具有帶有波狀外形凸緣的中心冷卻油溝的活塞的製作方法

2024-01-29 00:03:15 1

專利名稱：具有帶有波狀外形凸緣的中心冷卻油溝的活塞的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於內燃機的活塞，更具體地涉及具有中心冷卻油溝的活塞。
背景技術：
具有一中心冷卻油溝或兩個基本封閉的冷卻油溝(雙油溝)的活塞構造已為人們所知。該雙油溝活塞具有環形的徑向的外油溝和成形於上冠部與下冠部之間的敞開的中心油溝。該外油溝與中心油溝可以彼此隔開，或者通過油道彼此流體相通，此外，已知銷潤滑通道從一個或兩個油溝延伸至活塞銷。該潤滑通道可延伸進入銷轂的活塞銷孔內和/或橫向間隔開的銷轂之間。該外油溝尤其適合於冷卻活塞的環形帶部，而中心油溝尤其適合於冷卻部分由燃燒室壁形成的中心冠部，該燃燒室壁暴露於熱燃燒氣體中。在使用過程中，該燃燒室與中心冠部暴露於極端熱量中。因此，上述中心油溝需要提供充足的油流從而為中心油溝區域提供充分的冷卻。儘管封閉和打開的中心油溝已存在，但在為中心冠部提供充分的冷卻方面仍存在問題。特別是，人們一直致力於在中心冠部提供充分的油流的同時避免油的過熱導致的劣化。如果允許流向中心油溝的油維持在該區域過長的時間，該油過熱，進而它的冷卻和潤滑功能就會削弱。另一方面，如果允許油從中心油溝過快地流出，該油在中心油溝區域的冷卻功能就會減弱，進而潛在地縮短了該活塞的使用壽命。

發明內容
本發明涉及一種活塞，包括活塞本體，該活塞本體具有上冠部，該上冠部包括上燃燒壁，燃燒力作用於該上燃燒壁上，該活塞本體還具有下冠部，該下冠部具有一對隔開的銷轂以容置連杆的小端於其間。所述銷轂具有沿銷孔軸彼此對齊的銷孔。所述上冠部與所述下冠部形成彼此流體相通的外油溝和中心油溝。所述中心油溝部分地由凸緣成形，所述凸緣從所述外油溝徑向向內並朝著所述上燃燒壁向上延伸至與所述上燃燒壁間隔開的自由邊。所述自由邊形成開口，並具有非平面的最高表面，所述最高表面具有橫跨所述開口彼此直徑上相對置的凹槽。


結合下列目前優選實施例和最佳實施方式的具體描述以及附圖進行考慮，本發明的上述及其他方面、特徵和優點將會更加容易理解，其中圖1是根據本發明的一個目前優選方面構造的活塞的局部橫截面視圖；圖2是沿著圖1中的線2-2的橫截面視圖；圖3是沿著圖1中的線3-3的橫截面視圖；圖4是圖1的活塞的下冠部的俯視圖。
具體實施方式
更詳細地參考附圖，圖1-3示出了根據本發明的一個目前優選方面構造的活塞 10。該活塞10具有沿著中心軸14延伸的活塞本體12，該活塞本體沿該中心軸14在缸膛 (未示出)內往復運動。該活塞本體12包括上冠部16，該上冠部具有上燃燒壁18，在此作為示例而非限制，該上冠部具有凹入的燃燒室20，缸膛內的燃燒力直接作用於該燃燒室上， 從而成為極端熱量產生的位置。如圖2和圖3所示，該上冠部16具有至少一個，在此示出為一對環形上肋，該上肋在此後被稱為上內肋22和上外肋24，它們分別從上燃燒壁18懸垂至各自的自由端沈，28。該活塞本體12進一步包括下冠部30，該下冠部30具有至少一個， 在此示出為一對環形下肋，該下肋此後被稱為下內肋32和下外肋34，並延伸至各自的自由端36，38，該自由端36，38被設置為與上肋的自由端沈，28對齊接合。