专利名称：具有销孔润滑特征的活塞的制作方法
技术领域：
本申请大体上涉及用于内燃机的活塞，更具体地，是一种在活塞销孔内具有润滑 特征的活塞。
背景技术：
在用于内燃机的活塞中，通常通过该活塞轴向间隔开并对齐的销孔而提供润滑特 征。典型地，该润滑特征包括在该销孔相反侧面之间绕销孔周缘延伸的凹口。加油口典型 地从供油源(例如活塞的油道)延伸入相关联的凹口。虽然这些结构通常为销孔提供了合 适的润滑度，以减少销孔和穿过销孔延伸的活塞销之间的摩擦，但它们减少了销孔的可用 轴承表面，因此，在销孔和活塞销之间的载荷增加。这在载荷相对较高的应用中尤为突出， 例如在高性能、高马力发动机的应用中。另外，由于凹口与加油口相交要求精细加工，因此 活塞的制造较为复杂。 通常还可以整合包括扇形凹口的润滑特征，改扇形凹口纵贯销孔的整个宽度轴向 延伸。该扇形凹口具有的加油口通过油源(例如从活塞的油道)输送油料。该扇形凹口用 于在销毂内分配油料，同时还用做油料的储油器，以提供销孔内的持久润滑。
发明内容
—种活塞具有带有冠顶和一对销毂的活塞主体，该对销毂具有沿中央轴对齐的销 孔。该销孔具有轴承表面，其中至少一个凹口轴向延伸穿过至少一个该轴承表面。凹槽绕 该轴承表面周向地延伸，并设置为与该凹口成流体连通，其中该凹口的末端终止于该轴承 表面之内。由此，该轴承表面具有凹口和凹槽的润滑特征，并具有不间断的轴承表面部分， 从而最大化了该不间断部分内销孔的载荷能力。 因此，由于该润滑特征，该销孔能够具有在其轴承表面和其内容纳的活塞销之间 保持的润滑膜层。另外，具有该润滑特征的销孔的载荷能力通过该不间断轴承表面部分而 被增强。具有该润滑特征的活塞可被应用于多种内燃机中，包括那些具有高性能要求和空 间限制的内燃机，并且在制造上较为经济，且具有更长的使用寿命。
结合以下对当前优选实施方式和最佳形式的描述、后附权利要求和附图，本发明 的上述和其它特征和优点将会被更容易理解，其中 图1是具有根据一个当前优选实施方式在活塞销孔内构成具有润滑特征的活塞 的示意图； 图2是大致沿销孔中央轴的活塞的截面示意 图3是图2截面的平面图； 图4是图3中被围绕区域的放大视图； 图5是大致沿图3中箭头5方向看去的平面视图； 图6是大致沿销孔中央轴的活塞的截面底视图； 图7是具有根据另一当前优选实施方式构成的具有润滑特征的活塞的示意图；以 及 图8是图7中活塞的部分截面视图。
具体实施例方式
更具体地参考附图，图l显示了在高性能发动机(例如那些使用于赛车或船中的 发动机)中使用的活塞10。活塞10具有冠顶12，它带有从上部表面16向下延伸的环状外 部带环(ring belt) 14，并且该活塞10具有从该冠顶12悬垂下来的一对销毂18。该对销毂 18分别具有大致上平面状的内、外壁20、21。内壁20彼此侧向地间隔开足够的距离，以容 纳其间的连杆(图未示)的小末端。销毂18具有沿中央轴24彼此轴向地对齐的销孔22， 其中销孔22尺寸设计为用于容纳活塞销(图未示)，以将活塞10连接到连杆。销孔22优 选地具有邻近外壁21的环形凹槽26，用于容纳扣环(图未示)，以便于将活塞销保持为组 装后状态。销孔22具有在其内延伸有润滑特征的轴承表面28，其中该润滑特征包括凹口 30，也可称为扇形凹口 ，其轴向延伸穿过轴承表面28，还包括凹槽32，其绕轴承表面28的周 缘部分地延伸，并与凹口 30相交，并与该凹口成流体连通。润滑特征便于在轴承表面28和 活塞销之间的油料流动，并且由此，在使用中可用于减小销孔20和活塞销之间的摩擦，这 进而延长了组件的使用寿命。 各销孔22优选地具有至少一个凹口 30，并且更优选地具有一对凹口 30。