專利名稱：內(nèi)燃機(jī)一體式活塞的冷卻通道蓋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的一體式活塞的冷卻通道蓋，該活塞具有閉合的冷卻通道，該冷卻通道在活塞頂內(nèi)且在活塞環(huán)帶的水平上環(huán)繞，在活塞環(huán)帶和活塞軸之間有環(huán)狀凹槽，其中，活塞軸連接懸掛在活塞頂上的活塞轂(piston hubs)。
背景技術(shù)：
德國專利公開號DE40 39 751A1公開了一種多組件的冷卻活塞，其在活塞頭邊緣區(qū)域設(shè)置了一條冷卻通道。通道上覆蓋有板簧結(jié)構(gòu)的金屬片環(huán)。金屬片環(huán)是整體構(gòu)成的，由于活塞的結(jié)構(gòu)是兩塊式的，所以金屬片環(huán)能很容易地和活塞組裝在一起。首先要將金屬片環(huán)和活塞上半部組合，然后將上半部活塞與下半部連接在一起。
另外，德國專利公開號DE 252 638 A1和德國專利公開號DE 41 34 530A1披露的活塞中帶有敞開的金屬片環(huán)結(jié)構(gòu)的壁組件，該組件覆蓋著冷卻通道，冷卻通道向底部敞開并以環(huán)形環(huán)繞在四周。該壁組件安設(shè)在槽內(nèi)，分別抵靠活塞環(huán)內(nèi)周以及燃燒室壁的外周。其優(yōu)點(diǎn)是具有符合西格環(huán)原理的塑性變形，即能在徑向偏置。
另外，德國專利號DE 42 08 037 C2公開了帶冷卻通道的多組件活塞，其中，向底部敞開的冷卻通道借助于板簧偏置而被覆蓋，板簧的圓周至少分成兩部分，其自由地設(shè)置在支架上，軸向抵靠另一邊，徑向抵靠內(nèi)側(cè)和外側(cè)。
最后，歐洲專利號EP 0 561 871 B1和EP 0 799 373 B1公開了具有冷卻通道的一體式活塞，冷卻通道位于活塞頭的邊緣區(qū)域，該通道也通過板簧結(jié)構(gòu)的蓋環(huán)或帶有套環(huán)的板簧結(jié)構(gòu)的蓋環(huán)而閉合。
上述例子的缺點(diǎn)是蓋環(huán)或板簧為了能組裝在一起，必須是兩部分的結(jié)構(gòu)。而且，在組裝中，兩個半環(huán)都必須能各自以偏置的狀態(tài)進(jìn)入活塞頂上相應(yīng)的軸承座。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一用于內(nèi)燃機(jī)一體式活塞的冷卻通道蓋，其能簡單快速安裝，與已知技術(shù)相比，活塞重量得以減輕。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明使用一整塊U形的塑料環(huán)，其周緣帶有徑向偏折的外柄和內(nèi)柄。該環(huán)在圓周上帶有至少一個薄片鉸緣，使至少一個柄能發(fā)生至少一次徑向偏置，以便閉合冷卻通道。柄與冷卻通道內(nèi)緣上的臺階式圓錐形凹槽咬合。該薄片鉸緣較佳地，位于U形環(huán)的徑向外柄或徑向內(nèi)柄上，并由柄在環(huán)底的角上的材料變薄而構(gòu)成。較佳地，環(huán)由聚硫苯(PPS)或聚酰亞胺(PI)制成。
較佳地，冷卻通道上的凹槽在活塞的軸向形成圓錐形的壁，在U形環(huán)組裝完畢的狀態(tài)下，其上抵靠安置略微偏置的徑向外柄和徑向內(nèi)柄。優(yōu)選的，外柄設(shè)置在活塞頂外周，并相對活塞的交叉軸(橫向軸)徑向向外偏折，內(nèi)柄設(shè)置在活塞頂?shù)膬?nèi)周，并相對活塞的交叉軸徑向向內(nèi)偏折。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，在徑向外柄和徑向內(nèi)柄上帶有向環(huán)底延伸的狹縫。狹縫在環(huán)外周上不均勻分布，以形成數(shù)個脊長(L)不同的柄。優(yōu)選的，狹縫寬度是2～3mm，脊長是15～20mm。
