具有冷却油道和封闭环腔的活塞的制作方法
【专利说明】具有冷却油道和封闭环腔的活塞
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年6月27日递交的第61/665125号美国临时申请案以及2012年6月28日递交的第61/665629号美国临时申请案的优先权，它们各自的内容以全文引用的方式特此明确地并入本文中。
【背景技术】
[0003]内燃机的动力缸组件通常包括布置在发动机机体的圆柱形空腔内的往复式活塞。圆柱形空腔的一端可以是封闭的，而另一端可以是敞开的。圆柱形空腔的封闭端以及活塞的上部部分或顶限定了燃烧室。圆柱形空腔的敞开端准许连接杆进行振荡运动，该连接杆将活塞的下部部分连结到曲柄轴，该曲柄轴部分地浸在油池中。曲柄轴将活塞的线性运动(由燃烧室中燃料的燃烧产生)转换成旋转运动。
[0004]发动机，特别是活塞，处于增大的应力下，这是不断努力提高整体效率的结果，例如通过降低活塞重量和/或提高压力以及与发动机运行相关的温度。因此，活塞冷却对在发动机整个寿命内此类运行条件的增大的应力重要性增大。为了降低活塞组件的运行温度，可环绕活塞周边设置冷却油道，在该冷却油道中可导入曲柄箱油以降低活塞的运行温度。
[0005]包括周边冷却油道的已知活塞设计还包括中心布置的油道，并允许周边油道和中心油道之间直接的冷却剂流体连通。在活塞组件中形成这种中心油道可能是复杂且昂贵的。
[0006]因此，需要一种降低发动机孔内运动相关的摩擦损失并且允许充分冷却(诸如通过设置冷却油道，同时简化活塞结构)的稳固且轻质的活塞设计。
【附图说明】
[0007]现参照附图，详细示出了示例性说明。尽管附图呈现了代表性实施例，但是各图未必是按比例绘制的，并且某些特征可以被放大，以更好地说明和解释说明性实施例的创新方面。此外，本文所述的实施例无意是详尽的或否则限制于或约束于诸图中所示以及以下详细描述中所公开的精确形式和配置。通过参照以下附图来详细地描述示例性说明:
[0008]图1是示例性活塞组件的透视图；
[0009]图2示出了根据一种示例性说明的活塞组件的示例性的径向的内界面区域和外界面区域的剖视图，其中活塞顶部分与活塞裙部分分开；
[0010]图3示出了在将活塞顶部分与活塞裙部分接合之前，图2所示的活塞组件的示例性界面区域的剖视图；
[0011]图4示出了在将活塞顶部分与活塞裙部分接合之后，图2和图3所示的活塞组件的界面区域的剖视图；
[0012]图5A示出了根据另一种示例性说明，活塞组件的径向内界面区域和外界面区域的剖视图，其中活塞顶部分与活塞裙部分接合；
[0013]图5B示出了图5A的细节5B的放大图；图6为制造活塞组件的示例性方法的过程流程图。
【具体实施方式】
[0014]说明书中提及“示例性说明”、“实例”或类似语言表示结合示例性方法描述的特定特征、结构或特性包括在至少一种说明中。在说明书各个位置出现短语“在一种说明中”或类似形式的语言未必全是指同一种说明或实例。
[0015]本文中提供了活塞组件以及制造该活塞组件的方法的各种示例性说明。示例性活塞组件可包括活塞顶以及活塞裙。该活塞顶可包括径向内顶啮合表面和径向外顶啮合表面，且该活塞顶可至少部分限定围绕顶的周边延伸的冷却油道。该活塞顶可进一步包括向下朝向顶环壁的活动端延伸的顶环壁。该活塞裙可包括成对的相对布置的销凸台，这些销凸台分别限定配置用于接收活塞销的活塞销孔，该活塞销用于将连杆紧固在销凸台之间。该活塞裙可进一步包括径向内裙啮合表面和径向外裙啮合表面，该径向内裙啮合表面沿着径向内界面区域与径向内顶啮合表面邻接，该径向外裙啮合表面沿着径向外界面区域与径向外顶啮合表面邻接，使得冷却油道基本被封闭。该活塞裙可进一步包括径向内界面区域的径向向内布置且向上延伸至顶环壁活动端的内环壁。
