用于內(nèi)燃機(jī)的活塞制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞(10)，包括活塞頭(13)、環(huán)繞式火力岸(14)、具有環(huán)形槽的環(huán)繞式環(huán)形段(15)以及活塞裙(16)，所述活塞裙具有兩個(gè)裙壁(17)和兩個(gè)連接所述裙壁(17)且相對(duì)于所述環(huán)形段(15)內(nèi)凹的箱壁(18)，并且所述箱壁(18)區(qū)域內(nèi)各形成所述環(huán)形段(15)的一個(gè)無支撐底面(25)，其中，所述箱壁(18)上設(shè)有具有轂孔(21)的銷轂(19)。根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)，所述環(huán)形段(15)的每個(gè)無支撐底面(25)與相對(duì)應(yīng)的箱壁(18)之間均設(shè)有至少一個(gè)支撐元件(26a，26b)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞，包括活塞頭、環(huán)繞式火力岸、具有環(huán)形槽的環(huán)繞式環(huán)形段以及活塞裙，所述活塞裙具有兩個(gè)裙壁和兩個(gè)連接所述裙壁且相對(duì)于所述環(huán)形段內(nèi)凹的箱壁，并且所述箱壁區(qū)域內(nèi)各形成所述環(huán)形段的一個(gè)無支撐底面，其中，所述箱壁上設(shè)有具有轂孔的銷轂。
技術(shù)介紹
同類型活塞公開自國(guó)際專利申請(qǐng)WO 2008/128611 Al。這種結(jié)構(gòu)的活塞又稱箱式活塞。常規(guī)箱式活塞的活塞裙的兩個(gè)相對(duì)布置的壁部相對(duì)于活塞外輪廓是內(nèi)凹的。內(nèi)凹的壁部稱作箱壁，另外兩個(gè)不內(nèi)凹的壁部是裙壁且包含了活塞裙真正的工作面。帶有轂孔的銷轂整合在箱壁中。箱壁和裙壁與活塞頭的底面連接。這類箱式活塞的問題是，以電動(dòng)機(jī)模式運(yùn)行時(shí)，氣體壓力和點(diǎn)火壓力對(duì)活塞所產(chǎn)生的作用力會(huì)導(dǎo)致活塞變形。特別不利的一點(diǎn)是，環(huán)形段只在裙壁區(qū)域內(nèi)得到支撐，在箱壁區(qū)域內(nèi)則是具有無支撐的懸伸底面。這會(huì)導(dǎo)致環(huán)形段在箱壁區(qū)域內(nèi)明顯朝曲軸箱方向發(fā)生變形。而裙壁區(qū)域內(nèi)的環(huán)形段由于箱壁和裙壁采用剛性設(shè)計(jì)只發(fā)生輕微變形。因此，箱壁與裙壁之間的過渡區(qū)域內(nèi)會(huì)出現(xiàn)剛度陡變。這種情況以及箱壁區(qū)域環(huán)形段變形時(shí)所產(chǎn)生的彎矩會(huì)引發(fā)造成箱式活塞過載的應(yīng)力。特別是當(dāng)箱式活塞由頂部和底部構(gòu)成并且這兩部分以焊接方式相連接時(shí)，焊縫會(huì)受到極大負(fù)荷。如果活塞在環(huán)形段區(qū)域內(nèi)還具有環(huán)繞式的冷卻通道，該環(huán)形段的穩(wěn)定性就會(huì)進(jìn)一步受到削弱，這樣在以電動(dòng)機(jī)模式工作時(shí)，就會(huì)觀察到非常明顯的變形情況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)的目的是對(duì)同類型箱式活塞進(jìn)行改進(jìn)，以減小電動(dòng)機(jī)模式下所產(chǎn)生的彎矩在環(huán)形段區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)荷。本專利技術(shù)用以達(dá)成上述目的的解決方案為:所述環(huán)形段的每個(gè)無支撐底面與相對(duì)應(yīng)的箱壁之間均設(shè)有至少一個(gè)支撐元件。