减小压缩高度的双通道活塞、其活塞组件及其构建方法技术

本申请提供了一种活塞组件、用于其的活塞及构建方法。该组件包含活塞头和连杆，连杆通过活塞销可操作地与活塞头耦接。活塞头包括具有燃烧碗和顶内表面的上冠部。下冠部包括轴向对准以接纳活塞销的销孔。下冠部的上壁具有进油口、出油口和支承在活塞销上的凹形鞍状支承面。在上冠部和下冠部的壁部之间形成环形外冷却通道，其中该外冷却通道围绕内冷却通道。连杆被固定至活塞销以用于联合摆动。连杆具有与活塞销中的通孔流体连通的油道，以允许油经由进油口流过油道而进入内冷却通道。

Double channel piston, piston assembly for reducing compression height and construction method thereof

The present application provides a piston assembly, a piston for the piston assembly and a method for constructing the piston. The assembly consists of a piston head and a connecting rod. The connecting rod is operatively coupled with the piston head through the piston pin. The piston head includes an upper crown with a combustion bowl and a top inner surface. The lower crown includes a pin hole that is axially aligned to receive the piston pin. The upper wall of the lower crown is provided with an oil inlet, an oil outlet and a concave saddle support surface supported on the piston pin. An annular outer cooling channel is formed between the upper crown and the lower crown, in which the outer cooling channel surrounds the inner cooling passage. The connecting rod is fixed to the piston pin for joint swing. The connecting rod has an oil passage connected with the through hole in the piston pin to allow the oil to enter the inner cooling passage through the oil inlet through the oil passage.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减小压缩高度的双通道活塞、其活塞组件及其构建方法相关专利申请的交叉引用本申请要求2014年12月30日提交的、序列号为62/098,181的美国临时专利申请和2015年12月28日提交的、序列号为14/981,319的美国专利技术专利申请的优先权，所述专利申请通过引用而整体并入本文。
技术介绍
1.
本专利技术主要涉及内燃发动机，尤其涉及活塞及其构建方法。2.相关技术发动机制造商正面临越来越多的提高发动机效率和性能的要求，其中包括但不限于：提高燃油经济性，提高燃油燃烧，减小油耗，提高排气温度用于车内热量的后续使用，增加气缸孔内的压缩荷载和温度，减轻重量以及使发动机变得更加紧凑。为了实现这些目标，需要减小活塞的尺寸和压缩高度，然而，燃烧室内提升的温度和压缩荷载需要坚固的活塞以维持在可工作的温度和加载限度内。因此，虽然希望提高燃烧室内的温度和压缩荷载，但有一种折衷在于，这些增加限制了压缩高度、进而发动机的整体尺寸可以被减小的程度。此外，由于作用于活塞上的温度和载荷的提升的需求要求活塞保持坚固并由钢材质来制造，所以发动机的重量可以被减轻的程度受到了限制。根据本专利技术所构建的活塞能够经受上述现代的性能要求，同时还具有减小的压缩高度和减轻的重量，对于本领域的技术人员而言，当阅读公开内容并查看附图时，这将是显而易见。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面的活塞由钢构造而成，从而为活塞提供了增强的强度和耐久性，以承受诸如那些在现代高性能发动机中所见的气缸孔内增加的压缩荷载。为了进一步提高活塞的强度和刚性，环形外冷却通道可包括多个沿着顶内表面延伸的周向隔开的肋，这些肋在外冷却通道的外环形带区域和内壁之间径向延伸。此外，为了增强对活塞的冷却，除了外冷却通道外，活塞还进一步包括封闭的或大体上封闭的中央内冷却通道，从而允许活塞承受在现代的高性能发动机中遇到的高温。此外，由于活塞的新颖构造，活塞的压缩高度(CH)和重量能够被最小化，从而允许其中部署有活塞的发动机被制造得更加紧凑和重量轻。