用于内燃机的活塞制造技术

本发明专利技术涉及一种用于内燃机的活塞(10,110,210,310,410)，包括活塞头(11)和活塞裙(21)，所述活塞头(11)具有活塞顶(12)、周向起火区(14)、具有环形沟槽(16,17,18)的周向环形带(15)，以及在所述环形带(15)的区域中的周向冷却导管(19,119,419)，所述周向冷却导管朝向底部敞开，并且利用封闭元件(35,135,235,335,435)封闭。所述冷却导管(19,119,419)具有冷却导管底部(26,126,226,326,426)和冷却导管顶部(27)，且所述活塞裙(21)具有两个活塞销座(22)，所述两个活塞销座通过两个工作表面(25a,25b)彼此连接。根据本发明专利技术，所述活塞(10,110,210,310,410)只有一个工作表面(25a)的内表面(37)通过连接区(38)与所述活塞头(11)的下侧面(11a)连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于内燃机的活塞，所述活塞包括活塞头和活塞裙，所述活塞头具有活塞顶、周向起火区、具有环形沟槽的周向环形带，以及在环形带区域中的周向冷却导管，该冷却导管朝向底部敞开，并且利用封闭元件封闭，该冷却导管具有冷却导管底部和冷却导管顶部，且所述活塞裙具有两个活塞销座，它们通过两个工作表面彼此连接。
技术介绍
在当代内燃机中，活塞在活塞顶和燃烧盆区域中经受更高的机械负载和热负载。因此，除了优化活塞的冷却之外，首先还需要为活塞提供必需的稳定性，以承受住产生的机械负载，其次要将活塞设计为足够的韧性，使得可避免利用所述机械负载可能导致的损伤，特别是裂缝。
技术实现思路
本专利技术的目的是以实现稳定性和韧性之间的优化平衡，同时改善冷却的方式改进普通类型的活塞。上述目的利用以下事实实现:活塞的仅仅一个工作表面的内表面通过连接区与活塞头的下侧面连接。因此，根据本专利技术的活塞具有非对称的构造。活塞的一个工作表面附接至两个活塞销座。另一个工作表面还附接至活塞头的上侧面。这种构造同时保证了令人满意的稳定性(一个工作表面另外附接至活塞头的下侧面)和一定的韧性(仅仅一个工作表面附接至活塞销座)。此时，在活塞的加压侧或反压侧是否设置一个工作表面与活塞头下侧面的额外附接并不重要。此外，在发动机运行期间，将一个工作表面连接至活塞头下侧面的连接区可用于以靶向方式将油射流引导至连接区的表面，使得与靶向方式冷却活塞头的下侧面。以此方式，还改善了根据本专利技术的活塞的冷却。有利的发展由从属权利要求产生。压缩高度例如可为活塞头的标称直径的38%?45%。—个有利的发展提供了以在活塞顶中构成周向环形间隙的方式在活塞头中布置有封闭元件。这省去了设置出油孔的必要。如果将活塞裙拆除，封闭元件可被构造成紧固至活塞的独立的组件。根据本专利技术的活塞可被构造成整体式活塞。然后，冷却导管以通过机加工以本身已知的方式用铸造坯体或锻造坯体制得。然而，优选活塞有至少两个组件组装而成，该至少两个组件不可拆分地彼此连接。具体地，根据本专利技术的活塞可具有主活塞体和活塞环形元件。在这种情况下，封闭元件可被构造成紧固至活塞的独立的组件，以及一体式连接至活塞的组件。在后一种情况中，封闭元件可一体式连接至主活塞体或活塞环形元件。通常，冷却导管沿着轴线方向延伸至最低的环形沟槽的高度或以下，以在发动机运行期间，借助于尽可能大的冷却导管，实现充分的冷却，特别是钢质活塞的冷却。然而，考虑到鸡尾振荡效应(cocktail shaker effect)，冷却油在冷却管道顶部(即，非常热的区域)和冷却导管底部(即相对凉的区域)之间往返移动。考虑到冷却管道底部区域中的显著较低的温度，实际中在此不再发生从活塞头至冷却油的热量吸收。具体地，由此利用冷却导管在轴线方向缩短的事实优选地实现了有效冷却。由此，冷却油，特别在冷却导管底部区域中，更接近大量热负载的冷却导管底部移动，从而在比延伸直至最下方的环形沟槽或以下的冷却导管热的整个区域中移动。因此，在活塞移动的每个阶段发生了从活塞头的热区域至冷却油的热量吸收。具体地，如果保持了现有技术已知的冷却油量，并且以冷却油在发动机运行期间快速更换的方式设置冷却油的供应，则产生了活塞头的有效冷却。冷却管道底部优选布置在第二环形沟槽的水平高度处，特别优选布置在第一环形沟槽和第二环形沟槽之间，以通过冷却油在发动机运行期间更进一步接近热的活塞顶来进一步提尚冷却特性。进一步优选的发展提供了，起火区的高度至多为活塞头的标称直径的9%。以此方式，使冷却导管相对于活塞顶和环形带进行定位，该环形带特别有利于热量扩散。在该情况下，活塞顶与冷却导管底部之间的间隔可为活塞头的标称直径的11%?17%。此外，或者替代地，冷却导管的高度可为其宽度的0.8?1.7倍。