專利名稱：兩段式內(nèi)燃機活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的兩段式內(nèi)燃機 活塞。
背景技術(shù)：
號碼為0 604 223 Al的歐洲專利申請公開了 一種由 一個上部和 一個下部組成的活塞，其中，在上部背向活塞頂方向的下側(cè)上設(shè)置了 一個帶有外螺紋的螺栓，通過此螺栓將上部和下部旋緊在一起。在這里，僅通過螺栓具有相對較大的長度和因此具有一定的彈性，對螺紋 連接施加較小的預(yù)緊力。這里的缺點是螺栓所占的空間減小了活塞的 壓縮高度。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的任務(wù)在于，在能夠?qū)⒒钊纳喜亢拖虏坷喂痰匦悠?來的同時克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點。通過獨立權(quán)利要求特征部分的特征就能解決此任務(wù)。從屬權(quán)利 要求的內(nèi)容是本發(fā)明適合的構(gòu)造。


接下來借助于附圖來描述本發(fā)明。圖1示出了兩段式活塞的剖視圖， 一個帶有在其上形成的壓縮 套的螺母將此活塞的上部和下部相互擰緊， 圖2示出了本發(fā)明的活塞的仰視圖，圖3示出了本發(fā)明的螺紋連接的一種構(gòu)造，其中，在壓縮套和 一個在壓縮套形成的凸緣之間設(shè)置一個墊圈，圖4示出了壓縮套和凸緣的構(gòu)造，它們的接觸面朝著活塞頂?shù)姆较虺蕡A錐形地收縮。
具體實施方式
在圖1中描述了一個被冷卻的由上部2和下部3所組成的兩段 式活塞。上部2和下部3可以由鋼或其他金屬材料制成?；钊? 限定了上部2的軸向上側(cè)，該軸向上側(cè)的徑向內(nèi)部具有一個燃燒腔。 在活塞頂4的外邊緣上形成一個環(huán)壁6，該環(huán)壁的外表面在活塞頂側(cè) 形成火力岸7，而該火力岸在活塞裙側(cè)毗連著帶有環(huán)槽的活塞環(huán)部8， 這些環(huán)槽用于容納在圖中未描述出的活塞環(huán)。在下部3的與活塞頂4方向相背的下側(cè)上設(shè)置了兩個各帶有一 個活塞銷孔10， 10'的活塞銷座9， 9'，這兩個活塞銷座的端面ll 相對于環(huán)壁6朝著活塞軸線12的方向向內(nèi)縮進設(shè)置。這兩個活塞銷 座9， 9'通過活塞裙元件13， 13'彼此相連。通過一個內(nèi)支撐14和一個與其同心的外支撐15將活塞1的上 部2和下部3彼此連接起來。內(nèi)支撐14由一個設(shè)置在上部2與燃燒 腔5相背的一側(cè)上的支撐面16和一個在活塞頂側(cè)設(shè)置在下部3的環(huán) 形支撐肋17上的支撐面18所構(gòu)成。外支撐15由一個限定了環(huán)壁6 的下側(cè)的支撐面19和一個在活塞頂側(cè)設(shè)置在下部3的支撐板上的支 撐面21所構(gòu)成。由活塞1的上部2和下部2形成了一個布置在活塞1的活塞頂 側(cè)的邊緣區(qū)域內(nèi)的冷卻通道22，該冷卻通道的徑向外邊界為環(huán)壁6， 徑向內(nèi)邊界部分為支撐肋17及部分為活塞頂4，而其軸向下邊界為 活塞1的下部3。通過進油口23，冷卻油被導(dǎo)入到冷卻通道22內(nèi)?；钊鹟還有另一個與活塞軸線12共軸線的環(huán)形的冷卻通道24， 此冷卻通道的直徑比外冷卻通道22的直徑小，從徑向看設(shè)置在外冷 卻通道22的里面。