CN201348036Y - 内燃机用活塞 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于内燃机的活塞(10)，带有活塞顶(11)和带有活塞毂(17)的活塞裙部(16)，每个所述活塞毂都带有一个活塞销孔(18)用于容纳活塞销，其中活塞毂(17)具有梯形支撑或阶梯状支撑的的形状，其中中活塞毂的内表面(19)与活塞中轴线(M)呈锐角α。根据本实用新型，每个活塞销孔(18)都造型为至少在活塞内部区域处开口为扩口的成型销孔，在活塞销孔(18)侧表面(18’)上构造有小平面(120、220)的扩口在指向活塞销孔(18)内侧末端(18”)方向上扩大，且所述小平面(120、220)与活塞中轴线(M)呈锐角(α、β)。

Description

内燃机用活塞
技术领域
本实用新型涉及一种用于内燃机的活塞，带有活塞顶和带有活塞毂的活塞裙部，每个所述活塞毂都带有一个用于容纳活塞销的活塞销孔，其中活塞毂具有梯形支撑或阶状支撑的形状，其中活塞毂的内表面与活塞中轴线呈锐角。
背景技术
专利DE 44 31 990 A1中公开了一种用于高负荷内燃机的轻金属活塞，在这一活塞上为了避免活塞毂裂纹，特别是由于爆燃压力产生活塞高负荷状态而引起的活塞销的弯曲导致，这一活塞销毂构型为所谓的成型销孔。活塞销孔在其末端区域造型为扩口形状，来使得在活塞销和活塞销孔之间的摩擦和压力负荷能够被进一步排除掉。
在一个带有梯形支撑(内表面为平坦或为阶状)的活塞上，这样一个扩口形状是有问题的，因为这一扩口在活塞销孔的下边缘部分构型就会太小，和/或在活塞销孔的上边缘部分构型会构造出一个太大因而过于突兀的阶。这样可能在非常高的负荷情况下以及很明显的活塞弯曲的时候，导致在活塞销和活塞销孔之间出现非常大的点状应力，这样即使这一区域造型为扩口形状，还是会出现活塞毂裂纹。
实用新型内容
本实用新型的任务即是，实现一种带有梯形支撑(内表面为平坦或为阶状)的活塞的造型，使得即使在活塞高负荷的情况下既不会在活塞销也不会在活塞销孔上出现损伤。
本实用新型的任务是通过平行于活塞毂内表面或以扇形延伸的许多小平面(Facetten)来实现。具体采取何种设计要取决于实际情况的需求。活塞销孔的扩口在其扩口下侧区域即扩口下边缘(Nadir)，以及扩口上侧区域即扩口上边缘(Zenit)，对应于各自相关的需求，有独特的造型设计。
在本实用新型一种有优势的改进方案中，扩口既可具有阶状外形，也可为平滑外形。在这样一种平滑外形的曲面上，单一小平面的宽度趋向于无穷小。在活塞销弯曲时，其表面会在活塞销孔的侧表面上连续地滚轧过去。由此在这一改进方案中，可实现一种独特的活塞销孔的扩口的造型设计。
附图说明
几种本实用新型的实施例由下列附图示出。附图以示意图形式而非原尺寸图形式示出。
图1示出了一种根据现有技术实现的活塞的部分为剖面的前视图，其中左半部分示出了现有技术的第一方案A，右半部分示出了现有技术的第二方案B；
图2示出了一种根据本实用新型的活塞的实施例的部分为剖面的部分前视图；
图3示出了另一种根据本实用新型的活塞的实施例的部分为剖面的部分示意图；
图4示出了图3中示出的小平面其设置和造型的放大图。
具体实施方式
为了完成本实用新型的任务，建议采用一种具有权利要求1特征的活塞。根据本实用新型，每个活塞销孔都造型为至少在活塞内部区域处开口为扩口的成型销孔，其造型为在活塞销孔侧表面上构造有小平面的扩口在指向活塞销孔内侧末端方向上扩大，且所述小平面与活塞中轴线夹锐角。
本实用新型的思路在于，这些在活塞销孔的扩口上分布的小平面，不像例如专利DE 44 31 990 A1中描述的取平行于活塞中轴线走向。这些小平面走向与活塞轴线呈锐角，也即所谓的“斜向”或“偏向”。
一个活塞上根据本实用新型造型的活塞销孔形状有以下优点，即在工作状态下承受负荷时弯曲的活塞销既会在活塞销孔的下部区域内也即是扩口下边缘，也会在活塞销孔的上部区域也即是扩口上边缘，一块表面接着一块表面(对应于各个小平面的宽度)地在活塞销孔的侧表面上滚轧(
Figure Y20079000011300051
)过去。由各个小平面在活塞销孔侧表面上构成了压力点，在整个工作状态中弯曲的活塞销在活塞销孔的侧表面上就支承在这些压力点上。这样可使得单个的压力点均匀地彼此分布，对比于现有技术则只会导致压力点在活塞销孔的扩口下边缘稠密地彼此靠近地分布，在不利的情况下，在这一成型销孔的扩口上边缘上具有太大的阶形的时候，压力点甚至会分布于活塞销孔的内唇口。根据本实用新型的改进方式则可实现活塞销孔顶部区域和底部区域都具有最佳的造型。这一造型可将承受的负荷压力在活塞销孔和活塞销连接上均匀分摊，由此例如可更好地阻止活塞毂裂纹。其在惯性力下的负荷能力由此就可明显改善。
本实用新型一些有优势的改进方案由从属权利要求给出。