優(yōu)選的，U形環(huán)在徑向分開形成一嘴寬，成為冷卻通道的冷卻油入口或冷卻油出口。


本發(fā)明的其它目標(biāo)和特征可以通過具體實(shí)施方式
參照附圖來領(lǐng)會。請注意，附圖只是說明性的，而非對本發(fā)明的限制。
幾幅附圖中相同的附圖標(biāo)記代表相同的元件。
圖1是內(nèi)燃機(jī)的一體式活塞，其冷卻通道被本發(fā)明的U形環(huán)閉合，該圖是包含兩部分的剖面圖，圖中示出活塞的相對偏移90°的兩個縱向剖面圖；圖2是偏置了90°的圖1中的活塞；圖3是圖2中X部分的活塞細(xì)節(jié)圖；圖4是U形塑料環(huán)的俯視圖；
圖5是沿圖4中U形塑料環(huán)A-A線的剖面圖；圖6是沿圖4中U形塑料環(huán)B-B線的剖面圖。
附圖標(biāo)號列表1 活塞2.1活塞縱軸2.2交叉活塞軸3 活塞轂4 活塞頭5 燃燒空間凹陷6 冷卻通道7 活塞環(huán)帶8 U形環(huán)8.1徑向外柄8.2徑向內(nèi)柄8.3環(huán)底9 活塞頂10 軸11 環(huán)狀凹槽12 薄片鉸緣12.1 徑向外柄的薄片鉸緣12.2 徑向內(nèi)柄的薄片鉸緣13 狹縫13.1 凸起14.4/14.2 周圍凹槽15.1/15.2 臺階16 冷卻油入口17 冷卻油出口L 脊長M 嘴寬
具體實(shí)施例方式
圖1是內(nèi)燃機(jī)的一體式活塞的剖面圖，該圖由兩個部分組成，左邊部分是活塞1沿縱軸2方向的剖面圖，右邊部分是沿由前者偏移90°的縱軸方向的剖面圖。
活塞1由鋼制成，其活塞頂9帶有活塞環(huán)帶7，活塞頭4帶有燃燒空間凹陷5。由此活塞軸10連接懸掛在活塞頂上的活塞轂3?；钊?內(nèi)，在活塞環(huán)帶7的水平上環(huán)繞有閉合的冷卻通道6。該通道6繞環(huán)形外周延伸，其徑向外限和徑向內(nèi)限由環(huán)壁和活塞頂區(qū)域決定，環(huán)壁模制在活塞頭4上，活塞轂3懸掛在活塞頂上。通道6的內(nèi)側(cè)的環(huán)壁側(cè)帶有凹槽14.2而活塞頂側(cè)帶有凹槽14.1，其壁區(qū)域在軸向形成了向活塞頭4收窄的圓錐形。坡度角由軸向活塞軸2.1和凹槽壁的斜面所夾，大約是30°。凹槽14.1和14.2的界限由臺階15.1和15.2所定，其成向活塞軸10收窄的圓錐形，上述角度大約是20°～30°。
在活塞環(huán)帶7和活塞軸10之間有環(huán)狀凹槽11，由此借助一體式的截面為U形的塑料環(huán)8，可以閉合冷卻通道6。根據(jù)本發(fā)明，使用彈性塑料，尤其是選自聚硫苯(PPS)組中的彈性塑料，比如Ryton的注冊商標(biāo)R4。在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，也可以使用選自高溫聚酰亞胺(PI)組中的塑料，比如DuPont出品的注冊商標(biāo)VESPEL或Mitsui Chemicals Inc出品的注冊商標(biāo)AURUM。上述彈性塑料的特征是耐高溫，即可在200℃到400℃長時間工作。另外，這些塑料可以用纖維加強(qiáng)。這里的簡稱是按照1997年的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 1043-1。