內(nèi)冷卻通道24的軸向上邊界為活塞頂4，徑向外 邊界為支撐肋17，徑向下邊界為下部3的一個薄壁且可彈性受壓的 上頂部25，在此頂部上且在徑向內(nèi)部形成一個指向軸向上方的一個 延伸套26，該延伸套位于軸向上方的開口 27設(shè)有一個指向徑向內(nèi)部 的凸緣28，凸緣28的下側(cè)可用于作為在螺母20上形成的壓縮套30526是內(nèi)冷卻通道24的徑向內(nèi)邊界。在活塞頂4的下側(cè)上形成一個與活塞軸線12共軸線的帶有一個 外表面的圓柱形螺栓31，該螺栓與活塞頂相背的端部帶有外螺紋32， 該外螺紋與螺母29的內(nèi)螺紋匹配，從而螺母29可擰旋在外螺紋32 上。螺栓31的軸向長度與具有壓縮套30的螺母29的軸向長度相近。 螺栓31的徑向直徑，特別其外螺紋的徑向直徑比延伸套26的開口 27的直徑稍小，這樣可以將螺栓31毫無困難地插入開口 27中。壓 縮套30的徑向內(nèi)徑比螺栓31的外螺紋32的徑向外徑略大。在本實施實例中，螺栓31在外螺紋32和活塞頂4的下側(cè)之間 的區(qū)域內(nèi)的徑向直徑比外螺紋32的直徑小，也比壓縮套30的內(nèi)徑小， 這樣就在壓縮套30和螺栓31之間形成了一個環(huán)形的冷卻室33。通過進油口 23，冷卻油被導(dǎo)入到外冷卻通道22中，冷卻油通過 連接通道34流入內(nèi)冷卻通道24， 一部分油從內(nèi)冷卻通道，通過位于 下部3的上頂部25中的開口 35又回流到曲軸箱內(nèi)。另一小部分油流 過介于凸緣28與活塞頂4的下側(cè)之間的間隙36并通過延伸套26的 開口 27流入冷卻室33，這部分油從冷卻室，通過在螺栓31的外螺 紋32中加工出來的與活塞軸線12平行的出油通道流回到曲軸箱內(nèi)， 圖1中示出了其中一個出油通道37。這使得活塞1承受高的熱負荷 的上部2得到非常好的冷卻。在組裝活塞1的上部2和下部3時，首先將設(shè)置在活塞頂4的 下側(cè)上的螺栓31穿過在活塞下部3的上頂部25上形成的延伸套26 的開口 27。在活塞1的后續(xù)裝配過程中，將活塞1的上部2和下部3 同軸地對齊，其實現(xiàn)手段為支撐板20在剖面上具有一個徑向向內(nèi) 且在軸向上指向活塞頂4的方向的臺階的形狀，而環(huán)壁6的下端面的 內(nèi)側(cè)具有一個圓柱形凹進處38，該凹進處的內(nèi)部形狀與支撐肋20的 外部形狀相匹配，這樣在裝配活塞1的上部2和下部3時，將支撐肋 20嵌入凹進處38中，并借此來使上部2和下部3共軸線地對齊。接下來，將螺母29的壓縮套30推過螺栓31的外螺紋32，直到 螺母29的內(nèi)螺紋與螺栓31的外螺紋32接觸?，F(xiàn)將螺母29旋到外螺 紋32上去，直到壓縮套30的上端面到達延伸套26的凸緣28為止?，F(xiàn)在，使用一定的扭矩繼續(xù)旋緊螺母29會引起可彈性受壓的上頂部25碟形彈簧式地朝著活塞頂4的方向變形，設(shè)計成薄壁的延 伸套26在軸向上延伸，同樣設(shè)計成薄壁的壓縮套30也會在軸向上被 壓緊，螺栓31有較小直徑的中間部分得到延伸，以及活塞頂限定燃 燒腔5的部分碟形彈簧式地朝著活塞裙的方向變形?；钊糠?5， 26， 30， 31和4的這種彈性變形會引起螺母29和螺栓31之間的螺 紋連接的一個非常平緩的特性曲線，此特性曲線不依賴于作用于活塞 1的溫度影響和機械影響地賦予該螺紋連接一個高的強度。螺母29可以是六角螺母。然而，如果螺母29，如在圖1所示及 如在圖2中清楚所示，在與活塞頂相背的端面上有孔39， 40和41， 那么可得到在裝配活塞1時的優(yōu)勢。因此，可以借助于螺旋扳手將螺 母29旋緊，該螺旋扳手為細長的圓柱形，該圓柱形的直徑與螺母29 的直徑相近，在其一個端面設(shè)置了彼此間距與孔39， 40， 41的間距 相同的銷子，而且銷子的形狀與這些孔的形狀互補。