專利名稱:內(nèi)燃機(jī)用活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞，帶有活塞頂和帶有活 塞轂的活塞裙部，每個所述活塞轂都帶有一個用于容納活塞銷的活塞 銷孔，其中活塞轂具有梯形支撐或階狀支撐的形狀，其中活塞轂的內(nèi)
表面與活塞中軸線呈銳角。
技術(shù)背景
專利DE 44 31 990 Al中公開了 一種用于高負(fù)荷內(nèi)燃機(jī)的輕金 屬活塞，在這一活塞上為了避免活塞轂裂紋，特別是由于爆燃壓力產(chǎn) 生活塞高負(fù)荷狀態(tài)而引起的活塞銷的彎曲導(dǎo)致，這一活塞銷轂構(gòu)型為 所謂的成型銷孔?；钊N孔在其末端區(qū)域造型為擴(kuò)口形狀，來使得在 活塞銷和活塞銷孔之間的摩擦和壓力負(fù)荷能夠被進(jìn)一步排除掉。
在一個帶有梯形支撐(內(nèi)表面為平坦或為階狀)的活塞上，這 樣一個擴(kuò)口形狀是有問題的，因為這一擴(kuò)口在活塞銷孔的下邊緣部分 構(gòu)型就會太小，和/或在活塞銷孔的上邊緣部分構(gòu)型會構(gòu)造出一個太 大因而過于突兀的階。這樣可能在非常高的負(fù)荷情況下以及很明顯的 活塞彎曲的時候，導(dǎo)致在活塞銷和活塞銷孔之間出現(xiàn)非常大的點(diǎn)狀應(yīng) 力，這樣即使這一區(qū)域造型為擴(kuò)口形狀，還是會出現(xiàn)活塞轂裂紋。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的任務(wù)即是，實(shí)現(xiàn)一種帶有梯形支撐(內(nèi)表面為平 坦或為階狀)的活塞的造型，使得即使在活塞高負(fù)荷的情況下既不會 在活塞銷也不會在活塞銷孔上出現(xiàn)損傷。
本實(shí)用新型的任務(wù)是通過平行于活塞轂內(nèi)表面或以扇形延伸的 許多小平面(Facetten)來實(shí)現(xiàn)。具體采取何種設(shè)計要取決于實(shí)際情 況的需求?；钊N孔的擴(kuò)口在其擴(kuò)口下側(cè)區(qū)域即擴(kuò)口下邊緣(Nadir)，
3以及擴(kuò)口上側(cè)區(qū)域即擴(kuò)口上邊緣(Zenit)，對應(yīng)于各自相關(guān)的需求， 有獨(dú)特的造型設(shè)計。
在本實(shí)用新型一種有優(yōu)勢的改進(jìn)方案中，擴(kuò)口既可具有階狀外 形，也可為平滑外形。在這樣一種平滑外形的曲面上，單一小平面的 寬度趨向于無窮小。在活塞銷彎曲時，其表面會在活塞銷孔的側(cè)表面 上連續(xù)地滾軋過去。由此在這一改進(jìn)方案中，可實(shí)現(xiàn)一種獨(dú)特的活塞 銷孔的擴(kuò)口的造型設(shè)計。


幾種本實(shí)用新型的實(shí)施例由下列附圖示出。附圖以示意圖形式 而非原尺寸圖形式示出。
圖1 示出了一種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的活塞的部分為剖面的前 視圖，其中左半部分示出了現(xiàn)有技術(shù)的第一方案A，右半部分示出了
現(xiàn)有技術(shù)的第二方案B;
圖2 示出了一種根據(jù)本實(shí)用新型的活塞的實(shí)施例的部分為剖 面的部分前視圖；
圖3 示出了另一種根據(jù)本實(shí)用新型的活塞的實(shí)施例的部分為 剖面的部分示意圖；
圖4
示出了圖3中示出的小平面其設(shè)置和造型的放大圖。
具體實(shí)施方式
為了完成本實(shí)用新型的任務(wù)，建議采用一種具有權(quán)利要求
1特 征的活塞。根據(jù)本實(shí)用新型，每個活塞銷孔都造型為至少在活塞內(nèi)部 區(qū)域處開口為擴(kuò)口的成型銷孔，其造型為在活塞銷孔側(cè)表面上構(gòu)造有 小平面的擴(kuò)口在指向活塞銷孔內(nèi)側(cè)末端方向上擴(kuò)大，且所述小平面與 活塞中軸線夾銳角。
本實(shí)用新型的思路在于，這些在活塞銷孔的擴(kuò)口上分布的小平 面，不像例如專利DE 44 31 990 Al中描述的取平行于活塞中軸線走 向。這些小平面走向與活塞軸線呈銳角，也即所謂的"斜向"或"偏 向，，。
