CN110546368A - 用于内燃机的一件式铸造活塞 - Google Patents

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乔治·霍普
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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的一件式铸造活塞(10)，其包括冷却通道(12)和关于燃烧碗(14)的凹口基部的活塞内侧上的至少一个肋部(18)。

Description

用于内燃机的一件式铸造活塞
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的一件式铸造活塞。
对用于内燃机的活塞的基本要求是，它们要承受所产生的温度和机械应力。这也必须通过尽可能低重量的活塞来实现。
背景技术
由DE 101 10 889 C1已知一种用于内燃机的两件式(two-piece)活塞，该活塞的一部分是锻造的，而另一部分可以是铸造的。还设置有冷却通道，并且在燃烧碗的底侧上，面向活塞底侧(piston underside)，设置有肋部。然而，这种活塞的两件式设计使其相对难以制造。设计自由度也由于锻造而受到相当大的限制。
DE 10 2013 214 738 A1涉及一种由铝或铝合金铸造的、活塞底侧上带有肋部的活塞。
发明内容
在这种背景下，本发明的目的是创造一种用于内燃机的活塞，该活塞是对以上活塞的改进并且也满足要求。
该目的通过权利要求1中所述的活塞而实现。
根据本发明的用于内燃机的活塞因此形成并以一件式铸造。它还包括至少一个冷却通道和一个肋部，肋部形成在与燃烧碗的凹口基部(recess base)相对(或者换言之，背向燃烧碗的凹口基部)的活塞内面上，换句话说，形成在活塞销座(piston pin boss)的侧面上。在这方面，凹口基部被理解为厚度基本恒定的“基部”，其将燃烧碗与活塞底侧分开。为了形成至少一个肋部，基部的区域较厚。特别地，与上述DE 10 2013 214 738 A1的公开形成对比，在截面中可以看到基部的加厚，而在根据以上参考文献的活塞的情况下，活塞冠在其上侧上具有在其中形成的燃烧碗，并且活塞底侧具有肋部，而这些轮廓与根据本发明的方式不相关。与以上参考文献进一步形成对比，冷却通道沿活塞轴线方向基本上横穿所有环形槽延伸，并且冷却通道的底部边缘在活塞轴线方向上优选地位于至少基本上与最下面的环形槽的下槽边缘和/或燃烧碗的最深点相同的水平处。
一件式形式允许活塞高效制造，且通过铸造的制造开辟了许多不同的设计可能性。特别地，例如下面更详细描述的下列肋部可以被设计成无法通过锻造制造的、或者例如由于锻造模具的高磨损而无法经济地制造的形式。
根据本发明的形成在活塞底侧上、即在燃烧碗的凹口基部的背向燃烧的一侧上的肋部，加强并加硬了该机械上高应力的区域，从而整体改善了活塞的强度特性。此外，至少一个肋部在所产生的热量的耗散方面具有有利效果，使得导热截面扩大，并因此也可以降低活塞的热高应力区域中的温度。因此，根据本发明的活塞特别好地满足了要求，且也可以高效制造。特别地，通过借助相应模具的铸造已经可以将肋部制成最终形式，从而有利地不需要精加工。还应补充的是，根据本发明的活塞优选地用于柴油机。
在进一步的权利要求中描述了根据本发明的活塞的有利改良(development)。
如果至少一个肋部基本上沿活塞销座的轴线方向延伸，则尤其在沿活塞销座方向的散热方面以及在机械稳定性方面具有优点。因此，可以实现沿形成有较大截面的活塞销座方向的散热，并因此最终实现热量从活塞整体的良好排放。
可以优选地通过沿活塞销座的基本上位于距活塞轴线最大距离处的区域的方向延伸的至少一个肋部来增强该效果。换句话说，如果在活塞销轴的方向上观察活塞、且带有燃烧碗的活塞冠位于顶部处，则至少一个肋部延伸到活塞销座的左侧或右侧区域，优选地两个肋部沿以上两个区域的方向。
根据本发明的活塞优选地由铁材料、钢或铸铁制成。这些材料由于其较高的强度而允许实现特别薄的壁厚的可能性，并因此允许以有利的方式减轻重量的可能性。根据本发明，至少一个肋部的上述散热效果补偿了这些材料与其他材料相比固有的低热导率。
尽管根据本发明的活塞可以以已知的方式具有一个或多个冷却剂流入部和流出部，但是所实现的散热允许省去冷却通道中冷却剂的连续交换。换句话说，可以避免冷却剂的流入和流出，正如可以采取措施填充冷却通道，例如冷却剂喷嘴。因此，根据本发明的活塞的冷却通道可以被封闭并填充有冷却剂，但由于至少一个肋部的散热效果，仍然可以保证足够低的温度。
附图说明
下面使用优选的示例性实施方案更详细地解释本发明。
附图示出了根据本发明的活塞的垂直于活塞销轴的截面。
具体实施方式
如图中所示，根据本发明的活塞10在其上部区域中、在活塞轴线方向上、在外面上的近似相同的水平处具有径向位于优选封闭的冷却通道14内的环区(ring zone)12，并在中央区域中具有燃烧碗14。背向凹口基部、在垂直于所示实施例中的活塞销轴的截面中、在凹口基部的背向燃烧室(换句话说，面向活塞销座16)的一侧上、于ω形燃烧碗的近似最深点处形成增厚部(thickening)或肋部18。在所示实施例中，形成基本平行于活塞销轴(即垂直于绘图平面)、朝向活塞销座16的侧面区域延伸的两个基本对称的肋部。如图中所示，肋部18在其上侧上形成为圆形形式，该上侧为所示方向上的底侧。这同样适用于活塞底侧的相邻区域，从而当从外向内观察时，各个肋部18基本上构成了凹、凸和凹曲线的序列，在所示实施例中，该曲线过渡成燃烧碗14的底侧的凹曲线。应当提到的是，当铸造活塞时，肋部18的所述形式可以以有利的方式形成，从而不需要精加工。

Claims (6)

1.一种用于内燃机的一件式铸造活塞(10)，其包括冷却通道(12)，和在与燃烧碗(14)的凹口基部相对的所述活塞内侧上的至少一个肋部(18)。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的一件式铸造活塞(10)，
其特征在于，
所述至少一个肋部(18)基本上沿活塞销座(16)的轴线方向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的一件式铸造活塞(10)，
其特征在于，
所述至少一个肋部(18)沿所述活塞销座(16)的基本上位于距所述活塞轴线最大距离处的区域的方向延伸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的一件式铸造活塞(10)，
其特征在于，
所述铸造活塞(10)由铁材料制成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的一件式铸造活塞(10)，
其特征在于，
所述冷却通道(12)基本上在活塞环槽的整个区域上沿所述活塞轴线方向延伸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的一件式铸造活塞(10)，
其特征在于，
在所述活塞轴线方向上，所述冷却通道(12)的下限基本上位于与最下面的活塞环槽的下槽侧面和/或所述燃烧碗(14)的最深点相同的水平处。
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