具有冷卻油道和封閉環(huán)腔的活塞的制作方法
【專利說明】具有冷卻油道和封閉環(huán)腔的活塞
[0001]對相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年6月27日遞交的第61/665125號美國臨時申請案以及2012年6月28日遞交的第61/665629號美國臨時申請案的優(yōu)先權(quán)，它們各自的內(nèi)容以全文引用的方式特此明確地并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]內(nèi)燃機的動力缸組件通常包括布置在發(fā)動機機體的圓柱形空腔內(nèi)的往復(fù)式活塞。圓柱形空腔的一端可以是封閉的，而另一端可以是敞開的。圓柱形空腔的封閉端以及活塞的上部部分或頂限定了燃燒室。圓柱形空腔的敞開端準(zhǔn)許連接桿進行振蕩運動，該連接桿將活塞的下部部分連結(jié)到曲柄軸，該曲柄軸部分地浸在油池中。曲柄軸將活塞的線性運動(由燃燒室中燃料的燃燒產(chǎn)生)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。
[0004]發(fā)動機，特別是活塞，處于增大的應(yīng)力下，這是不斷努力提高整體效率的結(jié)果，例如通過降低活塞重量和/或提高壓力以及與發(fā)動機運行相關(guān)的溫度。因此，活塞冷卻對在發(fā)動機整個壽命內(nèi)此類運行條件的增大的應(yīng)力重要性增大。為了降低活塞組件的運行溫度，可環(huán)繞活塞周邊設(shè)置冷卻油道，在該冷卻油道中可導(dǎo)入曲柄箱油以降低活塞的運行溫度。
[0005]包括周邊冷卻油道的已知活塞設(shè)計還包括中心布置的油道，并允許周邊油道和中心油道之間直接的冷卻劑流體連通。在活塞組件中形成這種中心油道可能是復(fù)雜且昂貴的。
[0006]因此，需要一種降低發(fā)動機孔內(nèi)運動相關(guān)的摩擦損失并且允許充分冷卻(諸如通過設(shè)置冷卻油道，同時簡化活塞結(jié)構(gòu))的穩(wěn)固且輕質(zhì)的活塞設(shè)計。
【附圖說明】
[0007]現(xiàn)參照附圖，詳細(xì)示出了示例性說明。盡管附圖呈現(xiàn)了代表性實施例，但是各圖未必是按比例繪制的，并且某些特征可以被放大，以更好地說明和解釋說明性實施例的創(chuàng)新方面。此外，本文所述的實施例無意是詳盡的或否則限制于或約束于諸圖中所示以及以下詳細(xì)描述中所公開的精確形式和配置。通過參照以下附圖來詳細(xì)地描述示例性說明:
[0008]圖1是示例性活塞組件的透視圖；
[0009]圖2示出了根據(jù)一種示例性說明的活塞組件的示例性的徑向的內(nèi)界面區(qū)域和外界面區(qū)域的剖視圖，其中活塞頂部分與活塞裙部分分開；
[0010]圖3示出了在將活塞頂部分與活塞裙部分接合之前，圖2所示的活塞組件的示例性界面區(qū)域的剖視圖；
[0011]圖4示出了在將活塞頂部分與活塞裙部分接合之后，圖2和圖3所示的活塞組件的界面區(qū)域的剖視圖；
[0012]圖5A示出了根據(jù)另一種示例性說明，活塞組件的徑向內(nèi)界面區(qū)域和外界面區(qū)域的剖視圖，其中活塞頂部分與活塞裙部分接合；
[0013]圖5B示出了圖5A的細(xì)節(jié)5B的放大圖；圖6為制造活塞組件的示例性方法的過程流程圖。
【具體實施方式】
[0014]說明書中提及“示例性說明”、“實例”或類似語言表示結(jié)合示例性方法描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在至少一種說明中。在說明書各個位置出現(xiàn)短語“在一種說明中”或類似形式的語言未必全是指同一種說明或?qū)嵗?br>[0015]本文中提供了活塞組件以及制造該活塞組件的方法的各種示例性說明。示例性活塞組件可包括活塞頂以及活塞裙。該活塞頂可包括徑向內(nèi)頂嚙合表面和徑向外頂嚙合表面，且該活塞頂可至少部分限定圍繞頂?shù)闹苓呇由斓睦鋮s油道。該活塞頂可進一步包括向下朝向頂環(huán)壁的活動端延伸的頂環(huán)壁。該活塞裙可包括成對的相對布置的銷凸臺，這些銷凸臺分別限定配置用于接收活塞銷的活塞銷孔，該活塞銷用于將連桿緊固在銷凸臺之間。該活塞裙可進一步包括徑向內(nèi)裙嚙合表面和徑向外裙嚙合表面，該徑向內(nèi)裙嚙合表面沿著徑向內(nèi)界面區(qū)域與徑向內(nèi)頂嚙合表面鄰接，該徑向外裙嚙合表面沿著徑向外界面區(qū)域與徑向外頂嚙合表面鄰接，使得冷卻油道基本被封閉。該活塞裙可進一步包括徑向內(nèi)界面區(qū)域的徑向向內(nèi)布置且向上延伸至頂環(huán)壁活動端的內(nèi)環(huán)壁。
[0016]形成活塞的不例性方法可包括設(shè)置包括徑向內(nèi)頂哨合表面和徑向外頂哨合表面的活塞頂，該活塞頂至少部分限定圍繞該頂?shù)闹苓呇由斓睦鋮s油道。該方法可進一步包括是內(nèi)頂P齒合表面和外頂哨合表面與相應(yīng)的活塞裙的內(nèi)裙P齒合表面和外裙哨合表面鄰接。因此，徑向內(nèi)界面區(qū)域形成在內(nèi)嚙合表面之間，且徑向外界面區(qū)域形成在外嚙合表面之間。此夕卜，冷卻油道可被布置在徑向內(nèi)界面區(qū)域和徑向外界面區(qū)域之間。該活塞裙可包括成對的相對布置的限定銷孔的銷凸臺，這些銷孔配置用于接收將連桿緊固在銷凸臺之間的活塞銷。該方法可進一步包括形成從頂向下延伸至頂環(huán)端的頂環(huán)壁，并設(shè)置向上延伸至頂環(huán)壁的活動端的裙環(huán)壁。
[0017]現(xiàn)參照圖1，示出了示例性的活塞組件100?；钊M件100可包括活塞頂102和活塞裙104?；钊?02可包括燃燒碗108和帶環(huán)部分110，該帶環(huán)部分110經(jīng)配置用于抵靠收納活塞組件100的發(fā)動機孔(未圖示)進行密封。例如，帶環(huán)部分110可以限定一個或多個圓周凹槽111，圓周凹槽111收納活塞環(huán)(未圖示)，活塞環(huán)又在活塞組件100在發(fā)動機孔內(nèi)做往復(fù)運動期間抵靠發(fā)動機孔表面進行密封。
[0018]活塞裙104 —般在發(fā)動機運行期間支撐活塞頂102，例如通過與發(fā)動機孔(未圖示)的表面對接以使活塞組件100在孔內(nèi)做往復(fù)運動期間保持穩(wěn)定。例如，活塞裙104可以具有外表面112，外表面112大體上限定了環(huán)繞活塞組件100的至少一部分周邊的圓形外形。該外形可以對應(yīng)于發(fā)動機孔表面，發(fā)動機孔表面可以是大體上圓柱形的。隨著活塞在孔內(nèi)往復(fù)移動，活塞裙104的外表面112 —般可以沿著孔表面滑動。
[0019]活塞裙104也可以包括活塞銷凸臺107?；钊N凸臺107—般可以形成有孔隙106，所述孔隙106配置以收納活塞銷(未圖示)。例如，活塞銷可以插入穿過活塞銷凸臺107中的孔隙，由此大體上將裙104緊固到連桿(未圖示)。銷凸臺107通常限定銷凸臺107之間的開放面積170，例如用于收納連桿(未圖示)。
[0020]現(xiàn)參見圖2,更詳細(xì)地示出了示例性活塞100a?；钊M件10a的活塞頂102a和活塞裙104a可以便利的任何方式彼此緊固。例如，活塞頂102a可限定徑向外嚙合表面和徑向內(nèi)B齒合表面118a、114a,這些B齒合表面與活塞裙104a的對應(yīng)的徑向外哨合表面和徑向內(nèi)嚙合表面120a、116a鄰接。嚙合表面114、116、118、120各自可分別圍繞活塞頂102和活塞裙104的至少一部分圓周延伸。在圖2的示例性圖示中，徑向外頂嚙合表面和徑向內(nèi)頂嚙合表面118a、114a通?？煞謩e大致圍繞頂102a的整個周邊延伸。類似地，徑向外裙嚙合表面和徑向內(nèi)裙嚙合表面120a、116a還可大致圍繞活塞組件100和/或裙104a的整個周邊延伸，并且總體對應(yīng)于頂嚙合表面118a、114a，如下文將進一步描述。
[0021]頂哨合表面和裙哨合表面114、116、118和120可供運轉(zhuǎn)以在徑向內(nèi)哨合表面114a、116a之間限定徑向內(nèi)界面區(qū)域I，并在徑向外嚙合表面118a、120a之間限定徑向外界面區(qū)域O。當(dāng)活塞頂102a和活塞裙104a被固定地緊固時，活塞頂102a和活塞裙104a可以經(jīng)由界面區(qū)域1、O中的一個或兩個區(qū)域彼此緊固。
[0022]圓周延伸的冷卻油道126a可部分由活塞頂102a和活塞裙104a的帶環(huán)部分110限定。例如，圖2的示例性圖示包括冷卻油道126a,該冷卻油道126a總體圍繞活塞頂102a的周邊延伸，并可在運行期間循環(huán)冷卻劑，例如機油，從而降低活塞的運行溫度。此外，冷卻劑的循環(huán)可有利于圍繞活塞組件100，特別是在活塞組件100的上部，例如活塞頂102和燃燒碗108處，保持更穩(wěn)定的或更均一的溫度。
[0023]活塞頂102和活塞