本專利技術(shù)人出人意料地發(fā)現(xiàn)，將環(huán)形段的無支撐底面接合至箱壁后，作用于本專利技術(shù)活塞的負(fù)荷大幅降低，因?yàn)橐噪妱?dòng)機(jī)模式工作時(shí)，環(huán)形段在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的變形強(qiáng)度有所減小。尤其是由多部分構(gòu)成的焊接型活塞，其焊縫所受到的負(fù)荷明顯減小，部件穩(wěn)定性相應(yīng)得到提高。不必再為環(huán)形段采取增強(qiáng)措施，以及/或者將箱壁沿徑向向外移置。箱式活塞因設(shè)置所述至少一個(gè)支撐元件而增加的重量非常小。本專利技術(shù)的有利改進(jìn)方案請(qǐng)參閱從屬權(quán)利要求。根據(jù)一種有利改進(jìn)方案，所述環(huán)形段的每個(gè)無支撐底面與相對(duì)應(yīng)的箱壁之間均設(shè)有正好一個(gè)布置在所述轂孔上方的支撐元件。通過用正好一個(gè)支撐元件在環(huán)形段彎曲程度最大的區(qū)域內(nèi)將環(huán)形段接合至箱壁，可以有效減小其彎曲程度。每個(gè)支撐元件在周向上的延伸幅度均可覆蓋整個(gè)箱壁。這能特別有效地增強(qiáng)環(huán)形段。根據(jù)一種特別優(yōu)選的改進(jìn)方案，所述環(huán)形段的每個(gè)無支撐底面與相對(duì)應(yīng)的箱壁之間均設(shè)有正好兩個(gè)布置在所述轂孔兩側(cè)的支撐元件。這能非常有效地增強(qiáng)箱壁區(qū)域的環(huán)形段，同時(shí)還能在強(qiáng)度與活塞重量之間達(dá)到最佳平衡點(diǎn)。所述支撐元件可以至少部分包圍所述轂孔的幅度在所述箱壁上延伸。這樣就能將作用于環(huán)形段的力特別有效地傳遞到箱壁上。所述支撐元件的延伸范圍優(yōu)選覆蓋所述環(huán)形段的無支撐底面的整個(gè)徑向?qū)挾龋员闾峁┨貏e有效的支撐作用。所述支撐元件原則上可采用任何一種設(shè)計(jì)。關(guān)鍵在于是否能起到支撐作用以及能否將作用于環(huán)形段的力傳遞出去。所述支撐元件例如可以呈肋形或四面體形。所述支撐元件的截面優(yōu)選呈三角形、梯形或弓形，以便優(yōu)化支撐作用和力傳遞效果。本專利技術(shù)適用于任何一種構(gòu)造類型的箱式活塞。具體而言，本專利技術(shù)可應(yīng)用于具有活塞頂部和包含所述支撐元件的活塞底部并且該活塞頂部及該活塞底部通過合適的焊接方法彼此相連接的復(fù)合式活塞。箱壁區(qū)域的環(huán)形段彎曲時(shí)所產(chǎn)生的彎矩會(huì)使焊縫受到負(fù)荷，而本專利技術(shù)的支撐元件可以大幅減輕這種負(fù)荷，從而使得此類活塞的部件穩(wěn)定性得到顯著改善。這項(xiàng)幾何措施還能明顯減小活塞頭上的應(yīng)力。所述活塞可由任何一種材料制成，特定而言由鐵質(zhì)材料制成。附圖說明下文將參照附圖對(duì)本專利技術(shù)的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。以下為不按比例繪制的示意圖:圖1為本專利技術(shù)所提供的活塞的實(shí)施例透視圖；圖2為圖1所示活塞的正視圖；圖3為圖1所示活塞在圖2基礎(chǔ)上旋轉(zhuǎn)90°后的側(cè)視圖；以及圖4為沿圖2中IV-1V線所截取的剖面圖。具體實(shí)施例方式圖1至圖4為本專利技術(shù)所提供的活塞10的實(shí)施例，在本實(shí)施例中，該活塞由鋼材制成。在本實(shí)施例中，本專利技術(shù)所提供的活塞10由兩部分構(gòu)成。它由活塞頂部11和活塞底部12構(gòu)成。活塞頂部11具有包含盆形燃燒室13a的活塞頭13以及包含火力岸14的環(huán)繞式環(huán)形段15。活塞底部12具有與活塞頭13的底面接合的活塞裙16。活塞裙16具有兩個(gè)裙壁17和兩個(gè)連接裙壁17且相對(duì)于環(huán)形段15內(nèi)凹的箱壁18。