用于内燃机的活塞制造技术

本发明专利技术涉及一种活塞（１０），用于内燃机，所述活塞包括活塞顶（１１），环形火力岸（１２）以及环形活塞环区（１３），所述活塞环区设有环形槽（１４）；所述活塞还包括活塞裙（１５），所述活塞裙具有两个设置在活塞（１０）的受压侧（ＤＳ）和背压侧（ＧＤＳ）上的裙壁（１６、１７），并且所述活塞裙还具有两个面向所述活塞环区（１３）而凹陷设置并与所述裙壁（１６、１７）连接的箱体壁（１８、１９），其中，所述箱体壁（１８、１９）设有销毂（２１），所述销毂设有毂孔（２２）。由本发明专利技术可知，设置在所述受压侧（ＤＳ）上的裙壁（１６）在活塞（１０）的圆周方向上短于设置在所述背压侧（ＧＤＳ）上的裙壁（１７）。

【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活塞，用于内燃机，所述活塞包括活塞顶，火 力岸以及活塞环区，所述活塞环区设有环形槽；所述活塞还包括活塞 裙，所述活塞裙具有两个设置在活塞的受压侧和背压侧上的裙壁，并 且所述活塞裙还具有两个面向所述活塞环区而凹陷设置并与所述裙 壁连接的箱体壁，其中，所述箱体壁设有销毂，所述销毂设有毂孔。
技术介绍
马勒公司(MAHLE)公开了一种名为Ecoform的活塞。这种 构造方式下的活塞也称为箱体式活塞。在典型的箱体式活塞中， 活塞裙的两个侧壁相对于活塞的外部结构而凹陷设置。凹陷设置的、 略长的侧壁称为箱体壁；其它两个略狭长的、未凹陷设置的侧壁 为裙壁，并且所述裙壁设有活塞裙的实际工作面。在箱体壁中， 设有具有毂孔的销毂。所述箱体壁和销毂在活塞顶的下侧与所述活塞 顶相连接。这种类型的活塞经常存在这样的问题，g卩，在运行过程中，在 销毂区域以及箱体壁与活塞顶下侧的连接区域所产生的应力是如此 之大，以致能够在销毂区域和活塞顶下侧产生裂缝，所述裂缝在极端 的情况下能够延伸通过整个活塞顶，并且还能够使裙壁受到损坏。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于，能够显著地降低上述应力。此外，作 为副效应，还使活塞便于制造，也就是说，降低活塞重量以及由此减 轻待移动的总量(Masse)。解决上述问题的技术方案在于提供一种具有权利要求1的技术 特征的活塞。由本专利技术可知，设置在受压侧上的裙壁在活塞的圆周方向上短于设置在背压侧上的裙壁。所述受压侧和所述背压侧为此而区分开，因为在燃烧室内点火 的过程中在活塞顶上所产生的气压起作用时，通过倾斜的联杆使活塞 的侧面受到压力或使活塞向侧面倾斜，产生的结果是，两个裙壁中的 一个通过其工作面而被压向气缸孔的内壁。这个裙壁就作为设置在受 压侧上的裙壁。令本领域技术人员意想不到的就是经过试验而查明，在上述本 专利技术的结构中，在销毂区域以及在活塞顶下侧的箱体壁的支撑区域上 几乎不会产生裂缝。从属权利要求提供了具有优势的扩展方案。由本专利技术的一个优选实施例可知，将所述销毂与设置在所述背 压侧上的裙壁连接在一起的箱体壁部段在销毂区域上的距离小于在 裙壁区域上的距离。此外，将所述箱体壁部段与设置在所述背压侧上 的裙壁的连接制成拱形、直线形、S形、U形、凸出或凹陷结构。通 过这种具有优势的实施例，降低了在箱体壁上以及还有可能在裙壁上 出现裂缝的危险。与此相对地，具有优势的是，将所述销毂与设置在所述受压侧 上的裙壁连接在一起的箱体壁部段在所述销毂区域上的距离等于或 大于在所述裙壁区域上的距离。这意味着，相应的从销毂到达裙壁的 箱体壁部段或者是相互平行延伸，或者是相互交叠延伸。由此，也降 低了在箱体壁上以及还有可能在裙壁上出现裂缝的危险。将设置在所述受压侧上的裙壁在该裙壁中间区域的厚度设成薄 于该裙壁对应于所述箱体壁中的边缘区域的厚度。