利用這種螺旋扳 手可以將很大的扭矩傳遞到螺母29上。此外，該螺旋扳手具有較小 的徑向直徑，從而它可以很好地用于旋緊較難達到的螺母29。在圖2的活塞1的仰視圖中，可以看到用于將內(nèi)冷卻通道24內(nèi) 的油導(dǎo)出的開口 35和另一個開口 42。另外，在圖2中，可以看到外 冷卻通道22的進油口 23和出油口 43，用于導(dǎo)入和導(dǎo)出冷卻油。除 此之外，在圖2中還可以明顯的看到3個在螺栓31的外螺紋中形成 的出油通道37， 37' ， 37"，用于導(dǎo)出在介于螺栓31和壓縮套30 之間的冷卻室33中積累起來的油。圖3顯示了本發(fā)明中活塞上部2和下部3的螺紋連接的一種構(gòu) 造，在該構(gòu)造中，在活塞頂側(cè)在延伸套26上形成的指向徑向內(nèi)部的 凸緣28與壓縮套30之間設(shè)置了一個墊圈44。這個墊圈44產(chǎn)生的效 果為，在旋緊狀態(tài)下由壓縮套30施加在凸緣28上的表面壓力被該墊 圈均勻地分布在凸緣28和壓縮套30之間的接觸區(qū)域的整個范圍內(nèi)。根據(jù)圖4，互相接觸的凸緣28'的表面45和壓縮套30'的表面 46設(shè)計成朝著活塞頂4的方向，呈錐形地朝著活塞軸線12收縮。表 面45和46也可以設(shè)計成球面狀，并朝著活塞頂4的方向，朝著活塞軸線12收縮。由此產(chǎn)生的效果是減小在旋緊狀態(tài)下在延伸套26，在凸緣28'和在壓縮套30'中存在的材料應(yīng)力。此外，可以在表面45 和46之間也可以裝配一個墊圈，因而實現(xiàn)附加的優(yōu)點，即使得壓縮 套30施加在凸緣28上的表面壓力均勻分布。附圖標記清單1活塞2上部3下部4活塞頂5燃燒腔6環(huán)壁7火力岸8活塞環(huán)部9， 9'活塞銷座10, 10'活塞銷孔11活塞銷座的端面12活塞軸線13， 13'活塞裙元件14內(nèi)支撐15外支撐16上部2的支撐面17下部3的支撐肋18下部3的支撐面19支撐面20支撐板21支撐面22外冷卻通道23進油口24內(nèi)冷卻通道25下部的上頂部26延伸套27開口28， 28'凸緣29螺母30， 30'壓縮套 31螺栓 32外螺紋 33冷卻室34連接通道，進油口 35開口，出油口 36間隙37， 37' ， 37〃 出油通道38圓柱形凹進處39， 40， 41孑L42開口43出油口44墊圈45凸緣28'與壓縮套30'相接觸的表面 46壓縮套30'與凸緣28'相接觸的表面
權(quán)利要求
1.兩段式內(nèi)燃機活塞，-帶有一個上部(2)，該上部構(gòu)成了活塞頂(4)，在該上部與活塞頂(4)相背的下側(cè)上設(shè)有一個與活塞軸線(12)共軸線的帶有外螺紋(32)的圓柱形螺栓(31)，-帶有一個下部(3)，在該下部的下側(cè)上設(shè)有帶有活塞銷孔(10，10′)的活塞銷座(9，9′)及將活塞銷座(9，9′)相互連接的活塞裙元件(13，13′)，-其中，下部(3)在活塞頂側(cè)具有一個與活塞軸線(12)同軸線的開口(27)，螺栓(31)插入該開口內(nèi)，以及-其中，上部(2)和下部(3)借助于旋在螺栓(31)的外螺紋(32)上的螺母(29)相互連接在一起，其特征在于，-下部(3)具有一個可彈性受壓的上頂部(25)，這個頂部在活塞裙側(cè)限定了一個與活塞軸線(12)共軸線的封閉的環(huán)形的帶有進油口(34)和出油口(35)的冷卻通道(24)，該冷卻通道在活塞頂側(cè)由上部(2)限定，-其中，在所述頂部(25)上且在徑向內(nèi)部形成一個與活塞軸線(12)同軸線的指向上方的具有軸向彈性的延伸套(26)，此延伸套構(gòu)成冷卻通道(24)的徑向內(nèi)邊界，且此延伸套在其靠活塞頂側(cè)的端部具有開口(27)，-所述開口(27)設(shè)有一個徑向向內(nèi)的凸緣(28)，-以及在螺母(29)上且在活塞頂側(cè)形成一個與活塞軸線(12)共軸線的具有軸向彈性的壓縮套(30)，此壓縮套在活塞頂側(cè)緊貼在凸緣(28)上。