按照圖4，U形彈性環(huán)8的徑向外柄8.1偏離環(huán)底8.3，徑向內(nèi)柄8.2偏離環(huán)底8.3，這些柄被狹縫13分割，狹縫13不均勻地分布在外周，因此形成了不同長度的柄長L。狹縫向下貼近塑料環(huán)8的底部8.3，具有近似的V形，狹縫寬度是2～3mm。上述徑向狹縫在環(huán)的外周分布，角度范圍最好是15°～25°。
參照圖6中的剖面圖，徑向外柄8.1設(shè)置在環(huán)底8.3的外周，其從環(huán)底8.3相對活塞的交叉活塞軸2.2徑向向外偏折，而徑向內(nèi)柄8.2徑向向內(nèi)偏折并位于活塞底8.3的內(nèi)周。外周上所謂的薄片鉸緣12.1和12.2位于環(huán)底8.3的柄14.1和14.2的內(nèi)角上，這些鉸緣由塑料環(huán)8圓周上的材料變薄而形成。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該薄片鉸緣也能僅僅位于U形塑料環(huán)8的徑向外柄8.1或徑向內(nèi)柄8.2上。
如圖4所示，U形塑料環(huán)8在徑向分開一嘴寬M形成開口17，距其180°的地方的U形開口16有相近的寬度。兩個開口16和17分別作為塑料環(huán)8組裝后狀態(tài)時的油入口和油出口，向冷卻通道6供油。
環(huán)8的組裝非常簡單，其兩半側(cè)可以從平面彎曲到凹槽11的軸向高度，并進(jìn)入凹槽11，被壓入懸掛在活塞頂?shù)妮瀰^(qū)域之上。處于這種預(yù)組裝狀態(tài)時，環(huán)的環(huán)底8.3被導(dǎo)向活塞頭。由于環(huán)8的彎曲發(fā)生在開口16處或其上方，即在環(huán)材料較薄的區(qū)域發(fā)生彎曲，因此即使使用了相對無彈性的塑料，也完全可能彎折環(huán)并使其離開圖4所示的平面，而且不造成損壞。關(guān)于由聚硫苯(PPS)或高溫聚酰亞胺(PI)制成的塑料材料的使用，由于這些材料的彈性使組裝不會發(fā)生任何問題。
然后，為了閉合冷卻通道6，環(huán)8被壓在臺階15.1和15.2上，這樣，柄8.1和8.2就處于凹槽14.1和14.2內(nèi)，柄的表面在臺階上得到支撐。本發(fā)明靠薄片鉸緣12.1和12.2得以實(shí)現(xiàn)柄8.1和8.2的徑向彎曲。面對外柄8.1的外周上設(shè)置兩個凸起13.1，與冷卻通道的凹槽(圖中未示)咬合，防止U形環(huán)轉(zhuǎn)出位置。
盡管這里只有幾個本發(fā)明的實(shí)施例，但很明顯在不離開本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的基礎(chǔ)上可以有各種變化和修飾。
權(quán)利要求
1.內(nèi)燃機(jī)的整塊活塞的冷卻通道蓋，該活塞具有閉合的冷卻通道，該冷卻通道在活塞頂內(nèi)，且在活塞環(huán)帶的水平上環(huán)繞，在活塞環(huán)帶和活塞軸之間有環(huán)狀凹槽，其中活塞軸連接懸掛在活塞頂上的活塞轂，冷卻通道包括一個整體塑料環(huán)，該塑料環(huán)的特征是U形橫截面；環(huán)周緣帶有徑向偏折的外柄和內(nèi)柄；環(huán)周緣上帶有至少一個薄片鉸緣，使至少一個柄能發(fā)生至少一次徑向偏轉(zhuǎn)，柄與冷卻通道內(nèi)緣上的臺階式圓錐形凹槽咬合，以便閉合冷卻通道。
