專(zhuān)利名稱(chēng)：內(nèi)燃機(jī)多部件冷卻型活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于內(nèi)燃機(jī)多部件冷卻型活塞，活塞上部由鍛鋼制作，包括在活塞頂部的燃燒室、配有活塞帶環(huán)的活塞環(huán)槽；活塞下部包括活塞裙、活塞銷(xiāo)座以及連接到活塞裙部的活塞銷(xiāo)座支撐組成?；钊N(xiāo)座用來(lái)插放連接活塞和連桿的活塞銷(xiāo)?；钊喜亢拖虏吭诨钊共拷M成冷卻通道，并決定了它的橫斷面。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)多部件冷卻型活塞區(qū)別于專(zhuān)利JP 61175255 A。與活塞環(huán)上部相齊的部位有幾條肋片，并在其間安置了一個(gè)絕熱板，以使得從燃燒室傳到活塞環(huán)帶的熱量最小。
根據(jù)WO 00/77379A1，另外一種內(nèi)燃機(jī)活塞已為人所知。它具有多個(gè)橫切壁的壁部由徑向安置的薄金屬板組成，以提高冷卻通道的散熱效果。
考慮到當(dāng)前柴油機(jī)所面對(duì)的，活塞在高的點(diǎn)火壓力和溫度時(shí)的穩(wěn)定性，以上設(shè)計(jì)并不適合活塞的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的根本目的是提供一種多部件冷卻型活塞。它能夠經(jīng)濟(jì)地制造，并擁有足夠的形式穩(wěn)定性和冷卻效率高的冷卻系統(tǒng)。
解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵之處在于，在活塞上部的冷卻通道周?chē)植加谐蚧钊敳康目?，并且在這些孔之間的活塞材料組成了支撐肋片，四周的環(huán)形肋片對(duì)活塞縱軸成徑向地分布?；钊虏凯h(huán)狀的承載肋片連接到活塞銷(xiāo)座支撐上?；钊喜亢拖虏坑森h(huán)狀肋和承載肋片不可拆卸地連接在一起，其中活塞環(huán)槽壁面通過(guò)其橫切面與活塞下部之間的間隙限制冷卻通道的形式，并在活塞下部布置了密封元件。
這種方式制造的活塞，冷卻通道可以安置在更接近于活塞頂部或者燃燒室的位置，而依然具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。此外，支撐肋的排列形式影響冷卻通道的內(nèi)腔形成，即產(chǎn)生搖動(dòng)區(qū)域，由此延長(zhǎng)了冷卻油的駐留時(shí)間，可改善需要冷卻的活塞區(qū)域的散熱狀況。
優(yōu)選的實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。


下面以實(shí)施例為基礎(chǔ)詳細(xì)介紹該發(fā)明，圖示為圖1是本發(fā)明的活塞在活塞銷(xiāo)橫截面方向的活塞剖視圖；圖2是本發(fā)明的活塞仰視圖，沿圖1的線(xiàn)II方向剖視圖；圖3是本發(fā)明的活塞沿活塞銷(xiāo)方向的橫向截面剖視圖；圖4是本發(fā)明的活塞沿圖1的線(xiàn)IV-IV方向剖視圖；圖5是本發(fā)明的活塞的透視圖；圖6是本發(fā)明的活塞沿圖1的線(xiàn)IV-IV方向另一實(shí)施例的視圖。
參考詞匯多部件冷卻型活塞20活塞上部1活塞下部2燃燒室 3活塞環(huán)槽4環(huán)狀肋片5活塞銷(xiāo)座支撐6冷卻通道7支撐肋片8活塞裙 9承載肋片10活塞環(huán)帶11活塞銷(xiāo)座12間隙13孔 14密封15
