CN112969874A - 内燃发动机的活塞和汽缸 - Google Patents

Abstract

一种内燃发动机的汽缸的活塞(10)，其具有活塞裙(12)，具有定位于活塞裙(12)的第一轴向侧上的环带(13)，环带包括受环槽脊(14)限制并且通过环槽脊(14)而彼此分离的多个环槽(15)，其中，环槽(15)中的每个接纳形成为压缩环或形成为刮油环的活塞环(16)，并且活塞具有沿活塞的轴向方向看而定位于活塞裙(12)与环带(13)之间的集油通道(17)。在活塞的压力侧的周向位置中和/或在活塞的压力相对侧的周向位置中，集油通道(17)沿活塞的轴向方向看具有比在活塞的联接侧的周向位置中和/或在活塞的联接相对侧的周向位置中更大的深度。沿活塞的周向方向看，集油通道(17)具有坡度，即，发源于活塞的联接侧的区域和/或联接相对侧的区域中的轴向深度沿活塞的压力侧的区域和/或压力相对侧的区域中的轴向深度的方向。

Description

内燃发动机的活塞和汽缸

技术领域

本发明涉及一种内燃发动机的活塞。此外，本发明涉及一种内燃发动机的汽缸。

背景技术

内燃发动机的汽缸包括在汽缸衬套中被可移动地上下引导的活塞。经由连接杆来联接到内燃发动机的曲轴的活塞的基本结构为此处所称的技术人员熟知。因此，活塞包括活塞裙，用于使活塞附接到相应的连接杆的活塞销延伸穿过活塞裙。活塞的环带定位于活塞裙的一侧上，其中，活塞的环组件包括受环槽脊(land)限制并且通过用于接纳活塞环的环槽脊而彼此分离的多个环槽。

沿活塞的周向方向看，活塞具有所限定的周向位置，即，所谓的压力侧和所谓的压力相对侧。在活塞在汽缸衬套中移动期间，活塞在上止点附近经由气体压力压靠汽缸衬套的汽缸壁，其中，该周向位置被称为压力侧。在直径上相对而置的一侧上，形成有所谓的压力相对侧。直线能够穿过压力侧和压力相对侧绘制，其中，垂直于所述直线地伸展的直线平行于用来使活塞连接到相应的连接杆的活塞销而延伸。活塞的所谓的联接侧和在直径上与联接侧相对而置的所谓的联接相对侧位于平行于活塞销而延伸的该直线上。

DE 884 586 B公开了处于单块式设计的内燃发动机的活塞。在此，活塞裙和环带整体地体现在单体式组件中。根据该现有技术，沿轴向方向看在活塞裙与环带之间形成有集油通道，所刮除的油能够被收集于集油通道中。沿轴向方向看，该集油通道具有沿周向方向恒定的轴向深度和沿径向方向看恒定的宽度。

通过在操作期间作用于活塞的活塞侧向力的方式，活塞在上止点的区域中(即，在活塞的压力侧的区域中)以大的力压靠汽缸衬套。特别地，当对于活塞的润滑或冷却而言存在不足的油时，可能发生活塞与汽缸衬套之间的金属接触，由此可能引起所谓的咬黏(seizure)。这可能损坏汽缸。需要借以降低损坏的风险的活塞或具有该活塞的内燃发动机的汽缸。

发明内容

由此出发，本发明的目的在于提供一种内燃发动机的新型的活塞和汽缸。该目的通过根据权利要求1的内燃发动机的活塞来实现。根据本发明，在活塞的压力侧的周向位置中和/或在活塞的压力相对侧的周向位置中的集油通道沿活塞的轴向方向看具有比在活塞的联接侧的周向位置中和/或在活塞的联接相对侧的周向位置中更大的深度。此外，集油通道沿活塞的周向方向看具有坡度，即，起源于联接侧和/或联接相对侧的区域中的轴向深度沿着压力侧和/或压力相对侧的区域中的轴向深度的方向。

