專利名稱：內(nèi)燃機用活塞的銷轂的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機用活塞的銷轂，分別包含一用于支承活塞銷的銷孔。
背景技術：
公開案DE 10 2006 015 586 Al公開過一種內(nèi)燃機用活塞的銷轂，其徑向自內(nèi)向外具有沿活塞軸方向呈連續(xù)式縱橢圓形的銷孔。該方案的缺點是，處于銷孔內(nèi)的活塞銷會在氣壓作用下發(fā)生橫橢圓變形，從而使銷孔的天頂區(qū)面對更大切向應力，即與銷孔內(nèi)表面相切的張應力，進而縮短活塞使用壽命。德國公開案I 650 206公開過一種內(nèi)燃機用活塞的銷轂，其銷孔以活塞軸為參照呈連續(xù)式橫橢圓形。該方案的缺點是，電動機轉速較大時，銷孔的天底區(qū)會因慣性力作用而 面對更大切向應力，這種壓力同樣會縮短活塞使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是避免現(xiàn)有技術中的上述缺點并對內(nèi)燃機用活塞的銷轂的銷孔進行改良，使得該活塞能在電動機工作期間承受所出現(xiàn)的負荷，具體做法是盡可能降低銷孔內(nèi)的切向應力。本發(fā)明用以達成上述目的的解決方案在于，所述銷孔的沿所述孔軸觀察的內(nèi)區(qū)在所述天頂?shù)膬蓚染哂心承﹨^(qū)域，其與所述孔軸的距離大于所述銷孔的天頂與所述孔軸的距離，所述銷孔的天頂在所述銷孔的內(nèi)區(qū)內(nèi)與所述孔軸的距離小于所述銷孔的天底與所述孔軸的距離，所述銷孔的沿所述孔軸觀察的外區(qū)以所述活塞軸為參照呈橫橢圓形，以及，所述銷孔的內(nèi)區(qū)連續(xù)過渡到所述銷孔的外區(qū)。本發(fā)明的有利設計方案由從屬權利要求給出。
圖I為包含本發(fā)明銷孔的內(nèi)燃機用銷轂的剖視圖；圖2為所述銷孔沿圖I中的II-II切割線的截面圖；圖3為所述銷孔沿圖I中的III-III切割線的截面圖的一種設計方案；圖4為本發(fā)明銷孔的示意圖，該銷孔內(nèi)設有因機械負荷而發(fā)生變形的活塞銷；以及圖5和圖6為所述銷孔沿圖I中的III-III切割線的其他設計方案。
具體實施例方式下面借助附圖對本發(fā)明的部分實施例進行說明。圖I為內(nèi)燃機用活塞2的銷轂I沿銷孔3的孔軸13的剖視圖。圖I中的剖面平面以某種方式穿過銷轂1，使得銷孔3的天頂4(即銷孔3的遠離活塞2下端18的上部區(qū)域)和銷孔3的天底5 (即銷孔3的下部區(qū)域)均能被觀察到。其中，天頂4示為一條自外向內(nèi)(即沿箭頭15)上彎的線條，而天底5示為一條自外向內(nèi)下彎的線條，亦即，銷孔3的直徑在天底5及天頂4之間自外向內(nèi)遞增。圖2為銷孔3的外區(qū)17沿圖I中的II-II切割線的剖面圖，如圖所示，銷孔3的外區(qū)呈橫橢圓形，其中，該橢圓體的長軸6垂直于活塞軸7。為更好地表現(xiàn)出銷孔3的橢圓形狀，圖2中繪有一條點劃線形式的第一圓形輔助線8。作為替代方案，銷孔3的外部區(qū)段也可以在天底5區(qū)域沿活塞軸7呈縱橢圓形，或者呈圓形。圖3為銷孔3的內(nèi)區(qū)16沿圖I中的III-III切割線的截面圖的一種設計方案。參照第二圓形輔助線10及圖I可看出，在該內(nèi)區(qū)16內(nèi)，銷孔3的天底5與孔軸13的距離大于銷孔3的天頂4與孔軸13的距離，從而在銷孔3內(nèi)部形成不對稱。此外，參照第一輔助線8可明顯看出，銷孔3的如圖3所示內(nèi)區(qū)16的直徑大于銷孔3的如圖2所示外區(qū)17的直徑。參照第二輔助線10還能明顯看出，圖3所示銷孔3設計方案中的天底5呈縱橢圓形，其中，該橢圓體的長軸平行于活塞軸7，而本實施例中的銷孔3在天頂4區(qū)域內(nèi)具有橫橢圓形狀，從位于銷孔3的天頂區(qū)4兩側的區(qū)域11及區(qū)域12可看出這一點，參照第二輔助線10可明顯看出，這兩個區(qū)域與孔軸13的距離均大于銷孔3的天頂4區(qū)域以及銷孔3的介于天頂4及天底5間的赤道9區(qū)域與孔軸13的距離。作為替代方案，銷孔3的內(nèi)區(qū)16的天頂4區(qū)域也可以與天底5區(qū)域一樣沿活塞軸7呈縱橢圓形(參閱圖5)。其中，銷孔3的天底5與孔軸13的距離同樣大于銷孔3的天頂4與該孔軸的距離。在圖5所示實施例中，銷孔3的天頂4也可以在銷孔3的內(nèi)區(qū)16內(nèi)具有圓形截面。(未繪示)如圖6所示，根據(jù)銷孔3的內(nèi)區(qū)16沿圖I中的III-III切割線的另一設計方案，天底5的外形呈圓形，天頂4呈橫橢圓形，從位于銷孔3的天頂區(qū)4兩側的區(qū)域11及區(qū)域12可看出這一點，參照第二輔助線10可看出，這兩個區(qū)域與孔軸13的距離均大于銷孔3的天頂4區(qū)域以及銷孔3的赤道9區(qū)域與孔軸13的距離。如圖4所示，當電動機轉速較大時，活塞銷14會在活塞2質(zhì)量慣性的作用下在上止點上發(fā)生變形并形成下彎區(qū)段，其中，圖4繪出了發(fā)生這種變形的活塞銷14的左端。銷孔采用傳統(tǒng)設計方案時，即銷孔的天頂區(qū)及天底區(qū)對稱擴張時，徑向處于內(nèi)部的天底區(qū)5會因慣性負荷而承受大機械應力。而采用圖I及圖4所示設計方案時，即內(nèi)天底區(qū)5的擴張程度更大時，天底5的內(nèi)區(qū)16上的應力會朝更外部的天底區(qū)5傳遞。這樣做的優(yōu)點是明顯降低銷孔3的內(nèi)天底區(qū)5上的機械應力，從而達到延長使用壽命并減小轂截面的目的，減小轂截面的主要優(yōu)點在于能減輕活塞質(zhì)量。如圖5所不,在未受力狀態(tài)下具有圓形截面的活塞銷14會在氣壓作用下橫橢圓化，其中，該橫橢圓化活塞銷14的長軸垂直于活塞軸7。此時，位于圓形銷孔3 (參見圖5中的輔助線8)的天頂區(qū)4兩側的區(qū)域11'及區(qū)域12'受力相對較大。在此情況下，在橫橢圓形活塞銷14與銷孔3的天頂4之間形成間隙21。在施加于活塞2的氣壓作用下，銷轂I在工作行程期間受到某種對該間隙21起減小作用的作用力，該作用力在銷孔3的天頂4區(qū)域產(chǎn)生與銷孔內(nèi)表面相切的張應力，即在銷轂I中沿箭頭19、和箭頭20的切向應力。這個切向應力會縮短銷轂I的使用壽命。如果位于銷孔3的內(nèi)區(qū)16的天頂4兩側的區(qū)域11及區(qū)域12均具有更大的間距(參見圖3)，則區(qū)域11及區(qū)域12受同樣橫橢圓變形的(圖3未繪示)活塞銷14的作用程度將更小且天頂4中的間距會減小，這樣就大大延長了銷轂I及配置該銷轂的活塞的使用壽命。