活塞、用于该活塞的冷却活塞环及其构造方法技术

本发明专利技术提供一种活塞、活塞环及其构造方法。该活塞环呈L形，并具有第一部分和第二部分，其中，第一部分从一活塞的环槽沿该活塞的顶岸向上延伸，第二部分容置在该环槽中。活塞环的第一和第二部分具有一封闭的中空冷却室，且冷却介质设置在该冷却室中，从而使冷却介质自由地在内部流动至活塞环槽并从活塞环槽沿着顶岸向上流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】活塞、用于该活塞的冷却活塞环及其构造方法
本专利技术主要涉及内燃机，尤其涉及用于该内燃机的活塞以及活塞环。
技术介绍
发动机制造商正面临着越来越多的对于提高发动机效率和性能的要求，提高发动机效率和性能包括但不限于：提高耗热率、改善燃料燃烧、降低耗油量、提高排气温度以用于车辆内热量的后续使用、增加缸膛内的压缩载荷、减少重量，以及使发动机更为紧凑。因此，合适的是提高发动机燃烧室内的温度和压缩载荷。然而，通过提高发动机燃烧室内的温度和压缩载荷，提高了对活塞的耐久和物理要求，因此减少了活塞可能的使用寿命。特别需要关注的区域是：活塞的上燃烧表面区域内会积累过度热量以及会相应磨损的区域。在阅读此处公开的内容以及附图后，对于本领域技术人员而言显而易见的是：根据本专利技术构造的一种包括活塞环的活塞能够更好地承受现代高性能发动机中产生的过度热量。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面构造的一种用于内燃机的活塞呈L形，其具有第一部分和第二部分，该第一部分从一活塞的一环槽沿该活塞的顶岸向上延伸，该第二部分容置在该环槽中。该环的第一和第二部分具有一封闭的中空的冷却室，且冷却介质设置在该冷却室中，从而使该冷却介质自由地在内部流动至该活塞环槽并从该活塞环槽沿着该顶岸向上流动。根据本专利技术的另一个方面提供了一种用于内燃机的活塞。该活塞具有一本体，该本体具有一圆柱形外表面以及一延伸进入该外表面的环形最高环槽。活塞的顶岸从该外表面径向向内凹入。该顶岸从最高环槽延伸至一上燃烧表面。活塞进一步包括一L形活塞环，其具有第一部分和第二部分，该第一部分容置在最高环槽中，该第二部分从最高环槽沿顶岸向上延伸。活塞环的第一和第二部分具有一中空的冷却室，且冷却介质设置在该冷却室中，从而使该冷却介质自由地在内部流动至最高环槽并从环槽沿着顶岸向上流动。根据本专利技术的另一个方面提供了一种构造用于内燃机的活塞环的方法。该方法包括：形成一具有中空的冷却室的L形环，该环包括第一部分和第二部分，该第一部分从一活塞的一环槽沿该活塞的顶岸向上延伸，该第二部分容置在该环槽中。进一步地，将冷却介质设置在该中空的冷却室中；以及将端塞固定在该中空的冷却室的相对两端，以使该冷却介质保持在该冷却室中。根据本专利技术的另一个方面，形成L形环的方法包括采用管状材料形成活塞环。附图说明结合下列目前优选实施例和最佳实施方式的具体描述、所附权利要求以及附图进行考虑，根据本专利技术的上述及其他方面、特征和优点将会更加容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个方面构造的活塞的剖视图；图2是图1活塞的圆圈区域的放大剖视图；图2A-2D是根据本专利技术的补充方面构造的活塞环的类似于图2的视图；图3是图2和2A-2D的活塞环的俯视图；图4是活塞环的端盖的立体图；图5A是管状元件在被形成在根据本专利技术构造的活塞环内之前的剖视图；以及图5B是图5A的管状元件在被形成在根据本专利技术构造的活塞环内之后的剖视图。具体实施方式更详细的请参阅附图，图1示出了根据本专利技术的一个目前优选方面构造的用于在内燃机(例如，现代的、紧凑的、高性能车辆发动机)中的汽缸衬垫13(图2和2A)的缸膛12中往复运动的活塞10的剖视图。活塞10具有沿中心纵轴15延伸的本体14(例如，该本体14示为单个的整件铸造材料，或者由锻造材料或坯料制成)，活塞10在缸膛12中沿中心纵轴15往复运动。本体14形成为具有上燃烧壁，该上燃烧壁在一侧上具有用于直接曝露于缸膛内的燃烧气体的上燃烧表面16，在相对的一侧上具有位于上燃烧表面16的轴向正下方的活塞顶内表面(undercrownsurface)18。活塞本体14还形成为具有一邻近上燃烧表面16的环带区域20，其中，环带区域20用于容纳至少一个活塞环(分别示为第一和第二活塞环19、21)。进一步地，活塞本体14形成为包括冷却通道(例如，示为封闭的或基本封闭的冷却通道22)。该冷却通道22构造为径向向内，并与环带区域20基本径向对齐。该第一活塞环19大致呈L形，其具有一用于容纳冷却介质25的中空的环形冷却室24，该冷却介质例如为惰性气体(例如氩气)和/或液体冷却剂。第二活塞环21从第一活塞环19轴向向下地与该第一活塞环19间隔开，并且被提供作为标准的护油环，该护油环擦去来自汽缸衬垫的余油，并将该油回送至曲轴箱。第一活塞环19增强了对直径减小的顶岸区域26的冷却，该顶岸区域26从第一活塞环19的下平面28向上延伸至上燃烧表面16。因此，该区域中产生的热量从活塞本体14和第一活塞环19转移至汽缸衬垫13，从而延长活塞10的使用寿命。活塞本体14具有一对从活塞顶内表面18下垂的销座30，以提供横向间隔开的销孔32，销孔32沿一大致垂直于中心纵轴15延伸的销孔轴34同轴对齐。