通过根据本发明而设计的具有在压力相对侧、压力侧、联接侧和/或联接相对侧上沿轴向方向限定的不同深度的集油通道的方式，能够在活塞的向下冲程期间大约从活塞的向下移动的中间沿下止点的方向(即，在集油通道的联接侧和联接相对侧的区域中)收集油。由于集油通道中的坡度的原因，该积聚的油沿活塞的压力侧并且优选地压力相对侧的方向流动，其中，在活塞从向上移动的中间一直向上移动到上止点期间，该收集的油然后沿活塞的环带和汽缸衬套的方向通过惯性力而被泼洒，其中，该油然后可用于润滑。因此，汽缸在压力侧并且优选地压力相对侧的区域中的汽缸的上止点的区域中被供应有润滑油，以致于降低所谓的咬黏的风险。因此，降低对于活塞的损坏的风险。

优选地，集油通道在压力侧的周向位置中并且优选地在压力相对侧的周向位置中的轴向深度达到4 mm与30 mm之间，优选地6 mm与20 mm之间。集油通道在联接相对侧的周向位置中并且优选地在联接侧的周向位置中的轴向深度(其始终小于在压力侧并且优选地压力相对侧的周向位置中的轴向深度)达到2 mm与15 mm之间，优选地3 mm与10 mm之间。集油通道的这样的尺寸设定是特别优选的，以便在活塞在集油通道的区域中向下移动期间收集油并且再次将油分配于向上移动的区域中。

优选地，面向集油通道的控制边缘沿活塞的轴向方向看而形成于集油通道与环带之间，控制边缘与轴向方向包夹角度。通过控制边缘的方式，油的收集和油的分配可能特定地受影响。

优选地，由控制边缘与轴向方向包夹的角度沿活塞的周向方向改变。通过此方式，于是能够在压力相对侧、压力侧、联接侧和/或联接相对侧的区域中调整各个角度，以便单独地影响油的收集和油的分配。

附图说明

自从属权利要求和下文的描述获得本发明的优选的进一步改进。本发明的示例性实施例通过附图的方式更详细地解释而不局限于此。在此，其中：

图1示出了通过在活塞的构建式实施例的情况下沿延伸穿过联接侧和联接相对侧的截面方向的穿过根据本发明的活塞的截段的方式的横截面；

图2示出了在活塞的向下冲程期间的图1的截段；

图3示出了通过沿延伸穿过压力侧和压力相对侧的截面方向的图1、图2的穿过根据本发明的活塞的截段的方式的横截面；

图4示出了在活塞的向上冲程期间的图3的截段；

图5示出了活塞的细节；

图6示出了活塞的另外的细节；

图7示出了在活塞的单块式实施例的情况下沿延伸穿过联接侧和联接相对侧的截面方向的穿过根据本发明的活塞的截段的方式的横截面；

图8示出了通过沿延伸穿过压力侧和压力相对侧的截面方向的图7的穿过根据本发明的活塞的截段的方式的横截面。

具体实施方式

本发明涉及一种内燃发动机的汽缸的活塞并且涉及一种具有活塞的内燃发动机的汽缸。

图1至图6示出根据本发明的内燃发动机的汽缸的活塞10的不同的横截面和细节，活塞在衬套11中被可移动地上下引导。图1至图6的示例性实施例的活塞10是由两个活塞部分10a和10b组成的所谓的构建式活塞，所述两个活塞部分形成为单独的组件10a和10b并且彼此联结。

图1至图6的示例性实施例的活塞10具有由活塞的组件10a提供的活塞裙12。用于使活塞10连接到未示出的相应的汽缸的连接杆的未示出的活塞销延伸穿过活塞裙12。

此外，活塞10包括由活塞10的组件10b提供的环带13。环带13布置于活塞裙12的与连接杆相对而置的轴向侧上。

环带13包括受环槽脊14限制并且通过环槽脊14而彼此隔开的多个环槽。在环槽15中，布置有形成为压缩环或形成为刮油环的活塞环16。针对图1至图6的活塞10而示出这样的活塞环16。

活塞包括集油通道17。集油通道17沿活塞10的轴向方向看而形成于活塞裙12与环带13之间，即，沿轴向方向看而定位于活塞裙12与环带13之间。

集油通道17沿活塞10的周向方向围绕活塞10环绕，并且在所示出的示例性实施例中，集油通道17由活塞10的组件10a形成。

如从图1、图2与图3、图4的比较明显可见的，该集油通道17的轴向深度t沿周向方向看不恒定，更确切地说，与活塞在活塞的联接侧的周向位置中并且在活塞的联接相对侧的周向位置中具有深度t1(参见图1、图2)相比，集油通道17沿活塞10的轴向方向看在活塞10的压力侧的周向位置中并且优选地还在活塞的压力相对侧的周向位置中具有更大的轴向深度t2(参见图3和图4)。

