專利名稱：裙部具有油流槽的活塞及其構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及內(nèi)燃機，尤其涉及用于重型柴油機的活塞。
背景技術(shù)：
眾所周知，內(nèi)燃機尤其是柴油機經(jīng)歷著高油耗，這就導(dǎo)致了不良的廢氣污染。另夕卜，隨著油耗的產(chǎn)生，在活塞的表面，尤其在活塞的頂面區(qū)域，包括在活塞環(huán)的凹槽中，逐漸產(chǎn)生積碳。如此ー來，積碳限制了活塞環(huán)的環(huán)形運動，從而降低了活塞環(huán)用于適當(dāng)密封燃燒氣體和控制油耗的效果，進(jìn)而導(dǎo)致了泄漏油量的増加、發(fā)動機性能的降低、發(fā)動機組件壽命的縮短以及排放物的增加。除上述問題以外，另ー個公知的問題可由活塞往復(fù)運動路徑上的汽缸內(nèi)的潤滑油的不均勻湍流造成。這些額外的問題包括襯墊氣蝕的產(chǎn)生以及活塞與汽缸襯墊間摩擦力的増加。襯墊氣蝕對活塞的配置影響巨大，尤其是當(dāng)活塞是整體式活塞并具有與活塞形成一體的固定的裙部的時候。該增加的摩擦力對活塞的二次運動影響巨大，此處，由于缺乏引導(dǎo)，活塞在汽缸襯墊內(nèi)豎直往復(fù)。潤滑油控制損耗歸結(jié)于活塞沖程的高速度，從而產(chǎn)生潤滑油的駐波。如果在裙部的上部是這樣的情況，則會引起ー種被稱為“潤滑油溢流”的現(xiàn)象。照此而論，大部分的潤滑油保持在向著活塞的上冠部，潤滑油滴入環(huán)帶區(qū)域。在某些情況下，例如當(dāng)橫穿環(huán)帶的氣壓梯度不能清楚確定時，第一環(huán)槽溢流，于是潤滑油耗控制特性消失。潤滑油的二次駐波在第一環(huán)槽的上邊緣處形成。暴露在火焰前緣的潤滑油分解并使該潤滑油在駐波處碳化，這就產(chǎn)生了煤煙并形成了積碳。如此ー來，盡管期望在活塞環(huán)區(qū)域內(nèi)保持潤滑油的連續(xù)供給，但是過多的潤滑油會對發(fā)動機壽命造成損害，并且還會降低發(fā)動機性能。根據(jù)本發(fā)明制造的活塞以及帶有該活塞的發(fā)動機克服了或極大地減小了由至少上述那些問題帶來的缺點，從而使柴油機工作在增強的性能水平，同時減少其燃料損耗、油耗和廢氣排放，而且還延長其使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
一種活塞包括活塞本體,該活塞本體具有沿中心軸延伸的上冠部，該活塞沿該中心軸往復(fù)，活塞還具有一對從上冠部下垂的銷座。該銷座具有沿銷孔軸彼此對齊的銷孔。該活塞進(jìn)一歩包括一對設(shè)置在銷孔軸的相對兩側(cè)的裙部，每個裙部均具有凸起的外表面，該外表面帶有基本平行于中心軸延伸至自由端的相對側(cè)邊。每個裙部均具有徑向延伸進(jìn)入凸起的外表面直至凹面的凹槽。該凹面完全延伸穿過凸起的外表面直至側(cè)邊，從而隔開凸起的外表面的上帯段和凸起的外表面的下帯段。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種構(gòu)造活塞的方法。本方法包括提供活塞本體，該活塞本體具有沿中心軸延伸的上冠部，并帶有一對從該上冠部下垂的、具有沿銷孔軸彼 此對齊的銷孔的銷座，該活塞本體還帶有一對設(shè)置在該銷孔軸的相對兩側(cè)的、具有凸起的外表面的裙部。并且進(jìn)一歩地，該方法包括形成徑向延伸進(jìn)入該凸起的外表面的凹槽。
根據(jù)本發(fā)明制造的活塞改善了在活塞的整個周期中的油流，減少了在活塞的周期中的動態(tài)摩擦，改善了在活塞的整個周期中的活塞的引導(dǎo)作用，減少了汽缸襯墊的氣蝕現(xiàn)象，降低了活塞的粘性摩擦損耗，減少了活塞環(huán)槽中以及槽內(nèi)活塞環(huán)上的積碳，改善了活塞環(huán)的運動，減少了油耗以及附著于頂面形成的碳，從而減少了典型地由積碳造成的缸膛拋光處理，減少了廢氣排放，并總體改善了發(fā)動機的運行性能及運行壽命。這些有益效果的總和降低了發(fā)動機的油耗并提升了更多的英里加侖比。