該下冠部30進一步包括由環形凸緣40形成的內油溝底面62，該凸緣40從下內肋32徑向向內並向著上燃燒壁18向上延伸，該下冠部30還包括一對大致從所述凸緣40懸垂而下的銷轂42，44而提供一對活塞銷孔43，45，該活塞銷孔沿著銷軸41對齊以容置活塞銷49，在銷轂42，44之間具有間隙46用於容置連杆47的小端。該環形凸緣40具有一伸入上冠部16的上環形自由邊 48，該上環形自由邊48與上燃燒壁18軸向間隔開，其中，自由邊48具有波狀外形以在上燃燒壁18下方提供最佳油流，從而實現最佳的冷卻效果，而不會使油過熱。上冠部16具有環形的外潤滑油溝槽50，該外潤滑油溝槽從內肋和外肋的自由端 26,28向上延伸進入上環帶區域52，該上冠部16還具有環形的內潤滑油溝槽M，該內潤滑油溝槽M從內自由端沈延伸並且向上直到燃燒室20的下方。下冠部30可由鋼或其他金屬通過鑄造或鍛造工藝形成，該下冠部30具有環形外潤滑油溝槽56，該外潤滑油溝槽從內肋和外肋自由端36，38向下延伸進入下環帶區域58，該下冠部30還具有環形的內潤滑油溝槽60，該內潤滑油溝槽60從內自由端36和凸緣自由邊48向下延伸到谷底或底面62，其中底面62軸向上比外潤滑油溝槽56的底面63更高。在將上冠部16與下冠部30連接之後， 形成環形外油溝(在此示出為基本封閉的外油溝64和內油溝或中心油溝66。該外油溝64 由外肋M，34和內肋22，32來界定，而內油溝或中心油溝66部分地由凸緣40成形和界定， 其中凸緣40從外油溝64徑向向內延伸至其自由邊48。為了便於冷卻活塞10，在下肋32， 34和/或凸緣40內形成一條或多條油流通道。例如，如圖1和圖2所示，一對油道68大致沿著銷孔軸41延伸穿過下內肋32，如圖3所示，一對油道70大致垂直於銷孔軸41延伸穿過下內肋32，從而使所述外油溝與中心油溝66形成流體連通。該油道68，70從外油溝64 的最低部向上攀升至內潤滑油溝槽60的底面62。進一步地，如圖4所示，一對進油口和出油口 72，73延伸穿過外潤滑油溝槽56的最低底面63，並通常與軸41成45度角地彼此徑向相對置。由此，來自曲軸箱的油能夠通過進油口 72向上流入外油溝64，因此潤滑油圍繞外油溝64循環並通過油道68，70被導引向內進入部分開口的中心油溝66。進一步地，油能夠通過出油口 73向下流出外油溝64。此外，為了便於油從中心油溝66向活塞銷/連杆接頭區域流動，如圖2所示，一對油道74穿過凸緣40，其中通道74從內潤滑油溝槽62的底面 62徑向向內下降到銷轂42，44之間的空間46。該油道74在此示出為大致沿著銷孔軸41 的方向延伸。環形凸緣40成形為圓周連續的，循環的或圓形壁，通過舉例示出，從內肋32沿著弧形路徑向上並徑向向內攀升，形成具有通常為凹陷表面的底面62。應該理解，如果需要的話，底面62可被構造為具有大體連續的或弧形的表面。凸緣40延伸至接近內下肋和外下肋32，34的高度的自由邊48，從而通過舉例示出而非限制，使自由邊48的一部分可與肋 32，34齊平或大致齊平。如此，內肋32和凸緣40共同形成環形集油池，從而調節油流貫穿整個中心油溝66。成形後，凸緣40在凸緣40的底面62和上燃燒壁18的背面76之間提供一種「油料震蕩」，類似於雞尾酒調酒器，由於中心油溝66未封閉，油也能飛濺到凸緣的底面78上。當油被引導貫穿中心油溝66時，一部分的油能夠穿過油道68，70朝向位於活塞銷49、銷孔43，45和連杆小端之間的銷孔接縫流動，剩餘的油則被引導穿過由凸緣上自由邊48成形的環形上開口 80。該開口 80成形為圍繞中心軸14為中心、圓形的或大致圓形的開口。