專利名稱：具有中心導(dǎo)向油流動(dòng)和活塞銷潤滑機(jī)構(gòu)的活塞及其構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及內(nèi)燃機(jī)活塞，更具體地涉及具有活塞銷潤滑機(jī)構(gòu)的活塞。
背景技術(shù)：
具有一個(gè)或兩個(gè)(雙油腔)大體封閉的油冷卻油腔的活塞構(gòu)造是已知的。雙油腔活塞具有一個(gè)環(huán)形的徑向的外油腔和一個(gè)成型在上冠部分和下冠部分之間的中心油腔，其中，中心油腔通常成型為位于燃燒室壁正下方的敞開的油腔。該外油腔和中心油腔可以通過油道彼此隔開或者彼此流體連通。此外，從該一個(gè)或兩個(gè)油腔延伸到活塞銷的銷潤滑通道為人們熟知。該潤滑通道可延伸入銷轂的活塞銷孔內(nèi)和/或通過軸向間隔開的銷轂之間的下內(nèi)油腔面內(nèi)的開口。該外油腔特別有利于冷卻活塞的外部活塞環(huán)區(qū)域，而中心油腔特別有利于冷卻中心冠部區(qū)域，該中心冠部區(qū)域部分由上燃燒壁形成，該燃燒壁直接暴露于熱燃燒氣體中。雖然這些油腔構(gòu)造對(duì)于冷卻活塞來說通常是有效的，但是通過油腔的油流動(dòng)力學(xué)還可以改善，特別是對(duì)于中心油腔，從而提高使用中冷卻活塞的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種活塞，具有一活塞本體，該活塞本體具有一中心軸，該活塞本體在缸膛內(nèi)沿著該中心軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該活塞本體具有一上冠部分，該上冠部分具有一上燃燒壁和至少一個(gè)環(huán)形上肋，缸膛內(nèi)的燃燒力直接作用于該燃燒壁上，而該環(huán)形上肋從該上燃燒壁懸垂至一自由端。該活塞本體進(jìn)一步包括一下冠部分，該下冠部分具有至少一個(gè)環(huán)形下肋，該環(huán)形下肋延伸至一自由端，該自由端固定于該至少一個(gè)上肋。該下冠部分進(jìn)一步包括一內(nèi)油腔面和一對(duì)銷轂，該內(nèi)油腔面相對(duì)于該至少一個(gè)下肋徑向向內(nèi)延伸，該對(duì)銷轂大體從該內(nèi)油腔面懸垂，在銷轂之間形成有一間隙用于容置連接桿小的一端。該上冠部分具有一上柱塞，該上柱塞沿著中心軸從上燃燒壁懸垂至自由端。該下冠部分具有一下柱塞，該下柱塞沿著中心軸從內(nèi)油腔面向上延伸至自由端。該上柱塞的自由端和該下柱塞的自由端形成一曲徑通道。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該上柱塞和下柱塞越過彼此軸向延伸，且保持彼此完全間隔開。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該下冠柱塞具有沿著中心軸延伸的油道。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該下冠柱塞具有大致垂直于該中心軸延伸的油道。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種制造活塞的方法。該方法包括提供一個(gè)上冠部分，該上冠部分具有一上燃燒壁和至少一個(gè)環(huán)形上肋，缸膛內(nèi)的燃燒力直接作用于該燃燒壁上，而該環(huán)形上肋從該上燃燒壁懸垂至一自由端，一上柱塞沿著中心軸從上燃燒壁懸垂至自由端。進(jìn)一步地，提供一下冠部分，該下冠部分具有至少一個(gè)環(huán)形下肋和內(nèi)油腔面， 該環(huán)形下肋延伸至一自由端，該內(nèi)油腔面相對(duì)于該至少一個(gè)下肋徑向向內(nèi)延伸，一對(duì)間隔開的銷轂用于容置一連接桿小的一端，一下柱塞沿著中心軸從內(nèi)油腔面向上延伸至自由端。然后，將上冠部分的至少一個(gè)上肋固定于該下冠部的至少一個(gè)下肋，并在上柱塞的自由端和下柱塞的自由端之間形成一曲徑通道。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該方法包括使上柱塞的自由端和下柱塞的自由端越過彼此軸向延伸。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，該方法包括使上柱塞和下柱塞保持彼此間隔開。


