一种发动机及其活塞的制作方法

本实用新型涉及发动机技术领域，更具体地是涉及一种发动机及其活塞。

背景技术：

随着国家对内燃机排放要求的不断提高，内燃机最大燃烧爆发力和温度也不断提高，活塞的工作环境急剧恶化，普通活塞难以满足高温高压的工作条件，容易出现故障。传统的活塞为一体式加工成型的筒状结构，活塞顶部与缸盖形成燃烧室，活塞的内部中空以减少重量，同时避免与连杆小头干涉，形成内部中空空间的外周称为裙部，在裙部上设置贯通的用于安装销轴的通孔，通过销轴与连杆转动连接。发动机工作时燃烧爆发力推动活塞，通过销轴和连杆传递给曲轴，由曲轴带动连杆，进一步推拉活塞，进行循环往复的周期运动，不断变化运动方向，销轴对活塞的裙部施加巨大的拉力或推力，在高温及高压的工作条件下，容易使活塞裙部变形。而活塞的裙部与活塞缸配合起导向作用，若发生变形就影响了活塞的正常运动，易出现损坏，甚至使整个发动机报废。而且传统的活塞为一体式加工成型，活塞上的冷却油腔不易加工。

因此，对于本领域的技术人员来说，如何设计一种油腔结构易于封闭和加工的活塞，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种发动机活塞，包括相互固定的活塞头部与活塞裙部，所述活塞头部的一侧为与发动机缸盖形成燃烧室的燃烧段，所述活塞头部的另一侧为销座，所述销座上贯通设置用于安装销轴的销孔；所述活塞裙部与所述燃烧段固定，所述燃烧段与所述活塞裙部的外壁处于同一圆柱面上，所述活塞裙部开设能够穿过销轴的让位孔；所述燃烧段上朝向所述销座的一侧开设冷却油腔，所述冷却油腔位于所述燃烧段凸出于所述销座的位置；所述活塞裙部与所述燃烧段固定后将所述冷却油腔封闭。

可选地，所述让位孔为圆孔，孔径大于所述销孔的孔径。

可选地，所述冷却油腔的横截面呈瓢形。

可选地，所述活塞裙部包括相互独立的第一裙部与第二裙部，所述第一裙部与所述第二裙部结构对称。

可选地，所述第一裙部与所述第二裙部的两侧各设置一个半圆形开槽，所述第一裙部与所述第二裙部焊接固定后形成两个所述让位孔。

可选地，所述活塞裙部与所述冷却油腔通过圆环形的油腔挡板封闭，圆环形的所述油腔挡板的内径大于或等于所述销座的径部直径。

可选地，所述油腔挡板固定于所述活塞裙部的内壁上，使所述油腔挡板相对于所述活塞裙部的端部向内凹陷。

可选地，所述燃烧段形成燃烧室的一侧设置凹槽；所述燃烧段的外壁上开设用于安装活塞环的环形槽。

此外，本实用新型还提供一种发动机，包括上述任一项所述的发动机活塞。

相对于传统的活塞结构，本实用新型中的发动机活塞包括相互固定的活塞头部与活塞裙部，活塞头部与活塞裙部相互独立，并相互组合固定为一体。活塞头部的一侧为燃烧段，另一侧为销座，燃烧段与销座一体加工成型。燃烧段与发动机的缸盖形成燃烧室，销座上贯通设置销孔，在销孔中安装销轴，由销轴带动活塞头部以及活塞裙部运动。活塞裙部与燃烧段相互固定，固定后燃烧段和活塞裙部的外壁位于同一圆柱面上，外壁的表面形成一个圆柱。发动机运转时活塞裙部在气缸内起导向作用，活塞裙部上开设能够穿过销轴的让位孔，销轴直接对销座施力，并不与活塞裙部接触。在活塞运转时仅通过销座承受作用力，而活塞裙部仅用于导向，活塞头部与活塞裙部相互独立，活塞头部的受力不会传递到活塞裙部，可有效有避免变形，即使在高温和高压的工作条件下也可保证正常工作。

