兩段式內燃機活塞的製作方法

2023-07-09 10:08:41 2

專利名稱：兩段式內燃機活塞的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種根據權利要求1的前序部分的兩段式內燃機 活塞。
背景技術：
號碼為0 604 223 Al的歐洲專利申請公開了 一種由 一個上部和 一個下部組成的活塞，其中，在上部背向活塞頂方向的下側上設置了 一個帶有外螺紋的螺栓，通過此螺栓將上部和下部旋緊在一起。在這裡，僅通過螺栓具有相對較大的長度和因此具有一定的彈性，對螺紋 連接施加較小的預緊力。這裡的缺點是螺栓所佔的空間減小了活塞的 壓縮高度。發明內容本發明的任務在於，在能夠將活塞的上部和下部牢固地旋接起 來的同時克服上述現有技術的缺點。通過獨立權利要求特徵部分的特徵就能解決此任務。從屬權利 要求的內容是本發明適合的構造。


接下來藉助於附圖來描述本發明。圖1示出了兩段式活塞的剖視圖， 一個帶有在其上形成的壓縮 套的螺母將此活塞的上部和下部相互擰緊， 圖2示出了本發明的活塞的仰視圖，圖3示出了本發明的螺紋連接的一種構造，其中，在壓縮套和 一個在壓縮套形成的凸緣之間設置一個墊圈，圖4示出了壓縮套和凸緣的構造，它們的接觸面朝著活塞頂的方向呈圓錐形地收縮。
具體實施方式
在圖1中描述了一個被冷卻的由上部2和下部3所組成的兩段 式活塞。上部2和下部3可以由鋼或其他金屬材料製成。活塞頂4 限定了上部2的軸向上側，該軸向上側的徑向內部具有一個燃燒腔。 在活塞頂4的外邊緣上形成一個環壁6，該環壁的外表面在活塞頂側 形成火力岸7，而該火力岸在活塞裙側毗連著帶有環槽的活塞環部8， 這些環槽用於容納在圖中未描述出的活塞環。在下部3的與活塞頂4方向相背的下側上設置了兩個各帶有一 個活塞銷孔10， 10'的活塞銷座9， 9'，這兩個活塞銷座的端面ll 相對於環壁6朝著活塞軸線12的方向向內縮進設置。這兩個活塞銷 座9， 9'通過活塞裙元件13， 13'彼此相連。通過一個內支撐14和一個與其同心的外支撐15將活塞1的上 部2和下部3彼此連接起來。內支撐14由一個設置在上部2與燃燒 腔5相背的一側上的支撐面16和一個在活塞頂側設置在下部3的環 形支撐肋17上的支撐面18所構成。外支撐15由一個限定了環壁6 的下側的支撐面19和一個在活塞頂側設置在下部3的支撐板上的支 撐面21所構成。由活塞1的上部2和下部2形成了一個布置在活塞1的活塞頂 側的邊緣區域內的冷卻通道22，該冷卻通道的徑向外邊界為環壁6， 徑向內邊界部分為支撐肋17及部分為活塞頂4，而其軸向下邊界為 活塞1的下部3。通過進油口23，冷卻油被導入到冷卻通道22內。活塞l還有另一個與活塞軸線12共軸線的環形的冷卻通道24， 此冷卻通道的直徑比外冷卻通道22的直徑小，從徑向看設置在外冷 卻通道22的裡面。內冷卻通道24的軸向上邊界為活塞頂4，徑向外 邊界為支撐肋17，徑向下邊界為下部3的一個薄壁且可彈性受壓的 上頂部25，在此頂部上且在徑向內部形成一個指向軸向上方的一個 延伸套26，該延伸套位於軸向上方的開口 27設有一個指向徑向內部 的凸緣28，凸緣28的下側可用於作為在螺母20上形成的壓縮套30526是內冷卻通道24的徑向內邊界。在活塞頂4的下側上形成一個與活塞軸線12共軸線的帶有一個 外表面的圓柱形螺栓31，該螺栓與活塞頂相背的端部帶有外螺紋32， 該外螺紋與螺母29的內螺紋匹配，從而螺母29可擰旋在外螺紋32 上。螺栓31的軸向長度與具有壓縮套30的螺母29的軸向長度相近。 螺栓31的徑向直徑，特別其外螺紋的徑向直徑比延伸套26的開口 27的直徑稍小，這樣可以將螺栓31毫無困難地插入開口 27中。壓 縮套30的徑向內徑比螺栓31的外螺紋32的徑向外徑略大。在本實施實例中，螺栓31在外螺紋32和活塞頂4的下側之間 的區域內的徑向直徑比外螺紋32的直徑小，也比壓縮套30的內徑小， 這樣就在壓縮套30和螺栓31之間形成了一個環形的冷卻室33。通過進油口 23，冷卻油被導入到外冷卻通道22中，冷卻油通過 連接通道34流入內冷卻通道24， 一部分油從內冷卻通道，通過位於 下部3的上頂部25中的開口 35又回流到曲軸箱內。