結(jié)合下列目前優(yōu)選實(shí)施例和最佳實(shí)施方式的具體描述以及附圖進(jìn)行考慮，本發(fā)明的上述及其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選方面構(gòu)造的活塞的局部剖視圖；以及圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選方面構(gòu)造的活塞的中心油腔部分的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式更具體地參考附圖，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選方面構(gòu)造的活塞10。 該活塞10具有沿著中心軸14延伸的活塞本體12，該活塞本體例如可由鋼制成，該活塞本體 12在缸膛(未示出)內(nèi)沿著該中心軸14往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊倔w12包括一上冠部分16，該上冠部分具有一上燃燒壁18，在此作為示例而非限制地示出為提供凹入的燃燒室20，缸膛內(nèi)的燃燒力直接作用于該上燃燒壁18上。該上冠部分16具有至少一個(gè)，在此示出為一對(duì)，環(huán)形上肋，下文中被稱為上內(nèi)肋22和上外肋24，該上肋22，24大體從上燃燒壁18懸垂至各自的自由端沈，28。該活塞本體12進(jìn)一步包括一下冠部分30，該下冠部分具有至少一個(gè)，在此示出為一對(duì)，環(huán)形下肋，下文中被稱為下內(nèi)肋32和下外肋34，該下肋32，34延伸至各自的自由端36，38，該自由端36，38分別與上自由端26，觀周向?qū)?zhǔn)且固定連接。下冠部分30進(jìn)一步包括一內(nèi)油腔面40以及一對(duì)銷轂42，44，該內(nèi)油腔面相對(duì)于下內(nèi)肋32徑向向內(nèi)延伸， 該銷轂大致從該內(nèi)油腔面40懸垂。該銷轂42，44分別具有沿著中心水平銷軸47對(duì)齊的銷孔43，45，在銷榖42，44之間形成一間隙46用于容置連接桿(未示出)小的一端。該上冠部分16和下冠部分30相互作用以提供沿著中心軸14同軸延伸的中心導(dǎo)向的油流控制元件，下文被稱為油流控制元件48，該油流控制元件48具有中心活塞銷潤滑機(jī)構(gòu)，下文被稱為潤滑機(jī)構(gòu)50。該油流控制元件48延伸穿過內(nèi)油腔，該內(nèi)油腔也被稱為活塞10的中心油腔52，從而提供具有回旋構(gòu)造的中心油腔52。因此，容置于中心油腔52內(nèi)的油大致沿著箭頭53示出的預(yù)定的動(dòng)態(tài)流動(dòng)路徑流動(dòng)。因此，油沿著大致連續(xù)的均勻的路徑流遍中心油腔 52，從而促進(jìn)對(duì)上燃燒壁18的均勻有效的冷卻。此外，潤滑機(jī)構(gòu)50為油提供從中心油腔52 內(nèi)到間隙46的可控的或可計(jì)量流量的流動(dòng)，從而避免中心油腔52內(nèi)的油過熱(煮沸)，并改善活塞銷接頭在連接桿小的一端的連續(xù)潤滑作用。該上冠部分16具有環(huán)形外油腔凹槽58，該環(huán)形外油腔凹槽58從內(nèi)上肋和外上肋自由端沈，28向上延伸至臨近上燃燒壁18的上活塞環(huán)區(qū)域60。該上冠部分16還具有環(huán)形內(nèi)油腔凹槽62，該環(huán)形內(nèi)油腔凹槽62在燃燒室20的正下方從上內(nèi)肋自由端沈向上并緊接著延伸。此外，上冠部分16具有上柱塞64，該上柱塞64沿著中心軸14從上燃燒壁18 同軸懸垂。該上柱塞64形成流動(dòng)控制元件48的一部分，且具有延伸至自由端65的預(yù)定的長度和預(yù)定的外表面構(gòu)造。該下冠部分30具有環(huán)形外油腔凹槽66，該環(huán)形外油腔凹槽66從內(nèi)下肋和外下肋自由端36，38向下延伸至下活塞環(huán)區(qū)域68，該環(huán)形外油腔凹槽66與上外油腔凹槽58 —起形成外油腔56。該下冠部分30還具有環(huán)形內(nèi)油腔凹槽70，該環(huán)形內(nèi)油腔凹槽70從內(nèi)下肋自由端36向下延伸，該環(huán)形內(nèi)油腔凹槽70與上內(nèi)油腔凹槽62 —起形成中心油腔52。