专利名称：内燃发动机中的活塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前叙部分所述的内燃发动机中的活塞。
在DE-OS 44 31 990中给出了一种活塞，其中的毂孔(Nabenbohrung)可细分为内部、中间和外部区段。活塞、尤其是在毂孔区域内的活塞会因承受高应力作用而发生变形，即通过高的点火压力和通过很强的热冲击而造成变形，该变形在刚性的短活塞柱栓中会造成柱栓与毂孔之间发生摩擦。为了避免这种变形，在现有的活塞中，各毂孔的内部和外部区段都加工成型孔。处于较高的气体压力和热应力作用下的活塞，尤其是当活塞柱栓长度较小时，也就是说活塞的长度与活塞直径之比值小于0.7时，会发生变形。此时，活塞底部区域沿着柱栓方向相对于活塞底中心向下弯曲。其后果是对毂孔的外部区段中的天顶上，施加一个作用力，使得那里的毂孔内壁与活塞柱栓的柱面相接触，从而可能导致毂孔的内壁以及活塞柱栓的柱面损坏。
由此，本发明所要解决的问题是即使活塞承受高载荷作用，也要避免套毂发生摩擦。
该问题是通过权利要求1所述的特征来解决的。
辅助权利要求中给出了本发明中有效地解决问题的构造。
本发明的毂孔，在横截面上一侧或者双侧上具有呈椭圆状的外部区域，其中，椭圆形的长轴平行于活塞轴线。其优点是毂孔的外部区域上的天顶不会接触到活塞柱栓的柱面，因此在这里不会发生套毂摩擦，并且在毂孔天顶与活塞柱栓的柱面之间一直保持有一个足够的油储备，因此即使活塞承受高应力作用，也能够保证活塞柱栓的良好润滑。
借助于图例中给出的一个优选实施例对本发明进行详细说明。图中所示为
图1是具有本发明的毂孔的活塞的一个剖面，
图2是左侧毂孔的天顶的局部放大剖面，图3是毂孔之一的外部区段沿着图1中的III-III线的横截面，及图4是毂孔的另一个实施例的外部区段的横截面。
图1中以一个剖面图给出的活塞1为潜入活塞，其中活塞柱栓的长度小于气缸直径的70％。这里特别涉及到可承受高负荷的钢制活塞在柴油发动机中的应用。所选择的活塞剖面，使得两个毂孔2和3都可以看到，而活塞杆4则只在俯视图中给出。
两个毂孔2、3各具有一个外部区域5、5`、一个中部区域6、6`和一个内部区域7、7`。内部区域7、7`构造成型孔，它由活塞内部向外呈锥形逐渐变细。中部区域6、6`呈圆柱状。外部区域5、5`具有一个单侧的、朝向活塞底8的椭圆形横截面，如图3所示，图3是沿着图1中III-III线的一个剖面。这里，区域5、5`的横截面也可以是如图4所示的双侧椭圆形横截面。这两种情况下，椭圆形9和10的长轴都平行于活塞轴线11。在图3和4中用虚线22、23示意性给出了位于毂孔中的活塞柱栓。
图2中所示的是左侧毂孔2中的天顶12的剖面，与右侧毂孔3中的天顶13的形状呈镜面对称。借助于它，给出了毂孔2和3的精确形状。外部区域5中的该天顶，在本实施例中分割成三个分区段14、15、16，具有一个直到活塞外部一直增大的斜率，在其给定区段14、15、16的边界的多义线(POLYGONZUG)，从那里可以看到图3所示的毂孔2、3的外部区域5，其横截面的椭圆度由活塞内部往外一直增大。
与外部区域5相连接的是圆柱状的中间区域6和内部区域7，其中呈型孔构造的内部区域7有一个圆形横截面，其半径随着内部区域7中天顶的两个区段17和18的斜率的增加而增大。
在图1中的活塞1的构造中，只需要一个短柱栓，后者即使在很高的气体压力下也几乎不发生弯曲。在很高的气体压力下，活塞1会发生变形，借助于虚线19夸大地给出了这种变形。其后果是沿着箭头20和21的方向对毂孔2和3施加较高的作用力，使得毂孔2、3的天顶在由活塞底8向外的方向上发生变形。由于在区段5、5`中，毂孔2、3呈现如图3所示的朝向上方的椭圆状，而在图1中未给出的活塞柱栓具有圆柱形，这样，沿着箭头20和21方向的该作用力，只会使毂孔2、3由椭圆形变得接近圆形，并因此使毂孔2、3的天顶与活塞柱栓的表面之间的距离在区段5、5`中略微减小。这里，毂孔2、3在区域5、5`中始终保留有剩余的椭圆形。这样，一方面避免毂孔2、3在区域5、5`中与活塞柱栓的表面发生接触、从而在箭头20、21方向上的作用力的影响下与毂孔2、3的内壁摩擦而造成活塞柱栓发生损坏，或者活塞柱栓使毂孔2、3损坏。另一方面，这样在活塞柱栓与毂孔2、3的天顶之间的区域5、5`中，始终保留有油储备，由此，该技术在高气体压力下也能确保维持对活塞柱栓的良好润滑作用。
代码标示表1 活塞2 毂孔3 毂孔4 活塞杆5 毂孔2、3的外部区域6 毂孔2、3的中间区域7 毂孔2、3的内部区域8 活塞底9 椭圆形的长轴10 椭圆形的长轴11 活塞轴线12 毂孔2的天顶13 毂孔3的天顶14 外部区域5的区段15 外部区域5的区段16 外部区域5的区段17 内部区域7的区段18 内部区域7的区段19 虚线20 箭头21 箭头22 虚线23 虚线
权利要求
1.内燃发动机中的活塞(1)，其具有一个活塞底(8)，在活塞(1)中背对该活塞底(8)的一侧上安置有两个彼此分隔开的活塞柱栓套毂，它们各自具有一个毂孔(2，3)，该毂孔(2，3)各自具有一个内部区段(7，7`)、中间区段(6，6`)和外部区段(5，5`)，其中的内部区段(7，7`)为圆锥形的型孔，而中间区段(6，6`)呈圆柱形构造，其特征为外部区段(5，5`)的横截面在朝向活塞底(8)的一侧为椭圆形横截面，其中椭圆形的长轴至少近似地平行于活塞轴线(11)，并且椭圆度从与中间区段(6，6`)的边界开始、到毂孔(2，3)的外侧端面上一直增大。
2.如权利要求1所述的活塞，其特征为外部区段(5，5`)的椭圆度在多个区段(14，15，16)中增大，其中每个区段(15，16)与前面的区段(14，15)之间为无台阶的连接。
3.如权利要求1或2所述的活塞，其特征为外部区段(5，5`)的横截面为双侧呈椭圆形的横截面。
全文摘要
本发明提供了一种内燃发动机中的活塞(1)，该活塞(1)具有两个毂孔(2，3)，它们各自具有一个外部区段(5，5′)，该外部区段(5，5′)具有一个朝向活塞底(8)的椭圆形横截面。该椭圆形的长轴平行于活塞轴线(11)，并且椭圆度到毂孔(2，3)的外侧端面上一直增大。
文档编号F16J1/16GK1668866SQ03816379
公开日2005年9月14日 申请日期2003年7月8日 优先权日2002年7月11日
发明者J·兹翁科维克 申请人:玛勒股份有限公司