减小活塞钢裙与缸体之间的摩擦。

本发明的有益效果：与现有技术相比，

1、通过设置活塞钢顶和活塞钢裙，采用刚性材质，增大硬度和强度，提高耐磨度，从而减小活塞钢顶和活塞钢裙的磨损，延长活塞的使用寿命。

2、通过设置第一凸起和第二凸起，利用第一凸起和第二凸起形成过盈配合使活塞钢顶和活塞钢裙进行固定，然后再设置第一定位孔和第二定位孔，利用定位件将第一定位孔和第二定位孔连接对活塞形成二次固定，通过双重固定，减小活塞钢顶和活塞钢裙之间的相对运动，避免活塞在高速运转的过程中发生松动，增加活塞的稳定性，从而提高活塞的工作效果。

3、通过设置通孔，一方面达到减轻活塞重量的效果，使活塞能够更加灵活、轻便地运行，从而减小能耗；另一方面可增大活塞钢裙与润滑油的接触面积，提高冷却效果，降低活塞的温度，减小活塞在运行过程中因受热而产生的形变。

4、通过设置环槽，利用环槽对流经活塞钢裙的润滑油起到一定的储存作用，即环槽内始终存有润滑油，达到减小活塞裙部与内燃机缸壁之间摩擦的效果，从而降低活塞的磨损，同时环槽的设计，同样也增大了活塞钢裙与润滑油的接触面积，提高了冷却效果。

进一步，所述第一凸起上固定套接有膨胀块，膨胀块位于油腔内，油腔内滑动连接有与膨胀块相抵的环形挡板，环形挡板与油腔壁之间连接有弹簧。活塞运行的过程中，当内燃机缸体内进行燃烧反应时，活塞温度会瞬间上升，第一凸起的温度也会瞬间上升，此时膨胀块受热而体积增大，将推动挡板滑动，弹簧将发生形变，挡板将推动油缸内的润滑油，使润滑油更快、更容易地从油腔与油盖之间的缝隙流出，及时对活塞钢顶进行润滑，避免高温环境下因润滑不及时而导致活塞与缸体之间摩擦过大，从而造成活塞灼伤的问题。当缸体内完成一次燃烧后，活塞温度将降低，此时膨胀块的体积将恢复，弹簧将使挡板复位。通过利用活塞上温度的变化，实现对润滑油流出量的控制，确保活塞在高温时也能够正常地运行。

进一步，所述环槽在靠近活塞钢顶的位置设置密集，在远离活塞钢顶的位置设置稀疏。由于活塞运行时，通常情况下是活塞钢顶朝上，因此过程中油腔中的润滑有将经油孔从活塞钢裙顶部(即靠近活塞钢顶的位置)，向活塞钢裙底部(即远离活塞钢顶的位置)流动；使缸体壁上的润滑油能够及时与密集设置在活塞钢裙顶部的环槽接触，达到最大程度的冷却效果。

进一步，所述在靠近活塞钢顶处通孔的数量少于在远离活塞钢顶处通孔的数量。活塞运行的过程中，活塞钢裙靠近活塞钢顶处受力最大，此处减少通孔的数量，相对地增大活塞钢裙与内燃机缸壁的接触面积，避免活塞局部受力过大；而远离活塞钢顶处受力最小，此处增加通孔的数量，直接达到减重和润滑的效果。

进一步，所述定位件为定位销。设置定位销，便于对活塞钢顶和活塞钢裙进行二次固定，操作简单、快捷。

进一步，所述第一定位孔和第二定位孔内均设有螺纹，定位件为螺栓与螺母。便于进行拆卸和更换。

进一步，所述油盖上开有数圈凹槽。增加油腔内润滑油与油盖的接触面积，提高散热效果。

进一步，所述活塞钢顶上开有活塞槽沟，活塞槽沟内嵌有用于刮油的活塞环，活塞钢顶上开有若干与活塞钢裙相对的细孔。活塞运行的过程中，通过活塞环随活塞滑动将缸体壁上的润滑油刮入到活塞槽沟中，润滑油将沿着活塞槽沟流经整个活塞钢顶，对活塞钢顶进行二次润滑，进一步减小活塞钢顶与缸体之间的摩擦，从而减小活塞的磨损；同时润滑油将通过细孔流到活塞钢裙表面，对活塞钢裙进行润滑和降温。

