专利名称：具有中心导向油流动和活塞销润滑机构的活塞及其构造方法
技术领域：
本发明总的涉及内燃机活塞，更具体地涉及具有活塞销润滑机构的活塞。
背景技术：
具有一个或两个(双油腔)大体封闭的油冷却油腔的活塞构造是已知的。双油腔活塞具有一个环形的径向的外油腔和一个成型在上冠部分和下冠部分之间的中心油腔，其中，中心油腔通常成型为位于燃烧室壁正下方的敞开的油腔。该外油腔和中心油腔可以通过油道彼此隔开或者彼此流体连通。此外，从该一个或两个油腔延伸到活塞销的销润滑通道为人们熟知。该润滑通道可延伸入销毂的活塞销孔内和/或通过轴向间隔开的销毂之间的下内油腔面内的开口。该外油腔特别有利于冷却活塞的外部活塞环区域，而中心油腔特别有利于冷却中心冠部区域，该中心冠部区域部分由上燃烧壁形成，该燃烧壁直接暴露于热燃烧气体中。虽然这些油腔构造对于冷却活塞来说通常是有效的，但是通过油腔的油流动力学还可以改善，特别是对于中心油腔，从而提高使用中冷却活塞的能力。
发明内容
本发明提供一种活塞，具有一活塞本体，该活塞本体具有一中心轴，该活塞本体在缸膛内沿着该中心轴往复运动。该活塞本体具有一上冠部分，该上冠部分具有一上燃烧壁和至少一个环形上肋，缸膛内的燃烧力直接作用于该燃烧壁上，而该环形上肋从该上燃烧壁悬垂至一自由端。该活塞本体进一步包括一下冠部分，该下冠部分具有至少一个环形下肋，该环形下肋延伸至一自由端，该自由端固定于该至少一个上肋。该下冠部分进一步包括一内油腔面和一对销毂，该内油腔面相对于该至少一个下肋径向向内延伸，该对销毂大体从该内油腔面悬垂，在销毂之间形成有一间隙用于容置连接杆小的一端。该上冠部分具有一上柱塞，该上柱塞沿着中心轴从上燃烧壁悬垂至自由端。该下冠部分具有一下柱塞，该下柱塞沿着中心轴从内油腔面向上延伸至自由端。该上柱塞的自由端和该下柱塞的自由端形成一曲径通道。根据本发明的另一个方面，该上柱塞和下柱塞越过彼此轴向延伸，且保持彼此完全间隔开。根据本发明的另一个方面，该下冠柱塞具有沿着中心轴延伸的油道。根据本发明的另一个方面，该下冠柱塞具有大致垂直于该中心轴延伸的油道。根据本发明的另一个方面，提供一种制造活塞的方法。该方法包括提供一个上冠部分，该上冠部分具有一上燃烧壁和至少一个环形上肋，缸膛内的燃烧力直接作用于该燃烧壁上，而该环形上肋从该上燃烧壁悬垂至一自由端，一上柱塞沿着中心轴从上燃烧壁悬垂至自由端。进一步地，提供一下冠部分，该下冠部分具有至少一个环形下肋和内油腔面， 该环形下肋延伸至一自由端，该内油腔面相对于该至少一个下肋径向向内延伸，一对间隔开的销毂用于容置一连接杆小的一端，一下柱塞沿着中心轴从内油腔面向上延伸至自由端。然后，将上冠部分的至少一个上肋固定于该下冠部的至少一个下肋，并在上柱塞的自由端和下柱塞的自由端之间形成一曲径通道。根据本发明的另一个方面，该方法包括使上柱塞的自由端和下柱塞的自由端越过彼此轴向延伸。根据本发明的另一个方面，该方法包括使上柱塞和下柱塞保持彼此间隔开。
结合下列目前优选实施例和最佳实施方式的具体描述以及附图进行考虑，本发明的上述及其他方面、特征和优点将会更加容易理解，其中图1是根据本发明的一个当前优选方面构造的活塞的局部剖视图；以及图2是示出了根据本发明的另一个当前优选方面构造的活塞的中心油腔部分的局部剖视图。
具体实施例方式更具体地参考附图，图1示出了根据本发明的一个当前优选方面构造的活塞10。 该活塞10具有沿着中心轴14延伸的活塞本体12，该活塞本体例如可由钢制成，该活塞本体 12在缸膛(未示出)内沿着该中心轴14往复运动。活塞本体12包括一上冠部分16，该上冠部分具有一上燃烧壁18，在此作为示例而非限制地示出为提供凹入的燃烧室20，缸膛内的燃烧力直接作用于该上燃烧壁18上。该上冠部分16具有至少一个，在此示出为一对，环形上肋，下文中被称为上内肋22和上外肋24，该上肋22，24大体从上燃烧壁18悬垂至各自的自由端沈，28。该活塞本体12进一步包括一下冠部分30，该下冠部分具有至少一个，在此示出为一对，环形下肋，下文中被称为下内肋32和下外肋34，该下肋32，34延伸至各自的自由端36，38，该自由端36，38分别与上自由端26，观周向对准且固定连接。下冠部分30进一步包括一内油腔面40以及一对销毂42，44，该内油腔面相对于下内肋32径向向内延伸， 该销毂大致从该内油腔面40悬垂。