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于内燃发动机的活塞组件。该活塞组件包括了活塞头和连杆，所述连杆可操作地通过活塞销与活塞头耦接。活塞头具有上冠部和下冠部，其中上冠部形成具有悬垂于其中的燃烧碗的上燃烧表面，并具有与所述燃烧碗相对的顶内表面。上冠部还包括至少部分地形成环形带区域的周向连续的上外壁部分，以及从顶内表面悬垂的周向连续的上内壁部分，其中上内壁部分径向向内与所述上外壁部分以大体上同心的关系隔开。下冠部从上冠部悬垂以形成一对横向隔开的销座，所述销座具有被构造成用于接纳活塞销的轴向对准的销孔。一对径向相对的裙部在活塞销座之间延伸，并且下冠部的上壁具有形成在其中的凹形鞍状支承面，该支承面在活塞销座之间延伸以与销孔结合来提供支承活塞销的整体长度的连续的支承表面。上壁具有至少一个进油口和至少一个出油口以便于冷却活塞组件。下冠部具有周向连续的下外壁部分和周向连续的下内壁部分，两者都从下冠部的上壁向上延伸，其中环形上外壁部分与环形下外壁部分被彼此固定，并且环形上内壁部分与环形下内壁部分被彼此固定，从而形成围绕内冷却通道的环形外冷却通道。连杆有一端固定到活塞销，用以与其联合摆动。活塞销具有大体横向于其长度方向延伸的通孔，并且连杆具有油道，该油道与通孔对准用于流体连通，从而允许油流经连杆、流经活塞销以及流经进油口进入内冷却通道，于是油可以自由地通过至少一个出油口从内冷却通道向外流动。根据本专利技术的另一方面，油道被构造成与活塞销上的通孔持续地流体连通，并与进油口间歇性地流体连通。根据本专利技术的另一方面，至少一个出油口被对准为将油直接引导到活塞销的外表面上。根据本专利技术的另一方面，至少一个出油口被对准为与活塞销的外表面大体上相切，以便于润滑所述活塞销。根据本专利技术的另一方面，至少一个出油口可以被提供为包括形成在销孔轴线的彼此相对侧上一对出油口，其中所述一对出油口中的每一个均被构造成将油直接地引导到活塞销的相对侧，以增强活塞销孔内的活塞销的润滑。根据本专利技术的另一方面，进油口沿着中心纵向轴线对准，所述活塞沿着该中心纵向轴线往复运动，以便于在活塞销摆动时，提供与活塞销上的通孔的间歇性地对准。根据本专利技术的另一方面，可以提供多个径向延伸的加强肋，以在外冷却通道内沿着顶内表面延伸，其中加强肋与下冠部的上壁隔开。根据本专利技术的另一方面，外冷却通道可以形成为具有或不具有沿着顶内表面的加强肋。根据本专利技术的另一方面，上壁在中央冷却通道中形成大体上平坦的底板，以便减小活塞的压缩高度。根据本专利技术的另一方面，上壁在环形外冷却通道中形成大体上平坦的底板，以便减小活塞的压缩高度。根据本专利技术的另一方面，上冠部和下冠部可以通过摩擦焊或感应接彼此接合。根据本专利技术的另一方面，上冠部和下冠部可以在铸造过程中被形成为单件材料。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于内燃发动机的活塞。所述活塞包含具有上冠部和下冠部的活塞头，上冠部形成具有悬垂于其中的燃烧碗的上燃烧表面，以及与燃烧碗相对的顶内表面。上冠部还包括至少部分地形成环形带区域的周向连续的上外壁部分，并且还包括从顶内表面悬垂的周向连续的上内壁部分，其中上内壁部分径向向内与上外壁部分以大体上同心的关系隔开。下冠部从上冠部悬垂以形成一对横向隔开的销座，所述销座具有用于接纳活塞销的轴向对准的销孔。一对径向相对的裙部在活塞销座之间延伸，并且下冠部的上壁具有在销座之间延伸的凹形鞍状支承面，以与销孔结合来提供被构造成支承在活塞销的整体长度上的连续的支承表面。下冠部包括周向连续的环形下外壁部分和周向连续的环形下内壁部分，两者均从下冠部的上壁向上延伸。环形上外壁部分和环形下外壁部分被彼此固定，并且环形上内壁部分和环形下内壁部分被彼此固定，从而形成围绕内冷却通道的环形外冷却通道。至少一个进油口延伸通过鞍状支承面进入内冷却通道，使得其在使用过程中大体上被活塞销覆盖。至少一个出油口以与所述鞍状支承面大体上相切的关系延伸通过所述上壁，以使得内冷却通道中的油被允许从中央冷却通道向外流出到活塞销上。根据本专利技术的另一方面，所述至少一个出油口包括在销孔轴线的彼此相对侧上形成的一对出油口，以便润滑鞍状支承面。根据本专利技术的另一方面，所述至少一个进油口沿着中心纵向轴线对准，所述活塞沿着所述中心纵向轴线往复运动。根据本专利技术的另一方面，活塞进一步包括多个在外冷却通道内沿着顶内表面径向延伸的加强肋。根据本专利技术的另一方面，上冠部和下冠部能够通过焊缝彼此接合。根据本专利技术的另一方面，上冠部和下冠部在铸造过程中能够被形成为单件材料。根据本专利技术的另一方面，上壁在中央冷却通道中形成大体平坦的底板，以便减小活塞的压缩高度。根据本专利技术的另一方面，上壁在环形外冷却通道中形成大致平坦的底板，以便减小活塞的压缩高度。根据本专利技术的另一方面，提供了一种构建用于内燃发动机的活塞组件的方法。所述方法包括形成活塞头以及可操作地通过活塞销将连杆与其耦接。所述方法包括形成具有上冠部和下冠部的活塞头，其中上冠部形成具有悬垂于其中的燃烧碗的上燃烧表面以及与所述燃烧碗相对的顶内表面。该方法包括形成上冠部，所述上冠部具有至少部分地形成环形带区域的周向连续的上外壁部分，以及从顶内表面悬垂的周向连续的上内壁部分。