[0016]形成活塞的不例性方法可包括设置包括径向内顶哨合表面和径向外顶哨合表面的活塞顶，该活塞顶至少部分限定围绕该顶的周边延伸的冷却油道。该方法可进一步包括是内顶P齿合表面和外顶哨合表面与相应的活塞裙的内裙P齿合表面和外裙哨合表面邻接。因此，径向内界面区域形成在内啮合表面之间，且径向外界面区域形成在外啮合表面之间。此夕卜，冷却油道可被布置在径向内界面区域和径向外界面区域之间。该活塞裙可包括成对的相对布置的限定销孔的销凸台，这些销孔配置用于接收将连杆紧固在销凸台之间的活塞销。该方法可进一步包括形成从顶向下延伸至顶环端的顶环壁，并设置向上延伸至顶环壁的活动端的裙环壁。
[0017]现参照图1，示出了示例性的活塞组件100。活塞组件100可包括活塞顶102和活塞裙104。活塞顶102可包括燃烧碗108和带环部分110，该带环部分110经配置用于抵靠收纳活塞组件100的发动机孔(未图示)进行密封。例如，带环部分110可以限定一个或多个圆周凹槽111，圆周凹槽111收纳活塞环(未图示)，活塞环又在活塞组件100在发动机孔内做往复运动期间抵靠发动机孔表面进行密封。
[0018]活塞裙104 —般在发动机运行期间支撑活塞顶102，例如通过与发动机孔(未图示)的表面对接以使活塞组件100在孔内做往复运动期间保持稳定。例如，活塞裙104可以具有外表面112，外表面112大体上限定了环绕活塞组件100的至少一部分周边的圆形外形。该外形可以对应于发动机孔表面，发动机孔表面可以是大体上圆柱形的。随着活塞在孔内往复移动，活塞裙104的外表面112 —般可以沿着孔表面滑动。
[0019]活塞裙104也可以包括活塞销凸台107。活塞销凸台107—般可以形成有孔隙106，所述孔隙106配置以收纳活塞销(未图示)。例如，活塞销可以插入穿过活塞销凸台107中的孔隙，由此大体上将裙104紧固到连杆(未图示)。销凸台107通常限定销凸台107之间的开放面积170，例如用于收纳连杆(未图示)。
[0020]现参见图2,更详细地示出了示例性活塞100a。活塞组件10a的活塞顶102a和活塞裙104a可以便利的任何方式彼此紧固。例如，活塞顶102a可限定径向外啮合表面和径向内B齿合表面118a、114a,这些B齿合表面与活塞裙104a的对应的径向外哨合表面和径向内啮合表面120a、116a邻接。啮合表面114、116、118、120各自可分别围绕活塞顶102和活塞裙104的至少一部分圆周延伸。在图2的示例性图示中，径向外顶啮合表面和径向内顶啮合表面118a、114a通常可分别大致围绕顶102a的整个周边延伸。类似地，径向外裙啮合表面和径向内裙啮合表面120a、116a还可大致围绕活塞组件100和/或裙104a的整个周边延伸，并且总体对应于顶啮合表面118a、114a，如下文将进一步描述。
[0021]顶哨合表面和裙哨合表面114、116、118和120可供运转以在径向内哨合表面114a、116a之间限定径向内界面区域I，并在径向外啮合表面118a、120a之间限定径向外界面区域O。当活塞顶102a和活塞裙104a被固定地紧固时，活塞顶102a和活塞裙104a可以经由界面区域1、O中的一个或两个区域彼此紧固。
[0022]圆周延伸的冷却油道126a可部分由活塞顶102a和活塞裙104a的带环部分110限定。例如，图2的示例性图示包括冷却油道126a,该冷却油道126a总体围绕活塞顶102a的周边延伸，并可在运行期间循环冷却剂，例如机油，从而降低活塞的运行温度。此外，冷却剂的循环可有利于围绕活塞组件100，特别是在活塞组件100的上部，例如活塞顶102和燃烧碗108处，保持更稳定的或更均一的温度。
[0023]活塞顶102和活塞