CN110114570A - 重量优化的钢活塞 - Google Patents

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T·托马森
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    • F02F3/00—Pistons 
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Abstract

内燃机的活塞(1)，其具有上部件(2)，该上部件具有悬挂在该上部件上的活塞销座(3)和起承载作用的裙壁区段(5)，其中，所述起承载作用的裙壁区段(5)不受支撑地在不连接到活塞销座(3)上的情况下设置在上部件(2)上，并且肋条(6)从上部件(2)的下侧出发朝向起承载作用的裙壁区段(5)的内侧延伸。

Description

重量优化的钢活塞
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的特征的内燃机的活塞，其具有上部件，该上部件具有悬挂在该上部件上的活塞销座和起承载作用的裙壁区段。
背景技术
用于内燃机的活塞或是具有柱形的完全环绕的活塞裙，该活塞裙设置(悬挂)在活塞的上部件的下方。或是存在以所谓的盒式设计的活塞，其中，这种活塞具有起承载作用的裙壁区段，从而其活塞裙仅局部地存在并且不构成为完全柱形的。起承载作用的裙壁区段在其不受支撑的边缘区域中通过朝向活塞销座延伸的连接壁与活塞销座连接。由此实现了起承载作用的裙壁区段在活塞运行期间在内燃机的缸中的要求的支撑。为此要求，连接壁从每个销座朝向起承载作用的裙壁区段的侧部区域延伸。由于四连接壁的实施方案，增加了活塞的材料，以便实现起承载作用的裙壁区段在上部件上要求的支撑。对于这样的盒式设计的活塞的实例由DE10145589已知。利用已知的活塞的这种设计，在重量降低的同时在同时实现起承载作用的裙壁区段的要求的柔韧性的情况下实现了要求的裙壁刚性。然而，这样的活塞在其重量方面仍是无法令人满意的。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种内燃机的活塞，利用该内燃机的活塞避免开头描述的缺点并且在其重量方面、尤其是在重量降低方面进一步优化。
该目的通过权利要求1的特征得以解决。
按照本发明规定，起承载作用的裙壁区段在不连接到活塞销座的情况下不受支撑地(freistehend)设置在上部件上并且肋条从上部件的下侧出发朝向起承载作用的裙壁区段的内侧延伸。因此，根据本发明，在销座和起承载作用的裙壁区段的侧边缘之间存在的已知的连接壁被仅一个肋条代替，所述肋条在活塞的上部件、尤其是上部件的下侧与起承载作用的裙壁区段的内侧之间构成连接部。由此，活塞的重量显著降低并且同时实现起承载作用的裙壁区段到上部件上的连接。肋条的、尤其是其延伸部的、其形状的和其厚度的设计方案根据起承载作用的裙壁区段的支撑因此选择为，使得为了内燃机中的活塞的相应的使用目的，一方面实现起承载作用的裙壁区段的要求的支撑并且另一方面在活塞在内燃机的缸中运动期间提供起承载作用的裙壁区段的要求的柔韧性。
按照本发明的活塞能够根据常见的已知的制造方法来制造，例如以铸造方法制造，然而也可设想锻造方法。以特别有利的方式，活塞根据上述方法之一一件式地制造成具有不受支撑地设置在上部件上的起承载作用的裙壁区段、销座和上部件。也可设想，将各个元件(如裙壁区段、销座、上部件和类似物)制造成单个部件并且将所述各个元件通过接合方法不可拆地彼此连接。尤其是可以设想，上部件一件式地与悬挂的活塞销座以适合的方法制造并且独立于此地制造肋条和起承载作用的裙壁区段，所述肋条和起承载作用的裙壁区段之后借助于适合的接合方法在准备好的活塞的上部件上与上部件的销座附接。
肋条的延伸部原则上在高度上可变地适配于负载要求，优选最大延伸至下部的活塞端部上。
在本发明的扩展方案中，肋条延伸至起承载作用的裙壁区段的下边缘上。虽然原则上可设想，所述肋条不引导至下边缘上并且可以在起承载作用的裙壁区段(关于活塞冲程轴线)的延伸中终止，但肋条延伸至裙壁区段的下边缘上是特别有利的，以便实现起承载作用的裙壁区段在活塞的上部件上要求的布置和支撑。
在本发明的扩展方案中，肋条在活塞的内部区域中居中地延伸。这表示，所述肋条延伸通过活塞冲程轴线。这具有如下优点，由此活塞可以镜像对称地构造并且由此能够简化所使用的制造方法。