形成的油道72從銷孔中的一個(gè)銷孔43向上延伸至外油腔凹槽66的最底部區(qū)域。因此，油從銷孔43被向上泵入外油腔56。進(jìn)一步的，下冠部分30在此示出為具有一對(duì)油道M，該油道討貫穿下內(nèi)肋32延伸。在此作為示例而非限制，油道M從中心油腔52的最低部區(qū)域徑向向外延伸至外油腔56的最低部區(qū)域。此外，下冠部分30具有下柱塞74，該下柱塞74形成流動(dòng)控制元件48的一部分。該下柱塞74沿著與上柱塞64同軸對(duì)準(zhǔn)的中心軸14同軸從內(nèi)油腔面40向上延伸。下柱塞74具有預(yù)定的長度和延伸至自由端75的外表面構(gòu)造。該長度和外表面構(gòu)造使得在將上冠部分16固定于下冠部分30之后，例如通過摩擦焊接，該上柱塞 64的自由端65不會(huì)彼此相互影響。在所示出的實(shí)施例中，作為示例而非限制，在柱塞64，74 中的一個(gè)柱塞上形成有沉孔76，在此，作為示例而非限制，該沉孔形成在下柱塞74上，以間隙配合的方式容置上柱塞64的自由端65于其內(nèi)。該沉孔76直徑比上柱塞64的外徑大， 深度足以在上柱塞64和下柱塞74之間形成一空隙。因此，在將該上冠部分16固定于下冠部分30后，在上柱塞64和下柱塞74之間形成具有蜿蜒的流動(dòng)路徑的曲徑密封77。因此， 雖然上柱塞自由端65和下柱塞自由端75越過彼此軸向延伸，該上柱塞64和下柱塞74彼此保持分離和徑向完全間隔開。因此，該上柱塞64和下柱塞74并不影響將上冠部分16固定于下冠部分30的能力。該下柱塞74進(jìn)一步包括潤滑機(jī)構(gòu)50，在此作為示例而非限制地示出為大致T型， 正如軸向的橫截面所示，該潤滑機(jī)構(gòu)50具有垂直延伸的第一油道，也被稱為中心油道78， 該第一油道沿著中心軸14同軸延伸。該第一油道78在沉孔76的下方被水平延伸的第二油道橫穿，該第二油道也被稱為交叉開口 80，該交叉開口 80大致垂直于中心軸14貫穿下柱塞50延伸至環(huán)形中心油腔52的直徑上對(duì)置的兩側(cè)。交叉開口 80的高度在制造時(shí)可根據(jù)需要改變，以提供所需的對(duì)通過流道78的油流的調(diào)節(jié)，并便于在中心油腔52的下部形成預(yù)定的深度或油池。中心油腔52內(nèi)的油通過油道78流動(dòng)，以便于對(duì)形成在連接桿(未示出)小的一端的活塞銷接頭進(jìn)行潤滑。根據(jù)構(gòu)造活塞10的方法，如上所述，該方法包括分別形成上冠部分16和下冠部分 30并將它們彼此固定，例如通過分別在其內(nèi)肋自由端沈，36和其外肋自由端觀，38之間形成各自的摩擦焊接接頭82，84。在形成摩擦焊接接頭82，84時(shí)，該上柱塞64和下柱塞74彼此保持完全間隔開，雖然各自的自由端越過彼此軸向延伸，從而形成在上柱塞64和下柱塞 74之間延伸的曲徑密封通道77。因此，由于上柱塞64和下柱塞74完全彼此間隔開，他們并不影響摩擦焊接工藝。在圖2中，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面構(gòu)造的活塞110的一部分，其中，與上述所使用的附圖標(biāo)記相差數(shù)100的相同的附圖標(biāo)記用于指示相同的特征。活塞110具有上冠部分116，該上冠部分116固定于下冠部分130，例如通過上述的摩擦焊接工藝。該活塞 110的顯著差異在于上柱塞164和下柱塞174的構(gòu)造。該上柱塞164沿著中心軸114從上燃燒壁118以預(yù)定的長度同軸懸垂至自由端165，并具有凹入的凹槽90，該凹槽90在此沿著中心軸114向上延伸至自由端165。該凹槽90被構(gòu)造為距離封閉的底部表面具有預(yù)定的深度，在此作為示例而非限制為，延伸至或基本延伸至上燃燒壁118。進(jìn)一步的，該凹槽 90具有預(yù)定的直徑，以采用間隙配合容置下柱塞174于其內(nèi)。因此，在上柱塞164和下柱塞 174之間形成曲徑密封通道177。該下柱塞174沿著中心軸114從下冠部分130的內(nèi)油腔面140同軸向上延伸一預(yù)定的距離至自由端175。該下柱塞具有油道178，該油道178成型為沿著中心軸114貫穿自由端175同軸延伸的中心貫穿通道。該下柱塞174具有預(yù)定的長度，以與凹槽90的封閉的底部表面保持間隔開，該下柱塞174還具有預(yù)定的外表面構(gòu)造或直徑，以在上柱塞164的凹槽90內(nèi)保持間隙配合，而上柱塞164的自由端165與內(nèi)油腔面140保持軸向間隔開，從而形成蜿蜒的曲徑密封通道177。