该销毂42，44分别具有沿着中心水平销轴47对齐的销孔43，45，在销榖42，44之间形成一间隙46用于容置连接杆(未示出)小的一端。该上冠部分16和下冠部分30相互作用以提供沿着中心轴14同轴延伸的中心导向的油流控制元件，下文被称为油流控制元件48，该油流控制元件48具有中心活塞销润滑机构，下文被称为润滑机构50。该油流控制元件48延伸穿过内油腔，该内油腔也被称为活塞10的中心油腔52，从而提供具有回旋构造的中心油腔52。因此，容置于中心油腔52内的油大致沿着箭头53示出的预定的动态流动路径流动。因此，油沿着大致连续的均勻的路径流遍中心油腔 52，从而促进对上燃烧壁18的均勻有效的冷却。此外，润滑机构50为油提供从中心油腔52 内到间隙46的可控的或可计量流量的流动，从而避免中心油腔52内的油过热(煮沸)，并改善活塞销接头在连接杆小的一端的连续润滑作用。该上冠部分16具有环形外油腔凹槽58，该环形外油腔凹槽58从内上肋和外上肋自由端沈，28向上延伸至临近上燃烧壁18的上活塞环区域60。该上冠部分16还具有环形内油腔凹槽62，该环形内油腔凹槽62在燃烧室20的正下方从上内肋自由端沈向上并紧接着延伸。此外，上冠部分16具有上柱塞64，该上柱塞64沿着中心轴14从上燃烧壁18 同轴悬垂。该上柱塞64形成流动控制元件48的一部分，且具有延伸至自由端65的预定的长度和预定的外表面构造。该下冠部分30具有环形外油腔凹槽66，该环形外油腔凹槽66从内下肋和外下肋自由端36，38向下延伸至下活塞环区域68，该环形外油腔凹槽66与上外油腔凹槽58 —起形成外油腔56。该下冠部分30还具有环形内油腔凹槽70，该环形内油腔凹槽70从内下肋自由端36向下延伸，该环形内油腔凹槽70与上内油腔凹槽62 —起形成中心油腔52。形成的油道72从销孔中的一个销孔43向上延伸至外油腔凹槽66的最底部区域。因此，油从销孔43被向上泵入外油腔56。进一步的，下冠部分30在此示出为具有一对油道M，该油道讨贯穿下内肋32延伸。在此作为示例而非限制，油道M从中心油腔52的最低部区域径向向外延伸至外油腔56的最低部区域。此外，下冠部分30具有下柱塞74，该下柱塞74形成流动控制元件48的一部分。该下柱塞74沿着与上柱塞64同轴对准的中心轴14同轴从内油腔面40向上延伸。下柱塞74具有预定的长度和延伸至自由端75的外表面构造。该长度和外表面构造使得在将上冠部分16固定于下冠部分30之后，例如通过摩擦焊接，该上柱塞 64的自由端65不会彼此相互影响。在所示出的实施例中，作为示例而非限制，在柱塞64，74 中的一个柱塞上形成有沉孔76，在此，作为示例而非限制，该沉孔形成在下柱塞74上，以间隙配合的方式容置上柱塞64的自由端65于其内。该沉孔76直径比上柱塞64的外径大， 深度足以在上柱塞64和下柱塞74之间形成一空隙。因此，在将该上冠部分16固定于下冠部分30后，在上柱塞64和下柱塞74之间形成具有蜿蜒的流动路径的曲径密封77。因此， 虽然上柱塞自由端65和下柱塞自由端75越过彼此轴向延伸，该上柱塞64和下柱塞74彼此保持分离和径向完全间隔开。因此，该上柱塞64和下柱塞74并不影响将上冠部分16固定于下冠部分30的能力。该下柱塞74进一步包括润滑机构50，在此作为示例而非限制地示出为大致T型， 正如轴向的横截面所示，该润滑机构50具有垂直延伸的第一油道，也被称为中心油道78， 该第一油道沿着中心轴14同轴延伸。该第一油道78在沉孔76的下方被水平延伸的第二油道横穿，该第二油道也被称为交叉开口 80，该交叉开口 80大致垂直于中心轴14贯穿下柱塞50延伸至环形中心油腔52的直径上对置的两侧。交叉开口 80的高度在制造时可根据需要改变，以提供所需的对通过流道78的油流的调节，并便于在中心油腔52的下部形成预定的深度或油池。中心油腔52内的油通过油道78流动，以便于对形成在连接杆(未示出)小的一端的活塞销接头进行润滑。根据构造活塞10的方法，如上所述，该方法包括分别形成上冠部分16和下冠部分 30并将它们彼此固定，例如通过分别在其内肋自由端沈，36和其外肋自由端观，38之间形成各自的摩擦焊接接头82，84。在形成摩擦焊接接头82，84时，该上柱塞64和下柱塞74彼此保持完全间隔开，虽然各自的自由端越过彼此轴向延伸，从而形成在上柱塞64和下柱塞 74之间延伸的曲径密封通道77。因此，由于上柱塞64和下柱塞74完全彼此间隔开，他们并不影响摩擦焊接工艺。