活塞縱軸線(xiàn)K活塞主軸線(xiàn)KH冷卻通道高度 H孔深 hB活塞最大/最小推力方向 D，GD具體實(shí)施方式
根據(jù)本發(fā)明，多部件冷卻型活塞20包括具有燃燒室3、配有活塞環(huán)帶11的活塞環(huán)槽4、部分冷卻通風(fēng)道7的鍛造的活塞上部1，和具有部分冷卻通風(fēng)道7、活塞裙9、活塞銷(xiāo)支撐6的活塞下部2，如圖5所示。按照實(shí)施例在冷卻通風(fēng)道7的孔14沿圓周對(duì)稱(chēng)地分布，按活塞頂方向定位，也就是與縱向活塞軸K平行?？椎纳疃萮B至多是冷卻通風(fēng)道7總高度H一半，以確保冷卻油的循環(huán)通暢。由于這種設(shè)計(jì)，為冷卻油產(chǎn)生搖動(dòng)區(qū)域以增加冷卻效果。在這些圖中，沒(méi)有標(biāo)明進(jìn)、出油口。
如圖3和圖4所示，所謂的孔14之間的支撐肋片8的材料區(qū)域呈徑向地在活塞縱軸K方向與環(huán)狀肋片5的型線(xiàn)匯合，二者共同構(gòu)成了環(huán)狀肋片5。因此，孔14和支撐肋8(如圖4所示)沿冷卻通風(fēng)道7的圓周徑向?qū)ΨQ(chēng)地分布。在另一個(gè)實(shí)施例(未畫(huà)出)中，孔14的數(shù)目及支撐肋片8的伸展方向可這樣布置，在最大/最小推力方向D或GD上可比橫向方向布置更多數(shù)量孔14和的支撐肋片8，即，在冷卻通風(fēng)道7中可得到肋片在圓周方向的不對(duì)稱(chēng)分布。如果支撐肋片以I-IV象限為特征由主活塞軸KH形成，則在冷卻通道7中，孔14及支撐肋片8可以在一個(gè)象限內(nèi)以對(duì)稱(chēng)(圖6)、非對(duì)稱(chēng)或部分對(duì)稱(chēng)(未標(biāo)明)分布方式形成，可在相對(duì)象限產(chǎn)生，即I和III或II和IV。因此，活塞20可以承受更高的溫度和更高的壓力。如圖4和圖6所示，孔14可以設(shè)計(jì)成圓形或者細(xì)長(zhǎng)孔(未標(biāo)明)，其長(zhǎng)邊徑向地從活塞中心指向活塞壁。借助孔的這種布置方式，孔可以獲得不同的間距，并且設(shè)計(jì)支撐肋片8用的材料增加了。為進(jìn)一步改善燃燒室3的散熱，孔14的端部可做成圓形或如圖1所示帶有一定的錐角。
如圖1所示，孔14的軸可與活塞縱向軸線(xiàn)K平行，或者以銳角的形式與指向燃燒室3的孔14接合。
如圖3所示，由活塞銷(xiāo)支撐6形成的圓環(huán)型承載肋片10的幾何尺寸與環(huán)狀肋片5相對(duì)應(yīng)。利用承載肋片10和環(huán)狀肋片5不可拆卸地通過(guò)焊接工藝將活塞上部1和活塞下部2連在一起。運(yùn)用金屬切削工藝對(duì)活塞20進(jìn)行精加工，以形成內(nèi)燃機(jī)可用的活塞。活塞上部1最好由抗氧化、耐熱材料制成，而活塞下部2可由淀積硬化的鐵素體鋼或回火鋼制成。