燃烧段上朝向销座的一侧开设冷却油腔，冷却油腔位于燃烧段凸出于销座的位置；活塞裙部与燃烧段固定后将冷却油腔封闭。活塞裙部与活塞头部相互独立，冷却油腔所在的位置不受活塞裙部的阻挡，很容易被加工。冷却油腔的开口能够与活塞裙部相互配合实现封闭共同构成完整的油腔结构。本结构为组合式活塞，可用于全钢活塞，以满足活塞承载更高的燃烧爆发力和温度。通过分体式裙部结构，可以封闭活塞顶部的冷却油腔，同时方便冷却油腔的加工。同时，此组合结构的裙部不与活塞销座接触，因此裙部不会承载因销座变形而变形，降低了裙部变形量，可以实现裙部与活塞缸的更佳匹配。

此外，本实用新型还提供了一种包括上述活塞的发动机，可实现相同的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中一种发动机活塞的剖面正视图；

图2为本实用新型实施例中一种发动机活塞的剖面侧视图；

图3为本实用新型实施例中一种发动机活塞的仰视图；

图4为活塞头部的剖面结构图；

图5为本申请中第一裙部或第二裙部的结构图；

图6为第一裙部与第二裙部相互固定后与活塞头部装配的正面结构图；

图7为第一裙部与第二裙部相互焊接固定后与活塞头部装配的轴测结构图；

图8为图5中A部分剖面的局部放大图。

其中：

活塞头部1、燃烧段11、冷却油腔111、销座12、销孔121、活塞裙部2、第一裙部21、第二裙部22、让位孔201、油腔挡板202

具体实施方式

本实用新型的核心在于提供一种发动机活塞，能够避免活塞裙部发生变形，更好应用于高温和高压的工作条件，并且油腔结构易于加工。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本申请提供的发动机活塞进行详细的说明。

如图1至图3所示，分别为本实用新型实施例中一种发动机活塞的正视图、侧视图和仰视图。该活塞并非一体式结构，包括相互独立的活塞头部1与活塞裙部2，活塞头部1与活塞裙部2之间相互固定，形成完整的活塞结构。活塞头部1的一侧燃烧段11，用于与发动机的缸盖形成燃烧室，活塞头部1的另一侧为销座12，如图4所示，为活塞头部1的剖面结构图，图4中上方为燃烧段11，下方为销座12，燃烧段11近似一个圆柱，销座12的直径小于燃烧段11。在销座12上水平贯通设置用于安装销轴的销孔121，如图所示，本实施例中的销座12主体为两块，中间被掏空，可以减少活塞重量，在销座12的两块主体上分别对应贯穿开设销孔121，保证安装销轴的稳定性。

活塞裙部2与燃烧段11相互固定，燃烧段11的外周近似圆柱，活塞裙部2与燃烧段11固定连接后两者的外壁处在同一圆柱面上，也即两者的外壁共同构成了一个圆柱面，此圆柱面就是活塞的侧面，用于与气缸接触，起导向作用。在活塞裙部2上开设让位孔201，当活塞裙部2与活塞头部1相互固定后，活塞裙部2将销座12包围在内部，销轴穿过让位孔201后安装在销孔121上。由于需要使销轴穿过，因此让位孔201优选地设置为圆孔，并且其孔径大于销孔121的孔径，当然，若等于也是可以的；让位孔201也可为多边形等其他的形状，保证销轴可以正常穿过。

在燃烧段11上设置冷却油腔111，冷却油腔111开设于朝向销座12的一侧，位于燃烧段11环向凸出于销座12的位置，图4中冷却油腔111也边界也形成了销座12的一部分边缘，冷却油腔111的开口位于燃烧段与销座12的交界处。冷却油腔111中通入冷却油液，降低活塞头部1工作的温度。活塞裙部2与活塞头部1相互独立，冷却油腔111所在的位置不受活塞裙部2的阻挡，很容易被加工。冷却油腔111的开口能够与活塞裙部2相互配合实现封闭，共同构成完整的油腔结构。

