CN110050120A - 用于内燃机的活塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机(2)的活塞(1)，‑具有活塞体(5)，所述活塞体(5)包括活塞裙(3)和活塞头(4)，‑其中所述活塞头(4)具有至少部分周向的冷却通道(6)，用于接收冷却介质(7)，所述冷却通道在背离活塞顶(8)的一侧开口，‑其中至少一个冷却通道盖(10)至少部分地封闭所述冷却通道(6)，‑具有活塞销凸台(11)，其具有用于容纳活塞销的凸台孔(12)，‑具有活塞销润滑通道(14)，其与所述冷却通道(6)流体连接，并在所述沿活塞销的方向上延伸。本发明在文中必要包括，‑在所述活塞体(5)上形成凹穴(15)，所述凹穴至少部分地形成所述活塞销润滑通道(14)，‑冷却通道盖(10)具有至少一个凸耳(16)，其径向向内偏移，并且与所述凹穴(15)一起形成所述活塞销润滑通道(10)。

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，根据权利要求1的前序部分所述，所述活塞具有活塞体，所述活塞体包括活塞裙和活塞头。本发明还涉及一种具有至少一个这种活塞的内燃机。

背景技术

所述类型的内燃机是众所周知的，并且已经以多种形式用于机动车辆结构中。为了能够在这种情况下提高活塞并且进而提高内燃机的性能，活塞在经受高热应力的区域中被额外地冷却，例如，在燃烧室凹部和/或火地上，为此目的，在活塞头中通常布置有周向的冷却通道。在该冷却通道中布置有冷却介质，其带来了从燃烧室凹部或火地到活塞下侧的较冷区域的热传递的改善。在开放式冷却通道的情况下，通常将冷却油喷射到所述通道中。在这种情况下，这种冷却通道具有冷却油供给到冷却通道并从冷却通道排出的至少一个冷却油入口和至少一个冷却油出口。在单件式活塞的情况下，冷却通道通常形成有后续附接的附加冷却通道盖。例如成形为金属板环的这些冷却通道盖在现有技术中是众所周知的。

DE4039754A1公开了一种用于内燃机的所述类型的活塞，所述活塞具有金属板环，用于覆盖接收冷却油的环形腔。一方面，金属板环的轴环位于环形壁的凹槽中，另一方面，金属板环借助于保持带在预载荷下支撑在凸台衬套上。为了在实现与改进的活塞冷却的同时增加活塞销润滑，在金属板环上设置凸缘(bead)，以便将一些冷却油引导到活塞销凸台上。此处的缺点是冷却油不会选择性地撞击活塞销凸台，而是以不受控制的方式滴落，因此，不可能有效地进行活塞销润滑。

为了实现选择性活塞销润滑，经常引入从冷却通道沿活塞销方向引导的“润滑孔”，或者提供沿活塞销凸台方向引导的冷却油排出孔。例如，WO2007/076811A2公开了一种用于内燃机的活塞，该活塞除了活塞头中的环形冷却通道之外还具有为了冷却活塞销凸台各自在活塞销凸台的方向上对齐的至少一个供油孔和至少一个排油孔。这种孔的缺点在于它们必须后续借助于附加的工作步骤而引入，从而增加了生产成本。

