CN102046953A - 用于内燃机的活塞 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃机的活塞(10)，所述内燃机包括仅位于至少一个流入口和至少一个流出口(14)的区域中的至少一个冷却通道(24)，所述冷却通道(24)设置在相对远离活塞基部的较低水平面(12)处，以及设置在更靠近活塞基部的始终较高的水平面(16)处，所述冷却通道包括位于在所述较低水平面(12)处和所述较高水平面(16)处的区域之间的陡峭的斜面(18)。

Description

用于内燃机的活塞
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的活塞。
在内燃机领域中，通常必须提供对活塞的充分冷却。此外，尤其在柴油发动机中，发动机的特定功率输出是连续增大的，这导致逐渐增大的高的活塞温度。这可能影响寿命和强度。因此，必须提供有效的冷却，特别是在例如活塞的燃烧钵体边缘和最高的环形凹槽的关键部位处。
背景技术
从JP 2002221086中可知一种活塞，其中将在活塞销毂附近的冷却通道在活塞销毂的方向上降低。
WO 03/098022涉及一种活塞，其中冷却通道在从入口到出口的较低水平面的方向上连续展开。
发明内容
形成本发明的基础的目的是制造一种用于尤其在关键区域中在冷却方面得以改进的内燃机的活塞。
所述目的通过权利要求1所述的活塞来实现。
据此，所述活塞包括至少一个冷却通道，该冷却通道仅位于至少一个流入口和至少一个流出口的区域中，所述冷却通道设置在相对更远离活塞头的较低的水平面处，否则其被设置在相对更靠近活塞头的始终较高的水平面处。由于布置在相对“高”的水平面处，因此所述冷却通道可以被构造为其行进的大部分特别靠近例如钵体边缘和最高的环形凹槽的关键部位。尤其，冷却通道可以几乎完全设置在活塞环垫块的水平面水平高度处，以使该关键区域能够被特别有效地冷却。这以相似的方式应用到在活塞的旋转轴的方向上毗邻的燃烧钵体的区域上。而且在这点上，根据本发明的活塞中的冷却通道可以几乎完全形成在燃烧钵体的水平面处，以便能够在这里实现特别好的冷却效果。
同时，在根据本发明的活塞中能够特别充分地考虑在流入口和流出口处的需要。换句话说，在这些区域，有益的是与冷却通道的其它部分相比将冷却通道的横截面略放大，以确保顺利的流入和流出。如此，由于在根据本发明的活塞中在至少一个流入口和至少一个流出口的区域中特别容易形成放大的流入口和流出口，因此将冷却通道设置在较低的水平面处，即在进一步远离活塞头的水平面处。在这些区域，因此将冷却通道从最高的环形凹槽和燃烧钵体之间的区域略降低，以便提供放大横截面的冷却通道而不危及到强度。也就是说，相对于最高的环形凹槽和燃烧钵体，能够保持足够的材料厚度以便持续满足强度需要。
由于事实是将冷却通道仅设置在流入口和至少一个流出口中的较低水平面处，否则其被保持在基本相同的较高水平面处，因此基本在整个周边能够确保对在最高的环形凹槽和燃烧钵体处的关键区域的特别有效的冷却。应该注意到，冷却通道可以进一步包括流入口和流出口。尤其，优选地将具有比较小的横截面的一个或多个流出口设置在其整个行进中，以便润滑在活塞杆和活塞销之间的轴承。然而，冷却通道不是必须处于这些流出口的区域中的较低水平面处，因为在这里放大不是必须的。
在其它权利要求中进一步描述了根据本发明的活塞的优选实施例。
关于冷却通道处于较高水平面的布置，在第一种尝试中，已经证明有利的是在所述水平面处的冷却通道的下缘与最高的环形凹槽的活塞环垫块的下缘基本处于相同的高度。因此，能够实现对上述的关键区域的特别良好的冷却。
如果上述的较低水平面设置在上述的较高水平面下方大约3至5mm、尤其是3.5至4mm、以及特别优选的是大约3.8mm，则这以相似的方式应用并且此外能够使在流入口和流出口的区域中的冷却通道的期望的横截面放大。
虽然冷却特性不是绝对必要的，但是考虑到上文概括的情况，与冷却通道的其它部分相比，优选的是在至少一个流入口和/或流出口的区域中冷却通道的横截面被放大。
关于从较低水平面至较高水平面以及反之亦然的转换，例如，在倾斜的(oblique)斜面和处于较高或较低水平面的区域之间设置了具有弯曲或梯级的逐渐倾斜的(inclined)斜面。
包括向较高水平面过渡的倾斜过渡的位于较低水平面处的冷却通道的那些区域各自可以占据大约50°至70°的角度，尤其是大约60°至65°的角度。
当前，优选的是冷却通道的横截面设计很大程度上是椭圆形的，椭圆形的长轴主要在活塞的旋转轴的方向上延伸，然而，其可相对于此方向略倾斜。当前，关于此，优选的是倾斜角度为大约7°和/或该斜面在上侧被向外指导。由于大致椭圆形的设计，因此能够确保对在最高的环形凹槽和燃烧钵体“之间”的区域的充分冷却，并且同时能够保持必要的材料厚度。鉴于燃烧钵体的典型设计，故所述倾斜支持此效果。
最后，当前进一步优选的是流入口和流出口彼此径向对置。由此，当前进一步优选的是相对于活塞的旋转轴对称，可在任何方向上装入活塞且任何开口都可用作流入口或流出口。
附图说明
下面通过实例更详细地阐述附图中所示的示例性实施例。
图1示出了生产根据本发明的活塞时使用的盐芯的立体图；
图2表示图1中所示的盐芯的一部分的剖面侧视图；并且
图3表示根据本发明的活塞的剖视图。
具体实施方式
首先，图1所示为用于生产根据本发明的活塞的盐芯的立体图。在所示实施例中，还有随后的冷却通道的情况也是这样，所述盐芯包括两个径向对置的区域，与冷却通道的其他部分相比，所述区域在它们的横截面上更宽并且随后用作流入口和流出口14。如在图1中通过虚线已经表明的，在流入口和流出口14的区域中的冷却通道处于比冷却通道的其它部分更低的水平面。在流入口和流出口14的附近并且在流入口和流出口的两侧上，在较高水平面处的冷却通道的区域各自从较高水平面16经由斜面18过渡到较低水平面12。另外，图1中关于流入口和流出口14明显的是对所述实施例的横截面的加宽出现在旋转轴22的方向上(参看图2)。
此外，图2再次示出两个水平面12和16以及在所示流入口或流出口14的区域内的斜面18。特别是必须注意到，除了在流入口和流出口处的放大区域但是包括斜面18，冷却通道的横截面大体上保持相同。在所示的冷却通道的实施例中，横截面大体上是椭圆形的，其长轴大体上平行于活塞的旋转轴22或者在某些情况下与活塞的旋转轴22成锐角延伸。在所示实施例中，例如，在活塞的旋转轴22和形成冷却通道的横截面的椭圆形的长轴之间形成大约7°的角度α。
另外，从图3中明显可见，因根据本发明的方法的缘故，冷却通道24是怎样以有利的方式设置在活塞环垫块26和燃烧钵体28的水平面处。由于冷却通道24在活塞10的旋转轴22的方向上的椭圆形形状，因此所述冷却通道24装配在活塞环垫块26和燃烧钵体28之间的区域中，并且能够以特别有效的方式冷却这些关键区域而不会因为材料厚度小而危及强度。尤其，从图3中明显可见，在所示实施例中，冷却通道24关于其下缘基本设置在活塞环垫块26的下缘的水平面处，且甚至略高于燃烧钵体28的底部。如结合图2明显可见，也可在根据图3的设计中放大在流入口和流出口处的区域，由于冷却通道24在这些区域被降低到较低水平面12，因此不会危及在活塞环垫块26和燃烧钵体28之间的材料厚度。

Claims (8)

1.一种用于内燃机的活塞(10)，包括至少一个冷却通道(24)，所述冷却通道(24)仅位于至少一个流入口和至少一个流出口(14)的区域中，所述冷却通道(24)设置在相对更远离活塞头的较低水平面(12)处，否则所述冷却通道(24)设置在更靠近所述活塞头的始终较高的水平面(16)处，并且所述冷却通道(24)包括设置在所述较低水平面(12)处和所述较高水平面(16)处的区域之间的倾斜斜面(18)。
2.根据权利要求1所述的活塞(10)，其特征在于，在较高水平面(16)处，所述冷却通道(24)设置有与活塞环垫块(26)的下缘基本处于相同水平面的下缘。
3.根据权利要求1或2所述的活塞(10)，其特征在于，所述较低水平面设置在所述较高水平面(16)下方大约3至5mm，尤其是大约3.5至4mm，并且优选的是大约3.8mm。
4.根据前述权利要求中的一项所述的活塞(10)，其特征在于，在至少一个流入口和/或流出口(14)的区域中，与所述冷却通道(24)的行进的其余部分相比，所述冷却通道的横截面被放大。
5.根据前述权利要求中的一项所述的活塞(10)，其特征在于，包括向所述较高水平面(16)过渡的倾斜过渡(18)的位于所述较低水平面(12)处的所述冷却通道(24)的区域占据大约50°至70°的角度，尤其是大约60°至65°的角度。
6.根据前述权利要求中的一项所述的活塞(10)，其特征在于，所述冷却通道(28)具有带有长轴的椭圆形的横截面，所述长轴基本在所述活塞(10)的旋转轴(22)的方向上延伸。
7.根据权利要求6所述的活塞(10)，其特征在于，在横截面中较长的冷却通道的轴相对于所述活塞(10)的所述旋转轴(22)向外倾斜大约5°至10°，尤其是大约7°。
8.根据前述权利要求中的一项所述的活塞(10)，其特征在于，所述流入口和流出口(14)彼此径向对置。
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