2.按照權(quán)利要求1所述的冷卻通道，其中，至少一個薄片鉸緣位于U形環(huán)的徑向外柄或徑向內(nèi)柄上，薄片鉸緣由柄在環(huán)底的角上的材料變薄而構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1所述的冷卻通道，其中，在徑向外柄和徑向內(nèi)柄上帶有向環(huán)狀底延伸的狹縫，狹縫在外周上不均勻分布，以形成數(shù)個脊長不同的柄。
4.按照權(quán)利要求3所述的冷卻通道，其中，狹縫寬度是2～3mm，脊長是15～20mm。
5.按照權(quán)利要求1所述的冷卻通道，其中，U形環(huán)在徑向分開形成一嘴寬，成為冷卻通道的冷卻油入口或冷卻油出口。
6.按照權(quán)利要求1所述的冷卻通道，其中，U形環(huán)由聚硫苯(PPS)或聚酰亞胺(PI)制成。
7.內(nèi)燃機(jī)的一體式活塞，包括活塞頂；閉合的冷卻通道，其在活塞頂內(nèi)，且在活塞環(huán)帶的水平上環(huán)繞；活塞軸，通過懸吊在活塞頂上的活塞轂連接活塞頂；環(huán)狀凹槽，位于活塞環(huán)帶和活塞軸之間；和冷卻通道蓋，包括一個整體塑料環(huán)，該塑料環(huán)的特征是U形橫截面；環(huán)周緣帶有徑向偏折的外柄和內(nèi)柄；環(huán)在周緣上帶有至少一個薄片鉸緣，使至少一個柄能發(fā)生至少一次徑向偏轉(zhuǎn)，柄與冷卻通道內(nèi)緣上的臺階式圓錐形凹槽咬合，以便閉合冷卻通道。
8.按照權(quán)利要求7所述的活塞，其中，至少一個薄片鉸緣位于U形環(huán)的徑向外柄或徑向內(nèi)柄上，薄片鉸緣由柄在環(huán)底的角上的材料變薄而構(gòu)成。
9.按照權(quán)利要求7所述的活塞，其中，凹槽在活塞的軸向形成圓錐形的壁，在U形環(huán)組裝完畢的狀態(tài)下，其上抵靠安置略微偏轉(zhuǎn)的徑向外柄和徑向內(nèi)柄。
10.按照權(quán)利要求7所述的活塞，其中，外柄圍繞在活塞頂外周，并相對活塞的橫軸徑向向外偏折，內(nèi)柄圍繞活塞頂?shù)膬?nèi)周，相對活塞的橫軸徑向向內(nèi)偏折。
11.按照權(quán)利要求10所述的活塞，其中在徑向外柄和徑向內(nèi)柄上帶有向環(huán)狀底延伸的狹縫，狹縫在環(huán)外周上不均勻分布，以形成數(shù)個脊長不同的柄。
12.按照權(quán)利要求11所述的活塞，其中，狹縫寬度是2～3mm，脊長是15～20mm。
13.按照權(quán)利要求7所述的活塞，其中，U形環(huán)在徑向上分開形成一嘴寬，成為冷卻通道的冷卻油入口或冷卻油出口。
14.按照權(quán)利要求7所述的活塞，其中，U形環(huán)由聚硫苯(PPS)或聚酰亞胺(PI)制成。
全文摘要
內(nèi)燃機(jī)的整塊活塞的冷卻通道蓋，該活塞具有閉合的冷卻通道，該冷卻通道在活塞頂內(nèi)，且在活塞環(huán)帶的水平上環(huán)繞，在活塞環(huán)帶和活塞軸之間有環(huán)狀凹槽，其中活塞軸連接懸掛在活塞頂上的活塞轂。在該活塞中，組裝冷卻通道蓋非常容易，因?yàn)榫哂幸粋€整體塑料環(huán)，其是U形橫截面；環(huán)周緣帶有徑向偏折的外柄和內(nèi)柄；環(huán)在圓周上帶有至少一個薄片鉸緣，使至少一個柄能發(fā)生至少一次徑向偏置，柄與冷卻通道內(nèi)緣上的臺階式圓錐形凹槽咬合，以便閉合冷卻通道。
文檔編號F02F3/22GK1863996SQ200480029042
公開日2006年11月15日 申請日期2004年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月6日
發(fā)明者迪特爾·加布里埃爾, 邁克爾·T·拉普 申請人:瑪勒有限公司