发明内容

因此，本发明涉及为所述类型的内燃机指定改进实施例或至少替代实施例的问题，本实施例尤其克服了现有技术中已知的缺点并且还可以在从制造的角度来看以合理的成本进行生产。

根据本发明，该问题通过独立权利要求1的主题解决。有利实施例为从属权利要求的主题。

本发明基于这样的总体构思，通过设计与冷却通道流体连接的活塞销润滑通道以将冷却介质选择性地引导到活塞销或活塞销凸台上，以便能够精确地冷却和润滑该活塞销或活塞销凸台，来提高内燃机的性能和使用寿命。为此目的，基本方法是将活塞坯料锻造成一种形成活塞销润滑通道的至少一部分的凹穴。因为所有必要的是锻造工具的适应利用，因此是以中性成本完成的。后续引入的冷却通道盖设有凸耳，该凸耳与凹穴一起在活塞坯料上形成活塞销润滑通道。以这种方式，活塞销润滑通道可以在没有昂贵的后续孔的情况下形成，于是可以实现低成本的生产。在此，根据本发明的用于这种内燃机的活塞具有至少一个活塞体，所述活塞体包括活塞裙和活塞头，其中活塞头具有至少部分周向的冷却通道，用于接收冷却介质，所述冷却通道在背离活塞顶的一侧开口。所述冷却通道至少部分地由冷却通道盖封闭。所述活塞还具有活塞销凸台，优选地，彼此间隔开的两个这样的活塞销凸台，在每个凸台上设置有凸台孔以容纳活塞销。此外，所述活塞具有活塞销润滑通道，所述活塞销润滑通道与冷却通道流体连通并且在活塞销的方向上延伸。这种凹穴在活塞体上形成，所述凹穴至少部分地形成活塞销润滑通道。冷却通道盖具有至少一个这种凸耳，该凸耳径向向内偏移，并且与凹穴一起在活塞体上形成活塞销润滑通道。所述活塞销润滑通道的尺寸可以通过活塞体上的凹穴的设计以及冷却通道盖的凸耳的设计来实施。通过活塞销润滑通道的成形，可以实现活塞销凸台和设置在其上的活塞销之间的选择性润滑。

在根据本发明的活塞的有利扩展中，活塞销润滑通道被对齐，使得流经的冷却介质撞击在至少一个这种活塞销凸台和/或这种活塞销上。也就是说，活塞销润滑通道优选地从冷却通道一直延伸至少到活塞内的区域，在该区域中，流经活塞销润滑通道的这种冷却介质至少可以撞击到活塞销凸台或活塞销上。特别优选的是，冷却介质撞击可能存在机械运动的那些点，例如，在活塞销和活塞销凸台之间，在活塞销设置有浮动支撑部的情况下，例如在活塞销和布置在其上的连杆之间。

在另一个有利的扩展中，冷却通道盖设计为两件式金属板环，其具有至少一个冷却介质入口和一个冷却介质出口。两件式金属板环可显着便于活塞体上的后续安装。冷却介质入口开口和冷却介质出口开口优选地分别布置在相邻的金属板环零件之间，从而例如可以消除后续的用于穿透金属板部件的孔。

在根据本发明的构思的有利变型实施例中，在活塞体上形成有周向上间隔开180°的两个凹穴。此外，冷却通道盖具有两个凸耳，同样间隔开180°并径向向内偏移，并且因此它们连同两个凹穴一起分别形成这样的偏置180°的两个活塞销润滑通道。根据本发明的构思，可以想到并且同样地保护用于这种内燃机中的这种活塞的任何数量的活塞销润滑通道。

在另一个有利的实施例中，冷却通道盖被夹紧，尤其是在预载荷下，在环形壁和环形肋之间。为此目的，可以在环形壁上布置凹槽，冷却通道盖的径向外轮廓延伸到该凹槽中，确保冷却通道盖轴向和径向地被保持。此外，除了凸耳的区域之外，冷却通道盖的径向内轮廓可以支撑在活塞体上和/或这种活塞销凸台上。

另一个有利的实施例设想了，尤其是在凸耳的区域中，冷却通道盖具有至少一个径向纵截面，其在背离活塞顶的一侧上深拉。冷却通道盖的深拉纵截面有利地形成在面向活塞销的一侧上。冷却通道盖可以与这种凹穴的形状具有相同的轮廓，例如，在凹穴的区域中，于是形成的活塞销润滑通道由于凹穴和冷却通道盖之间的恒定轴向间距而具有恒定的轴向高度。