附图说明

图1为本发明实施例一的示意图；

图2为本发明实施例一中第一凸起与第二凸起连接的剖视图；

图3为本发明实施例一中活塞钢顶的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：活塞钢顶1、活塞钢裙2、第一凸起3、第一定位孔4、第二凸起5、第二定位孔6、定位销7、油腔8、油盖9、凹槽10、注油孔11、导油管12、细孔13、通孔14、环槽15、记忆金属16、环形挡板17、弹簧18、活塞槽沟19、活塞环20。

实施例一基本如附图1至图3所示：

分体式钢顶钢裙活塞，包括活塞钢顶1和活塞钢裙2，活塞钢顶1中部一体成型有中空柱状的第一凸起3，第一凸起3上对称设置有第一定位孔4，活塞钢裙2中部一体成型有中空柱状的第二凸起5，第二凸起5上对称设置有与第一定位孔4配合的第二定位孔6，第一凸起3的直径小于第二凸起5的直径，活塞钢顶1和活塞钢裙2通过第一凸起3和第二凸起5形成过盈配合，第一定位孔4和第二定位孔6之间连接有定位件，本实施例中的定位件为定位销7。活塞钢顶1内开有油腔8，活塞钢顶1上连接有与油腔8密封连接的橡胶制成的油盖9，油盖9上开有数圈凹槽10(如图3所示)，油盖9上开有注油孔11，活塞钢裙2上固接有与注油孔11连通的导油管12，通过导油管12和注油孔11及时地向油腔8补充润滑油，保证对活塞的润滑。第一凸起3上固定套接有受热体积增大的膨胀块，膨胀块优选为记忆金属16(如图2所示)，记忆金属16位于油腔8内，油腔8内滑动连接有与记忆金属16相抵的环形挡板17，环形挡板17与油腔8壁之间焊接有弹簧18。活塞钢顶1上开有细孔13，当活塞钢顶1与活塞钢裙2组合时，细孔13正好与活塞钢裙2相对；活塞钢裙2上开有四排通孔14和环槽15，在靠近活塞钢顶1处通孔14的数量少于在远离活塞钢顶1处通孔14的数量，环槽15在靠近活塞钢顶1的位置设置密集，在远离活塞钢顶1的位置设置稀疏。活塞钢顶1上开有活塞槽沟19，活塞槽沟19内嵌有用于刮油的活塞环20。

具体实施时，活塞钢顶1与活塞钢裙2为两个分离的个体，可对活塞钢顶1与活塞钢裙2进行独立加工，因此在加工过程中能够很好地对活塞钢顶1单独进行开油腔8，不会受到来自活塞钢裙2的阻碍，降低了加工的难度。这种情况下就无需将活塞顶与活塞裙之间连接部(本实施例中为第一凸起3和第二凸起5)的长度设置过长，从而减小了活塞的整体长度，一方面可减小活塞的重量，使活塞运行效率更好，且振动减小，从而更加稳定；另一方面润滑油的行程将缩短，能够快速地流遍活塞钢顶1和活塞钢裙2，实现及时润滑和降温的作用，减小活塞的磨损。组装时，活塞钢顶1与活塞钢裙2首先通过第一凸起3和第二凸起5形成过盈配合，使两者固定连接，期间让第一凸起3上的第一定位孔4和第二凸起5上的第二定位孔6相互对齐，再通过定位销7将第一定位孔4和第二定位孔6连接形成二次固定，避免活塞在高速运转的过程中发生松动。