結(jié)合下列目前優(yōu)選實施例和最佳實施方式的具體描述、所附權(quán)利要求以及附圖進(jìn)行考慮，根據(jù)本發(fā)明的上述及其他方面、特征和優(yōu)點將會更加容易理解，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的活塞結(jié)構(gòu)的局部立體圖； 圖2是一般沿圖I的線2-2剖開的剖視圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施例的活塞結(jié)構(gòu)的四分之一剖視圖；圖3是一般沿線3-3剖開的原理斷裂剖視圖，其示出了在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的活塞的裙部中的槽；圖4是類似于圖3的視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施例的活塞的裙部中的槽；圖5是類似于圖3的視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的又ー個優(yōu)選實施例的活塞的裙部中的槽；圖6是朝根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例構(gòu)造的槽里看到的裙部的原理斷裂側(cè)視圖；圖7是類似于圖6的視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施例構(gòu)造的槽；圖8是類似于圖6的視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施例構(gòu)造的槽；圖9是根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施例的活塞結(jié)構(gòu)的局部剖視圖；以及圖10是一般朝箭頭10的方向看去的圖9的活塞的視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施例的活塞結(jié)構(gòu)的局部剖視圖；以及圖12是一般朝箭頭12的方向看去的圖11的活塞的視圖。
具體實施例方式更多細(xì)節(jié)請參考附圖，圖I和2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例制造的活塞10，該活塞10用于在內(nèi)燃機(例如柴油機)的缸膛中(未示出)往復(fù)運動?；钊?0具有沿中心軸14延伸的本體12，該本體12或者是鑄塑成型的，或者是鍛造成型的，又或者是采用任何其他制造エ藝制成的，活塞10沿中心軸14在缸膛中往復(fù)。通過舉例的方式，而非限制，本體12具有連接至下冠部18的上冠部16，該下冠部具有一對從上冠部下垂的銷座20，用以提供橫向間隔的銷孔22，這對銷孔22沿銷孔軸24對齊，該銷孔軸24 —般垂直于中心軸14延伸。通過舉例的方式，而非限制，銷座20通過支撐部28連接至橫向間隔的裙部26，從而形成所謂的“整體式(monobloc)”活塞，其中，裙部26與銷座20形成一體材料。裙部26在直徑上相互間隔且穿過銷孔軸24，并具有凸起的外表面30，該外表面30與缸膛輪廓配合，從而當(dāng)活塞10往復(fù)通過缸膛時，使活塞10保持在期望的方向上。在活塞往復(fù)運動期間，液動油膜產(chǎn)生并保持在裙部26的外表面30與缸膛的壁之間，從而使它們之間的動力摩擦最小化。為了便于維持理想的液動油膜厚度以及潤滑油在裙部26的外表面30上的分布，在裙部26上形成有通槽，除非另作說明，否則以下稱為開ロ 32。此處，活塞10的上冠部16具有上表面36，且該上冠部16帶有嵌入上表面36的燃燒碗38，用以使理想氣體充滿缸膛。外壁或環(huán)帶40從上表面36向下延伸，同時在該環(huán)帶40上形成至少一條環(huán)槽42，用以浮動地容置活塞環(huán)44。當(dāng)活塞環(huán)44適當(dāng)?shù)剡\行在其自由浮動狀態(tài)時，該活塞環(huán)44可有助于在活塞10于缸膛內(nèi)往復(fù)運動時對活塞10進(jìn)行導(dǎo)向，同時，也有助于密封燃燒氣體，并以此阻礙從活塞本體12下方向上的油路。此處，下冠部18脫離上冠部16獨立成型(例如以鍛造エ藝成型)，然后再連接至上 冠部16，其中上、下冠部16、18可通過例如焊縫46連接。應(yīng)該認(rèn)識到，根據(jù)本發(fā)明制造的活塞10可以具有以其他エ藝成型的上、下冠部(例如以鑄造エ藝成型)，并且可以采用除焊縫以外的機構(gòu)使上、下冠部相連接。在圖2A中，根據(jù)另ー個優(yōu)選實施例的活塞結(jié)構(gòu)一般顯示為附圖標(biāo)記10’。上下文中相同的附圖標(biāo)記用于標(biāo)示相似的特征，其中，附圖標(biāo)記已標(biāo)示完成。