图1示出了根据现有技术的一个活塞10。这一实施例中的一件式活塞10具有一个带有活塞底12的活塞顶11，一个环绕的火力岸13，一个环绕的带有活塞环槽15的活塞环区14(活塞环槽用于图中未示出的活塞环)。在活塞顶11的下部，设置有一个活塞裙16以及带有用于容纳活塞销(图中未示出)的活塞销孔18的活塞毂17。活塞毂17的内表面19与活塞中轴线M呈锐角α，并由此构成一个用于一个曲柄(图中未示出)的梯形支撑。活塞销孔18造型为成型销孔，实施例中的成型销孔指向活塞销孔18的内侧端18”，也即是指向活塞中轴线M，造型为扩口，且在活塞销孔18的侧表面18’上造型有许多小平面20。小平面20平行于活塞中轴线M走向。活塞10以任意一种金属材料制造，例如钢或轻金属合金。在图1中左半部示出一种技术方案A，其中活塞毂17的上半部分上设置有许多小平面20，活塞毂17的下半部分没有小平面。在图1中右半部示出一种技术方案B，其中活塞毂17的下半部分上设置有许多小平面20，活塞毂17的上半部分在侧表面18’上具有一个扩张的阶。
图2示出了根据本实用新型的活塞100的第一实施例，其中与图1中所示的普通活塞10相同的组成部分则附有相同的参考标识。原理上活塞100是根据跟活塞10完全一样的方式构造，所以只有部分示出。根据本实用新型的活塞100与普通活塞10的重要区别在于，在构型为成型销孔的活塞销孔18的扩口处，顺着活塞销孔的侧表面18’构造有许多小平面120，其平行于活塞毂17的内表面19，并彼此平行走向，且与活塞中心轴M呈锐角α。
图3示出了根据本实用新型的活塞200的第二实施例，原理上是根据跟图2中示出的活塞100完全一样的方式构造。在构成为成型销孔的活塞销孔18的扩口处，顺着活塞销孔的侧表面18’构造有许多小平面220，其以扇形延伸，也即是说，小平面220在活塞销孔18扩口下边缘处彼此之间的距离，小于在活塞销孔18扩口上边缘处彼此之间的距离。由此每一条小平面220也与活塞中轴线M呈锐角。对应每一条小平面220的这一锐角都是彼此不同的。在图3中只是作为范例示出了其中一个角度β。
图4示出了图3中所示的活塞销孔18其放大的剖面图。图4中可以看出，在活塞销孔18侧表面18’上的单个的小平面220构成了压力点221，在内燃机工作状态下弯曲的活塞销在活塞销孔18的侧表面18’上就支承在这些压力点上。这些单个的压力点221彼此之间以相同的间距排列，也即是说，均匀地彼此分布。这就意味着，在内燃机工作状态下在负荷下弯曲的活塞销，在活塞销孔18的扩口下边缘和扩口上边缘处，一块表面接着一块表面(对应于各个小平面的宽度)地在活塞销孔18的侧表面18’上滚轧过去。这样的看法同样自然有效于对于平行于活塞毂17的内表面19设置的小平面120(如图2中所示)。
对图2-4中根据本实用新型的各实施方式与图1中所示进行比较，可以很清楚的看出，平行于活塞中轴线M设置的小平面，会在活塞销孔的扩口上边缘部位构成一个较大的阶，同时会在扩口下边缘部位构成一条唇口，在这一唇口上活塞销以点状支承方式支承其上。总的来说，小平面在扩口上边缘部位设置得进入活塞销孔18的内部太远，而在扩口下边缘部位则离活塞销孔18内侧端18”太近。这意味着，活塞销孔18会被在工作状态下弯曲的活塞销在活塞销孔最外侧以非均匀方式施加负荷。为此，采用了根据本实用新型的小平面120、220改进和设置，使小平面具有与活塞中轴线M的锐角夹角，可实现小平面在活塞销孔18上均匀地彼此分布，其中所述分布可非常完美地应对活塞造型中的不同的需求。由此，在工作状态下出现的压力就被很均匀地摊分到活塞销孔18内以及整个活塞销17上，因此而进一步避免在活塞销孔和活塞销上出现的损伤。
在实施例中示出的活塞销孔18的扩口始终是被以阶状外形示出。当然，扩口也可以造型为平滑造型，其中单条小平面的宽度趋于无穷小。这样在活塞销弯曲时，其表面就会在活塞销孔18的侧表面18”上连续地滚轧过去。

Claims (5)

1.一种用于内燃机的活塞(10)，所述活塞具有活塞顶(11)和带有多个活塞毂(17)的活塞裙部(16)，每个所述活塞毂都带有一个用于容纳活塞销的活塞销孔(18)，其中活塞毂(17)具有梯形支撑或阶状支撑的形状，其中活塞毂(17)的内表面(19)与活塞中轴线(M)呈锐角α，其特征在于，每个活塞销孔(18)都造型为至少在其内部区域处开口为扩口的成型销孔，在活塞销孔(18)侧表面(18’)上构造有小平面(120、220)的扩口在指向活塞销孔(18)的内侧末端(18”)方向上扩大，且所述小平面(120、220)与活塞中轴线(M)呈锐角(α、β)。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述小平面(120)平行于活塞毂(17)的内表面(19)走向。
3.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述小平面(220)以扇形延伸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的活塞，其特征在于，所述扩口为阶状延伸。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的活塞，其特征在于，所述扩口为平滑地延伸。
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