同理，在銷孔3的如圖2所示的橫橢圓形外區(qū)17中，因受力而橫橢圓變形的活塞銷14對天頂4中所造成的切向應力有所減小，這樣就進一步延長了銷轂I及配置該銷轂的活塞的使用壽命。特別是對加壓高度非常小、即活塞頭與孔軸的距離非常小的活塞(例如應用于賽車用發(fā)動機的活塞)而言，活塞在工作行程期間會因燃燒氣體的壓力而繞孔軸13發(fā)生彎曲?？梢酝ㄟ^圖5所示的設計方案來避免發(fā)生這種情況，也就是將銷孔3的徑向內(nèi)部區(qū)域 的天頂4沿活塞軸7實施為縱橢圓形。在此情況下，當活塞發(fā)生上述彎曲時，銷轂I的銷孔3的區(qū)域11'及區(qū)域12'就會緊貼活塞銷14，從而減輕活塞繞孔軸13的彎曲程度。與延長使用壽命這一優(yōu)點相比，上述優(yōu)點對賽車用發(fā)動機而言具有更重要的意義。參考符號表I 銷轂2 活塞3 銷孔4銷孔3的天頂5銷孔3的天底6橢圓體的長軸7活塞軸8第一圓形輔助線9銷孔3的赤道10第二圓形輔助線11、11'、12、12'銷轂 3 的區(qū)域13 孔軸14活塞銷15 箭頭16銷孔3的內(nèi)區(qū)17銷孔3的外區(qū)18活塞的下端19、20 箭頭21 間隙
權利要求
1.一種內(nèi)燃機用活塞(2)的銷轂(1)，分別包含一具有孔軸(13)且用于支承活塞銷(14)的銷孔(3)，其特征在于，所述銷孔(3)的沿所述孔軸(13)觀察的內(nèi)區(qū)(16)在所述天頂⑷的兩側具有區(qū)域(11，12)，其與所述孔軸(13)的距離大于所述銷孔(3)的天頂(4)與所述孔軸(13)的距離，所述銷孔(3)的天頂(4)在所述銷孔(3)的內(nèi)區(qū)(16)內(nèi)與所述孔軸(13)的距離小于所述銷孔(3)的天底(5)與所述孔軸(13)的距離，所述銷孔(3)的沿所述孔軸(13)觀察的外區(qū)(17)以所述活塞軸(7)為參照呈橫橢圓形，以及所述銷孔(3)的內(nèi)區(qū)連續(xù)過渡到所述銷孔(3)的外區(qū)(17)。
2.根據(jù)權利要求I所述的內(nèi)燃機用活塞(2)的銷轂(I)，其特征在于，所述銷孔(3)的沿所述孔軸(13)觀察的內(nèi)區(qū)(16)的天底(5)沿所述活塞軸(7)呈縱橢圓形。
3.根據(jù)權利要求I所述的內(nèi)燃機用活塞(2)的銷轂(I)，其特征在于，所述銷孔(3)的沿所述孔軸(13)觀察的內(nèi)區(qū)(16)的天底(5)呈圓形。
全文摘要
本發(fā)明提出一種內(nèi)燃機用活塞(2)的銷轂(1)，分別包含一用于支承活塞銷(14)的銷孔(3)。為降低所述銷孔的天頂區(qū)內(nèi)的切向應力從而延長活塞使用壽命，所述銷孔(3)的沿所述孔軸(13)觀察的內(nèi)區(qū)(16)在所述天頂(4)的兩側具有某些區(qū)域，其與所述孔軸(13)的距離大于所述銷孔(3)的天頂(4)與所述孔軸(13)的距離，所述銷孔(3)的沿所述孔軸(13)觀察的外區(qū)(17)以所述活塞軸(7)為參照呈橫橢圓形。
文檔編號F16J1/16GK102713372SQ201080061516
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權日2009年12月3日
發(fā)明者G·斯耐特曼, H·布克勒, H·穆勒, R·布萊格, R·費舍 申請人:馬勒國際有限公司