處在活塞上部1和活塞下部2的連接狀態(tài)，及外部活塞壁區(qū)域在活塞上部1和下部2兩部件之間形成寬度為幾十分之一毫米間隙13的接觸面。通過(guò)在一個(gè)接觸面放置耐熱密封環(huán)，可使接觸面敞開(kāi)或被密封。例如活塞上部1和下部2部分結(jié)合之前的活塞下部2的接觸面。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)多部件冷卻型活塞(20)，其鑄鋼制成的活塞上部(1)包括在活塞頂部的燃燒室(3)、配有活塞環(huán)帶(11)的活塞環(huán)槽(4)組成；其活塞下部(2)包括活塞裙(9)、安裝活塞銷(xiāo)以連接活塞(20)和連桿的活塞銷(xiāo)座(12)、連接活塞裙(9)的活塞銷(xiāo)座支撐(6)；其中，冷卻通道(7)由活塞上部(1)和活塞下部(2)兩部分形成，同時(shí)也受到橫斷面的限制，其中，在活塞上部(1)形成的冷卻通道(7)有沿著其圓周方向分布并朝向活塞頂部的孔(14)，在孔(14)之間的活塞材料形成支撐肋片(8)，環(huán)狀肋片(5)的型線(xiàn)沿著活塞縱軸(k)呈徑向分布；活塞下部(2)有圓環(huán)形的環(huán)狀承載肋片(10)連接到活塞銷(xiāo)座支撐(6)上，而活塞上部(1)和活塞下部(2)由環(huán)狀肋片(5)和承載肋片(10)不可拆卸地連接在一起；其中，活塞環(huán)槽(4)通過(guò)其壁橫斷面與活塞下部(2)之間的間隙(13)限制冷卻通道的形式。
2.如權(quán)利要求1所述的活塞(20)，其中孔(14)徑向?qū)ΨQ(chēng)地和/或者非對(duì)稱(chēng)地分布在冷卻通道(7)的圓周上。
3.如權(quán)利要求1和2所述的活塞(20)，其中，孔(14)的深度(hB)至多為冷卻通道(7)總高度(H)的一半。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的活塞(20)，其中，孔(14)的部分軸線(xiàn)至少與活塞縱軸(k)平行。
5.如權(quán)利要求4所述的活塞(20)，其中，孔(14)的軸線(xiàn)與活塞縱軸(k)成銳角。
6.如權(quán)利要求5所述的活塞(20)，其中，孔(14)是圓柱形或細(xì)長(zhǎng)形。
7.如權(quán)利要求1所述的活塞(20)，其中，密封件(15)安置在間隙(13)內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的活塞(20)，其中，活塞的上部和下部(1，2)是通過(guò)焊接工藝連接在一起的。
9.如權(quán)利要求1所述的活塞(20)，其中，活塞的上部(1)是由抗氧化、和/或耐熱材料制成，而活塞下部2是由淀積硬化的鐵素體鋼或回火鋼制成。
全文摘要
內(nèi)燃機(jī)多部件冷卻型活塞(20)，其鑄鋼制成的活塞上部(1)包括在活塞頂部的燃燒室(3)、活塞環(huán)槽(4)、活塞環(huán)帶(11)；其活塞下部(2)包括盒狀活塞裙(9)、活塞銷(xiāo)座(12)(安裝活塞銷(xiāo)以連接活塞(20)和連桿)、連接活塞裙(9)的活塞銷(xiāo)座支撐(6)。擁有良好的形狀穩(wěn)定性和改善的冷卻系統(tǒng)，制造成本低，這是因?yàn)樵诨钊喜?1)的冷卻通道(7)有沿其圓周并朝向活塞頂部分布的孔(14)，孔(14)之間的活塞材料形成支撐肋片(8)，環(huán)狀肋片(5)的型線(xiàn)沿著活塞縱軸(k)呈徑向分布。由于活塞下部(2)有圓環(huán)形的承載肋片(10)連接到活塞銷(xiāo)座支撐上，并且活塞上部(1)和活塞下部(2)由環(huán)狀肋片(5)和承載肋片(10)不可拆卸地連接在一起。
文檔編號(hào)F02F3/16GK1685143SQ03822843
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月25日
發(fā)明者彼得·克姆尼茨 申請(qǐng)人:瑪勒有限公司