在图2中，示出了根据本发明的另一个方面构造的活塞110的一部分，其中，与上述所使用的附图标记相差数100的相同的附图标记用于指示相同的特征。活塞110具有上冠部分116，该上冠部分116固定于下冠部分130，例如通过上述的摩擦焊接工艺。该活塞 110的显著差异在于上柱塞164和下柱塞174的构造。该上柱塞164沿着中心轴114从上燃烧壁118以预定的长度同轴悬垂至自由端165，并具有凹入的凹槽90，该凹槽90在此沿着中心轴114向上延伸至自由端165。该凹槽90被构造为距离封闭的底部表面具有预定的深度，在此作为示例而非限制为，延伸至或基本延伸至上燃烧壁118。进一步的，该凹槽 90具有预定的直径，以采用间隙配合容置下柱塞174于其内。因此，在上柱塞164和下柱塞 174之间形成曲径密封通道177。该下柱塞174沿着中心轴114从下冠部分130的内油腔面140同轴向上延伸一预定的距离至自由端175。该下柱塞具有油道178，该油道178成型为沿着中心轴114贯穿自由端175同轴延伸的中心贯穿通道。该下柱塞174具有预定的长度，以与凹槽90的封闭的底部表面保持间隔开，该下柱塞174还具有预定的外表面构造或直径，以在上柱塞164的凹槽90内保持间隙配合，而上柱塞164的自由端165与内油腔面140保持轴向间隔开，从而形成蜿蜒的曲径密封通道177。下柱塞174的高度可在制造时根据需要变化，以提供相对于凹槽90的封闭的底部表面的所需的空隙，从而允许对通过油道178的油流速率进行调节， 并进一步允许在中心油腔152的下部大致维持预定的深度或油池。进一步的，油道178的直径和径向宽度可被调整以提供在此流过的油的所需的流动速率，从而调整中心油腔152 内的热油的温度，从而控制活塞110的冷却。与上述实施例相同，上柱塞164和下柱塞174 不影响摩擦焊接工艺。显然，根据上述教导，本发明的各种修改和变化都是可能的。因此，应当理解，在所附权利要求范围内，本发明也可通过除了具体描述以外的方式实现。
权利要求
1.一种活塞，包括具有一中心轴的活塞本体，所述活塞本体在缸膛内沿着所述中心轴往复运动，所述活塞本体具有一上冠部分，该上冠部分具有一上燃烧壁和至少一个环形上肋，缸膛内的燃烧力直接作用于该燃烧壁上，该环形上肋从该上燃烧壁悬垂至一自由端，所述活塞本体进一步包括一下冠部分，该下冠部分具有至少一个环形下肋，该环形下肋延伸至一自由端，该自由端固定于所述至少一个环形上肋，所述下冠部分具有一内油腔面和一对销毂，该内油腔面相对于所述至少一个环形下肋径向向内延伸，该对销毂大致从所述内油腔面悬垂，在所述销毂之间形成有一间隙用于容置连接杆小的一端；所述上冠部分具有一上柱塞，该上柱塞沿着所述中心轴从所述上燃烧壁悬垂至自由端；所述下冠部分具有一下柱塞，该下柱塞沿着所述中心轴从所述内油腔面向上延伸至自由端；所述上柱塞的所述自由端和所述下柱塞的所述自由端形成曲径通道。
2.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述上柱塞的所述自由端和所述下柱塞的所述自由端越过彼此轴向延伸。
3.如权利要求2所述的活塞，其特征在于，所述上柱塞和所述下柱塞彼此径向间隔开。
4.如权利要求3所述的活塞，其特征在于，所述上柱塞和所述下柱塞彼此完全间隔开。
5.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，一凹槽轴向延伸入所述上柱塞的所述自由端，而所述下柱塞的所述自由端轴向延伸入所述凹槽。
6.如权利要求5所述的活塞，其特征在于，一油流贯穿通道沿着所述中心轴贯穿所述下柱塞延伸。
7.如权利要求5所述的活塞，其特征在于，所述上柱塞的所述自由端在所述内油腔面的上部间隔开。
8.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述下柱塞的所述自由端具有沉孔，所述上柱塞的自由端轴向延伸入所述沉孔。
9.如权利要求8所述的活塞，其特征在于，所述下柱塞具有在所述沉孔的正下方沿着所述中心轴延伸的第一油道。
10.如权利要求9所述的活塞，其特征在于，所述下柱塞具有垂直于所述中心轴延伸的第二油道，所述第二油道横穿所述第一油道。
11.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述下柱塞具有沿着所述中心轴延伸的第一油道。