所述方法进一步包括形成下冠部，所述下冠部从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃发动机的活塞组件，其特征在于，所述活塞组件包括：活塞头，所述活塞头具有通过环形外壁和环形内壁接合在一起的上冠部和下冠部，所述上冠部具有上燃烧表面和悬垂于其中的燃烧碗，并具有与所述燃烧碗相对的顶内表面，所述下冠部具有上壁和一对从所述上壁悬垂的、横向隔开的销座，所述销座具有沿着销孔轴线轴向对准的销孔，在所述上壁内形成的凹形支承面，所述凹形支承面在所述销座之间延伸以与所述销孔形成连续的支承表面，在所述环形外壁和所述环形内壁之间界定的环形外冷却通道以及由所述环形内壁界定的内冷却通道，所述上壁具有延伸到所述内冷却通道内的至少一个进油口和至少一个出油口；活塞销，所述活塞销具有通孔；以及连杆，所述连杆一端固定于所述活塞销以与其联合摆动，所述连杆具有油道，所述油道与所述活塞销上的通孔及所述进油口对准而流体连通，以允许油流经所述连杆、流经所述活塞销，以及流经所述进油口进入所述内冷却通道，并且通过所述至少一个出油口从所述内冷却通道向外流出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.30 US 62/098,181;2015.12.28 US 14/981,3191.一种用于内燃发动机的活塞组件，其特征在于，所述活塞组件包括：活塞头，所述活塞头具有通过环形外壁和环形内壁接合在一起的上冠部和下冠部，所述上冠部具有上燃烧表面和悬垂于其中的燃烧碗，并具有与所述燃烧碗相对的顶内表面，所述下冠部具有上壁和一对从所述上壁悬垂的、横向隔开的销座，所述销座具有沿着销孔轴线轴向对准的销孔，在所述上壁内形成的凹形支承面，所述凹形支承面在所述销座之间延伸以与所述销孔形成连续的支承表面，在所述环形外壁和所述环形内壁之间界定的环形外冷却通道以及由所述环形内壁界定的内冷却通道，所述上壁具有延伸到所述内冷却通道内的至少一个进油口和至少一个出油口；活塞销，所述活塞销具有通孔；以及连杆，所述连杆一端固定于所述活塞销以与其联合摆动，所述连杆具有油道，所述油道与所述活塞销上的通孔及所述进油口对准而流体连通，以允许油流经所述连杆、流经所述活塞销，以及流经所述进油口进入所述内冷却通道，并且通过所述至少一个出油口从所述内冷却通道向外流出。2.根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于，所述油道被构造为与所述通孔持续流体连通并且与所述至少一个进油口间歇性地流体连通。3.根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于，所述至少一个出油口被对准为将油直接引导到所述活塞销的外表面上。4.根据权利要求3所述的活塞组件，其特征在于，所述至少一个出油口被对准为与所述活塞销的外表面大体相切。5.根据权利要求4所述的活塞组件，其特征在于，其中所述至少一个出油口包括形成在所述销孔轴线的彼此相对侧上的一对出油口。6.根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于，所述一个进油口沿着中心纵向轴线对准，所述活塞沿着所述中心纵向轴线往复运动。7.根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于，所述活塞组件进一步包括多个在所述外冷却通道内沿着所述顶内表面径向延伸的加强肋。8.根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于，所述上冠部和所述下冠部通过焊缝彼此接合。9.根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于，所述上冠部和所述下冠部在铸造过程中被形成为单件材料。10.根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于，所述上壁形成在所述内冷却通道中的、大体上平坦的底板。11.根据权利要求10所述的活塞组件，其特征在于，所述上壁形成在所述外冷却通道中的大体上平坦的底板。12.根据权利要求1所述的活塞组件，其特征在于，所述通孔沿着第一纵轴线延伸，并且所述油道沿第二纵轴线延伸，所述第一纵轴线相对于所述第二纵轴线倾斜。13.一种用于内燃发动机的活塞，其特征在于，所述活塞包括：活塞头，所述活塞头具有上冠部和下冠部，所述上冠部包括具有悬垂于其中的燃烧碗的上燃烧表面，以及与所述燃烧碗相对的顶内表面，所述上冠部进一步包括从所述顶内表面悬垂的环形上外壁部分和环形上内壁部分，所述上内壁部分径向向内与所述上外壁部分隔开；以及所述下冠部从所述上冠部悬垂，并包括一对横向隔开的销座和一对在所述活塞销座之间延伸的径向相对的裙部，所述销座具有用于接纳活塞销的、轴向对准的销孔，所述下冠部包括上壁，所述上壁具有在所述活塞销座之间延伸的凹形鞍状支承面，以与所述销孔结合提供连续的支承表面，所述下冠部包括环形下外壁部分和环形下内壁部分，所述环形下外壁部分和环形下内壁部分从所述上壁向上延伸，所述环形上外壁部分与所述环形下外壁部分彼此固定，所述环形上内壁部分与所述环形下内壁部分彼此固定并形成围绕内冷却通道的环形外冷却通道。14.根据权利要求13所述的活塞，其特征在于，所述活塞进一步包括至少一个进油口，所述至少一个进油口延伸通过所...

【专利技术属性】
技术研发人员：米格尔·阿泽维多，M·温因格，
申请(专利权)人：费德罗莫格尔有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US