如图5 所示，图中的凹口示例地显示为在各自销孔22的大致相对侧，彼此成镜像关系。凹口 30从 轴承表面28向外径向地延伸入销毂18，并优选地纵贯相对的内、外壁20、21之间的销毂的 整个宽度。凹口 30优选地为凹面状，以促进通过的流体流动，当然，如有需要，它们也可具 有其他不同的轮廓。利用凹面轮廓，凹口 30形成相对于轴承表面28的平稳过渡，这总体上 促进了层流流动。该凹面轮廓可在比如拉削(broaching)操作中形成，其具有的曲率半径 小于轴承表面28的半径。以示例而非限定的方式，凹口 30形成为绕销孔22的周缘跨过约 20-40度之间的圆弧31，此处显示为约33度的圆弧31。另外，凹口 30优选地形成为具有约 0. 020-0. 40英寸的最大深度33。各凹口 30相对于穿过中央轴24延伸的水平面32向上偏 离，其中凹口 30的一部分从中央轴24向上延伸约25度，而另一部分从中央轴24向下延伸 约8度。应当认识到，凹口 30可以此处描述之外的其他方式形成，因为此描述意在覆盖当 前优选的实施方式，而并非包括全部。 具有凹口 30中一个的各销孔20还具有至少一个凹槽32。凹槽32从各自扣环凹 槽26向内径向设置，并延伸至周缘地从凹口 30远离的至少一个末端，优选地延伸至周缘地 从凹口 30远离的一对相对末端34、35。凹槽32可形成为具有恒定的曲率半径36，其中该 曲率半径36的中央轴38从销孔22的中央轴24偏离。凹槽32的中央轴38优选地从销孔 22的中央轴24垂直向下偏离，从而凹槽32具有最深部分(例如约0. 018-0. 022英寸的深 度)位于销孔22的底部部分，并逐渐减弱至它们的相对末端34、35，以形成从凹槽32到朝向销孔22上部部分的轴承表面28的平滑过渡。优选地，凹槽32绕销孔22跨过约280-300度的圆弧，并且由此，轴承表面28具有跨过约60-80度的连续的、不间断表面40。由此，由于凹槽32从中央轴24偏离，所述凹槽以一定深度穿过凹口 30，并朝向它们的相对末端34、35以另一个深度从凹口 30退出，其中穿过深度稍大于退出深度。 不间断表面40优选地绕销孔22的上部部分对称形成，从而该表面40所具有的对称的不间断部分远离轴承表面28的顶端42周向延伸大致上相等的距离。因此，不间断部分40提供在活塞上行冲程中以及在压迫过程中与活塞销相作用的最大载荷表面。利用由该润滑特征提供的增强润滑，以及在不间断表面上获取的最大载荷表面，最大化了活塞销和活塞的使用寿命。 在操作中，油料可通过凹口 30渗入销孔22，然后通过凹槽32大致上均匀地凹槽32绕轴承表面28流通。虽然上述讨论的活塞结构不具有进入销孔22的送油口 ，但应当理解，油料可由穿过该扣环(图未示)流通而容易地找到进入销孔22的路径，更具体地，在连杆(图未示)的小末端和销孔22内壁之间。不具有送油口的好处是可沿整个销孔22保持油膜层，因为油料不能通过送油口从销孔22向外改变流向。 虽然上述讨论的活塞10不具有延伸入销孔22的油道或送油口，但如图7和8所示，活塞110具有油道50以及与上述讨论相同的润滑特征，这也在本发明考虑的范围之内。为方便起见，活塞110中与上述讨论类似的特征给于标号偏移量100。大致上，为本发明目的，活塞IIO与上述讨论活塞IO之间的最显著不同是活塞110具有封闭的油道50。这种活塞具体地在受让给本申请人的转让人的US专利号6，513，477(以下称为"'477专利")中讨论过，该'477专利通过引用整体合并入此处。 活塞110包括具有沿轴承表面128轴向延伸的凹口 130的销孔122及绕销孔122部分地延伸的周向凹槽132。加油口 52设置为与油道50和凹口 130成流体连通。因此，在油料从相反侧120、 121进入销孔122之外，油料还可通过加油口 52从油道导入销孔122。其他方面，活塞110的润滑特征大致与上述相同，因此不需进一步解释。
