专利名称：用于内燃机的销毂以及设有该销毂的活塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机活塞的销毂，其中，该销毂设有毂内表面和毂外表面 以及还设有用于容纳活塞销的毂孔。本发明还涉及一种用于内燃机的活塞，该活塞具有前 述类型的销毂。
背景技术：
根据销毂的结构可以理解，在工作状态下，在活塞顶产生的燃气压力通过销毂传 递到活塞销上。由此局部产生升高的应力，该应力例如在销毂中能够导致断裂形成。特别 在四冲程发动机中所采用的具有很小压缩高度的活塞上，由燃气压力在活塞顶产生的应力 能够超过可承载量。为了较小这个应力，例如根据文献DE 102004008097A1的公开内容提 供了，在活塞顶的方向上于活塞孔中设置一个高椭圆度。然而由此得出，特别是相对于具有 横椭圆度的销毂该方案造成了毂强度的减小。此外又出现的问题是，具有高椭圆度的销毂 单方面地还能够导致不希望的噪音，该噪音是由于活塞销的运动产生的。
发明内容
因此，本发明的目的在于，这样进一步开发一种结构适宜的销毂，S卩，在改善毂强 度的同时，既能够减小在活塞顶区域中的应力，还能够避免不希望的噪音，而且使销毂中的 强度基本不受到破坏。为实现上述目的，本发明提供了一种具有权利要求1的特征的销毂以及一种设有 该销毂的活塞。由本发明可知，毂孔在毂顶点上具有型腔，该型腔的深度沿着毂结构在毂外 表面的方向上逐渐减小。令技术人员惊讶之处在于，通过本发明毂孔的结构方案使本发明销毂的强度显著 提高，并且同时显著降低了活塞顶应力。本发明销毂的强度的提高涉及到，除去了在毂顶点 上的作为应力组成的径向液力排液压力，并且因此使本发明销毂的负载能力显著提高。活 塞顶应力的较小由此反向导致了，在活塞销的周长方向上实现载荷围绕分布，这样的载荷 围绕分布积极影响到活塞销的变形情况和由此产生的局部延伸和应力。同时，相对于现有 技术的具有高椭圆度的毂孔，本发明在工作状态下还使噪音发展减弱，这是因为基本的毂 结构(也就是毂孔的横截面结构)可以不依赖于本发明设置的型腔的形状和结构而任意进 行选择。由此使毂结构对于各种情况要求下的匹配程度得到改善。此外，本发明设置的型 腔作为储油装置还用于改善毂孔的润滑。因此本发明还能够实现较少消耗的目的。从属权利要求提供了具有优势的扩展方案。本发明设置的型腔优选延伸经过销毂50%至90%的长度，特别经过销毂60%至 80%的长度。由此为本发明销毂的单独结构提供一个附加的间隙，例如使销毂能够在毂外 表面和/或毂内表面的区域上具有成型孔。本发明设置的型腔在毂内表面上的宽度例如至少为活塞销直径的20%，特别为活 塞销直径的25%至40%。由此可以使本发明销毂的强度进一步得到优化，例如使传统的销毂强度提高到120%以上。为了优化本发明销毂的强度，本发明设置的型腔在一种方案中可以这样进行设 置，即，在毂内表面上，使本发明设置的型腔的边缘的端点相对于活塞销的中心轴所组成的 夹角为30°至50°。由本发明的一个优选实施例可知，本发明设置的型腔的边缘的横截面结构具有叠 加在毂孔上的椭圆度的形状。这促使了，本发明设置的型腔及其边缘借由一适度延伸的连 续的过渡而过渡到毂孔中。因此使型腔边缘的机械载荷在工作状态下减小，并且还避免了 活塞销或毂摩擦以及活塞销或毂腐蚀的危险。分别根据各种情况的要求，能够使椭圆度设置成正或负偏差值的双椭圆度、高次 函数的椭圆度或局部呈正弦曲线结构的形状偏差。在一个优选的扩展方案中，叠加的椭圆 度的椭圆直径在毂外表面的方向上逐渐减小并且在毂孔逐渐减小的周长区域上延伸，从而 在该实施例中还提供有一个附加的间隙，用于本发明销毂的特殊结构。本发明设置的型腔形成在圆柱形的或具有横椭圆度的销毂中。特别是在具有横椭 圆度的销毂的条件下可以实现尤其高的毂强度。最后，本发明优点还在于，毂孔中设有至少延伸穿过毂孔一部分周长的油槽，该油 槽通入到本发明设置的型腔中，从而进一步改善润滑作用。
接下来根据附图对本发明的实施例进行详细说明。图中示意性而非标准性地示出了示意图图1示出了设有本发明销毂的活塞的实施例的局部截面图；图2示出了沿图1中II _ II线的截面图；图3示出了沿图1中III-III线的截面图；图4示出了沿图3中IV-IV线的局部放大截面图。
具体实施例方式图1和图2示出了在该实施例中的一体式活塞10。该活塞10具有活塞头11，该 活塞头包括活塞顶12、围绕的活塞顶岸13和围绕的活塞环区14，该活塞环区设有用于未示 出的活塞环的活塞环槽15。在活塞头11的下方设有活塞裙16以及销毂17，该销毂分别设 有用于容纳活塞销(未示出)的毂孔18，毂孔具有侧表面18a。销毂17分别具有毂内表面 17a和毂外表面17b。根据本发明，销毂17是这样构成的，S卩，毂孔18在毂顶点上分别具有型腔 (TaSChe)20。型腔20例如能够通过铣削工具加工形成在毂孔18中。在该实施例中，每个 型腔20都具有圆弧形的横截面结构(参见图4)，型腔的深度在底侧毂表面上开始沿着毂 结构在毂外表面17b的方向上逐渐减小。换句话说型腔20沿着毂外表面17b的方向越来 越趋于平坦，从而最终过渡到毂孔18的侧表面18a上。如图1所示，在该实施例中，在毂孔 18的表面上还设有油槽22，该油槽至少延伸穿过毂孔18周长的一部分。在该实施例中，油 槽22大体设置在毂顶点上，并且优选油槽的深度为0. 01至1mm。油槽22用于进一步改善 油量分配以及毂润滑。
