CN109996948A - 用于内燃机的钢制活塞 - Google Patents

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Abstract

本发明设计用于内燃机的钢制活塞，包括冷却管道和裙部表面(12,14)，活塞(10)在安装状态下利用该表面抵靠在气缸孔或气缸套的压力侧和反压力侧。其中裙部表面(12)的宽度比另一个裙部表面(14)小约25‑50％。

Description

用于内燃机的钢制活塞
技术领域
本发明涉及用于内燃机的钢制活塞。
背景技术
钢制活塞是频繁使用的，尤其是用于重负荷内燃机，这些钢制活塞通常设计成相对于活塞轴线旋转对称。一个示例就是根据US 2012/0037112A1的活塞。另外，US 8,220,432B2公开了于其轴表面非对称的活塞。
轴表面的宽度通常由于安装空间有关的条件决定，这些条件通过小连杆销眼和活塞内部区域中的油喷嘴位置进行限定。由于气缸峰值压力高，所以该重负荷活塞的小连杆销眼相对较宽。油喷嘴被放置靠近被连杆旋转运动所占据的安装空间，因而确定了轴表面的最小内部宽度。这导致了轴宽度为活塞直径的70％-80％。轴表面和活塞毂之间的连接壁通常以笔直的方式形成。
在活塞不具有阀套且不具有销孔错位的情况下，关于活塞轴线的旋转对称设计允许在发动机中进行抗扭矩安装。
发明内容
本发明是基于这样的目的，即形成在摩擦和燃料消耗方面有改进的钢制活塞。
该目的通过权利要求1中描述的钢制活塞得以解决。
因此，其包括轴表面，轴表面中的一个比另一个窄25％～50％。轴宽度减少30％～35％，特别是减少约33％是特别优选的。这导致了流体动力学摩擦的降低，根据发明人的发现，流体动力学摩擦与燃料消耗相关。要在宽度方面降低的轴表面的选择是取决于油喷嘴的位置，其中，没有变化的、较宽的轴表面优选地设置在带有油喷嘴的一侧，并且相对的轴表面表示待减小的一侧。根据本发明，通常设置在钢制活塞中的旋转对称性被摒弃，其中，根据本发明的钢制活塞仍然满足要求，并且不仅摩擦而且重量可以以被有利地降低。
例如，这可以减低燃料消耗。根据本发明的钢制活塞优选地用在重负荷柴油发动机中。大量的模拟计算显示，重负荷钢制活塞在公路行驶的正常操作点处的摩擦主要是由流体动力学部件决定。除了其它因素以外，流体动力学摩擦很大程度上取决于接触表面的尺寸。因此，燃料消耗的减少是通过减少活塞的轴接触表面的宽度实现的。
由于根据本发明的钢制活塞具有至少一个冷却通道，所以需要设置冷却通道出口，冷却通道出口优选地设置在较小轴表面的一侧。与此无关的是，冷却通道出口根据本发明居中地设置，以使得射出的油以有利的方式到达枢转连接杆并因而沿着小连杆销孔的方向部分地输送，以使得可以在这里以有利的方式进行润滑。这种布置也有利地消除了额外的出口或排水孔的需要。
本发明的优选的进一步改进在另外的权利要求进行描述。
特别地关于脱模(例如从锻模脱模)，这样的实施例是优选地，即较小的轴表面在其面向活塞冠部的端部比在相对端部处的更宽。
通常，轴表面通过所谓的连接壁与销毂连接。在这里描述的本发明允许至少一个轴表面倾斜地连接，这对于连接的刚度来说是有利的。
关于较宽轴表面(其优选设置在压力侧)的刚度，如果其具有至少一个凸起、变厚或突出，则是有利的。
最后，优选的是，根据本发明的钢制活塞由通过摩擦焊接连接的至少两个部件所组成。该活塞的下部可以通过锻造或铸造生产。在锻造制造工艺中，应当提供脱模倒角。这导致了轴表面的实施例，其中，轴表面在它们面对活塞冠部的分别端部的相应端部处比在相对端部处更宽。
附图说明
在下文中，使用来自于附图的示例性实施例更加详细地解释本发明。
附图显示如下：
图1为根据本发明的活塞的下侧视图；以及
图2为根据本发明的活塞的侧视图。
具体实施方式
如图1可以看到，轴表面12(在所示的示例中设置在反压侧)和压力侧上的轴表面14通过连接壁20与包括活塞销孔的活塞毂26连接。位于反压侧上的轴表面显然是较小的，特别是较窄的，如在图2的侧视图中可以另外地看到。然而，如果油喷嘴的位置位于反压侧上，则也可以将位于压力侧上的轴表面14变得较小。
图1另外显示了冷却通道出口16大致居中地布置，同时冷却通道入口24横向地设置。关于压力侧，图1以这样的方式显示了优选实施例，轴壁的内侧在这一侧的下端部处具有凸起22。但是，其优选地沿着活塞轴线的方向在轴壁的全部“高度”上延伸。也就是说，轴的壁在中间大致上变厚了或者朝着内侧突出。该凸起例如在大约轴表面14宽度的1/3上延伸，并且像轴表面14的壁厚的两个过渡一样，是圆形的。在这方面，在凸起22的每侧均形成凹面。
图2另外显示了较小的轴表面12在其朝向活塞冠部18的端部处比在相对端部处略宽。但是，除了明显倒角的下端部之外，在上端部处沿着圆周方向测量的宽度最大是下端部处宽度的120％。另外，至少一个轴表面(优选轴表面12、14)的横向边缘大致笔直地延伸。最后，在所示的示例中，较大的轴表面14在上端部和下端部处具有大致相同的宽度。

Claims (5)

1.用于内燃机的钢制活塞(10)，具有至少一个冷却通道和轴表面(12、14)，所述活塞(10)在安装状态下利用所述轴表面邻接压力侧和背压力侧上的缸套或气缸衬垫，
其中，一个轴表面(12)的宽度比其它轴表面小25％～50％，以及
冷却通道出口(16)居中地布置在较窄的轴表面的侧部上。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，较窄的轴表面(12)在朝向活塞冠部(18)的一个端部处比相对于所述活塞冠部(18)的端部处更宽。
3.根据前述权利要求中任一项所述的活塞，其特征在于，轴表面(12、14)通过连接壁(20)与活塞毂(26)连接，并且轴表面(12、14)和所述活塞毂(26)之间的至少一个连接壁(20)倾斜地设计。
4.根据前述权利要求中任一项所述的活塞，其特征在于，较宽的轴表面(14)具有至少一个位于内侧的的凸面(22)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的活塞，其特征在于，其由通过摩擦焊接连接的至少两个部件所组成。
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