由此形成環(huán)形段15的無支撐底面25。每個(gè)裙壁17的外周面均構(gòu)成活塞裙16的一個(gè)工作面。每個(gè)箱壁18均具有設(shè)有轂孔21的銷轂19。活塞頂部11和活塞底部12在環(huán)形段區(qū)域內(nèi)形成環(huán)繞式的外冷卻通道22。在本實(shí)施例中，活塞頂部11和活塞底部12以已知方式通過合適的連接方法(例如摩擦焊接)彼此連接。由此形成內(nèi)側(cè)環(huán)繞式焊縫23和外側(cè)環(huán)繞式焊縫24。在本實(shí)施例中，環(huán)形段15的每個(gè)無支撐底面25均借助兩個(gè)支撐元件26a、26b接合到與之對(duì)應(yīng)的箱壁18上。在本實(shí)施例中，支撐元件26a、26b例如通過鍛造工藝一體成型于活塞底部12且布置在每個(gè)轂孔21的兩側(cè)。支撐元件26a、26b大體為截面大體呈三角形的四面體，其中，每個(gè)支撐元件26a、26b的尖端均指向相應(yīng)箱壁18的轂孔21。每個(gè)大體為四面體的支撐元件26a、26b的底座均沿環(huán)形段15的無支撐底面25延伸，在本實(shí)施例中，該底座所采用的尺寸使得每個(gè)支撐元件26a、26b的延伸范圍均覆蓋環(huán)形段15的無支撐底面25的整個(gè)徑向?qū)挾?見圖1和圖3)。當(dāng)然也可以僅設(shè)置一個(gè)支撐元件并將其布置在轂孔21上方。所述支撐元件在任何情況下都能起到以電動(dòng)機(jī)模式工作時(shí)大幅減小環(huán)形段15變形的作用。進(jìn)而還能減小這一變形主要在每個(gè)裙壁17與每個(gè)箱壁18之間的過渡區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)生的應(yīng)力。其結(jié)果是，焊縫23、24和活塞頭所受到的負(fù)荷大幅降低，本專利技術(shù)活塞10的部件穩(wěn)定性得到明顯提高。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】2009.12.18 DE 102009059056.01.一種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞(10)，包括活塞頭(13)、環(huán)繞式火力岸(14)、具有環(huán)形槽的環(huán)繞式環(huán)形段(15)以及活塞裙(16)，所述活塞裙具有兩個(gè)裙壁(17)和兩個(gè)連接所述裙壁(17)且相對(duì)于所述環(huán)形段(15)內(nèi)凹的箱壁(18)，并且所述箱壁(18)區(qū)域內(nèi)各形成所述環(huán)形段(15)的一個(gè)無支撐底面(25)，其中，所述箱壁(18)上設(shè)有具有轂孔(21)的銷轂(19)，其特征在于，所述環(huán)形段(15)的每個(gè)無支撐底面(25)與相對(duì)應(yīng)的箱壁(18)之間均設(shè)有至少一個(gè)支撐元件(26a，26b)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述環(huán)形段(15)的每個(gè)無支撐底面(25)與相對(duì)應(yīng)的箱壁(18)之間均設(shè)有正好一個(gè)布置在所述轂孔(21)上方的支撐元件。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞，其特征在于，每個(gè)所述支撐元件在周向上的延伸幅度均覆蓋整個(gè)所述箱壁。4.根據(jù)權(quán)利要求...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：W·依斯勒，P·肯尼茨，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：馬勒國(guó)際有限公司，
類型：
國(guó)別省市：