在本发明的扩展方案中，所述起承载作用的裙壁区段完全不受支撑地构成并且仅通过肋条设置在上部件上。虽然原则上可设想，起承载作用的裙壁区段直接设置并连接在上部件的下侧上，但也可设想，起承载作用的裙壁区段完全不受支撑地构成并且仅通过肋条连接在上部件、尤其是其下侧上。这种实施方案适合于如下情况，上部件连同其悬挂的销座和必要时还有肋条以适合的方法一件式地制造并且起承载作用的裙壁区段独立于此地实现。如果实现了这一点，则起承载作用的裙壁区段作为单个部件在肋条上在没有连接部的情况下、尤其是没有接合连接部的情况下仅在肋条上附接到上部件的下侧上。由此实现了进一步降低活塞的重量，因为起承载作用的裙壁区段的面仅需要构成为对于活塞在内燃机的缸中的支撑所需要的那样大。
在本发明的扩展方案中，起承载作用的裙壁区段具有凹部。通过这样的凹部同样能降低活塞的重量，而无需以不利的方式减小对于活塞在内燃机的缸中的支撑要求的面。以特别有利的方式，凹部平行于活塞冲程轴线延伸，然而也可设想其他的定向。
附图说明
根据本发明的活塞的实施例接下来进行说明并且根据附图解释。
具体实施方式
在图1至4中示出内燃机的活塞1的第一实施例。活塞1具有上部件2，该上部件具有：悬挂在其上的活塞销座3，在活塞销座中分别存在销孔4；和起承载作用的裙壁区段5。在该实施例中，所述起承载作用的裙壁区段5在三个侧上不受支撑地设置在上部件2上，其中，第四侧(一件式地或者附接地)直接连接至上部件2，尤其是连接至上部件的下侧。所述起承载作用的裙壁区段5被从上部件2的下侧出发朝向起承载作用的裙壁区段5延伸的肋条6支撑。所述肋条6居中对称地构成并且延伸通过活塞冲程轴线。
在图1至4中示出的活塞1可具有(但并不必须具有)冷却通道7以及燃烧室凹腔8。如果存在冷却通道7，则该冷却通道以已知方式在其下侧上被封闭并且具有进入开口和离开开口，以便能将冷却介质引入冷却通道7中，在那里循环并且又从冷却通道7引出。对于如下情况，即冷却通道7被肋条6中断的情况，可设想的是，构成两个冷却通道部分、尤其是冷却通道半部，或者在肋条6中设有穿过开口。
尤其是在图3中示出的冷却通道7不一定用作冷却通道，而是也可以简单地作为用于进一步降低重量的自由空间在上部件2中存在。
图6至7示出活塞1的类似的实施例，其中，相同的元件在图中设有如在图1至4中那样相同的附图标记。
在此尤其是示出，所述起承载作用的裙壁区段5具有凹部9。所述凹部9平行于活塞冲程轴线延伸，但也可以具有另外的定向。
虽然在之前的图中示出以及说明过，所述起承载作用的裙壁区段5以三个侧不受支撑地通过第四侧设置在上部件2上，在图8至10示出，所述起承载作用的裙壁区段5完全不受支撑地仅通过肋条6设置在上部件2的下侧上。这表示，所述起承载作用的裙壁区段5具有四个自由侧并且仅通过其内侧和肋条的延伸部与上部件2连接、尤其是在上部件的下侧与上部件连接。该设计方案尤其是不仅适合于当应该进一步降低活塞1的重量的情况，而且例如适合于如下情况：上部件2和肋条6应一件式地以适合的方法制造并且所述起承载作用的裙壁区段5与之独立地制造为单独的构件并且紧接着所述起承载作用的裙壁区段5通过合适的方法(例如热压焊、钎焊、粘接或类似方法)设置在肋条6上并且被不可拆地固定。
附图标记列表
1.活塞
2.上部件
3.活塞销座
4.销孔
5.起承载作用的裙壁区段
6.肋条
7.冷却通道
8.燃烧室凹腔
9.凹部

Claims (6)

1.内燃机的活塞(1)，该活塞具有上部件(2)，该上部件具有悬挂在该上部件上的活塞销座(3)和起承载作用的裙壁区段(5)，其特征在于，所述起承载作用的裙壁区段(5)不受支撑地在不连接到活塞销座(3)上的情况下设置在上部件(2)上，并且肋条(6)从上部件(2)的下侧出发朝向起承载作用的裙壁区段(5)的内侧延伸。
2.如权利要求1所述的活塞(1)，其特征在于，所述肋条(6)延伸直至起承载作用的裙壁区段(5)的下边缘上。
3.如权利要求1或2所述的活塞(1)，其特征在于，所述肋条(6)在活塞(1)的内部区域中居中地延伸。
4.如权利要求1、2或3所述的活塞(1)，其特征在于，所述起承载作用的裙壁区段(5)完全不受支撑地构成并且仅通过肋条(6)连接在上部件(2)上。
5.如上述权利要求中任一项所述的活塞(1)，其特征在于，所述起承载作用的裙壁区段(5)具有凹部(9)。
6.如权利要求5所述的活塞(1)，其特征在于，所述起承载作用的裙壁区段(5)的凹部(9)平行于活塞冲程轴线定向。
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