如圖I和圖3所示，裙部26上的開ロ 32具有上、下緣48、50，該上、下緣分別基本平行于水平面延伸，該水平面延伸穿過銷孔軸24并基本垂直于中心軸14，裙部26上的開ロ32還具有側(cè)邊52、54，該側(cè)邊在上、下緣48、50之間基本垂直于水平面延伸。上、下緣48、50基本對應(yīng)于開ロ 32的長度，而側(cè)邊52、54基本對應(yīng)于開ロ 32的寬度，雖然最大寬度可從側(cè)邊52、54向外延伸或彎曲。開ロ 32的長度與寬度的關(guān)系是這樣的長度大于寬度，然而，長寬比相對較低。如此ー來，開ロ 32基本是寬的。每個開ロ 32提供ー個開放空間56，該開放空間56大約占各個裙部26的各自總面積的百分之20-80，其中，各裙部總面積基本由裙部外表面30的外圍58 (圖I)圍成。因此,根據(jù)開ロ 32相對于裙部26總面積的尺寸，能與缸膛摩擦接觸的裙部外表面30面積減少至大約裙部26總面積的百分之20-80。如此一來，除了顯著減少了活塞的重量，裙部26和汽缸壁之間產(chǎn)生的潛在的動態(tài)摩擦損耗也降低了。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，減少約百分之40的裙部外表面面積的開ロ能幾乎將摩擦カ從最大值減少約百分之80。開ロ 32充分延伸穿過裙部26，以形成上帯段60和下帯段62。根據(jù)預(yù)期的應(yīng)用，上帶段60和下帯段62可以具有対稱的形狀，但不對稱的形狀也是可以考慮的。此處包括的方面是開ロ 32可以按這樣的方式配置，S卩，提供分立的支承“襯墊”(例如明顯單獨隔離的承載區(qū)域)?，F(xiàn)有的許多關(guān)于對裙帶段的接近角和觀測角(approach and trailing angles)的討論同樣嚴(yán)格甚至更嚴(yán)格地應(yīng)用于這些獨立的襯墊。最新的配置并未在附圖中描繪，但其是本發(fā)明范圍內(nèi)考慮的ー個方面。最佳如圖3所示，上緣48和下緣50分別具有光滑的圓形表面(以下也稱為倒棱面64、66),該表面從裙部26的外表面30延伸至開ロ 32的內(nèi)表面68。舉例來說,此處所不的上倒棱面64和下倒棱面66基本彼此對稱，并具有圓角半徑(R)而無尖角?？梢韵嘈?，由于公式y(tǒng)=ax2具有d2y/dx2=2a (其提供了恒定的流體薄膜的加速度)的ニ階導(dǎo)數(shù)，因此，與公式y(tǒng)=ax2對應(yīng)的拋物線半徑是理想的。如此ー來，通過具有恒定的加速度，促進(jìn)了潤滑油的層流，從而導(dǎo)致了湍流的減少，并因此減少了氣蝕現(xiàn)象。然而，應(yīng)該認(rèn)識到，此處也可以考慮其他多項式形狀(例如包括高階多項式)的倒棱面配置。
在往復(fù)運動中，平滑的倒棱面64、66引導(dǎo)潤滑油徑向向內(nèi)地進(jìn)入開ロ 32和腔體34，同時還在上、下帯段60、62的外表面30和缸膛之間維持足夠量的潤滑油。在下行程中，上倒棱面64促使?jié)櫥屯ㄟ^開ロ 32進(jìn)入腔體34，反之，在上行程中，下倒棱面66促使?jié)櫥屯ㄟ^開ロ 32進(jìn)入腔體34。因此，通過引導(dǎo)潤滑油向內(nèi)進(jìn)入開ロ 32，液壓梯度完全通過兩個帶段60、62確定。由此避免了在下行程和上行程之間鄰近環(huán)帶40處形成潤滑油駐波的現(xiàn)象，從而消除了環(huán)帶40區(qū)域中的溢油現(xiàn)象。如此ー來，避免了環(huán)帶40區(qū)域(尤其是活塞環(huán)44上和活塞環(huán)槽42中)的積碳。同樣地，活塞環(huán)44可以在環(huán)槽42中保持自由浮動運動，以便于其在缸膛內(nèi)實現(xiàn)密封作用，同時還避免了潤滑油運移至頂面的情況。本發(fā)明的另一方面為在支承面成形為帶或分立襯墊的情況下，不再適用由傳統(tǒng)彎曲連續(xù)的裙部輪廓所實現(xiàn)的活塞在推力平面/非推力平面內(nèi)的二次搖擺運動。事實上，、現(xiàn)有的裙部設(shè)計可以成形為給相接觸的主襯墊有效提供兩個、三個或多個焦點支承位置。僅為討論的目的，而非限制，可以想象到，限制為兩個或三個焦點時，可因此提供一個支座或三角架。帶來的結(jié)果是，更好地引導(dǎo)活塞在缸膛的范圍內(nèi)以同軸的方式往復(fù)。這種配置有利于實現(xiàn)較小的庫倫摩擦、更充分的液動潤滑以及更穩(wěn)定的往復(fù)狀態(tài)。