如已经解释的，活塞的联接侧和联接相对侧位于平行于活塞销的轴线而延伸的直线上。活塞10的压力侧和压力相对侧位于与活塞销垂直地延伸的直线上。

还从图5明显可见集油通道17在联接侧的周向位置中和在联接相对侧的周向位置中的相对低的深度t1到集油通道17在压力侧的周向位置中和在压力相对侧的周向位置中的相对大的深度t2之间的90º偏移。

在集油通道17的轴向深度t沿活塞的周向方向改变时，集油通道17的径向宽度b优选地沿周向方向恒定。

集油通道17不仅在压力侧、压力相对侧和联接侧、联接相对侧上具有不同深度，而且集油通道17还具有坡度，即，发源于联接侧和相对的联接侧的区域中的相对低的轴向深度t1沿压力侧和压力相对侧的区域中的相对大的轴向深度t2的方向。通过此方式，能够确保积聚于集油通道17的区域中的联接侧和相对的联接侧的区域中的油能够沿活塞10或集油通道17的压力侧和压力相对侧的方向排放并且收集于此处。

图2示出在活塞10的发源于上止点沿下止点的方向的向下移动期间(即，在向下冲程(箭头X1)期间)的活塞10的细节，其中，大约从该向下移动的中间到下止点，联接侧和相对的联接侧的区域中的油被收集并且进入集油通道17。箭头18显现在活塞10从向下移动的中间到下止点的向下移动期间的此集油。

如已经解释的，发源于联接侧和联接相对侧的油由于集油通道17的坡度而在集油通道17中沿压力侧和压力相对侧的方向流动。集油通道17的发源于联接侧和联接相对侧沿压力侧和压力相对侧的方向的坡度优选地是连续的，即，没有台阶或肩部。

图4显现在活塞10的向上冲程(箭头X2)期间(即，在活塞10的发源于下止点而进入上止点的区域中的移动期间)在压力侧的区域中的集油通道17的细节，其中，根据图4的箭头19大约从该向上冲程的中间一直到上止点，来自压力侧和压力相对侧的区域中的集油通道17的油沿汽缸衬套11的方向被指引。

通过此方式，即使在存在显著的联接侧向力的情况下，也能够实现活塞在上止点的区域中的最佳润滑，以致于能够避免活塞10与衬套11之间的金属接触，并且能够降低或排除活塞咬黏的风险。

如已经解释的，集油通道17在活塞10的压力侧和压力相对侧的区域中的轴向深度t2大于集油通道17在活塞10的联接侧和联接相对侧的区域中的轴向深度t1。在活塞10的联接侧和联接相对侧的周向位置中，集油通道17的轴向深度t1优选地达到2 mm与15 mm之间，特别优选地3 mm与10 mm之间。集油通道在压力侧和压力相对侧的周向位置中的轴向深度t2(其大于轴向深度t1)优选地达到4 mm与30 mm之间，特别优选地6 mm与20 mm之间。沿集油通道17的径向方向的宽度b优选地达到2 mm与25 mm之间，特别优选地5 mm与20 mm之间。

在所示出的示例性实施例中，控制边缘20沿活塞10的轴向方向看而形成于集油通道17与环带13之间，该控制边缘与轴向方向包夹角度α(参见图1)。该控制边缘20能够沿周向方向周向地形成并且沿周向方向周向地以恒定角度α构造。还有可能以沿周向方向可变的角度α构造该控制边缘20，角度α能够在压力侧、压力相对侧的区域中和在联接侧、联接相对侧的区域中不同地形成。这是有利的，以便单独地影响油的收集和油的分配。

控制边缘20与轴向方向包夹的角度α优选地大于0º并且小于90º，优选地，该角度位于45º与90º之间，特别优选地60º与75º之间。

在活塞10的向上冲程期间在压力侧和压力相对侧的区域中从集油通道17沿汽缸衬套的方向飞溅或泼洒的油首先到达控制边缘20(参见图4)并且从控制边缘20沿汽缸衬套11的方向飞溅或泼洒。