2. 按照權(quán)利要求l的活塞，其特征在于，所述外螺紋(32)設(shè) 置在螺栓(31)外表面與活塞頂相背的端部區(qū)域上，且螺栓(31)介 于外螺紋(32)與活塞頂(4)之間的區(qū)域的徑向直徑比外螺紋(32) 小。
3. 按照權(quán)利要求1或2的活塞，其特征在于，所述螺母(29) 在下側(cè)上具有至少三個孔(39， 40， 41)，這些孔與設(shè)置在大致為圓 柱形的螺旋扳手的一個端面上的銷子相配合。
4. 按照權(quán)利要求1到3中任意一項的活塞，其特征在于，在所 述螺栓(31)的外螺紋(32)中至少形成一個出油通道(37， 37'， 37〃 )，用于導(dǎo)出位于一個在螺栓(31)和壓縮套(30)之間的冷卻 室(33)中的油。
5. 按照權(quán)利要求1到4中任意一項的活塞，其特征在于，在壓 縮套(30)和凸緣(28)之間設(shè)置一個墊圈(44)。
6. 按照權(quán)利要求1到4中任意一項的活塞，其特征在于，凸緣 (28')與壓縮套(30')相接觸的表面(45)及壓縮套(30')與凸緣(28')相接觸的表面(46)設(shè)計成朝著活塞頂(4)的方向， 朝著活塞軸線(12)收縮。
7. 按照權(quán)利要求1到4中任意一項的活塞，其特征在于，凸緣 (28')與壓縮套(30')相接觸的表面(45)及壓縮套(30')與凸緣(28')相接觸的表面(46)朝著活塞頂(4)的方向，呈圓錐 形地朝著活塞軸線(12)收縮。
8. 按照權(quán)利要求1到4中任意一項的活塞，其特征在于，凸緣 (28')與壓縮套(30')相接觸的表面(45)及壓縮套(30')與凸緣(28')相接觸的表面(46)具有球面形狀，并且朝著活塞頂(4) 的方向，朝著活塞軸線(12)收縮。
9. 按照權(quán)利要求6到8中任意一項的活塞，其特征在于，在凸 緣(28')的表面(45)和壓縮套(30')的表面(46)之間設(shè)置一 個墊圈(44)。
全文摘要
本發(fā)明提議一種帶有上部(2)和下部(3)的兩段式內(nèi)燃機活塞(1)，該上部在活塞頂(4)的下側(cè)上具有一個帶有外螺紋(32)的螺栓(31)，該下部借助于旋在螺栓(31)上的螺母(29)與上部(2)相連。下部(3)具有一個可彈性受壓的上頂部(25)，在該上頂部上且在徑向內(nèi)部形成一個在軸向上具有彈性的延伸套(26)，該延伸套具有一個帶有徑向向內(nèi)的凸緣(28)的開口(27)，螺栓(31)插入此開口內(nèi)。在螺母(29)上形成一個彈性壓縮套(30)，該壓縮套緊靠在凸緣(28)上。在此，頂部(25)，延伸套(26)，壓縮套(30)，螺栓(31)和活塞頂(4)的彈性受壓性使得螺紋連接即使在活塞(1)只有較小的壓縮高度的情況下也具有一個平緩的特性曲線，該特性曲線賦予該螺紋連接一個高的強度。
文檔編號F02F3/00GK101331307SQ200680047630
公開日2008年12月24日 申請日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月17日
發(fā)明者賴納·沙普 申請人:馬勒國際公司