下柱塞174的高度可在制造時(shí)根據(jù)需要變化，以提供相對(duì)于凹槽90的封閉的底部表面的所需的空隙，從而允許對(duì)通過油道178的油流速率進(jìn)行調(diào)節(jié)， 并進(jìn)一步允許在中心油腔152的下部大致維持預(yù)定的深度或油池。進(jìn)一步的，油道178的直徑和徑向?qū)挾瓤杀徽{(diào)整以提供在此流過的油的所需的流動(dòng)速率，從而調(diào)整中心油腔152 內(nèi)的熱油的溫度，從而控制活塞110的冷卻。與上述實(shí)施例相同，上柱塞164和下柱塞174 不影響摩擦焊接工藝。顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，本發(fā)明的各種修改和變化都是可能的。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)，本發(fā)明也可通過除了具體描述以外的方式實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種活塞，包括具有一中心軸的活塞本體，所述活塞本體在缸膛內(nèi)沿著所述中心軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述活塞本體具有一上冠部分，該上冠部分具有一上燃燒壁和至少一個(gè)環(huán)形上肋，缸膛內(nèi)的燃燒力直接作用于該燃燒壁上，該環(huán)形上肋從該上燃燒壁懸垂至一自由端，所述活塞本體進(jìn)一步包括一下冠部分，該下冠部分具有至少一個(gè)環(huán)形下肋，該環(huán)形下肋延伸至一自由端，該自由端固定于所述至少一個(gè)環(huán)形上肋，所述下冠部分具有一內(nèi)油腔面和一對(duì)銷轂，該內(nèi)油腔面相對(duì)于所述至少一個(gè)環(huán)形下肋徑向向內(nèi)延伸，該對(duì)銷轂大致從所述內(nèi)油腔面懸垂，在所述銷轂之間形成有一間隙用于容置連接桿小的一端；所述上冠部分具有一上柱塞，該上柱塞沿著所述中心軸從所述上燃燒壁懸垂至自由端；所述下冠部分具有一下柱塞，該下柱塞沿著所述中心軸從所述內(nèi)油腔面向上延伸至自由端；所述上柱塞的所述自由端和所述下柱塞的所述自由端形成曲徑通道。
2.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述上柱塞的所述自由端和所述下柱塞的所述自由端越過彼此軸向延伸。
3.如權(quán)利要求2所述的活塞，其特征在于，所述上柱塞和所述下柱塞彼此徑向間隔開。
4.如權(quán)利要求3所述的活塞，其特征在于，所述上柱塞和所述下柱塞彼此完全間隔開。
5.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，一凹槽軸向延伸入所述上柱塞的所述自由端，而所述下柱塞的所述自由端軸向延伸入所述凹槽。
6.如權(quán)利要求5所述的活塞，其特征在于，一油流貫穿通道沿著所述中心軸貫穿所述下柱塞延伸。
7.如權(quán)利要求5所述的活塞，其特征在于，所述上柱塞的所述自由端在所述內(nèi)油腔面的上部間隔開。
8.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述下柱塞的所述自由端具有沉孔，所述上柱塞的自由端軸向延伸入所述沉孔。
9.如權(quán)利要求8所述的活塞，其特征在于，所述下柱塞具有在所述沉孔的正下方沿著所述中心軸延伸的第一油道。
10.如權(quán)利要求9所述的活塞，其特征在于，所述下柱塞具有垂直于所述中心軸延伸的第二油道，所述第二油道橫穿所述第一油道。
11.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述下柱塞具有沿著所述中心軸延伸的第一油道。
12.如權(quán)利要求11所述的活塞，其特征在于，所述第一油道貫穿所述下柱塞的所述自由端延伸。
13.如權(quán)利要求11所述的活塞，其特征在于，所述下柱塞具有垂直于所述中心軸延伸的第二油道，所述第二油道橫穿所述第一油道。
14.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述上冠部分具有一對(duì)環(huán)形上肋，該環(huán)形上肋從該上燃燒壁懸垂至徑向間隔開的所述自由端，所述下冠部分具有一對(duì)環(huán)形下肋，該環(huán)形下肋延伸至一自由端，該自由端固定于該對(duì)環(huán)形上肋的徑向間隔開的自由端。
15.一種構(gòu)造活塞的方法，包括提供一上冠部分，該上冠部分具有一上燃燒壁和至少一個(gè)環(huán)形上肋，缸膛內(nèi)的燃燒力直接作用于該上燃燒壁上，而該環(huán)形上肋從該上燃燒壁懸垂至自由端，一上柱塞沿著中心軸從該上燃燒壁懸垂至自由端；提供一下冠部分，該下冠部分具有至少一個(gè)環(huán)形下肋和內(nèi)油腔面，該環(huán)形下肋延伸至自由端，該內(nèi)油腔面相對(duì)于該至少一個(gè)下肋徑向向內(nèi)延伸，一對(duì)間隔開的銷轂用于容置連接桿小的一端，一下柱塞沿著中心軸從該內(nèi)油腔面向上延伸至自由端；以及將上冠部分的至少一個(gè)上肋固定于該下冠部分的至少一個(gè)下肋，并在上柱塞的自由端和下柱塞的自由端之間形成曲徑通道。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括，使上柱塞的自由端和下柱塞的自由端越過彼此軸向延伸。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括，使上柱塞和下柱塞保持彼此間隔開。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括形成一凹槽，該凹槽軸向延伸入上柱塞的自由端，下柱塞的自由端軸向延伸入所述凹槽。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括形成一油道，該油道沿著所述中心軸貫穿所述下柱塞延伸。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在下柱塞的自由端形成一沉孔，上柱塞的自由端軸向延伸入所述沉孔。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括形成第一油道，該第一油道在所述沉孔的正下方沿著所述中心軸延伸。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括形成第二油道，該第二油道垂直于中心軸延伸，且第二油道橫穿第一油道。
23.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括形成第一油道，該第一油道在所述下柱塞內(nèi)沿著所述中心軸延伸。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括，使該第一油道貫穿該下柱塞的自由端延伸。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括形成第二油道，該第二油道垂直于中心軸延伸，且第二油道橫穿第一油道。
26.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括形成具有一對(duì)環(huán)形上肋的上冠部分和具有一對(duì)環(huán)形下肋的下冠部分，該對(duì)環(huán)形上肋延伸至自由端，該對(duì)環(huán)形下肋延伸至一自由端，該自由端固定于該環(huán)形上肋的自由端。
全文摘要
本發(fā)明提供一種活塞，該活塞具有沿著中心軸延伸的活塞本體。該活塞本體具有上冠部分和下冠部分。該上冠部分具有上燃燒壁和至少一個(gè)環(huán)形上肋，該環(huán)形上肋從該上燃燒壁懸垂至一自由端。該下冠部分具有至少一個(gè)環(huán)形下肋和內(nèi)油腔面，該環(huán)形下肋延伸至一自由端，該自由端固定于該至少一個(gè)環(huán)形上肋，該內(nèi)油腔面相對(duì)于至少一個(gè)下肋徑向向內(nèi)延伸。該上冠部分具有一上柱塞，該上柱塞沿著中心軸從上燃燒壁延伸至一自由端。該下冠部分具有一下柱塞，該下柱塞沿著中心軸從內(nèi)油腔面向上延伸至自由端。該上柱塞和該下柱塞共同形成一曲徑通道。
文檔編號(hào)F01M7/00GK102395819SQ201080016576
公開日2012年3月28日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者卡莫·里貝羅 申請人:費(fèi)德羅-莫格爾公司