通常例如还能够得 出，将设置在所述受压侧上的裙壁在该裙壁中间区域的厚度设成薄于该裙壁对应于所述箱体壁的边缘区域厚度的50%。由此实现了显著的重量节省，从而显著减轻了本专利技术活塞的待移动总量。在这种情况下，特别具有优势的是，所述裙壁的厚度增加是从 该裙壁的中间区域向边缘区域持续延伸。由此使应力载荷均匀地分布 在裙壁上。至少使设置在所述受压侧上的裙壁至少能够在该裙壁的外壳表面区域上具有比所述活塞环区更强烈的弯曲结构，也就是说，使该裙 壁能够具有比所述活塞环区更大的椭圆度。通过这种方式还能够提高 本专利技术的活塞在活塞裙区域上的弹性。由本专利技术附加优选的扩展方案可知，所述箱体壁在与所述活塞顶的下侧连接的区域上相互以一定距离延伸，该距离大致对应于销毂 顶点中的内部销毂边缘的距离。与此相关的试验已经证实，由此方案 还可以进一步改善本专利技术活塞的结构刚性。此外，所述箱体壁还能够在与所述活塞顶的下侧连接的方向上 形成一锐角。该项特征的优选扩展方案在于，所述每个箱体壁与所述 活塞的纵轴线形成5° -30°夹角。由此能够实现立式铸造加工的更 大空间，也就是说，在本专利技术活塞的铸型上所采用的型芯大于现有技 术所采用的型芯，所述型芯特别沿着活塞顶下侧的方向延伸开。这就 使本专利技术活塞的活塞顶能够制成显著地薄于现有技术的活塞顶。因 此，能够实现明显的重量减轻，例如，相对于现有技术减轻大约10%-15%的重量。最后，与现有技术下公知的活塞相比，箱体壁18、 19的壁厚减小大约100%，从而再次实现了极为显著的重量节省。由本专利技术活塞的一种特别优选的结构可知，所述箱体壁在其下方区域沿着其自由底边的方向上具有一个均匀的壁厚，或者箱体壁具 有向下_一沿着油室方向一一持续增加的壁厚。此外，所述箱体壁的 壁厚能够向着所述裙壁持续增加。这意味着，现有技术中在箱体壁的 下侧所必需的凸缘或相应的加厚结构可以在此忽略。同时，实现了在 运行过程中承受载荷的情况下的在所述箱体壁以及裙壁上均匀协调 的应力分布。因此，通过这种优选的结构还能够进一步地降低在箱体 壁以及裙壁上出现裂缝的危险。本专利技术活塞的又一优选实施例示出了，所述活塞设有肋部，所 述肋部从侧面限定所述毂孔，并且所述肋部从所述活塞环区的下侧区 域至少延伸至所述毂孔的顶部边缘。由此，除了本专利技术实现了更好的 弹性以及更多的重量减轻之外，本专利技术还实现了所述活塞在销毂区域 上的特别具有优势的结构加固。在这种情况下，所述肋部能够延伸至 所述毂孔的水平中轴线。进一步优选地，所述肋部呈直线或呈拱形延伸，从而避免采用能够导致不均匀的应力分布的梯形结构。本专利技术的活塞能够由轻金属合金、优选地由铝合金制成。特别适合地，例如采用基于铝的、马勒(MAHLE， g卩MAHLE INTERNATIONAL GMBH)公司的型号从M124、 M138、 M142、 M145至M147的合金而制 成。本专利技术的活塞特别适用于承受高载荷的四冲程发动机。 附图说明接下来根据附图对本专利技术的实施例进行详细说明。附图示意性而非标准限定性地示出了图1为本专利技术活塞的实施例沿图2中I-I线的截面图2为图1的活塞沿图1中箭头P方向观察的示意图，其中，活塞成一定角度倾斜；图3为图1的活塞带有裙壁的侧视图4为图1的活塞沿图2中IV-IV线的截面图，其中共同示出了活塞以及示意性表明的气缸孔的内壁。 具体实施例方式图1和2示出了本专利技术活塞10的实施例，该活塞优选地适用于 四冲程发动机。活塞10以公知的方式设有活塞顶11，以及环形的火 力岸12和环形的活塞环区13;所述活塞顶设有活塞顶凹坑11a;所 述活塞环区设有环形槽14。活塞10还设有活塞裙15，该活塞裙与活塞顶11的下侧lib连 接。活塞裙15又具有设置在活塞10的受压侧(DS)和背压侧(GDS) 上的裙壁16、 17，并且活塞裙还设有两个箱体壁()18、 19，这两 个箱体壁面向活塞环区13而凹陷设置并且与裙壁16、 17连接。