在另一个有利的变型实施例中，冷却通道盖，尤其是凸耳，在径向内纵端部上具有滴落的边缘，所述边缘在至少一个这种活塞销上突出。具有滴落的边缘形式的冷却通道盖的径向重叠使得冷却介质能够滴落到活塞销上。

另一个有利的实施例设想了，活塞设计为钢制活塞或例如由灰铸铁组成的铸造活塞，和/或冷却介质尤其包括冷却油。有利的是，冷却油既用于冷却又用于润滑可机械移动的部件。活塞可以优选地设计为单件式钢活塞，而在布置冷却通道盖之后可以参考多件式活塞。

本发明的其他重要特征和优点将从从属权利要求、附图和参考附图进行相关附图说明中变得显而易见。

不言而喻的是，上述特征和下面将说明的特征在不超出本发明范围的情况下不仅可以以分别指出的组合使用，而且可以以其他组合或单独使用。

附图说明

附图中示出了本发明的优选实施例，并且在以下描述中更详细地解释了本发明的优选实施例，其中相同的附图标记涉及相同或相似或功能相同的部件。

在附图中，每个图都是示意图：

图1示出了根据本发明的用于内燃机的活塞在活塞销润滑通道区域中的截面图，

图2示出了成形为布置有单个凸耳的两件式金属板环的冷却通道盖的平面图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于内燃机2的活塞1在活塞销润滑通道14的区域中的截面图，作为详细视图(其他部分未示出)。活塞1设计为大致单件式活塞体5，其中活塞1由于后续安装的冷却通道盖10而可以被称为多件式活塞1，这将在下面更详细地说明。活塞体5具有活塞裙3和活塞头4，其中用于接收冷却介质7的至少部分周向的冷却通道6形成在活塞头4中。冷却通道6径向向外由环形壁21限定，并且径向向内由环形肋22限定。冷却通道6在轴向上远离活塞顶8的一侧是开放式设计。在活塞顶8的区域中，活塞图1还具有带有中央圆顶25的燃烧室凹部9。当然，圆顶25也可以非中心地布置。此外，所示的活塞1具有相互间隔开的两个活塞销凸台11，每个具有凸台孔12以容纳活塞销(其他部分未示出)。活塞销可以固定的方式夹紧在活塞销凸台11中，或者优选地，可以浮动的方式安装在活塞销凸台11中。为了覆盖冷却通道6，设置了上面已经提到过的至少部分地封闭冷却通道6的冷却通道盖10。形成活塞销润滑通道14的至少一部分的凹穴15在背离燃烧室凹部9的一侧上在活塞体5上布置在从环形肋22到活塞顶8的过渡区域中。根据图1，凹穴15的布置引起形成了活塞销润滑通道14相对于活塞顶8封闭并且在周向20的两侧封闭的一部分。活塞销润滑通道14径向向外延伸到冷却通道6中并且至少在活塞顶的方向上或在活塞销凸台11的方向上径向向内延伸。冷却通道6和活塞销润滑通道14因此彼此流体连接。为了轴向地覆盖活塞销润滑通道14，冷却通道盖10在凹穴15的区域中具有凸耳16，凸耳16径向向内偏移并且与凹穴15一起在活塞体5上形成活塞销润滑通道14。

活塞销润滑通道14可以优选地构造成使得冷却介质7经由冷却通道6流经活塞销润滑通道14，然后直接撞击活塞销凸台11或活塞销。此外，根据本发明的活塞1可以具有两个活塞销润滑通道14，它们在周向20上偏移180°并且分别由活塞体15上的两个凹穴15和冷却通道盖10上的两个凸耳16形成。