明显地，根据以上教导，本发明的许多修正和变型是可能的。因此，应当理解，在后附权利要求的范围内，本发明可不同于上述具体描述通过其他方式实施。
权利要求
一种活塞，包括具有冠顶的活塞主体；一对销毂，其具有沿中央轴对齐的销孔，所述销孔具有轴承表面；至少一个凹口，其轴向延伸穿过至少一个所述轴承表面；以及与所述至少一个凹口成流体连通的凹槽，所述凹槽绕所述至少一个所述轴承表面在周向上延伸，并且其末端终止于在所述至少一个所述轴承表面之内。
2. 根据权利要求1所述的活塞，其中所述凹槽具有一对周向远离所述的末端。
3. 根据权利要求2所述的活塞，其中所述至少一个所述轴承表面在所述凹槽的所述一 对末端之间具有不间断部分。
4. 根据权利要求3所述的活塞，其中所述不间断部分在所述中央轴和所述冠顶之间。
5. 根据权利要求4所述的活塞，其中所述不间断部分在约60-80度之间延伸。
6. 根据权利要求1所述的活塞，其中所述至少一个轴承表面具有沿所述至少一个所述 轴承表面轴向延伸的不间断部分，所述不间断部分不具有所述凹槽。
7. 根据权利要求1所述的活塞，其中所述凹槽在与所述至少一个凹口相对的方向上周 缘地延伸。
8. 根据权利要求1所述的活塞，其中所述冠顶具有油道，并进一步包括设置为与所述 油道和所述至少一个凹口成流体连通的加油口 。
9. 根据权利要求1所述的活塞，其中所述凹槽以渐变的锥度过渡到所述末端。
10. 根据权利要求1所述的活塞，其中所述凹槽具有恒定的半径。
11. 一种活塞，包括 具有冠顶的活塞主体；一对销毂，其具有沿中央轴对齐的销孔，所述销孔具有周向延伸的轴承表面； 至少一个凹口 ，其轴向延伸穿过至少一个所述轴承表面；以及与所述至少一个凹口成 流体连通的凹槽，所述凹槽绕所述轴承表面延伸小于360度。
12. 根据权利要求11所述的活塞，其中所述凹槽具有至少一个在所述轴承表面终止的 末端。
13. 根据权利要求12所述的活塞，其中所述凹槽具有渐变到所述末端的的锥度。
14. 根据权利要求12所述的活塞，其中所述凹槽具有一对终止于在所述轴承表面的末丄山顺。
15. 根据权利要求14所述的活塞，其中所述凹槽具有到渐变至所述一对末端的锥度。
16. 根据权利要求14所述的活塞，其中所述至少一个所述轴承表面具有在所述凹槽的 所述一对末端之间轴向延伸的不间断部分。
17. 根据权利要求16所述的活塞，其中所述不间断部分在所述中央轴和所述冠顶之间。
18. 根据权利要求16所述的活塞，其中所述不间断部分在约60-80度之间延伸。
19. 根据权利要求11所述的活塞，其中所述冠顶具有油道，并进一步包括设置为与所 述油道和所述至少一个凹口成流体连通的加油口 。
20. 根据权利要求11所述的活塞，其中所述凹槽具有恒定半径。
21. 根据权利要求20所述的活塞，其中所述恒定半径具有从所述销孔中央轴偏移的中 央轴。
全文摘要
一种活塞具有一对销毂的活塞主体，该对销毂具有沿中央轴对齐的销孔。该销孔具有轴承表面，其中至少一个凹口沿至少一个该轴承表面轴向延伸。一个凹槽绕该轴承表面周向部分地延伸，并设置为与该凹口成流体连通。该凹口和凹槽提供销孔的润滑特征，同时该轴承表面具有用于增强载荷承载能力的不间断部分。
文档编号F02F3/00GK101715512SQ200880019384
公开日2010年5月26日 申请日期2008年4月10日 优先权日2007年4月10日
发明者加里·D·道迪, 杰弗里·D·威克森, 约翰·戴维·奥华比, 詹姆斯·拉塞尔·海耶斯 申请人:费德罗-莫格尔公司