由此掲示了ー個推論，即，因此可避免沖擊，并使對襯墊的機械刺激最小化。也因此在很大程度上避免了襯墊的冷卻側(cè)上的氣蝕現(xiàn)象。如圖4所示，開ロ 32形成為具有彼此不對稱的光滑倒棱面。在本實施例中，相對于下倒棱面66的曲率半徑(r)而言，上倒棱面64具有更大的曲率半徑(R)或更為平緩的多項式曲線。反之,如圖5所示，相對于下倒棱面66的曲率半徑(r)而言，上倒棱面64具有更小的曲率半徑(R)或更不平緩的多項式曲線。因此，開ロ 32可構(gòu)造為具有最適合于活塞應(yīng)用的不同配置。除此以外，如圖6所示，開ロ 32可以構(gòu)造為具有基本沿上、下緣48、50的長度對稱的形狀。另外，如圖7和8所不,上、下緣48、50可以構(gòu)造為具有不同的、不對稱的形狀。例如，圖7示出的開ロ 32的一個實施例具有上緣48，該上緣48沿其長度的曲率半徑(R)相對于下緣50的曲率半徑(r)増大。反之，圖8示出的開ロ 32的一個實施例具有上緣48，該上緣48沿其長度的曲率半徑(R)相對于下緣50的曲率半徑(r)減小。因此，應(yīng)該認(rèn)識到，開ロ 32可以構(gòu)造為具有多種用于使?jié)櫥桶雌谕麖较蛳騼?nèi)流過槽32并進(jìn)入腔體34的配置，同時維持在上、下帯段60、62和缸膛壁之間的液動油層的理想厚度。如果采用分立的支承襯墊代替帶段，也適用相同的考慮。同樣應(yīng)該認(rèn)識到，可以配置以上討論的實施例的各種排列情況，這樣在必要時可以調(diào)整及組合上、下緣48、50的倒棱面64、66的半徑以及上、下緣48、50沿其長度的曲率半徑(r、R)。在圖9和10中，示出了根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施例構(gòu)造的活塞110，其中，與上述使用的相差因子100的相同的附圖標(biāo)記，用于標(biāo)示與上述描寫相似的特征。如上所述，活塞110具有沿中心軸114延伸的本體112，該本體112具有連接至下冠部118的上冠部116，該下冠部118帶有ー對從上冠部下垂的銷座120，用以形成橫向間隔的銷孔122，該對銷孔沿銷孔軸124對齊，銷孔軸124基本垂直于中心軸114延伸。一對裙部126在直徑上相互間隔且穿過銷孔軸124，并具有凸起的外表面130，該外表面與缸膛輪廓配合，從而當(dāng)活塞110往復(fù)通過缸膛時，使活塞110保持在期望的方向上。在活塞往復(fù)運動期間，液動油膜產(chǎn)生并保持在裙部126的外表面130與缸膛的壁之間，從而使它們之間的動力摩擦最小化。為了便于維持理想的液動油膜厚度以及潤滑油在裙部126的外表面130和缸膛的壁之間的分布，在裙部126上形成有凹進(jìn)的“盲槽”，除非另作說明，否則以下稱為凹槽或槽132?；钊?10的上冠部116此處示為具有上表面136，并帶有嵌入上表面136的燃燒碗138，用以使理想氣體充滿缸膛。外壁或環(huán)帶140從上表面136向下延伸，同時在該環(huán)帶140上形成至少一條環(huán)槽142，用以浮動地容置活塞環(huán)(未示出)。如上所述，此處，下冠部118脫離上冠部116獨立成型，并可通過摩擦焊縫146或其他方式連接至上冠部116。裙部126上的槽132延伸穿過裙部126的整個寬度。槽132具有分別平行于或基本平行于水平面延伸的上、下緣148、150，該水平面延伸穿過銷孔軸124，槽132還具有平行于或基本平行于中心軸114延伸的凹入側(cè)邊152、154。上、下緣148、150基本對應(yīng)于槽132的全長，而側(cè)邊152、154基本對應(yīng)于槽132的寬度。槽132的長度與寬度的關(guān)系是這樣的長度大于寬度。每個槽132提供一個凹入的或“盲的”型腔(以下也稱為空間156)，該空間大約占各個裙部126的各自總面積的百分之20-80。因此，根據(jù)槽132的相對于裙部126總面積的尺寸，能與缸膛摩擦接觸的裙部外表面130面積大約減少至裙部26總面積的百分之20-80。如此ー來，如以上關(guān)于活塞10所提及的，除了顯著減少了活塞的重量，裙部126和汽缸壁之間產(chǎn)生的潛在的動態(tài)摩擦損耗也降低了。如上所述，槽132完全延伸穿過裙部126，并因此形成上帯段160和下帯段162。根據(jù)預(yù)期的應(yīng)用，上帯段160和下帯段162可以具有対稱的形狀，但不對稱的形狀也是可以考慮的。