此外，除此之外，或者替代于此，活塞顶和冷却导管顶部之间的间隔可为活塞头的标称直径的3%?7%。这些尺寸规定允许用于所有活塞尺寸的冷却导管的优化设计和定位。进一步特别优选的实施方式在于燃烧盘被构造在活塞头中，并且燃烧盘和冷却导管之间径向方向上的最小壁厚为活塞头的标称直径的2.5%?4.5%。这样使得改进的在燃烧盘和冷却导管之间的热传递得以实现。例如，燃烧盘可设置有下切口，从而限定燃烧盘和冷却导管之间的壁厚。本专利技术同时适用于由至少一种钢材制成的活塞以及由至少一种轻质金属合金制成的活塞。【附图说明】在以下内容中，将利用附图更详细地解释本专利技术的示例性实施方式，附图为示意性图示，不是实际尺寸，其中:图1局部示出了根据本专利技术的活塞的第一示例性实施方式； 图2示出了已经旋转了 90 °的根据图1示出的活塞；图3局部示出了根据本专利技术的活塞的另一示例性实施方式；图4局部示出了根据本专利技术的活塞的又一示例性实施方式；图5局部示出了根据本专利技术的活塞的又一示例性实施方式；图6局部示出了另一示例性实施方式的部分放大图；图7a、图7b示出了根据本专利技术的活塞中的冷却油移动的示意图；且图8a、图8b示出了根据现有技术的活塞中的冷却油移动的示意图。【具体实施方式】图1和图2示出了根据本专利技术的活塞10的第一示例性实施方式。如通常已知的，活塞10可被锻造或者铸造为整块坯体，利用机加工将冷却导管引入坯体中。在该示例性实施方式中，活塞10由主活塞体31和活塞环状元件32组装而成，该活塞环状元件可以本身已知的方式铸造或锻造得到，并且通过焊缝33彼此连接，例如通过电子束焊接或者激光焊接彼此连接。在该示例性实施方式中，焊缝33以相对于活塞中心轴线A成锐角地布置在燃烧盆的最下方的点处。在该示例性实施方式中，活塞10由钢材制成。然而，它还可由轻质金属材料或者两种材料的组合制成。活塞10包括具有活塞顶12的活塞头11，该活塞顶具有燃烧盆13、周向起火区14和周向环形带15，该周向环形带15具有环形沟槽16，17，18，用于接收活塞环(未示出)。周向冷却导管19设置在环形带15的水平高度处。此外，活塞10具有活塞裙21和用于接收活塞销的销座孔23 (未示出)，该活塞裙从活塞头11与活塞销座22热拆分。活塞销座22经由销座附接件24连接至活塞头11的下侧11a。活塞销座22经由工作表面25a，25b彼此连接。冷却导管19被构造为，使得它在底部敞开，并利用独立的封闭元件35(在示例性实施方式中为封闭板)封闭。将封闭元件35以本身已知的方式在环形带15下方紧固至活塞头11，并且以如下方式沿着燃烧盆13的方向延展:使得封闭元件35的环形自由端部与燃烧盆13的外壁一起形成周向环形间隙36。根据本专利技术，只有一个工作表面，即活塞10的工作表面25a的内表面37经由连接区38连接至活塞头11的下侧11a。在发动机运行期间，为了改善活塞头11的下侧11a的冷却，冷却油射流按连结区38的表面方向沿着工作表面25a的内表面37导向，如用箭头P表示。为了进一步改善活塞10的冷却，沿着活塞顶12的方向使封闭元件35以如下方式弯曲:形成冷却导管底部26，在示例性实施方式中使其大约位于第二环状沟槽17的水平高度处。冷却导管底部26还可布置在第一环状沟槽16和第二环状沟槽17之间。此外，冷却导管19具有冷却导管顶27。在示例性实施方式中，压缩高度KH为活塞头11的标称直径DN的38%和45%之间。图3示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机的活塞(10,110,210,310,410)，包括活塞头(11)和活塞裙(21)，所述活塞头(11)具有活塞顶(12)、周向起火区(14)、具有环形沟槽(16,17,18)的周向环形带(15)，以及在所述环形带(15)的区域中的周向冷却导管(19,119,419)，所述周向冷却导管朝向底部敞开，并且利用封闭元件(35,135,235,335,435)封闭，所述冷却导管(19,119,419)具有冷却导管底部(26,126,226,326,426)和冷却导管顶部(27)，且所述活塞裙(21)具有两个活塞销座(22)，所述两个活塞销座通过两个工作表面(25a,25b)彼此连接；其特征在于，所述活塞(10,110,210,310,410)只有一个工作表面(25a)的内表面(37)通过连接区(38)与所述活塞头(11)的下侧面(11a)连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖纳·夏普，彼得·克姆尼茨，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE