用于內(nèi)燃機(jī)的活塞的制作方法
【專利說(shuō)明】用于內(nèi)燃機(jī)的活塞
[0001]本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的活塞，該活塞尤其設(shè)計(jì)用于奧托或狄賽爾系列運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)，該活塞建設(shè)性的幾何構(gòu)造提供諸如強(qiáng)度增加、重量減少及摩擦減小等益處，因此優(yōu)化與其配套的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的活塞，該活塞建設(shè)性的幾何構(gòu)造提供諸如強(qiáng)度增加、重量減少及摩擦減小等益處，因此優(yōu)化與其配套的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行。
【背景技術(shù)】
[0003]用于內(nèi)燃機(jī)，例如根據(jù)奧托或狄賽爾系列運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)使用的內(nèi)燃機(jī)的活塞通常為圓柱形，具有限定燃燒室，汽缸蓋和發(fā)動(dòng)機(jī)組的上部或頭部，包括至少兩個(gè)用于放置活塞環(huán)的環(huán)形空穴的圓柱形側(cè)墻或擋板(壓縮、中間物和刮油刀)，和用于放置活塞銷的徑向扣，該徑向扣將活塞銷繞樞軸地固定至桿。
[0004]在早期的發(fā)動(dòng)機(jī)中，活塞幾乎為完美的圓柱形；但是技術(shù)的提升和不斷增高的動(dòng)力需求，對(duì)低消耗和污染排放限制不斷增強(qiáng)的約束導(dǎo)致此組件的形狀得到相當(dāng)大的改善。
[0005]因此，最新的發(fā)動(dòng)機(jī)上的活塞雖然顯然仍是圓柱形以和汽缸(活塞在其內(nèi)部運(yùn)行無(wú)數(shù)次)協(xié)作，但其幾何形狀與徑向孔、擋板、蓋、槽和其他加固元件相當(dāng)不同。
[0006]本質(zhì)上，設(shè)計(jì)師試圖減小側(cè)擋板的尺寸來(lái)減少重量和摩擦，然而保留該部分的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的特性。近來(lái)提出許多方法，其中最有意義的將在下面稍作說(shuō)明。
[0007]專利文件US 2011/0168124涉及一種活塞，該活塞的改善在于墻的特殊構(gòu)造，將側(cè)擋板的兩節(jié)(位于負(fù)荷一側(cè)，稱為受壓側(cè)-TS和位于未負(fù)荷的一側(cè)，稱為未受壓側(cè)-ATS)與活塞的中部連接起來(lái)，用于放置銷的孔位于該中部。根據(jù)本發(fā)明所述，連接側(cè)擋板TS和孔的墻呈弓形，而引起側(cè)擋板ATS連接的墻大體為直線并且彼此平行。這種構(gòu)造導(dǎo)致位于ATS 一側(cè)的弓起的側(cè)墻具有更好的彈性，這種更好的彈性很重要，因?yàn)樵搨?cè)墻不用承受高的剪切力并且限定活塞活動(dòng)的行動(dòng)。
[0008]專利文件DE 10145589涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞，該活塞的創(chuàng)新也是在于擋板節(jié)和活塞中間區(qū)域的連接墻，用于放置活塞銷的孔位于該活塞中間區(qū)域。連接墻在較低的外圍邊緣區(qū)域呈凸形，在環(huán)槽正下方的較高區(qū)域呈凹形或直線。具有用于放置活塞銷的孔的墻的厚度可變或不變。
[0009]專利文件JP 11-036978涉及一種可有效分散負(fù)荷側(cè)的壓力的活塞。為此，負(fù)荷側(cè)的擋板部分更厚，并且其厚度在鄰近環(huán)槽的部分更厚并且逐漸遞減。
[0010]專利文件JP 2008-286030涉及一種內(nèi)燃機(jī)的活塞，該活塞能使擋板自由端部分不遭受徑向變形的壓力。為此，供有金屬板形式的內(nèi)墻以固定連接兩個(gè)側(cè)擋板節(jié)和用于放置銷的孔的墻，因此保證該部分的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
[0011]最后，專利文件JP 2008-309118涉及一種對(duì)槽和環(huán)磨損率更低的活塞環(huán)。為此，鄰近環(huán)提供有空穴以容納添加物，該添加物用于減少這些元件的磨損。
[0012]因此，目前為止，在經(jīng)過(guò)廣泛的研宄和模擬后，還沒(méi)有活塞發(fā)展到實(shí)現(xiàn)由申請(qǐng)人提出的創(chuàng)新性的構(gòu)造改變所引起的低磨損率、耐久性和輕便性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的對(duì)象為完成用于內(nèi)燃機(jī)的活塞，該活塞供有大體為圓形的頂部，從該頂部的外部周邊凸出側(cè)部，該側(cè)部包含至少一個(gè)第一段(置于所述活塞承受較大徑向壓力的一部分)和至少一個(gè)位于所述活塞對(duì)面部分的第二段，該部分承受較小徑向壓力。所述活塞還進(jìn)一步包括大體為圓柱形的部分，該部分在相對(duì)于所述頂部較低的部分限定出大體平行的徑向孔，用于放置活塞銷/桿和至少兩個(gè)連接限定所述徑向孔的所述側(cè)部的第一段的結(jié)構(gòu)墻和至少兩個(gè)連接所述側(cè)部的第二段和限定所述徑向孔的所述部分的第二結(jié)構(gòu)墻。所述第一結(jié)構(gòu)墻大體上沿著限定所述徑向孔的大體為圓柱形的所述部分發(fā)散，所述第二結(jié)構(gòu)墻大體上沿著限定所述徑向孔的大體為圓柱形的所述部分聚攏。
【附圖說(shuō)明】
[0014]本發(fā)明將基于附圖示出的實(shí)現(xiàn)示例進(jìn)一步描述更多的細(xì)節(jié)。如圖所示:
[0015]圖1-本發(fā)明的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)象可能的實(shí)施方式的第一側(cè)視圖。
[0016]圖2-圖1示出的活塞的第二側(cè)視圖，與圖1相對(duì)向后翻轉(zhuǎn)90°。
[0017]圖3-圖1示出的位置的活塞的截面圖。
[0018]圖4-圖2示出的位置的活塞的截面圖。
[0019]圖5-圖1至圖4示出的活塞的底面視圖。
[0020]圖6-圖1至圖5示出的活塞的底面視圖。
[0021]圖7-比較質(zhì)量/重量的減少的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0022]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式及如圖1所示，本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)I的活塞，該活塞尤其設(shè)計(jì)用于根據(jù)奧托和狄賽爾系列運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，活塞設(shè)計(jì)用于狄賽爾發(fā)動(dòng)機(jī)，如在圖中示出的實(shí)施方式的情況下；但是從概念上來(lái)說(shuō)，活塞也可用于奧托系列發(fā)動(dòng)機(jī)，例如氣體發(fā)動(dòng)機(jī)或甚至其他用途，比如用于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)或流體壓縮機(jī)。
[0023]與已知的大多數(shù)活塞一樣，本發(fā)明的對(duì)象活塞I供有大體為圓形的頂部2(通常稱為“上”部，與空氣燃料混合物接觸)，自該頂部2的外部周邊凸出側(cè)部3，該側(cè)部3包括至少兩個(gè)(但是事實(shí)上為三個(gè)或四個(gè))圓形空穴用于放置活塞環(huán)，所述活塞環(huán)分成壓縮環(huán)、添加物或第二槽環(huán)和控油膜或刮油環(huán)。因?yàn)榕c限定本發(fā)明的活塞的保護(hù)范圍不相關(guān)，圓形空穴的形狀，數(shù)量和放置可自由變化。
[0024]活塞I的側(cè)部可為連續(xù)或分段的，并且在優(yōu)選的但不強(qiáng)制的方法中，該側(cè)部包括至少一個(gè)第一段3’，該第一段3’置于活塞承受最大徑向壓力的部分，稱為TS，即受壓側(cè)(由燃料空氣混合物的爆炸造成，該燃料空氣混合物使活塞在曲軸(未示出)方向上向絕熱罩(未示出)的內(nèi)表面運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致連接桿角度的改變，最終形成徑向力不可忽視的成分)。該側(cè)部進(jìn)一步供有至少一個(gè)第二段3”，該第二段3”翻轉(zhuǎn)180°置于活塞的對(duì)面區(qū)域，并且該第二段3”不承受如此大的徑向壓力，稱為ATS (未受壓側(cè))。
[0025]因?yàn)槌惺艿膹较蛄Σ煌?，?cè)部第一段3’的平均厚度大于側(cè)部第二段3”的平均厚度。如果測(cè)量每一段上相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，第一段3’的厚度總是大于第二段3”的厚度。
[0026]另一方面，側(cè)部第二段3”負(fù)責(zé)操縱活塞在汽缸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，尤其是壓縮和排氣沖程，該側(cè)部第二段3”的寬度(拱形)大于側(cè)部第一段3’。換句話說(shuō)，側(cè)部第一段3’的寬度小于側(cè)部第二段3”的寬度。
[0027]在優(yōu)選但不強(qiáng)制的方法中，每個(gè)側(cè)部第一段和第二段3’，3”都有自由端30，所述自由端30自頂部2的對(duì)面凸出，至少側(cè)部第一段和第二段3’，3”的厚度自頂部2向自由端30遞減。
[0028]活塞I進(jìn)一步包括限定大體平行放置的徑向孔4的大體為圓柱形的部分，該徑向孔4位于相對(duì)于頂部2較低的部分用于放置活塞銷/桿，該活塞銷/桿可允許桿相對(duì)于活塞做角運(yùn)動(dòng)。
[0029]側(cè)墻5’，5”連接側(cè)部第一段和第二