因此，可以理解為，上、下緣148、150可以具有非線性的配置(例如圖5-8中所示)，并且進(jìn)ー步可以理解為，上、下緣148、150可以具有相同的曲率半徑或不同的曲率半徑(如圖3-5中所示)。由于凹槽132整體延伸穿過裙部126的全寬，因此上帶段160和下帯段162提供分開獨立的支承“襯墊”(即明顯單獨隔離的承載區(qū)域)，該支承“襯墊”沿中心軸114以槽132的寬度為間距相互軸向隔開。如上所述，槽132進(jìn)入裙部126的外表面130延伸預(yù)定的深度直至無孔凹面70，從而不會延伸通過裙部126的整個厚度。因此，每個凹面70提供一個穿過每個槽132整體的固體連續(xù)表面。槽132的深度在裙部126的總厚度的百分之25-75之間延伸，其中，該百分比可以根據(jù)需要的槽132的長度改變。如此ー來，可確保槽132的凹面與缸膛的壁之間保持空隙。 在圖11和12中，示出了根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施例構(gòu)造的活塞210，其中，與上述使用的相差因子200的相同的附圖標(biāo)記，用于標(biāo)示與上述描寫相似的特征。如上所述，活塞210具有沿中心軸214延伸的本體212，該本體212具有連接至下冠部218的上冠部216，該下冠部218帶有ー對從上冠部下垂的銷座220，用以形成橫向間隔的銷孔222，該對銷孔沿銷孔軸224對齊，銷孔軸224基本垂直于中心軸214延伸。一對裙部226穿過銷孔軸224在直徑上相互間隔開，并具有凸起的外表面230，該外表面與缸膛輪廓配合，從而當(dāng)活塞110通過缸膛作往復(fù)運動時，使活塞210保持在期望的方向上。為了便于維持理想的液動油膜厚度以及潤滑油在裙部226的外表面230和缸膛的壁之間的分布，在裙部126上形成有凹槽232。進(jìn)ー步地，多個孔或直通開ロ 72延伸通過凹壁進(jìn)入兩個裙部226之間形成的腔體234。如同在上述實施例中，上冠部216和下冠部218彼此分別獨立成型，然后再通過摩擦焊縫246或其他方式連接。
裙部226上的槽232延伸穿過裙部226的整個寬度。槽232具有分別平行于或基本平行于水平面延伸的上、下緣248、250，該水平面延伸穿過銷孔軸224，槽132還具有平行于或基本平行于中心軸114延伸的凹入側(cè)邊252、254。每個槽232提供一個凹入的型腔256，該型腔256大約占各個裙部226的各自總面積的百分之20-80。如此ー來，如以上關(guān)于活塞10、110所提及的，除了顯著減少了活塞的重量，裙部226和汽缸壁之間產(chǎn)生的潛在的動態(tài)摩擦損耗也降低了。如上所述，示出的槽232形成上帯段260和下帯段262，根據(jù)預(yù)期的應(yīng)用，上帯段160和下帯段162可以具有対稱的形狀以形成獨立的支承“襯墊”，但不対稱的形狀也是可以考慮的。因此，可以理解為， 上、下緣248、250可以具有非線性的配置(例如圖5-8中所示)，并且可以進(jìn)一歩理解為，上、下緣148、150可以具有相同的曲率半徑或不同的曲率半徑(如圖3-5中所示)。槽232延伸進(jìn)入裙部226的外表面230預(yù)定的深度直至凹面270，但不會延伸通過裙部226的整個厚度。槽232的深度在裙部226的總厚度(t)的百分之25-75之間延伸，其中，該百分比可以根據(jù)需要的槽232的長度改變。從而，凹槽232的壁厚可以根據(jù)槽232的長度連續(xù)變化。直通開ロ 72完全延伸通過凹壁部分，這意味著直通開ロ延伸通過凹面270并通向腔體234。所示的直通開ロ 72為圓柱形并具有環(huán)形直徑，該環(huán)形直徑小于軸向緊貼在直通開ロ 72上方和下方的槽232的寬度，其中，該寬度在上、下緣248、250之間延伸。進(jìn)ー步地，所示的直通開ロ 72在上、下緣248、250之間居中或基本居中。因此，凹面270在直通開ロ 72的上方和下方延伸，這樣，直通開ロ 72由凹面270環(huán)繞界定。另外，每個裙部226上的直通開ロ 72沿彼此平行或基本平行的軸延伸。進(jìn)ー步地，一個裙部226上的每個直通開ロ 72均成形為與相對的裙部226上的ー個直通開ロ 72在直徑上對置并同軸延伸。如此ー來，直徑上對置的且彼此同軸延伸的直通開ロ 72可以從活塞210的一側(cè)以單切操作成形，例如采用足夠長度的切割工具從活塞210的ー側(cè)延伸通過兩個裙部226。在所示的實施例中，通過舉例的方式，而非限制，每個裙部226具有三個直通開ロ 72，且ー個直通開ロ 72在相對側(cè)邊252、254之間居中，其他直通開ロ 72位于居中孔72的相對兩側(cè)，并與居中的直通開ロ 72等距離間隔。