CN110242438B - 内燃机的活塞组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机(2)的活塞组件(1)，其具有活塞(3)，活塞(3)具有：‑顶活塞部件(4)、底活塞部件(5)和连接杆(6)；‑内冷却室(7)，其用于冷却所述活塞(3)的冷却油，形成在所述顶活塞部件(4)和所述底活塞部件(5)之间；‑滑履(8)，其安装在所述底活塞部件(5)中，依靠弹簧构件(9)被按压得抵靠所述连接杆(6)的杆头(10)，并且用于将冷却油传递至内冷却室(7)。对本发明来说重要的是：‑所述弹簧构件(9)形成所述滑履(8)的组成部件，或者，‑套筒(12)布置于所述滑履(8)和所述底活塞部件(5)之间，所述弹簧构件(9)形成所述套筒(12)的组成部件。

Description

内燃机的活塞组件

技术领域

本发明涉及一种内燃机的活塞组件，其具有活塞，所述活塞具有顶活塞部件以及连接至顶活塞部件的底活塞部件。本发明进一步涉及具有至少一个这种活塞组件的内燃机。

背景技术

尤其在用于工业应用(诸如蒸汽机)的较大活塞的情形下，油供给可以经由所谓的滑履发生。通常，这种活塞具有内冷却室，其布置于燃烧碗下方且位于径向中间区域。此外，冷却导管布置在径向外侧，所述冷却导管以公知方式成型并且经由交叉端口连接至内冷却室。油供给经由产生在连接杆中的通路开口/镗孔发生，冷却油经由漏斗形套筒供给至冷却室。

从DE102012208090A1，公知存在该类型内燃机的活塞，其具有顶活塞部件以及底活塞部件，并且具有活塞螺栓，活塞螺栓安装在底活塞部件中并且用于将活塞附接至内燃机的连接杆。此外，提供了滑履，其可移动地安装在底活塞部件中，依靠弹簧构件被按压得抵靠连接杆的杆头，并且用作用于将由连接杆中的通路开口/镗孔输送的冷却油传递至形成在顶活塞部件和底活塞部件之间的内冷却室。滑履和底活塞部件之间形成用于该滑履的引导表面。

从DE102013002232A1同样公知存在一种内燃机的活塞，其具有顶活塞部件以及底活塞部件以及连接杆，其中，接收冷却油的内冷却室形成在顶活塞部件和底活塞部件之间。滑履布置于底活塞部件中，设计为狭槽式冷却油套筒。由于狭槽，能够显著简化安装冷却油套筒，但是以该方式会发生冷却油的一些渗漏。

公知于现有技术的活塞的缺陷为，前述冷却油的渗漏或者需要提供弹簧构件，弹簧构件将滑履按压得抵靠杆头并且是需要被制备、储存以及安装的额外结构部件。

发明内容

因此，本发明处理的问题是指示一种用于提到类型的活塞的改善的或者至少可替换的构造，其具有尤其简化的结构设计。

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

本发明基于的总体构思是：在本身公知的内燃机的活塞组件中，具有活塞，活塞具有顶活塞部件、底活塞部件以及连接杆，提供安装在底活塞部件中的滑履，滑履依靠弹簧构件被按压得抵靠连接杆的杆头，并且用于将冷却油传递至形成在顶活塞部件和底活塞部件之间的内冷却室。根据本发明的弹簧构件形成为滑履的组成部件或者套筒的组成部件，套筒布置于滑履和底活塞部件之间。由于弹簧构件集成至滑履或者套筒，用于将滑履按压得抵靠连接杆的杆头，因此能够省略分离的弹簧构件以及相关的储存、物流以及组装成本。在第二可替换实施例中，用于滑履的引导表面设置在滑履和底活塞部件之间，形成在安置在滑履和底活塞部件之间的套筒上。在第一可替换实施例中，获得的优势是，滑履额外地执行弹簧构件的功能，在该情况下滑履能够构造为例如成本有效的模制板材金属部件。此外，在第二可替换实施例中，获得的优势为，构造在套筒上的引导表面创建与底活塞部件分离的引导表面，使得在滑履的区域中磨损不再发生在底活塞部件上，因此其具有非常长的服务寿命。如果在该情况下发生磨损，仅需要替换套筒，这显著降低了维护成本。此外，通过两个可替换实施例，由于省略弹簧构件，将积极地影响活塞压缩高度和/或活塞碗深度以及活塞重量。相比于狭槽滑履，冷却以及润滑油的渗漏显著降低，因而还能够实现显著改善了冷却效应。此外，根据本发明的第二可替换例子是显著有利的，伴随所有提到的属性，弹簧构件不是滑履的部件，因此能够使用两个不同的材料：用于滑履的轻的材料(诸如铝)以及用于弹簧构件或者套筒的弹簧弹性材料(诸如钢)。