另一小部分油流 過介於凸緣28與活塞頂4的下側之間的間隙36並通過延伸套26的 開口 27流入冷卻室33，這部分油從冷卻室，通過在螺栓31的外螺 紋32中加工出來的與活塞軸線12平行的出油通道流回到曲軸箱內， 圖1中示出了其中一個出油通道37。這使得活塞1承受高的熱負荷 的上部2得到非常好的冷卻。在組裝活塞1的上部2和下部3時，首先將設置在活塞頂4的 下側上的螺栓31穿過在活塞下部3的上頂部25上形成的延伸套26 的開口 27。在活塞1的後續裝配過程中，將活塞1的上部2和下部3 同軸地對齊，其實現手段為支撐板20在剖面上具有一個徑向向內 且在軸向上指向活塞頂4的方向的臺階的形狀，而環壁6的下端面的 內側具有一個圓柱形凹進處38，該凹進處的內部形狀與支撐肋20的 外部形狀相匹配，這樣在裝配活塞1的上部2和下部3時，將支撐肋 20嵌入凹進處38中，並藉此來使上部2和下部3共軸線地對齊。接下來，將螺母29的壓縮套30推過螺栓31的外螺紋32，直到 螺母29的內螺紋與螺栓31的外螺紋32接觸。現將螺母29旋到外螺 紋32上去，直到壓縮套30的上端面到達延伸套26的凸緣28為止。現在，使用一定的扭矩繼續旋緊螺母29會引起可彈性受壓的上頂部25碟形彈簧式地朝著活塞頂4的方向變形，設計成薄壁的延 伸套26在軸向上延伸，同樣設計成薄壁的壓縮套30也會在軸向上被 壓緊，螺栓31有較小直徑的中間部分得到延伸，以及活塞頂限定燃 燒腔5的部分碟形彈簧式地朝著活塞裙的方向變形。活塞部分25， 26， 30， 31和4的這種彈性變形會引起螺母29和螺栓31之間的螺 紋連接的一個非常平緩的特性曲線，此特性曲線不依賴於作用於活塞 1的溫度影響和機械影響地賦予該螺紋連接一個高的強度。螺母29可以是六角螺母。然而，如果螺母29，如在圖1所示及 如在圖2中清楚所示，在與活塞頂相背的端面上有孔39， 40和41， 那麼可得到在裝配活塞1時的優勢。因此，可以藉助於螺旋扳手將螺 母29旋緊，該螺旋扳手為細長的圓柱形，該圓柱形的直徑與螺母29 的直徑相近，在其一個端面設置了彼此間距與孔39， 40， 41的間距 相同的銷子，而且銷子的形狀與這些孔的形狀互補。利用這種螺旋扳 手可以將很大的扭矩傳遞到螺母29上。此外，該螺旋扳手具有較小 的徑向直徑，從而它可以很好地用於旋緊較難達到的螺母29。在圖2的活塞1的仰視圖中，可以看到用於將內冷卻通道24內 的油導出的開口 35和另一個開口 42。另外，在圖2中，可以看到外 冷卻通道22的進油口 23和出油口 43，用於導入和導出冷卻油。除 此之外，在圖2中還可以明顯的看到3個在螺栓31的外螺紋中形成 的出油通道37， 37' ， 37"，用於導出在介於螺栓31和壓縮套30 之間的冷卻室33中積累起來的油。圖3顯示了本發明中活塞上部2和下部3的螺紋連接的一種構 造，在該構造中，在活塞頂側在延伸套26上形成的指向徑向內部的 凸緣28與壓縮套30之間設置了一個墊圈44。這個墊圈44產生的效 果為，在旋緊狀態下由壓縮套30施加在凸緣28上的表面壓力被該墊 圈均勻地分布在凸緣28和壓縮套30之間的接觸區域的整個範圍內。根據圖4，互相接觸的凸緣28'的表面45和壓縮套30'的表面 46設計成朝著活塞頂4的方向，呈錐形地朝著活塞軸線12收縮。表 面45和46也可以設計成球面狀，並朝著活塞頂4的方向，朝著活塞軸線12收縮。由此產生的效果是減小在旋緊狀態下在延伸套26，在凸緣28'和在壓縮套30'中存在的材料應力。此外，可以在表面45 和46之間也可以裝配一個墊圈，因而實現附加的優點，即使得壓縮 套30施加在凸緣28上的表面壓力均勻分布。附圖標記清單1活塞2上部3下部4活塞頂5燃燒腔6環壁7火力岸8活塞環部9， 9'活塞銷座10, 10'活塞銷孔11活塞銷座的端面12活塞軸線13， 13'活塞裙元件14內支撐15外支撐16上部2的支撐面17下部3的支撐肋18下部3的支撐面19支撐面20支撐板21支撐面22外冷卻通道23進油口24內冷卻通道25下部的上頂部26延伸套27開口28， 28'凸緣29螺母30， 30'壓縮套 31螺栓 32外螺紋 33冷卻室34連接通道，進油口 35開口，出油口 36間隙37， 37' ， 37〃 出油通道38圓柱形凹進處39， 40， 41孑L42開口43出油口44墊圈45凸緣28'與壓縮套30'相接觸的表面 46壓縮套30'與凸緣28'相接觸的表面