如圖2所示，開口 80的直徑與連杆47的自由端的寬度(W)相等或相近，並進一步通過開口 80進行冷空氣與熱的自由交換。為了進一步幫助調節油流貫穿中心油溝66，該環形自由邊48成形為具有非平面的，波狀外形的上表面82。該非平面的上表面具有一對懸垂至凸緣40中的扇形凹口，下文稱作凹槽84。該凹槽84橫跨開口 80彼此沿直徑對置形成，每一個凹槽跨度為大約5至45 度。凸緣上表面82的在凹槽84之間延伸的部分成形為具有平坦或大致平坦的表面86。為了確保油被最佳地導入期望的位置，凹槽84沿著銷軸41成形，在此示出為沿著銷軸41為中心彼此成鏡像關係。凹槽84可成形為與平坦表面86具有光滑的、無梯級的過渡。此外， 凹槽84可成形為具有凹陷的輪廓，所述凹槽的最低部在銷軸41上方對齊或大致對齊。顯然，根據上述教導，本發明的各種修改和變化都是可能的。例如，可以預期，活塞可被構造成整體式單件材料，例如通過單一鋼鐵鑄造工藝形成。因此，應當理解，在所附權利要求範圍內，本發明也可通過除了具體描述以外的方式實現。
權利要求
1.一種活塞，包括活塞本體，該活塞本體沿中心軸延伸，所述活塞沿該中心軸往復運動，該活塞本體具有上冠部，該上冠部具有上燃燒壁，燃燒力作用於該上燃燒壁上； 下冠部，該下冠部具有一對隔開的銷轂以容置連杆的小端在其間，所述銷轂具有沿銷孔軸彼此對齊的銷孔，所述上冠部與所述下冠部形成彼此流體相通的外油溝和中心油溝；所述中心油溝部分地由凸緣成形，所述凸緣從所述外油溝徑向向內並朝著所述上燃燒壁向上延伸至一與所述上燃燒壁間隔開的自由邊，所述自由邊形成圍繞所述中心軸的開口，並具有非平面的最高表面，所述最高表面具有橫跨所述開口彼此沿直徑相對齊的凹槽。
2.如權利要求1所述的活塞，其特徵在於，所述凹槽沿著所述銷孔軸對齊。
3.如權利要求2所述的活塞，其特徵在於，所述自由邊具有在所述凹槽間延伸的平坦表面。
4.如權利要求3所述的活塞，其特徵在於，所述凹槽具有與所述平坦表面形成平滑過渡的凹弧表面。
5.如權利要求1所述的活塞，其特徵在於，所述開口是圓形的。
6.如權利要求5所述的活塞，其特徵在於，所述開口以所述中心軸為中心。
7.如權利要求6所述的活塞，其特徵在於，所述開口具有接近於連杆小端的寬度的直徑。
8.如權利要求1所述的活塞，其特徵在於，每一個所述凹槽跨度為25至45度。
9.如權利要求1所述的活塞，其特徵在於，所述上冠部具有一延伸至一自由端的環形肋，所述下冠部具有一延伸至一自由端的環形肋，所述自由端彼此通過焊縫相連，其中所述自由邊的一部分與所述焊縫基本在同一平面延伸。
全文摘要
本發明提供一種活塞，該活塞具有上冠部，該上冠部具有上燃燒壁，燃燒力作用於該上燃燒壁上，該活塞還具有下冠部，該下冠部具有一對彼此隔開的銷轂以容置連杆的小端於其間。所述上冠部與所述下冠部形成彼此流體相通的外油溝和中心油溝。所述中心油溝部分地由環形凸緣成形，所述凸緣從所述外油溝徑向向內並朝著所述上燃燒壁向上延伸至與所述上燃燒壁間隔開的自由邊。所述自由邊形成圍繞所述活塞的中心軸的開口，並具有非平面的最高表面，所述最高表面具有橫跨所述開口彼此直徑上相對置的凹槽，以促進油流遍及所述中心油溝。
文檔編號F02F3/22GK102422005SQ201080019583
公開日2012年4月18日 申請日期2010年4月29日 優先權日2009年5月4日
發明者諾伯特·施奈特 申請人:費德羅-莫格爾公司