在根据本发明的方案的一个有利修改中，根据第一可替换例子，弹簧构件包括沿周向方向彼此相邻且在它们的安装状态下朝向内冷却室的弹簧压舌。这种弹簧压舌在制造方面较易于集成至滑履，并且它们的预张力使得将滑履按压得抵靠杆头。

方便地，两个相邻的弹簧压舌通过布置于它们之间的狭槽彼此分离，其中，狭槽在其内端部通入圆形凹槽，圆形凹槽的直径大于狭槽宽度。由于圆形凹槽，能够显著降低波峰应力，尤其是在狭槽端部的区域中的波峰应力，以该方式滑履的服务寿命能够显著加长。此外，通过圆形凹槽的直径的单独尺寸，也能够影响单独弹簧压舌的弹簧力。而且圆形凹槽和狭槽能够使来自滑履的内部的冷却油至少稍微溢出至外部到形成在底活塞部件上的引导表面上，使得能够确保在滑履和底活塞部件上的引导表面之间的润滑。

钩轮廓方便地形成在至少一个弹簧压舌的一个自由端部，到达底活塞部件上的边缘周围。以该方式，能够实现较易于将滑履安装在底活塞部件中，因为仅需要将其从下方按压至底活塞部件，直到弹簧压舌的钩轮廓到达边缘周围，并且向外弹性变形以及变得与边缘互锁。

在第一可替换例子的进一步有利实施例中，弹簧压舌在构造上为球形，也即，向外隆起，以及接收弹簧压舌的接收区域设置在底活塞部件中，包含引导表面并且具有互补于弹簧压舌的球形形状形成的凸形形状，使得弹簧压舌的至少一部分抵靠接收区域或者引导表面扁平搁置。以该方式，能够实现将滑履可靠地稳固在底活塞部件上。具有其凸形形状的接收区域能够沿杆头的方向通入具有柱形形状的另一接收区域，在该情况下滑履在其对应区域同样具有柱形外表面，使得能够在底活塞部件中轴向引导滑履。

在根据本发明的方案的一个有利修改中，根据第二可替换例子，弹簧构件具有面向杆头并且封闭滑履的弹簧区域。在该情况下，弹簧构件是套筒的组成部件，通过其弹簧区域将滑履按压得抵靠杆头。弹簧区域可以包括具有凹槽的环形台肩，由此能够根据凹槽的尺寸单独选择弹簧区域的弹簧力。此外凹槽还能够使润滑油进入，使得在往复运动期间支持滑履的润滑。

方便地，上述凹槽可以构造为狭槽并且每个狭槽将两个相邻弹簧压舌彼此分离。取决于狭槽的数量和/或弹簧压舌的径向壁厚度，能够单独调节弹簧区域对滑履的按压力。

在根据本发明方案的进一步有利实施例中，稳固圈布置在套筒上，稳固圈将套筒(尤其引导套筒)稳固在底活塞部件上。而且，稳固圈布置在滑履上，这将滑履稳固至套筒。对于此，在滑履以及在套筒中分别制造对应环形凹槽。由于稳固圈，能够较易于进行滑履和套筒的安装。