權利要求
1.兩段式內燃機活塞，-帶有一個上部(2)，該上部構成了活塞頂(4)，在該上部與活塞頂(4)相背的下側上設有一個與活塞軸線(12)共軸線的帶有外螺紋(32)的圓柱形螺栓(31)，-帶有一個下部(3)，在該下部的下側上設有帶有活塞銷孔(10，10′)的活塞銷座(9，9′)及將活塞銷座(9，9′)相互連接的活塞裙元件(13，13′)，-其中，下部(3)在活塞頂側具有一個與活塞軸線(12)同軸線的開口(27)，螺栓(31)插入該開口內，以及-其中，上部(2)和下部(3)藉助於旋在螺栓(31)的外螺紋(32)上的螺母(29)相互連接在一起，其特徵在於，-下部(3)具有一個可彈性受壓的上頂部(25)，這個頂部在活塞裙側限定了一個與活塞軸線(12)共軸線的封閉的環形的帶有進油口(34)和出油口(35)的冷卻通道(24)，該冷卻通道在活塞頂側由上部(2)限定，-其中，在所述頂部(25)上且在徑向內部形成一個與活塞軸線(12)同軸線的指向上方的具有軸向彈性的延伸套(26)，此延伸套構成冷卻通道(24)的徑向內邊界，且此延伸套在其靠活塞頂側的端部具有開口(27)，-所述開口(27)設有一個徑向向內的凸緣(28)，-以及在螺母(29)上且在活塞頂側形成一個與活塞軸線(12)共軸線的具有軸向彈性的壓縮套(30)，此壓縮套在活塞頂側緊貼在凸緣(28)上。
2. 按照權利要求l的活塞，其特徵在於，所述外螺紋(32)設 置在螺栓(31)外表面與活塞頂相背的端部區域上，且螺栓(31)介 於外螺紋(32)與活塞頂(4)之間的區域的徑向直徑比外螺紋(32) 小。
3. 按照權利要求1或2的活塞，其特徵在於，所述螺母(29) 在下側上具有至少三個孔(39， 40， 41)，這些孔與設置在大致為圓 柱形的螺旋扳手的一個端面上的銷子相配合。
4. 按照權利要求1到3中任意一項的活塞，其特徵在於，在所 述螺栓(31)的外螺紋(32)中至少形成一個出油通道(37， 37'， 37〃 )，用於導出位於一個在螺栓(31)和壓縮套(30)之間的冷卻 室(33)中的油。
5. 按照權利要求1到4中任意一項的活塞，其特徵在於，在壓 縮套(30)和凸緣(28)之間設置一個墊圈(44)。
6. 按照權利要求1到4中任意一項的活塞，其特徵在於，凸緣 (28')與壓縮套(30')相接觸的表面(45)及壓縮套(30')與凸緣(28')相接觸的表面(46)設計成朝著活塞頂(4)的方向， 朝著活塞軸線(12)收縮。
7. 按照權利要求1到4中任意一項的活塞，其特徵在於，凸緣 (28')與壓縮套(30')相接觸的表面(45)及壓縮套(30')與凸緣(28')相接觸的表面(46)朝著活塞頂(4)的方向，呈圓錐 形地朝著活塞軸線(12)收縮。
8. 按照權利要求1到4中任意一項的活塞，其特徵在於，凸緣 (28')與壓縮套(30')相接觸的表面(45)及壓縮套(30')與凸緣(28')相接觸的表面(46)具有球面形狀，並且朝著活塞頂(4) 的方向，朝著活塞軸線(12)收縮。
9. 按照權利要求6到8中任意一項的活塞，其特徵在於，在凸 緣(28')的表面(45)和壓縮套(30')的表面(46)之間設置一 個墊圈(44)。
全文摘要
本發明提議一種帶有上部(2)和下部(3)的兩段式內燃機活塞(1)，該上部在活塞頂(4)的下側上具有一個帶有外螺紋(32)的螺栓(31)，該下部藉助於旋在螺栓(31)上的螺母(29)與上部(2)相連。下部(3)具有一個可彈性受壓的上頂部(25)，在該上頂部上且在徑向內部形成一個在軸向上具有彈性的延伸套(26)，該延伸套具有一個帶有徑向向內的凸緣(28)的開口(27)，螺栓(31)插入此開口內。在螺母(29)上形成一個彈性壓縮套(30)，該壓縮套緊靠在凸緣(28)上。在此，頂部(25)，延伸套(26)，壓縮套(30)，螺栓(31)和活塞頂(4)的彈性受壓性使得螺紋連接即使在活塞(1)只有較小的壓縮高度的情況下也具有一個平緩的特性曲線，該特性曲線賦予該螺紋連接一個高的強度。
文檔編號F02F3/00GK101331307SQ200680047630
公開日2008年12月24日 申請日期2006年6月7日 優先權日2005年12月17日
發明者賴納·沙普 申請人:馬勒國際公司