当活塞运行时，油腔8内的润滑油将从油腔8与油盖9之间的缝隙流出，并沿着活塞钢顶1流动，一方面对活塞钢顶1进行润滑，减小活塞钢顶1与缸体之间的摩擦，另一方面对活塞钢顶1进行降温，避免活塞钢顶1温度过高而导致严重变形，影响活塞的正常工作。而内燃机缸体壁上的润滑油会进入到环槽15内，并沿着活塞钢裙2流动，期间将流经通孔14，对活塞钢裙2进行润滑，减小活塞钢裙2与缸体之间的摩擦。同时活塞环20上下滑动将缸体壁上的润滑油刮入到活塞槽沟19中，润滑油将沿着活塞槽沟19流经整个活塞钢顶1，并流进细孔13中，由于细孔13与活塞钢裙2相对，最后润滑油将流入到活塞钢裙2上，能够同时对活塞钢顶1和活塞钢裙2进行二次润滑以及降温，进一步减小活塞与缸体之间的摩擦，从而减小活塞的磨损。

活塞运行的过程中，当内燃机缸体内进行燃烧反应时，油盖9会受热膨胀而体积增大，可能会将油腔8与油盖9之间的间歇堵死，此时活塞温度也会瞬间上升，第一凸起3的温度也会瞬间上升，此时记忆金属16受热而体积增大，将推动挡板滑动，弹簧18将被压缩，挡板将推动油缸内的润滑油，油腔8内压强增大，使润滑油更快、更容易地从油腔8与油盖9之间的缝隙流出，及时对活塞钢顶1进行润滑，避免油盖9膨胀将油腔8与油盖9之间的间歇堵死，防止高温环境下因润滑不及时而导致活塞与缸体之间摩擦过大，从而造成活塞灼伤的问题。当缸体内完成一次燃烧后，活塞温度将降低，此时记忆金属16的体积将恢复，弹簧18将推动挡板复位，油腔8内压强减小，此时通过导油管12和注油孔11及时地向油腔8补充润滑油，保证油腔8内有充足的润滑油。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于：第一定位孔4和第二定位孔6内均一体成型有螺纹，定位件为螺栓与螺母。固定时，将螺栓穿过第一定位孔4和第二定位孔6，再将螺母套结在螺栓上，进行旋紧。该固定方式更加便于进行拆卸和更换。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.分体式钢顶钢裙活塞，包括活塞钢顶和活塞钢裙，活塞钢顶内开有油腔，活塞钢顶上设有油盖，其特征在于：活塞钢顶中部一体成型有中空柱状的第一凸起，第一凸起上对称设置有第一定位孔，活塞钢裙中部一体成型有中空柱状的第二凸起，第二凸起上对称设置有与第一定位孔配合的第二定位孔，活塞钢顶和活塞钢裙通过第一凸起和第二凸起形成过盈配合，第一定位孔和第二定位孔之间连接有定位件，活塞钢裙上开有数排通孔和环槽。

2.根据权利要求1所述的分体式钢顶钢裙活塞，其特征在于：所述第一凸起上固定套接有受热体积增大的膨胀块，膨胀块位于油腔内，油腔内滑动连接有与膨胀块相抵的环形挡板，环形挡板与油腔壁之间连接有弹簧。

3.根据权利要求2所述的分体式钢顶钢裙活塞，其特征在于：所述环槽在靠近活塞钢顶的位置设置密集，在远离活塞钢顶的位置设置稀疏。

4.根据权利要求3所述的分体式钢顶钢裙活塞，其特征在于：所述在靠近活塞钢顶处通孔的数量少于在远离活塞钢顶处通孔的数量。

5.根据权利要求4所述的分体式钢顶钢裙活塞，其特征在于：所述定位件为定位销。

6.根据权利要求4所述的分体式钢顶钢裙活塞，其特征在于：所述第一定位孔和第二定位孔内均设有螺纹，定位件为螺栓与螺母。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的分体式钢顶钢裙活塞，其特征在于：所述油盖上开有数圈凹槽。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的分体式钢顶钢裙活塞，其特征在于：所述活塞钢顶上开有活塞槽沟，活塞槽沟内嵌有用于刮油的活塞环，活塞钢顶上开有若干与活塞钢裙相对的细孔。