然而，應(yīng)該認(rèn)識到，可以采用與所示的數(shù)量(無論是偶數(shù)或奇數(shù))和配置不同的直通開ロ。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種形成以上討論的和附圖所示的開口和/或槽32、32’、132,232的方法。該開口和/或槽32、32’、132、232可以通過各類機加工エ藝(例如包括銑削、拉削、激光、鉆削、或通過鍛造或鋳造エ藝)形成為具有如圖所示和如上所述的各種形狀和尺寸。進(jìn)ー步地，開ロ可以通過例如銑削、噴丸清理或車削エ藝進(jìn)行進(jìn)ー步處理以去除毛邊。應(yīng)該認(rèn)識到，在活塞10、10’、110、210的構(gòu)造中可以采用上述制造エ藝的組合。例如，活塞本體12、12’、112、212可以先被鍛造或鑄造，然后再被銑削、拉削、激光成形、或鉆削和/或噴丸清理或車削。顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，對本發(fā)明的許多修改和變化都是可能的。因此，可以理解為，除了如具體描述的以外，本發(fā)明可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)實施。
權(quán)利要求
1.一種活塞，其特征在于，包括 活塞本體，該活塞本體具有沿中心軸延伸的上冠部，該活塞沿該中心軸往復(fù)； 一對從所述上冠部下垂的銷座，該銷座具有沿銷孔軸彼此對齊的銷孔；以及 一對設(shè)置在所述銷孔軸的相對兩側(cè)的裙部，每個所述裙部具有凸起的外表面，該外表面帶有基本平行于所述中心軸延伸至自由端的相對側(cè)邊，每個所述裙部還具有徑向延伸進(jìn)入所述凸起的外表面直至凹面的凹槽，所述凹面隔開所述凸起的外表面的上帶段和所述凸起的外表面的下帶段。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的活塞，其特征在于，每個所述凹槽大約占它們各自裙部的所述外表面的面積的百分之20到80。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的活塞，其特征在于，所述上帶段和所述下帶段大約占它們各自裙部的所述外表面的總面積的百分之20到80。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的活塞，其特征在于，所述凹槽具有基本平行于水平面延伸的上緣和下緣，該水平面穿過所述銷孔軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的活塞，其特征在于，每個所述上緣和下緣基本具有相同的、從所述凸起的外表面朝著所述凹面延伸的曲率半徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的活塞，其特征在于，所述曲率半徑為拋物線型。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的活塞，其特征在于，所述上緣和下緣具有基本相同的、在所述側(cè)邊之間延伸的曲率半徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的活塞，其特征在于，所述上緣和下緣具有不同的、在所述側(cè)邊之間延伸的曲率半徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的活塞，其特征在于，所述上緣和下緣具有不同的、從所述裙部的所述凸起的外表面向內(nèi)朝著所述凹面延伸的曲率半徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的活塞，其特征在于，至少一個所述曲率半徑為拋物線型。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的活塞，其特征在于，所述上緣和下緣具有基本相同的、在所述側(cè)邊之間延伸的曲率半徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的活塞，其特征在于，所述上緣和下緣具有不同的、在所述側(cè)邊之間延伸的曲率半徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的活塞，其特征在于，所述上緣在所述銷孔軸上方，所述下緣在所述銷孔軸下方。