4一個活塞上根據(jù)本實(shí)用新型造型的活塞銷孔形狀有以下優(yōu)點(diǎn)， 即在工作狀態(tài)下承受負(fù)荷時彎曲的活塞銷既會在活塞銷孔的下部區(qū) 域內(nèi)也即是擴(kuò)口下邊緣，也會在活塞銷孔的上部區(qū)域也即是擴(kuò)口上邊 緣， 一塊表面接著一塊表面(對應(yīng)于各個小平面的寬度)地在活塞銷 孔的側(cè)表面上滾軋(ab^lzen)過去。由各個小平面在活塞銷孔側(cè)表 面上構(gòu)成了壓力點(diǎn)，在整個工作狀態(tài)中彎曲的活塞銷在活塞銷孔的側(cè) 表面上就支承在這些壓力點(diǎn)上。這樣可使得單個的壓力點(diǎn)均勻地彼此 分布，對比于現(xiàn)有技術(shù)則只會導(dǎo)致壓力點(diǎn)在活塞銷孔的擴(kuò)口下邊緣稠 密地彼此靠近地分布，在不利的情況下，在這一成型銷孔的擴(kuò)口上邊 緣上具有太大的階形的時候，壓力點(diǎn)甚至?xí)植加诨钊N孔的內(nèi)唇
口。根據(jù)本實(shí)用新型的改進(jìn)方式則可實(shí)現(xiàn)活塞銷孔頂部區(qū)域和底部區(qū) 域都具有最佳的造型。這一造型可將承受的負(fù)荷壓力在活塞銷孔和活
塞銷連接上均勻分?jǐn)?，由此例如可更好地阻止活塞轂裂紋。其在慣性 力下的負(fù)荷能力由此就可明顯改善。
本實(shí)用新型一些有優(yōu)勢的改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求
給出。 圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一個活塞10。這一實(shí)施例中的一件 式活塞10具有一個帶有活塞底12的活塞頂11， 一個環(huán)繞的火力岸 13， 一個環(huán)繞的帶有活塞環(huán)槽15的活塞環(huán)區(qū)14 (活塞環(huán)槽用于圖中 未示出的活塞環(huán))。在活塞頂11的下部，設(shè)置有一個活塞裙16以及 帶有用于容納活塞銷(圖中未示出)的活塞銷孔18的活塞轂17?；?塞轂17的內(nèi)表面19與活塞中軸線M呈銳角a ，并由此構(gòu)成一個用于 一個曲柄(圖中未示出)的梯形支撐?；钊N孔18造型為成型銷孔， 實(shí)施例中的成型銷孔指向活塞銷孔18的內(nèi)側(cè)端18"，也即是指向活 塞中軸線M，造型為擴(kuò)口，且在活塞銷孔18的側(cè)表面18'上造型有 許多小平面20。小平面20平行于活塞中軸線M走向?；钊?0以任 意一種金屬材料制造，例如鋼或輕金屬合金。在圖1中左半部示出一 種技術(shù)方案A，其中活塞轂17的上半部分上設(shè)置有許多小平面20， 活塞轂17的下半部分沒有小平面。在圖1中右半部示出一種技術(shù)方 案B，其中活塞轂17的下半部分上設(shè)置有許多小平面20，活塞轂17 的上半部分在側(cè)表面18'上具有一個擴(kuò)張的階。
5圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的活塞100的第一實(shí)施例，其中與
圖1中所示的普通活塞io相同的組成部分則附有相同的參考標(biāo)識。
原理上活塞100是根據(jù)跟活塞10完全一樣的方式構(gòu)造，所以只有部 分示出。根據(jù)本實(shí)用新型的活塞100與普通活塞10的重要區(qū)別在于， 在構(gòu)型為成型銷孔的活塞銷孔18的擴(kuò)口處，順著活塞銷孔的側(cè)表面 18'構(gòu)造有許多小平面120，其平行于活塞轂17的內(nèi)表面19，并彼 此平行走向，且與活塞中心軸M呈銳角a。
圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的活塞200的第二實(shí)施例，原理上 是根據(jù)跟圖2中示出的活塞100完全一樣的方式構(gòu)造。在構(gòu)成為成型 銷孔的活塞銷孔18的擴(kuò)口處，順著活塞銷孔的側(cè)表面18'構(gòu)造有許 多小平面220，其以扇形延伸，也即是說，小平面220在活塞銷孔18 擴(kuò)口下邊緣處彼此之間的距離，小于在活塞銷孔18擴(kuò)口上邊緣處彼 此之間的距離。由此每一條小平面220也與活塞中軸線M呈銳角。對 應(yīng)每一條小平面220的這一銳角都是彼此不同的。在圖3中只是作為 范例示出了其中一個角度B。
圖4示出了圖3中所示的活塞銷孔18其放大的剖面圖。圖4 中可以看出，在活塞銷孔18側(cè)表面18'上的單個的小平面220構(gòu)成 了壓力點(diǎn)221，在內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)下彎曲的活塞銷在活塞銷孔18的 側(cè)表面18'上就支承在這些壓力點(diǎn)上。這些單個的壓力點(diǎn)221彼此 之間以相同的間距排列，也即是說，均勻地彼此分布。這就意味著， 在內(nèi)燃機(jī)工作狀態(tài)下在負(fù)荷下彎曲的活塞銷，在活塞銷孔18的擴(kuò)口 下邊緣和擴(kuò)口上邊緣處， 一塊表面接著一塊表面(對應(yīng)于各個小平面 的寬度)地在活塞銷孔18的側(cè)表面18'上滾軋過去。這樣的看法同 樣自然有效于對于平行于活塞轂17的內(nèi)表面19設(shè)置的小平面120 (如圖2中所示)。