本实用新型中的活塞头部1与活塞裙部2相互独立，再拼接固定形成完整的活塞，销轴安装于销孔121中，在发动机工作时，连杆带动销轴运转，由销座12直接承受销轴的作用力，而活塞裙部2很少或不受销轴产生的拉力或推力。因此即使在高温高压环境下工作，也不易使活塞裙部2产生变形，从而保证了发动机的工作稳定性，活塞头部1与活塞裙部2均为钢材加工制成，可以应对不断增加的高温及高压条件，钢材难于被加工，而活塞头部1与活塞裙部2的分体式结构则可容易加工冷却油腔111。由于活塞裙部2并不直接受力，采用分体式固定的结构可以满足强度要求。

更进一步，冷却油腔111的横截面呈瓢形，冷却油腔111的底部、也即图4中的上方尺寸较小，开口处的尺寸较大。当然，结构并不仅限于此，冷却油腔111的各处均为平滑过渡的结构，不出现突兀的拐角。

本实用新型的活塞裙部2为两片式的独立分体结构，相互拼接固定，分别称为第一裙部21与第二裙部22，第一裙部21与第二裙部22的结构对称，对称平面为活塞裙部2的中轴线所在的平面，使第一裙部21与第二裙部22受力均匀，由于活塞裙部2分为第一裙部21与第二裙部22，还可以方便加工组装。如图5所示，为本申请中第一裙部21或第二裙部22的结构图。

第一裙部21的两侧各设置一个半圆形的开槽，位于第一裙部21的圆柱面上，第二裙部22上开设相同的开槽结构，第一裙部21与第二裙部22相互焊接固定后形成两个让位孔201。这里所说的半圆形结构是针对两个让位孔201设置为贯通的圆形孔而言的，并非仅能设置为半圆形开槽。半圆形的开槽优选地设置在竖直方向的中间位置，第一裙部21与第二裙部22开槽上下两侧的侧壁用于焊接固定，即每个让位孔201的上下两侧分别由两条竖直的焊缝固定，如图6所示，为第一裙部21与第二裙部22相互焊接固定后与活塞头部1装配的正面结构图；图7为第一裙部21与第二裙部22相互焊接固定后与活塞头部1装配的轴测结构图。

活塞裙部2与冷却油腔111通过圆环形的油腔挡板202实现封闭，冷却油腔111的上方(图5方向的上方)固定设置圆环形的油腔挡板202，圆环形油腔挡板202的内径大于或等于销座12的径部直径，若小于销座12的径部直径则无法实现拼接安装。油腔挡板202可与冷却油腔111的开口配合，与冷却油腔111形成封闭的空间，内部通入冷却油，当然，冷却油腔111并非完成密闭的结构，需要设置冷却油流通的通道。本文所述的径部直径，是指装配时油腔挡板202靠近的部位。

如图8所示，为图5中A部分的局部放大图。油腔挡板202固定在活塞裙部2的内壁上，油腔挡板202相对于活塞裙部2的端部向内凹陷，而并非固定在油腔挡板202的端部，活塞裙部2的上方侧壁高于油腔挡板202的高度，从内部看形成一小段向上的环状凸起。由于需要与冷却油腔111密封，因此凸起的尺寸很小，接近于活塞裙部2外壁的厚度。这样的结构用于焊接，固定效果更好。

活塞裙部2与活塞头部1通过活塞裙部2端部的一圈环形结构焊接固定，油腔挡板202与活塞头部1相互相互靠近的位置采用焊接固定。

燃烧段11形成燃烧室的一侧设置有向下的凹槽，作为燃料爆燃的空间。燃烧段11的外壁上开设环形槽，用于安装活塞环，例如密封环等部件。

此外，本实用新型还提供了一种发动机，包括了上述介绍的发动机活塞，可以实现相同的技术效果。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。