图7和图8示出穿过根据本发明的第二示例性实施例的活塞10的横截面，该活塞与图1至图6的示例性实施例的活塞10的不同之处基本上仅在于，图7和图8的活塞10并非形成为由彼此联结的两个组装的组件10a、10b组成的构建式活塞，而是更确切地说体现为单块式活塞，单块式活塞的环带13和活塞裙12由单体式组件形成。关于设计实施例细节，对于图7和图8的活塞10可参考关于图1至图6的活塞10的解释，其中，在单块式活塞的情况下控制边缘20与轴向方向包夹的角度β同样地大于0º并且小于90º并且优选地达到30º与70º之间。

关于此处的本发明，能够改善用于汽缸衬套11的活塞10的润滑，特别在活塞10的压力侧和压力相对侧上的上止点的前后不久受到热载荷和机械载荷的区域中。能够防止活塞咬黏的风险。在此，根据本发明，具有不同深度并且具有坡度的集油通道的构造是有重要意义的。

在向下冲程期间，油能够被收集于联接侧和联接相对侧的区域中的集油通道17中、基于沿压力侧和压力相对侧的方向的坡度而在集油通道17内流动、被收集于此处并且在向上冲程期间被指引到活塞10与汽缸衬套11之间的润滑区域。集油行为和油分配行为能够经由控制边缘20的角度来协调。

Claims (11)

1.一种内燃发动机的汽缸的活塞(10)，

具有活塞裙(12)，

具有定位于所述活塞裙(12)的第一轴向侧上的环带(13)，所述环带包括受环槽脊(14)限制并且通过所述环槽脊(14)而彼此分离的多个环槽(15)，其中，所述环槽(15)中的每个接纳形成为压缩环或形成为刮油环的活塞环(16)，

具有沿所述活塞的轴向方向看而定位于所述活塞裙(12)与所述环带(13)之间的集油通道(17)，

其特征在于，

所述集油通道(17)在所述活塞的压力侧的周向位置中和/或在所述活塞的压力相对侧的周向位置中沿所述活塞的轴向方向看具有比在所述活塞的联接侧的周向位置中和/或在所述活塞的联接相对侧的周向位置中更大的深度，

所述集油通道(17)沿所述活塞的周向方向看具有坡度，即，发源于所述联接侧和/或所述联接相对侧的区域中的轴向深度沿所述压力侧和/或所述压力相对侧的区域中的轴向深度的方向。

2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，沿所述周向方向看，所述压力相对侧的周向位置与所述压力侧的周向位置以180º或大约180º相对而置。

3.根据权利要求1或2所述的活塞，其特征在于，所述联接相对侧的周向位置沿所述周向方向看与所述联接侧的周向位置以180º或大约180º相对而置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的活塞，其特征在于，沿所述周向方向看，所述联接相对侧的周向位置和所述联接侧的周向位置相对于所述压力相对侧的周向位置和所述压力侧的周向位置以90º或大约90º偏移。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的活塞，其特征在于，

所述集油通道(17)在所述压力侧的周向位置中和在所述压力相对侧的周向位置中的轴向深度(t2)达到4 mm与30 mm之间，优选地达到6 mm与20 mm之间，

所述集油通道(17)在所述联接相对侧的周向位置中和在所述联接侧的周向位置中的轴向深度(t1)达到2 mm与15 mm之间，优选地达到3 mm与10 mm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，沿所述径向方向看，所述集油通道(17)的宽度(b)达到2 mm与25 mm之间，优选地达到5 mm与20 mm之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的活塞，其特征在于，沿所述活塞的轴向方向看，控制边缘(20)形成于所述集油通道(17)与面向所述集油通道(17)的环带(13)之间，所述控制边缘与所述轴向方向包夹角度(α、β)。

8.根据权利要求7所述的活塞，其特征在于，在单块式活塞的情况下，所述单块式活塞的环带和活塞裙由单体式组件形成，所述角度(β)达到30º与70º之间。

9.根据权利要求7所述的活塞，其特征在于，在构建式活塞的情况下，所述构建式活塞的环带(13)和活塞裙(12)由彼此分离并且彼此联结的组件(10a、10b)形成，所述角度(α)达到60º与75º之间。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的活塞，其特征在于，所述控制边缘(20)与所述轴向方向包夹的角度沿所述周向方向改变。

11.一种内燃发动机的汽缸，

具有汽缸衬套(11)，

具有在所述汽缸衬套(11)中被可移动地上下引导的活塞(10)，

其特征在于，所述活塞(10)根据权利要求1至10中任一项而形成。

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