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特别由图3可知，该实施例中，型腔20的总长度大约为毂孔长度的80%，从而在毂 外表面17b的区域中实现了，提供具有任意结构(未示出)的成型孔。分别根据各种情况 的要求，还能够在毂内侧17a的区域中设置一成型孔。这些成型孔对于技术人员来说是公 知技术。特别由图4可知，该实施例中，型腔20的边缘21的端点21a、21b在毂内表面17a 上相对于活塞销的中心轴M所组成的夹角a大约为45°。优选张角a大约为30°至50°。在所示实施例中，特别由图3和图4可知，型腔20的围绕的边缘21具有叠加的椭 圆度23。该叠加在毂孔18上的椭圆度23用于减小在型腔20的区域中由活塞销产生的载 荷。叠加的椭圆度23能够特别以公知的方式使型腔20的边缘21的横截面结构以正或负 偏差值的双椭圆度、高次函数的椭圆度或局部呈正弦曲线结构的形状偏差而进行叠加。所 述的叠加的椭圆度例如能够在毂孔18的圆形加工条件下形成，特别借由3D控制的机械设 备产生。在该实施例中，毂孔18作为纯圆柱形毂孔示出(参见图2)。毂孔18还能够以特 别具有优势的方式而具有公知的用于改善毂强度的横椭圆度。在此可替换地或附加地，使 毂孔18除了型腔20以外还能够在毂外表面17b的区域和/或毂内表面17a的区域上具有 在此未示出的任意结构的成型孔。
权利要求
一种用于内燃机活塞(10)的销毂(17)，其中，所述销毂(17)设有毂内表面(17a)和毂外表面(17b)以及还设有用于容纳活塞销的毂孔(18)，其特征在于，所述毂孔(18)在毂顶点上具有型腔(20)，所述型腔的深度沿着毂结构在所述毂外表面(17b)的方向上逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的销毂，其特征在于，所述型腔延伸经过所述销毂(17)50%至 90%的长度。
3.根据权利要求2所述的销毂，其特征在于，所述型腔(20)延伸经过所述销毂 (17)60%至80%的长度。
4.根据权利要求2或3所述的销毂，其特征在于，所述销毂(17)在所述毂外表面(17b) 的区域和/或所述毂内表面(17a)的区域上具有成型孔。
5.根据前述任意一项权利要求所述的销毂，其特征在于，所述型腔(20)在所述毂内表 面(17a)上的宽度至少为活塞销直径的20%。
6.根据权利要求5所述的销毂，其特征在于，所述型腔(20)在所述毂内表面(17a)上 的宽度为活塞销直径的25%至40%。
7.根据前述任意一项权利要求所述的销毂，其特征在于，在所述毂内表面(17a)上，所 述型腔(20)的边缘(21)的端点(21a、21b)相对于所述活塞销的中心轴(M)所组成的夹角 (a )为 30° 至 50°。
8.根据前述任意一项权利要求所述的销毂，其特征在于，所述型腔(20)的边缘(21)的 横截面结构具有叠加在所述毂孔(18)上的椭圆度(23)的形状。
9.根据权利要求8所述的销毂，其特征在于，所述椭圆度(23)设置成正或负偏差值的 双椭圆度、高次函数的椭圆度或局部呈正弦曲线结构的形状偏差。
10.根据权利要求8或9所述的销毂，其特征在于，叠加的椭圆度(23)的椭圆直径在所 述毂外表面(17b)的方向上逐渐减小。
11.根据权利要求8至10中任意一项所述的销毂，其特征在于，叠加的椭圆度(23)的 椭圆直径在所述毂孔(18)逐渐减小的周长区域上延伸。
12.根据前述任意一项权利要求所述的销毂，其特征在于，所述型腔(20)形成在圆柱 形的销毂(17)中。
13.根据权利要求1至11中任意一项所述的销毂，其特征在于，所述型腔(20)形成在 具有横椭圆度的销毂(17)中。
14.根据前述任意一项权利要求所述的销毂，其特征在于，所述毂孔(18)中设有至少 延伸穿过所述毂孔一部分周长的油槽(22)，所述油槽通入到所述型腔(20)中。
15.一种用于内燃机的活塞(10)，其特征在于，所述活塞具有根据权利要求1至14中 任意一项所述的销毂(17)。
全文摘要
本发明涉及一种用于内燃机活塞(10)的销毂(17)，其中，销毂(17)设有毂内表面(17a)和毂外表面(17b)以及还设有用于容纳活塞销的毂孔(18)。根据本发明，毂孔(18)在毂顶点上具有型腔(20)，该型腔的深度沿着毂结构在毂外表面(17b)的方向上逐渐减小。
文档编号F16J1/16GK101896744SQ200880120720
公开日2010年11月24日 申请日期2008年12月10日 优先权日2007年12月14日
发明者沃尔夫冈·伊斯勒 申请人:马勒国际公司