每个 裙壁16、 17的外围表面都表示为活塞裙15的一个工作面。每个箱体 壁18、 19都设有一个销毂21，该销毂设有毂孔22。由此，每个箱体 壁18、 19都各自分为两个箱体壁部段18a、 18b和19a、 19b。本实 施例中，活塞10采用基于铝的、马勒(MAHLE)公司的型号从M124、8M138、 M142、 M145至M147的合金而制成。由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活塞（１０），用于内燃机，所述活塞包括活塞顶（１１），火力岸（１２）以及活塞环区（１３），所述活塞环区设有环形槽（１４）；所述活塞还包括活塞裙（１５），所述活塞裙具有两个设置在活塞（１０）的受压侧（ＤＳ）和背压侧（ＧＤＳ）上的裙壁（１６、１７），并且所述活塞裙还具有两个面向所述活塞环区（１３）而凹陷设置并与所述裙壁（１６、１７）连接的箱体壁（１８、１９），其中，所述箱体壁（１８、１９）设有销毂（２１），所述销毂设有毂孔（２２），其特征在于，设置在所述受压侧（ＤＳ）上的裙壁（１６）在所述活塞（１０）的圆周方向上短于设置在所述背压侧（ＧＤＳ）上的裙壁（１７）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-4-27 102007020447.91.一种活塞(10)，用于内燃机，所述活塞包括活塞顶(11)，火力岸(12)以及活塞环区(13)，所述活塞环区设有环形槽(14)；所述活塞还包括活塞裙(15)，所述活塞裙具有两个设置在活塞(10)的受压侧(DS)和背压侧(GDS)上的裙壁(16、17)，并且所述活塞裙还具有两个面向所述活塞环区(13)而凹陷设置并与所述裙壁(16、17)连接的箱体壁(18、19)，其中，所述箱体壁(18、19)设有销毂(21)，所述销毂设有毂孔(22)，其特征在于，设置在所述受压侧(DS)上的裙壁(16)在所述活塞(10)的圆周方向上短于设置在所述背压侧(GDS)上的裙壁(17)。2. 根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，将所述销毂(21) 与设置在所述背压侧(GDS)上的裙壁(17)连接在一起的箱体壁部 段(18b、 19b)在所述销毂(21)区域上的距离小于在所述裙壁(17) 区域上的距离。3. 根据权利要求1或2所述的活塞，其特征在于，将所述箱体 壁部段(18b、 19b)与设置在所述背压侧(GDS)上的裙壁(17)的 连接制成拱形、直线形、S形、U形、凸出或凹陷结构。4. 根据前述任意一项权利要求所述的活塞，其特征在于，将所 述销毂(21)与设置在所述受压侧(DS)上的裙壁(16)连接在一起 的箱体壁部段(18a、 19a)在所述销毂(21)区域上的距离等于或大 于在所述裙壁(16)区域上的距离。5. 根据前述任意一项权利要求所述的活塞，其特征在于，设置 在所述受压侧(DS)上的裙壁(16)在该裙壁中间区域的厚度设成薄 于该裙壁对应于所述箱体壁(18、 19)的边缘区域的厚度。6. 根据权利要求5所述的活塞，其特征在于，设置在所述受压侧(DS)上的裙壁(16)在该裙壁中间区域的厚度设成薄于该裙壁对 应于所述箱体壁(18、 19)的边缘区域厚度的50%。7. 根据权利要求5或6所述的活塞，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫布赖格，赖纳菲舍尔，彼得克姆尼茨，彼得克莱因勒，
申请(专利权)人：马勒国际公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]