销座30连接至横向间隔开的裙部36，裙部36在直径上彼此间隔开地跨过销孔轴34的相对两侧，并具有凸起的外表面40，该外表面呈波浪状以用于配合在缸膛12内，从而当活塞10往复运动通过缸膛12时有助于使该活塞10保持在其期望的方向上。上燃烧表面16表示为具有一凹入的燃烧碗38，以在缸膛内提供期望的气流。至少部分由于该燃烧碗38，使得在燃烧碗38、冷却通道22以及活塞顶内表面18之间形成活塞本体材料的相对薄的区域。由此，在使用过程中，这些区域需要被适当冷却，例如通过在销座30之间的中心通道区域内流过冷却通道22并冲击活塞顶内表面18的冷却介质来冷却这些区域。活塞顶内表面18可以通过油泼溅、定向冷却油喷射或通过中心冷却通道区域中的油进行冷却。为了进一步便于冷却顶岸区域26，中空的且其中设有冷却介质25的第一活塞环19设置在顶岸区域26的环形外壁40与汽缸衬垫13之间。该外壁40从上燃烧表面16向下延伸。该外壁40形成为具有直径D1，该直径D1小于从顶岸区域26下垂的环带区域20的最大直径D2，从而在外壁40与汽缸衬垫13之间提供了一尺寸适于容置第一活塞环19的直立的第一部分44的环形间隙或空间42。直径D1的大小如此设定，以便第一活塞环19的第一部分44可在顶岸区域26与汽缸衬垫13之间自由浮动，从而能够自动找到其所要的滑动方向。为了进一步容纳并定位第一活塞环19，一环形的环槽46径向向内延伸进入该顶岸区域26的直径减小的外壁40，其中，环槽46的尺寸适于容置第一活塞环19的横向延伸的第二部分48。环槽46的尺寸如此设定，以便第一活塞环19的第二部分能在环槽46中自由浮动，从而进一步使活塞环19能够自动找到其所要的滑动方向。第一活塞环19大致呈L形，且第一部分44构成了L形结构的直立或垂直延伸的腿部，第二部分44构成了L形结构的横向或水平延伸的腿部。第一部分44容置在环形空间42中，第二部分48容置在环槽46中。第一活塞环19具有一圆柱形外表面50，该外表面50的尺寸适于相对汽缸衬垫13紧密滑动运动，以实现活塞顶岸区域26与汽缸衬垫13之间期望的密封。外表面50沿第一部分44的直立的外腿52平行或基本平行于纵轴15延伸。第一部分44还具有一径向向内地与外腿52间隔部分冷却室24的直立的内腿54，以及一在外腿52和内腿54之间径向延伸的上腿56。该上腿56具有一与上燃烧表面16齐平或基本齐平延伸的最高表面。第一活塞环19的第二部分48具有径向延伸的上腿58和下腿60，该上腿58本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机的活塞环，其特征在于，该活塞环包括：一L形环，其具有第一部分和第二部分，该第一部分从一活塞的一环槽沿该活塞的顶岸向上延伸，该第二部分容置在该环槽中，所述环的所述第一和第二部分具有一封闭的中空的冷却室，且冷却介质设置在该冷却室中，从而使该冷却介质自由地在内部流动至该环槽并从该环槽沿着该顶岸向上流动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.10 US 13/370,7441.一种用于内燃机的活塞环，其特征在于，该活塞环包括：一L形环，其具有第一部分和第二部分，该第一部分从一活塞的一环槽沿该活塞的顶岸向上延伸，该第二部分容置在该环槽中，所述L形环的所述第一和第二部分具有一封闭的中空的冷却室，且冷却介质设置在该冷却室中，从而使该冷却介质自由地在内部流动至该环槽并从该环槽沿着该顶岸向上流动；所述第一部分具有一壁，该壁带有一用于抵在一汽缸衬套上滑动运动的外表面以及一界定了部分所述冷却室的内表面，所述壁具有连续变化的厚度，且该连续变化的厚度沿着远离所述第二部分轴向延伸的方向连续减小，使得所述外表面平行于一纵轴延伸，所述活塞沿所述纵轴往复运动，所述内表面相对于所述纵轴倾斜延伸，从而改变所述冷却腔室内的冷却介质的流体动态，并有助于将热量转移至所述汽缸衬垫。2.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述L形环由多个单件材料构成。3.根据权利要求2所述的活塞环，其特征在于，所述多个单件材料通过焊缝或钎焊缝中的其中一种相互连接。4.根据权利要求2所述的活塞环，其特征在于，所述多个单件材料中的至少一个冷成型。5.根据权利要求2所述的活塞环，其特征在于，所述封闭的中空的冷却室通过端塞在相对的两端处封闭。6.根据权利要求5所述的活塞环，其特征在于，当所述L形环处于松弛的、未偏置的状态时，所述端塞具有两个彼此间隔开的端面。7.一种用于内燃机的活塞，其特征在于，该活塞包括：一本体，其具有封闭的冷却通道，且该冷却通道内设置有一冷却介质，所述本体还具有一圆柱形外表面以及一延伸进入所述外表面内的环形最高环槽，且一顶岸从所述外表面径向向内凹入，所述顶岸从所述最高环槽延伸至一上燃烧表面；以及一L形活塞环，其具有第一部分和第二部分，该第一部分容置在所述最高环槽中，该第二部分从所述最高环槽沿所述顶岸向上延伸，所述活塞环的...

【专利技术属性】
技术研发人员：基斯·汉普顿，米格尔·阿泽维多，
申请(专利权)人：费德罗莫格尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US