本发明进一步基于这样的总体构思：给内燃机配备至少一个这种活塞组件，从而将用于活塞组件的描述的优势传递至内燃机。

本发明的其他重要的特征及优势浮现于从属权利要求、附图以及借助于附图的附图说明。

当然，前述特征及下文将解释的特征不仅可以使用在特定指示的组合中，而且可以使用在其他组合中或者单独使用，这不脱离本发明的范围。

附图说明

本发明的优选示范实施例表示在附图中，并且在以下说明书中进一步解释，其中，相同附图标记关于相同或者类似或者功能相同的结构部分。

附图示意地示出了，

图1是第二实施例中的根据本发明的活塞组件的截面图，

图2是像图1一样的图，但是为另一截面平面，是套筒的视图，

图3是第一可替换实施例中的根据本发明的活塞组件的截面图，

图4是像图3一样的图，但是为另一截面平面中，

图5是像图4一样的图，但是杆头被偏转。

具体实施方式

根据图1至图5，根据本发明的内燃机2的活塞组件1包括活塞3，活塞3具有顶活塞部件4和底活塞部件5以及连接杆6。冷却室7布置于顶活塞部件4和底活塞部件5之间，用于冷却活塞3的冷却油。滑履8安装在底活塞部件5中，其依靠弹簧构件9被按压得抵靠连接杆6的杆头10并且用于传递冷却油11。现在，根据本发明，弹簧构件9形成滑履8的组成部件(见图3至图5)或者弹簧构件9形成套筒12的组成部件(见图1和图2)。由于弹簧构件9在功能上集成至滑履8或者套筒12，能够省略此前必要的分离弹簧构件，这能够不仅降低各种部件和相关的储存以及物流成本，而且降低安装费用。“组成”在本文中意思是在材料上均一或者形成单个件。

观看图1和图2，将看到根据本发明的活塞3的第二可替换实施例，其中，用于滑履8的引导表面13设置在滑履8和底活塞部件5之间，形成在布置于滑履8和底活塞部件5之间的套筒12上。形成在套筒12上的引导表面13提供的主要益处为，滑履8不再直接安装在底活塞部件5上，使得摩擦磨损几乎不发生在滑履8和套筒12之间，并且在过度磨损的情形下仅需要替换套筒12。

此外，根据本发明的活塞3的第二可替换例子是显著有利的，伴随所有提到的属性，有利之处在于，弹簧构件9不是滑履8的一部分，因此能够使用两个不同的材料：轻材料(诸如铝)用于滑履8，弹簧-弹性材料(诸如钢)用于弹簧构件9或者套筒12。

如果按照图1和图2查看弹簧构件9，将观察到的是，其具有面向杆头10的弹簧区域14，弹簧区域14封闭滑履8。弹簧区域14具有环形台肩15，环形台肩15含有凹槽16，这些凹槽16为狭槽形状，每个狭槽将两个相邻弹簧压舌17彼此分离。相应的狭槽可以在其内端部具有直径大于狭槽16宽度的圆形凹槽18，圆形凹槽18的尺寸可以用来单独调节宽度，因而调节单个弹簧压舌17的弹簧力。此外，圆形凹槽18能够降低发生在该区域中的凹口效应，因而增加弹簧构件9的强健性。

再次查看图1和图2，将观察到的是，稳固圈19布置在套筒12上，接合套筒12上的对应环形凹槽，将套筒12稳固在底活塞部件5上。同样地，滑履8也被稳固，即通过稳固圈19’(见图1)，稳固圈19’接合滑履8上的对应环形凹槽并且将滑履8稳固在套筒12上。这使得能够在套筒12连接至顶活塞部件4之前尤其易于例如通过螺栓将滑履8和套筒12安装在底活塞部件5上。

如果按照图3至图5考虑根据本发明的活塞组件1的第一可替换实施例，将注意到的是，其弹簧构件9包括弹簧压舌17，弹簧压舌17布置成沿周向方向彼此相邻并且在安装状态时朝向内冷却室7。而且，狭槽布置于两个相邻弹簧压舌17之间，狭槽还在其内端部通入圆形凹槽18，圆形凹槽18的直径大于狭槽宽度。此处其还能够，通过狭槽的数量因而通过弹簧压舌17的数量以及狭槽宽度或者凹槽18的尺寸和/或弹簧压舌17的径向壁厚度影响各个弹簧压舌17的弹簧力。

在按照图3至图5的第一可替换实施例中，无需分离的弹簧构件或者分离的套筒，使得能够进一步降低各种部件，因而降低相关的储存以及物流成本以及组装费用。

按照图3至图5进一步查看弹簧压舌17，将注意到的是，它们在一个自由端部具有钩轮廓20，钩轮廓20到达底活塞部件5上的边缘21周围。因而能够通过将滑履8简单按压至底活塞部件侧的开口22中而将滑履8稳固在底活塞部件5上，由此，各个弹簧压舌17首先径向向内移动并且预张紧，直到它们到达底活塞部件5上的边缘21周围，并且在弹簧作用下径向向外移动。

按照图3至图5，弹簧压舌17是球形，也即，在构造上向外隆起。在底活塞部件5中，在开口22的区域中，提供了接收区域23以接收弹簧压舌17，接收区域23具有凸形形状，互补于弹簧压舌17的球形形状，使得弹簧压舌17的至少一部分抵靠开口22的接收区域23扁平搁置。以该方式，能够实现滚动构造，提供的益处为，在轴向位移下更温和的力增加，以及在轴向位移下在结构部件上的应力较少增加。沿杆头6的方向，凸形接收区域23通入柱形引导区域24，形成用于滑履8的轴向引导表面。

无论特定可替换实施例，滑履8在其面向杆头10的端部具有第一接收区域，该区域对于滑履8足够大以接收流经对应油供给导管25的冷却油11而不管杆头10至活塞3的旋转位置(还见，尤其，图2和图5)。第一接收区域可以尤其构造为椭圆形开口(相比于其他方式的圆形开口)，尤其按照图3–图5在第一可替换实施例中。如果考虑图3，例如将注意到的是，相比于其，图4和图5中具有显著更宽的第一接收区域，例如被滑履8中的凹槽26加宽从而构造为椭圆形开口。例如，图3示出了第一接收区域的宽度B，而图5示出了长度L。长度L大于宽度B，从而产生椭圆形开口或者椭圆形第一接收区域。这也显著优于DE102013002232A1的设计。

具有根据本发明的活塞组件1以及尤其具有根据本发明的滑履8或者套筒12，能够显著降低公知于现有技术的缺陷，诸如例如各种部件以及高组装费用，而且能够实现较小的设计高度，使得能够有利地影响例如活塞的压缩高度、活塞碗深度以及活塞重量。

Claims (10)

1.一种内燃机(2)的活塞组件(1)，具有活塞(3)，所述活塞(3)具有：

-顶活塞部件(4)、底活塞部件(5)和连接杆(6)，

-内冷却室(7)，其用于冷却所述活塞(3)的冷却油，形成在所述顶活塞部件(4)和所述底活塞部件(5)之间，

-滑履(8)，其安装在所述底活塞部件(5)中，依靠弹簧构件(9)被按压得抵靠所述连接杆(6)的杆头(10)，并且用于将冷却油传递至内冷却室(7)，

其特征在于，

-所述弹簧构件(9)形成所述滑履(8)的组成部件，

所述弹簧构件(9)的弹簧压舌(17)在构造上为球形，也即向外隆起，所述底活塞部件(5)中的接收所述弹簧压舌(17)的接收区域(23)具有互补于所述弹簧压舌(17)的球形形状形成的凸形形状，使得所述弹簧压舌(17)的至少一部分抵靠所述接收区域(23)扁平搁置；

或者

-套筒(12)布置于所述滑履(8)和所述底活塞部件(5)之间，弹簧构件(9)集成到所述套筒(12)上，滑履(8)在其面向杆头(10)的端部具有第一接收区域；弹簧构件(9)具有面向杆头(10)的弹簧区域(14)，弹簧区域(14)封闭滑履(8)，所述弹簧区域(14)包括凹槽(16)。

2.根据权利要求1所述的活塞组件，第一可替换例，其特征在于，

所述弹簧构件(9)包括沿周向方向彼此相邻并且在安装状态时朝向所述内冷却室(7)的弹簧压舌(17)。

3.根据权利要求2所述的活塞组件，其特征在于，

两个相邻的弹簧压舌(17)通过布置于它们之间的狭槽彼此分离，其中，所述狭槽在其内端部通入圆形凹槽(18)，所述圆形凹槽的直径大于狭槽宽度。

4.根据权利要求2或3中一项所述的活塞组件，其特征在于，

钩轮廓(20)形成在至少一个弹簧压舌(17)的一个自由端部，在安装状态时到达所述底活塞部件(5)上的边缘(21)周围。

5.根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于，

所述第一接收区域为椭圆形开口；

滑履(8)的引导表面(13)形成在布置于滑履(8)和底活塞部件(5)之间的套筒(12)上,

所述滑履(8)采用轻材料，所述弹簧构件(9)或者套筒(12)采用弹性材料。

6.根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于，沿杆头(10 )的方向，凸形接收区域(23)通入柱形引导区域(24)，形成用于滑履(8)的轴向引导表面。

7.根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于，

所述弹簧区域(14)包括带凹槽(16)的环形台肩(15)。

8.根据权利要求7所述的活塞组件，其特征在于，

所述凹槽(16)构造为狭槽，每个狭槽将两个相邻的弹簧压舌(17)彼此分离。

9.根据权利要求7或者8所述的活塞组件，其特征在于，

-稳固圈(19)布置在套筒(12)上，将所述套筒(12)稳固在所述底活塞部件(5)上，

-稳固圈(19')布置在滑履(8)上，将所述滑履(8)稳固在所述套筒(12)上。

10.一种内燃机(2)，其具有至少一个根据权利要求1至9中一个所述的活塞组件(1)。

Images