冷却通道盖10可以在环形壁21和环形肋22之间在预载荷下夹紧。为此目的，可以分别在环形壁21和/或环形肋22上设置冷却通道盖10延伸到其中并且可以在其中支撑的槽形凹槽。同样可以设想，冷却通道10在预载荷下经受一定的曲率。此外，冷却通道盖10可以在径向内纵端部上尤其是在凸耳16的径向内纵端部上具有滴落的边缘(drip edge)23。该滴落的边缘23可以在至少一个这种活塞销上径向向内突出，于是，从滴落的边缘23滴落的冷却介质7垂直地撞击在活塞销上。

这样的活塞1可以方便地设计为钢制活塞或例如由灰铸铁或精密铸造材料制成的铸造活塞1。此外，冷却介质7可以是冷却油24，其一方面具有至少一定的导热率以允许冷却空位，另一方面具有一定的润滑能力以确保减少机械移动的部件上的磨损。

图2示出了这种冷却通道盖10的平面图，其形状为布置有单个凸耳16的两件式金属板环17。设置为冷却介质入口18和/或冷却介质出口19的各个凹槽27可以布置在两件式金属板环17的金属板环截面26的相对侧上，除了凸耳16之外，所述截面是镜像对称的。同样可以想到的是，冷却通道盖10具有两个凸耳16，各自间隔开180°布置。凸耳16径向向内突出并且可以从金属板环17的其余部分轴向压出。例如，凸耳16可以至少在面向或背离活塞顶8的一侧的径向纵截面上深拉。

Claims (9)

1.一种用于内燃机(2)的活塞(1)，

-具有活塞体(5)，所述活塞体(5)包括活塞裙(3)和活塞头(4)，

-其中所述活塞头(4)具有至少部分周向的冷却通道(6)，用于接收冷却介质(7)，所述冷却通道在背离活塞顶(8)的一侧开口，

-其中至少一个冷却通道盖(10)至少部分地封闭所述冷却通道(6)，

-具有活塞销凸台(11)，其具有用于容纳活塞销的凸台孔(12)，

-具有活塞销润滑通道(14)，其与所述冷却通道(6)流体连接，并所述沿活塞销的方向延伸，

其特征在于，

-其中在所述活塞体(5)上形成凹穴(15)，所述凹穴至少部分地形成所述活塞销润滑通道(14)，

-其中冷却通道盖(10)具有至少一个凸耳(16)，其径向向内偏移，并且与所述凹穴(15)一起形成所述活塞销润滑通道(10)。

2.根据权利要求1所述的活塞，

其特征在于，

其中所述活塞销润滑通道(10)被对齐，使得流经的冷却介质(7)至少撞击在所述活塞销凸台(11)和/或活塞销上。

3.根据权利要求1或2所述的活塞，

其特征在于，

其中所述冷却通道盖(10)设计为两部分式金属板环(17)，其具有至少一个冷却介质入口开口(18)和一个冷却介质出口开口(19)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的活塞，

其特征在于，

-其中在所述活塞体(5)上形成在周向(20)上间隔180°的两个凹穴(15)，并且

-其中所述冷却通道盖(10)具有在周向(20)上间隔开180°并径向向内偏移的两个凸耳(16)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的活塞，

其特征在于，

其中所述冷却通道盖(10)夹在环形壁(21)和环形肋(22)之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的活塞，

其特征在于，

其中所述冷却通道盖(10)尤其是在凸耳(16)的区域中具有至少一个径向纵截面，其在背离所述活塞顶(8)的一侧上深拉。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的活塞，

其特征在于，

其中所述冷却通道盖(10)在径向内纵端部上，尤其是在所述凸耳(16)的径向内纵端部上，具有滴落的边缘(23)，所述边缘突出于至少一个这种活塞销。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的活塞，

其特征在于，

-所述活塞(1)设计为钢制活塞或铸造活塞(1)，尤其是由灰铸铁或精密铸造材料制成的铸造活塞，和/或

-所述冷却介质(7)尤其包括冷却油(24)。

9.一种具有至少一个汽缸的内燃机(2)，其中布置有根据权利要求1至8中任一项所述的活塞(1)。