12.如权利要求11所述的活塞，其特征在于，所述第一油道贯穿所述下柱塞的所述自由端延伸。
13.如权利要求11所述的活塞，其特征在于，所述下柱塞具有垂直于所述中心轴延伸的第二油道，所述第二油道横穿所述第一油道。
14.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述上冠部分具有一对环形上肋，该环形上肋从该上燃烧壁悬垂至径向间隔开的所述自由端，所述下冠部分具有一对环形下肋，该环形下肋延伸至一自由端，该自由端固定于该对环形上肋的径向间隔开的自由端。
15.一种构造活塞的方法，包括提供一上冠部分，该上冠部分具有一上燃烧壁和至少一个环形上肋，缸膛内的燃烧力直接作用于该上燃烧壁上，而该环形上肋从该上燃烧壁悬垂至自由端，一上柱塞沿着中心轴从该上燃烧壁悬垂至自由端；提供一下冠部分，该下冠部分具有至少一个环形下肋和内油腔面，该环形下肋延伸至自由端，该内油腔面相对于该至少一个下肋径向向内延伸，一对间隔开的销毂用于容置连接杆小的一端，一下柱塞沿着中心轴从该内油腔面向上延伸至自由端；以及将上冠部分的至少一个上肋固定于该下冠部分的至少一个下肋，并在上柱塞的自由端和下柱塞的自由端之间形成曲径通道。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括，使上柱塞的自由端和下柱塞的自由端越过彼此轴向延伸。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括，使上柱塞和下柱塞保持彼此间隔开。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括形成一凹槽，该凹槽轴向延伸入上柱塞的自由端，下柱塞的自由端轴向延伸入所述凹槽。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步包括形成一油道，该油道沿着所述中心轴贯穿所述下柱塞延伸。
20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在下柱塞的自由端形成一沉孔，上柱塞的自由端轴向延伸入所述沉孔。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，进一步包括形成第一油道，该第一油道在所述沉孔的正下方沿着所述中心轴延伸。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，进一步包括形成第二油道，该第二油道垂直于中心轴延伸，且第二油道横穿第一油道。
23.如权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括形成第一油道，该第一油道在所述下柱塞内沿着所述中心轴延伸。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，进一步包括，使该第一油道贯穿该下柱塞的自由端延伸。
25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，进一步包括形成第二油道，该第二油道垂直于中心轴延伸，且第二油道横穿第一油道。
26.如权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括形成具有一对环形上肋的上冠部分和具有一对环形下肋的下冠部分，该对环形上肋延伸至自由端，该对环形下肋延伸至一自由端，该自由端固定于该环形上肋的自由端。
全文摘要
本发明提供一种活塞，该活塞具有沿着中心轴延伸的活塞本体。该活塞本体具有上冠部分和下冠部分。该上冠部分具有上燃烧壁和至少一个环形上肋，该环形上肋从该上燃烧壁悬垂至一自由端。该下冠部分具有至少一个环形下肋和内油腔面，该环形下肋延伸至一自由端，该自由端固定于该至少一个环形上肋，该内油腔面相对于至少一个下肋径向向内延伸。该上冠部分具有一上柱塞，该上柱塞沿着中心轴从上燃烧壁延伸至一自由端。该下冠部分具有一下柱塞，该下柱塞沿着中心轴从内油腔面向上延伸至自由端。该上柱塞和该下柱塞共同形成一曲径通道。
文档编号F01M7/00GK102395819SQ201080016576
公开日2012年3月28日 申请日期2010年2月26日 优先权日2009年2月27日
发明者卡莫·里贝罗 申请人:费德罗-莫格尔公司