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的活塞，其特征在于，每個所述裙部具有壁厚，且所述凹槽具有約為所述壁厚的百分之25-75的深度。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的活塞，其特征在于，所述活塞為整體式活塞。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的活塞，其特征在于，所述凹面為無孔的凹面。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的活塞，其特征在于，至少一個所述凹槽具有至少一個直通開口，該直通開口延伸穿過對應(yīng)的一個所述凹面進(jìn)入所述銷座之間的腔體。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的活塞，其特征在于，多個所述至少一個直通開口延伸穿過所述對應(yīng)的一個所述凹面進(jìn)入所述腔體。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的活塞，其特征在于，每個所述直通開口為圓柱形的直通開□。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的活塞，其特征在于，所述多個所述至少一個直通開口沿平行軸延伸。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的活塞，其特征在于，每個所述裙部具有至少一個直通開口，該直通開口延伸穿過所述對應(yīng)的一個所述凹面進(jìn)入所述銷座之間的所述腔體。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的活塞，其特征在于，在一個所述裙部上的每個所述至少一個直通開口與在另一個所述裙部上的一個所述至少一個直通開口同軸延伸。
23.—種構(gòu)造活塞的方法，其特征在于，包括 提供活塞本體，該活塞本體具有沿中心軸延伸的上冠部，并帶有一對從該上冠部下垂的、具有沿銷孔軸彼此對齊的銷孔的銷座，該活塞本體還帶有一對設(shè)置在該銷孔軸的相對兩側(cè)的、具有凸起的外表面的裙部；以及 形成徑向延伸進(jìn)入該凸起的外表面的凹槽。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將凹槽的至少一部分形成為直通開口，該直通開口隔開凸起的外表面的上帶段和凸起的外表面的下帶段。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將凹槽的至少一部分形成為具有凹面，該凹面隔開凸起的外表面的上帶段和凸起的外表面的下帶段。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括形成至少一個穿過凹面的直通開口。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括通過鍛造或鑄造工藝中的一種形成至少部分凹槽。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括去除凹槽的毛邊。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將凹槽的至少一部分形成為具有凹面，該凹面隔開凸起的外表面的上帶段和凸起的外表面的下帶段。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括形成至少一個穿過凹面的直通開口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種活塞，其具有一對在直徑上對置的、帶有凸起的外表面的裙部。每個裙部都具有基本平行于活塞的中心軸延伸至自由端的相對側(cè)邊。該對裙部分別具有徑向延伸進(jìn)入凸起的外表面直至凹面的凹槽。凹面完全穿過凸起的外表面延伸直至側(cè)邊，并隔開凸起的外表面的上帶段和凸起的外表面的下帶段。
文檔編號F02F3/02GK102667126SQ201080051072
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者安德魯·萊博爾德, 米格爾·艾克斯韋多, 艾爾頓·馬丁斯 申請人:費德羅-莫格爾公司