CN108271404B - 活塞 - Google Patents
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Abstract
活塞(1)，所述活塞由具有冷却通道(4)的上部件(2)和具有销孔(6)的下部件(3)组装而成，其中，所述上部件(2)和所述下部件(3)具有彼此面对的支承面，并且这两个部件(2、3)借助于至少一个螺纹连接机构(12)保持在一起，其中，所述下部件(3)从其内部区域出发在所述销孔(6)的顶点(8)上方具有朝向外周(15)指向的凹部(10)，并且从外部区域出发在所述销孔(6)上方具有至少一个同样朝向外周(15)指向的腹板(13)。
Description
技术领域
本发明涉及一种活塞，所述活塞由具有冷却通道的上部件和具有销孔的下部件组装而成，其中，所述上部件和所述下部件具有彼此面对的支承面，并且这两个部件借助于至少一个螺纹连接机构保持在一起。
背景技术
也称为大型活塞的这样构造的活塞是已知的。这样的活塞的上部件与活塞的下部件分开地以相同的或不同的方法以及由相同的或不同的材料制造，并且这两个部件通过其彼此面对的支承面接合在一起，其中，两个部件的持续的连接借助于至少一个螺纹连接机构实现。
所述活塞在例如用于机车、船舶和类似物的内燃机中使用，并且相对于例如用于轿车的内燃机的活塞具有非常大的尺寸。与此相应地高的不仅是负载，而且由于活塞的大小还有重量。
发明内容
因此本发明所基于的目的是，提供一种用于内燃机的活塞、尤其是大型活塞，其中，在保持用于实现内燃机中的要求所需的强度的情况下减小重量。
所述目的通过根据本发明的活塞实现，所述活塞由具有冷却通道的上部件和具有销孔的下部件组装而成，其中，所述上部件和所述下部件具有彼此面对的支承面，并且这两个部件借助于至少一个螺纹连接机构保持在一起。按照本发明规定，下部件从其内部区域出发在销孔的顶点上方具有朝向外周指向的凹部，并且从外部区域出发在销孔上方具有至少一个同样朝向外周指向的腹板。按照本发明，在所述活塞中在其内部区域中有针对性地在特殊部位处去除材料，以便节约重量。这种材料去除在这样的部位上实现，在这些部位上活塞的负载在内燃机运行中由于燃烧压力而降低。在活塞的内部区域中的所述材料去除尤其是在下述活塞中实现，在所述活塞中所述上部件具有用于下部件的支承面，并且所述下部件具有用于上部件的相对应的支承面。当然也可设想的是，存在多于一个、尤其是环绕的支承面。因为所述下部件由于上部件基于燃烧压力的变形通过凹部(去除材料)而被削弱，所以按照本发明进一步提出，同样朝向外周在销孔上方设置腹板。这种平行于活塞冲程轴线延伸的至少一个腹板直接支撑所述上部件的下侧。替选于此提出，下部件在其上棱边处具有环绕的腹板，垂直于该腹板设置有在销孔的顶点上方设置的腹板。
因此，按照本发明，通过实现在活塞的下部件的内部区域中的凹部而减少材料来减小重量，并且同时通过在销孔上方在外侧上的腹板来增加强度。
在本发明的改进方案中，在销孔的顶点上方设有一个唯一的腹板。虽替选于此可设想的是，例如也设有两个彼此平行地延伸并且间隔开距离的腹板，一个唯一的腹板具有特别的优点：因为所述腹板一方面确保上部件恰好在其最大变形发生的区域中得到所需的支撑，并且此外不会相对于没有这样的腹板的活塞不会增加附加的重量，其对应于通过在活塞的下部件的内部区域中的凹部所实现的重量减小。
在本发明的改进方案中，在所述至少一个腹板旁边在下部件中引入至少一个凹部。这样的另外的凹部具有下述优点：在这样的部位处围绕销孔(销毂)去除材料，由此，下部件的强度不会或者不明显削弱。通过腹板和腹板旁边的凹部的组合，因此能够在保持所需的强度的情况下进一步减少材料。
在本发明的改进方案中，活塞的内部区域中的凹部经由倒圆的区域过渡到下部件的内部区域中。由此有效地避免从内部区域到凹部中的锐边的过渡部，使得因此也有效地避免在活塞内燃机中运行时在该区域中形成裂纹。
在本发明的改进方案中，所述下部件在其内部区域中在凹部上方具有朝向位于上部件内的内部区域的穿通开口。通过所述穿通开口例如能够将冷却油注入上部件内的该内部区域中。此外也可设想的是，提供从冷却通道到上部件内的该内部区域的连接，以便实现在位于活塞环区后方的环绕环形冷却通道和上部件内的内部区域之间的冷却油交换。在此也有利的是，在下部件的内部区域中的凹部优选倒圆地过渡到所述穿通开口中，以便进一步节约材料并且避免形成裂纹。
附图说明
下面借助附图详细阐述和进一步描述本发明。
图1至6示出活塞的实施例的不同的视图；
图7至9示出用于凹部的形状的第一实施例；
图10至12示出凹部的另一构造方案；
图13示出凹部和与其相对应的腹板的视图，并且
图14示出下部件的三维示图。
具体实施方式
在附图1至6中示出活塞1的实施例的不同的视图和图示(符号图和三维图)。活塞1具有上部件2和下部件3。所述上部件2以本身已知的方式构造并且具有至少一个活塞环区(在此具有三个环槽)，以及例如燃烧室凹腔、阀袋和类似物。通过将上部件2与下部件3组装提供冷却通道4，为此这两个部件2、3具有相应环形的向下或向上敞开的凹部。用5来表示内部区域，所述内部区域同样通过组装两个部件2、3产生。
下部件3具有销孔6(连同在其周围的销毂，未详细示出)。活塞冲程轴线7延伸穿过销孔6的未详细示出的销轴线，其中，用8来表示销孔6的处于上方的顶点。此外，下部件3具有朝向内部区域5指向的穿通开口9，以及具有活塞裙和另外的本身已知的用于实现活塞1的下部件3的功能的元件。
按照本发明，下部件3在其内部区域中具有凹部10，所述凹部设置在销孔6的顶点8的上方。如在图1至4中可非常好地看出那样，凹部10从下部件3的内部区域出发朝向活塞1的外周，而不在外周的方向上提供开口。在根据图1至6的实施例中，凹部10具有以有利的方式示出的造型，其中，凹部10的边缘区域经由倒圆的过渡部11过渡到下部件3的内部区域中。
参考图4还要指出的是，上部件2借助于螺纹连接机构12与下部件3连接(拧接)。图4中的螺纹连接机构12出于完整性的原因仅简略示出，从而虽然没有示出，但是仍存在下部件3中的用于螺钉的穿通开口，所述螺纹件从下方穿引过该开口并且拧入上部件2中的相应的螺纹中。所述螺纹连接机构12在周缘上分布地存在多次、至少存在两次。
在图5中可看出与凹部10相对应的腹板13，所述腹板同样设置在销孔6的顶点8的上方。所述腹板13从围绕销孔的销毂的表面突出。为了进一步减小重量，在腹板13旁边(或是仅在其右侧，或是仅在其左侧，或者在两侧上)设有凹部14。为了避免形成裂纹，腹板13又倒圆地过渡到凹部14的基底中或者过渡到销毂的相应的区域中。腹板13的上端部能够或是直接支撑在上部件2的下侧上，其中在图5中可看出，下部件3在其上端部处在活塞裙的两个侧棱边之间具有弧形的腹板区段，所述腹板区段由腹板13支撑。通过在活塞裙的两个侧棱边之间的弧形的腹板区段，通过至少一个腹板13实现了上部件2到下部件3的更好的力引入和力分布。
在图7至9中示出用于凹部10的形状的第一实施例。在此也可非常好地看出凹部10在下部件3中的方位。尤其是参考图8，从该图中可看出，凹部10从下部件3的内部区域朝向活塞1的外周(在观察图8时阴影区域的右端部)延伸。
凹部10的另一构造方案在图10至12中示出。在此首先可看出：凹部10经由倒圆的过渡部11过渡到下部件3的内部区域中。
不言而喻，也可设想凹部10的与其例如在图7至10中示出的不同的形状。同样地，也能够在根据图7至9的凹部10中设有倒圆的过渡部11。
在图13和14中可非常好地看出凹部10和腹板13的相互配合。尤其参考图13清楚的是，下部件3从其在销孔6的顶点8上方的内部区域出发具有朝向外周15指向的凹部10，并且下部件从外部区域(销毂的上部区域)出发至少在销孔6上方具有同样朝向外周15指向的腹板13。同样地可非常好地看出，围绕腹板13分别再次设有凹部14。
图14再次示出下部件3的三维示图，其中在图14的上部中可非常好地看出，下部件3具有凸台，所述凸台形成用于上部件2的支承面。
出于完整性起见要指出的是，由于活塞1的旋转对称的结构，凹部10和与其相对应的腹板13按照本发明(例如在图13中示出)分别镜像地存在于活塞冲程轴线7的两侧上，亦即存在于每个销孔6的两侧上。这表示：术语“销孔”相应地理解为在下部件3中的孔，活塞销的端部分别设置到所述孔中，并且中间区域容纳小的连杆孔。
附图标记列表：
1 活塞
2 上部件
3 下部件
4 冷却通道
5 内部区域
6 销孔
7 活塞冲程轴线
8 顶点
9 穿通开口
10 凹部
11 倒圆的过渡部
12 螺纹连接机构
13 腹板
14 凹部
15 外周
Claims (7)
1.活塞(1)，所述活塞由具有冷却通道(4)的上部件(2)和具有销孔(6)的下部件(3)组装而成，其中，所述上部件(2)和所述下部件(3)具有彼此面对的支承面，并且这两个部件(2、3)借助于至少一个螺纹连接机构(12)保持在一起，其特征在于，所述下部件(3)从其内部区域出发在所述销孔(6)的顶点(8)上方具有朝向外周(15)指向的第一凹部(10)，并且所述下部件从外部区域出发在所述销孔(6)上方具有至少一个同样朝向外周(15)指向的腹板(13)。
2.根据权利要求1所述的活塞(1)，其特征在于，一个唯一的腹板(13)设置在所述销孔(6)的顶点(8)上方。
3.根据权利要求1所述的活塞(1)，其特征在于，在所述至少一个腹板(13)旁边，在所述下部件(3)中引入至少一个第二凹部(14)。
4.根据权利要求2所述的活塞(1)，其特征在于，在所述至少一个腹板(13)旁边，在所述下部件(3)中引入至少一个第二凹部(14)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的活塞(1)，其特征在于，所述第一凹部(10)经由倒圆的区域(11)过渡到所述下部件(3)的内部区域中。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的活塞(1)，其特征在于，所述下部件(3)在第一凹部(10)上方具有朝向处于所述上部件(2)内的内部区域(5)的穿通开口(9)。
7.根据权利要求6所述的活塞(1)，其特征在于，所述第一凹部(10)倒圆地过渡到所述穿通开口(9)中。
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