對圖2-4中根據(jù)本實(shí)用新型的各實(shí)施方式與圖1中所示進(jìn)行比 較，可以很清楚的看出，平行于活塞中軸線M設(shè)置的小平面，會在活 塞銷孔的擴(kuò)口上邊緣部位構(gòu)成一個較大的階，同時會在擴(kuò)口下邊緣部 位構(gòu)成一條唇口，在這一唇口上活塞銷以點(diǎn)狀支承方式支承其上。總 的來說，小平面在擴(kuò)口上邊緣部位設(shè)置得進(jìn)入活塞銷孔18的內(nèi)部太
6遠(yuǎn)，而在擴(kuò)口下邊緣部位則離活塞銷孔18內(nèi)側(cè)端18"太近。這意味 著，活塞銷孔18會被在工作狀態(tài)下彎曲的活塞銷在活塞銷孔最外側(cè) 以非均勻方式施加負(fù)荷。為此，采用了根據(jù)本實(shí)用新型的小平面120、 220改進(jìn)和設(shè)置，使小平面具有與活塞中軸線M的銳角夾角，可實(shí)現(xiàn) 小平面在活塞銷孔18上均勻地彼此分布，其中所述分布可非常完美 地應(yīng)對活塞造型中的不同的需求。由此，在工作狀態(tài)下出現(xiàn)的壓力就 被很均勻地攤分到活塞銷孔18內(nèi)以及整個活塞銷17上，因此而進(jìn)一 步避免在活塞銷孔和活塞銷上出現(xiàn)的損傷。
在實(shí)施例中示出的活塞銷孔18的擴(kuò)口始終是被以階狀外形示 出。當(dāng)然，擴(kuò)口也可以造型為平滑造型，其中單條小平面的寬度趨于 無窮小。這樣在活塞銷彎曲時，其表面就會在活塞銷孔18的側(cè)表面 18"上連續(xù)地滾軋過去。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞(10)，所述活塞具有活塞頂(11)和帶有多個活塞轂(17)的活塞裙部(16)，每個所述活塞轂都帶有一個用于容納活塞銷的活塞銷孔(18)，其中活塞轂(17)具有梯形支撐或階狀支撐的形狀，其中活塞轂(17)的內(nèi)表面(19)與活塞中軸線(M)呈銳角α，其特征在于，每個活塞銷孔(18)都造型為至少在其內(nèi)部區(qū)域處開口為擴(kuò)口的成型銷孔，在活塞銷孔(18)側(cè)表面(18’)上構(gòu)造有小平面(120、220)的擴(kuò)口在指向活塞銷孔(18)的內(nèi)側(cè)末端(18”)方向上擴(kuò)大，且所述小平面(120、220)與活塞中軸線(M)呈銳角(α、β)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的活塞，其特征在于，所述小平面(120) 平行于活塞轂(17)的內(nèi)表面(19)走向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的活塞，其特征在于，所述小平面(220) 以扇形延伸。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求
中任一項所述的活塞，其特征在于，所述 擴(kuò)口為階狀延伸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求
1至3中任一項所述的活塞，其特征在于，所 述擴(kuò)口為平滑地延伸。
專利摘要
本實(shí)用新型涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞(10)，帶有活塞頂(11)和帶有活塞轂(17)的活塞裙部(16)，每個所述活塞轂都帶有一個活塞銷孔(18)用于容納活塞銷，其中活塞轂(17)具有梯形支撐或階梯狀支撐的的形狀，其中中活塞轂的內(nèi)表面(19)與活塞中軸線(M)呈銳角α。根據(jù)本實(shí)用新型，每個活塞銷孔(18)都造型為至少在活塞內(nèi)部區(qū)域處開口為擴(kuò)口的成型銷孔，在活塞銷孔(18)側(cè)表面(18’)上構(gòu)造有小平面(120、220)的擴(kuò)口在指向活塞銷孔(18)內(nèi)側(cè)末端(18”)方向上擴(kuò)大，且所述小平面(120、220)與活塞中軸線(M)呈銳角(α、β)。
文檔編號F16J1/10GKCN201348036SQ200790000113
公開日2009年11月18日 申請日期2007年10月23日
發(fā)明者彼得·克姆尼茨 申請人:馬勒國際公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan