CN111207002A - 一种活塞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活塞，包括活塞本体、销轴和连杆，活塞本体的头部设有油腔，活塞本体的裙部设有一对销孔，连杆的小头套装在销轴上，销轴的两端与相应端的销孔套接，连杆的小头上设置有集油孔，油腔底部开设有条形注油槽，在连杆摆动时，集油孔的中心始终位于条形注油槽长度尺寸的垂向映射范围内，条形注油槽的宽度在集油孔尺寸的垂向映射范围内。该活塞具有结构简单可靠、可提高连杆小头进油量和进油效率、能对连杆小头持续补充润滑油的优点。

Description

一种活塞

技术领域

本发明主要涉及内燃机连杆的冷却润滑，尤其涉及一种活塞。

背景技术

连杆组是发动机的重要零件，连杆小头的小头孔安装活塞销，以连接活塞，工作时小头孔与活塞销之间有相对运动，小头孔中必须压入减磨衬套并有效润滑；为收集润滑油，连杆小头结构主要有：一是在连杆小头孔内镶嵌衬套并加工集油孔，另一种是在连杆杆身内钻有直通连杆小头的进油通道，在此基础上有二类润滑方法：一是从连杆杆身油道对连杆小头的销、孔连接供油润滑，简称为强制式润滑；二是通过连杆小头的集油孔对小头销、孔连接进行供油润滑，包括：飞溅式润滑、点射和飞溅式润滑。

一、强制式润滑，就是在连杆大头和小头之间有油道连接，润滑连杆瓦的润滑油一部分可通过此油道到达连杆小头，润滑活塞销和连杆衬套；

二、飞溅式润滑，就是在连杆小头顶端，开有集油孔收集发动机运转时曲轴甩动时溅起的润滑油滴，当润滑油被连杆小头的集油孔收集，并进入到销、孔连接，对连杆小头进行润滑冷却，此方式简单且不增加能量消耗；

三、点射和飞溅混合式润滑，包括飞溅式润滑和点射式润滑，点射式润滑就是把润滑油强制送达活塞头部冷却油腔，活塞内腔裙部两侧对称设置有喷油孔与活塞头部冷却油腔连通，喷油孔与集油孔摆动轨迹在同一平面上，当润滑油通过喷油孔并与沿销孔中心作摆动运动的连杆小头的集油孔位置对应，润滑油被集油孔收集，进入到销、孔连接，对连杆小头进行润滑冷却，实现了对润滑油的再利用。

连杆组工作条件相当严酷，在排放升级的大背景下，发动机结构更加紧凑，追求更高爆压、更高功率密度成为发动机持续提升性能的方向，这也对发动机的连杆组提出了更高要求，活塞、连杆的平均速度都较以前有了大幅度提高，连杆组因高速及高爆压而产生的高温、润滑不良等问题更加突出。

为满足发动机的使用要求，通过改进连杆的结构、选用性能更优的结构钢、耐热铝合金材料、在活塞头部设置冷却油腔等措施对活塞进行强制冷却，强化对连杆的润滑，取得了相应的效果。如：专利号：CN200820159361.0组合活塞、CN201510084881.4带内冷油腔结构的内燃机活塞及内燃机、CN201180046161.9用于内燃机的活塞、CN201320344303.6发动机连杆等现有技术为活塞的冷却和连杆的润滑提供了多种技术方案。

发动机运行时，连杆作上下往复运动，连杆小头销、孔连接始终处于进油、润滑、润滑油逃逸、再进油的过程中，活塞及连杆的运行速度越快，连杆小头的润滑油的逃逸越迅速，连杆小头销、孔连接润滑失效的风险就越大。

现有技术中强制式润滑方式能有效润滑连杆小头，但连杆杆身需要加工润滑油油道，增加制造成本，润滑过程中需要消耗发动机的功率将润滑油送入到连杆小头；基于润滑油贴面运行的特性，飞溅式润滑方式连杆小头集油孔的集油效果有限，润滑效果并不理想。而点射式润滑也存在着以下问题：一是连杆小头及集油孔的摆动角度与喷油孔位置点位对应时，润滑油才有机会进入到集油孔，活塞处于工作行程的下半区润滑油从冷却油腔流出，集油孔才能收集到润滑油，此时、集油孔与喷油孔是点位对应，集油时间短暂、进油效率低、连杆小头的进油量小，润滑效果有限；二是小头摆动时，活塞喷油孔位置高于集油孔或与集油孔对应，受此影响、单油腔结构活塞的压缩高度受到制约，从而增加活塞高度和活塞重量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单可靠、可提高连杆小头进油量和进油效率、能对连杆小头持续补充润滑油的活塞。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种活塞，包括活塞本体、销轴和连杆，所述活塞本体的头部设有油腔，活塞本体的裙部设有一对销孔，所述连杆的小头套装在销轴上，所述销轴的两端与相应端的销孔套接，所述连杆的小头上设置有集油孔，所述油腔底部开设有条形注油槽，在连杆摆动时，集油孔的中心始终位于条形注油槽长度尺寸的垂向映射范围内，条形注油槽的宽度在集油孔尺寸的垂向映射范围内。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述连杆小头于集油孔处设有用于将油导向集油孔的内凹导油面。

所述油腔包括环形油腔和中心油腔，所述环形油腔和中心油腔相互连通，所述条形注油槽开设在中心油腔底部并与其相通。

所述油腔包括环形油腔，所述环形油腔底部设有用于将油液由下向上导流的导油腔，所述条形注油槽开设在导油腔底部并与其相通。

所述活塞本体的头部内置有与环形油腔底部相通的导油管，所述导油管内腔为所述导油腔，所述条形注油槽开设在导油管底部并与其相通。

所述活塞本体头部下方的内腔设有与环形油腔底部相通的导油板，所述导油板与活塞本体的内壁之间形成所述导油腔，所述条形注油槽开设在导油板上并与导油腔相通。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的活塞，运行时，冷却润滑油进入油腔，连杆在活塞裙部的内腔摆动，冷却润滑油从油腔进入底部的条形注油槽，由条形注油槽有节奏的进入连杆小头上的集油孔，从而对连杆小头进行冷却润滑。较传统结构而言，该结构中的集油孔的中心始终位于条形注油槽长度尺寸的垂向映射范围内，即在连杆的摆动行程内，集油孔始终与上部的条形注油槽存在对应关系，形成了一种映射式面对应集油结构，有效增加了集油时间，提高了连杆小头的进油量和进油效率，对连杆小头持续补充润滑油，从而提高了冷却润滑效果；进一步条形注油槽的宽度在集油孔尺寸的垂向映射范围内，这使得条形注油槽出来的冷却润滑油在充分满足下方的集油孔的集油量要求，彻底解决了连杆小头润滑失效的问题；该条形注油槽和集油孔均设置在活塞本体内部，有利于节约并充分利用活塞内腔的结构空间，缩小活塞压缩高的高度，为降低活塞高度、降低活塞重量，减少功率消耗创造条件；冷却润滑油被送入到集油孔，在对连杆小头冷却润滑的同时，在连杆摆动的作用下对销轴和销孔进行辅助冷却，降低销轴和销孔的温度，提高了可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例1的主视结构示意图。

图2是本发明实施例1的仰视结构示意图。

图3是本发明实施例2的主视结构示意图。

图4是本发明实施例2的仰视结构示意图。

图5是本发明实施例2中导油管的结构示意图。

图6是本发明实施例3的主视结构示意图。

图7是本发明实施例3的仰视结构示意图。

图8是本发明实施例3中导油板的结构示意图。

图中各标号表示：

1、活塞本体；11、油腔；111、环形油腔；112、中心油腔；113、导油腔；12、销孔；13、条形注油槽；2、销轴；3、连杆；31、集油孔；32、内凹导油面；4、导油管；5、导油板。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

图1至图2示出了本发明活塞的第一种实施例，包括活塞本体1、销轴2和连杆3，活塞本体1的头部设有油腔11，活塞本体1的裙部设有一对销孔12，连杆3的小头套装在销轴2上，销轴2的两端与相应端的销孔12套接，连杆3的小头上设置有集油孔31，油腔11底部开设有条形注油槽13，在连杆3摆动时，集油孔31的中心始终位于条形注油槽13长度尺寸的垂向映射范围内，条形注油槽13的宽度在集油孔31尺寸的垂向映射范围内。该结构运行时，冷却润滑油进入油腔11，连杆3在裙部的内腔摆动，冷却润滑油从油腔11进入底部的条形注油槽13，由条形注油槽13有节奏的进入连杆3小头上的集油孔31，从而对连杆3小头进行冷却润滑。较传统结构而言，该结构中的集油孔31的中心始终位于条形注油槽13长度尺寸的垂向映射范围内，即在连杆3的摆行程内，集油孔31始终与上部的条形注油槽13存在对应关系，形成了一种映射式面对应集油结构，有效增加了集油时间，提高了连杆3小头的进油量和进油效率，对连杆3小头持续补充润滑油，从而提高了冷却润滑效果；进一步条形注油槽13的宽度在集油孔31尺寸的垂向映射范围内，这使得条形注油槽13出来的冷却润滑油充分满足下方的集油孔31的集油量要求，彻底解决了连杆3小头润滑失效的问题；该条形注油槽13和集油孔31均设置在活塞本体1内部，有利于节约并充分利用活塞内腔的结构空间，缩小活塞压缩高的高度，为降低活塞高度、降低活塞重量，减少功率消耗创造条件；冷却润滑油被送入到集油孔31，在对连杆3小头冷却润滑的同时，在连杆3摆动的作用下对销轴2和销孔12进行辅助冷却，降低销轴2和销孔12的温度，提高了可靠性。

本实施例中，连杆3小头于集油孔31处设有用于将油导向集油孔31的内凹导油面32。冷却润滑油一般具有沿面流动的特性，该结构中，内凹导油面32的设置使得冷却润滑油在连杆3小头外表面流动时会快速沿内凹导油面32进入集油孔31，一方面进一步提高了进油效率，另一方面可进一步防止润滑油逃逸。

本实施例中，油腔11包括环形油腔111和中心油腔112，环形油腔111和中心油腔112相互连通，条形注油槽13开设在中心油腔112底部并与其相通。该结构为双油腔活塞，环形油腔111的冷却润滑油进入中心油腔112，再由中心油腔112进入条形注油槽13，其结构简单实用。

实施例2：

图3至图5示出了本发明活塞的第二种实施例，该活塞与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例中，油腔11包括环形油腔111，环形油腔111底部设有用于将油液由下向上导流的导油腔113，条形注油槽13开设在导油腔113底部并与其相通。该结构为单油腔活塞，润滑油在势能的作用下，从环形油腔111底部喷出，经导油腔113改变流动方向，从低位喷油口流入到高位的条形注油槽13，实现对连杆小头的润滑，充分利用资源，不增加发动机功率消耗，解决了高速柴油机连杆3小头润滑油逃逸快，润滑失效的问题。

本实施例中，活塞本体1的头部内置有与环形油腔111底部相通的导油管4，导油管4内腔为导油腔113，条形注油槽13开设在导油管4底部并与其相通。该结构中，导油管4铸造在活塞本体1的头部内，其位于活塞内腔与燃烧室之间，润滑油在势能的作用下，从环形油腔111底部喷出经导油管4改变流动方向，从低位喷油口流入到高位的条形注油槽13，其结构简单可靠。

实施例3：

图6至图8示出了本发明活塞的第三种实施例，该活塞与实施例2基本相同，区别仅在于：本实施例中，活塞本体1头部下方的内腔设有与环形油腔111底部相通的导油板5，导油板5与活塞本体1的内壁之间形成导油腔113，条形注油槽13开设在导油板5上并与导油腔113相通。该结构同样为单油腔活塞，导油板5焊接在活塞本体1头部下方的内腔壁上，，导油板5与活塞本体1的内壁之间形成导油腔113，润滑油在势能的作用下，从环形油腔111底部喷出经导油板5的约束，在导油腔113内改变流动方向，从低位喷油口流入到高位的条形注油槽13，其结构简单可靠。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种活塞，包括活塞本体（1）、销轴（2）和连杆（3），所述活塞本体（1）的头部设有油腔（11），活塞本体（1）的裙部设有一对销孔（12），所述连杆（3）的小头套装在销轴（2）上，所述销轴（2）的两端与相应端的销孔（12）套接，其特征在于：所述连杆（3）的小头上设置有集油孔（31），所述油腔（11）底部开设有条形注油槽（13），在连杆（3）摆动时，集油孔（31）的中心始终位于条形注油槽（13）长度尺寸的垂向映射范围内，条形注油槽（13）的宽度在集油孔（31）尺寸的垂向映射范围内。

2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于：所述连杆（3）小头于集油孔（31）处设有用于将油导向集油孔（31）的内凹导油面（32）。

3.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于：所述油腔（11）包括环形油腔（111）和中心油腔（112），所述环形油腔（111）和中心油腔（112）相互连通，所述条形注油槽（13）开设在中心油腔（112）底部并与其相通。

4.根据权利要求2所述的活塞，其特征在于：所述油腔（11）包括环形油腔（111），所述环形油腔（111）底部设有用于将油液由下向上导流的导油腔（113），所述条形注油槽（13）开设在导油腔（113）底部并与其相通。

5.根据权利要求4所述的活塞，其特征在于：所述活塞本体（1）的头部内置有与环形油腔（111）底部相通的导油管（4），所述导油管（4）内腔为所述导油腔（113），所述条形注油槽（13）开设在导油管（4）底部并与其相通。

6.根据权利要求4所述的活塞，其特征在于：所述活塞本体（1）头部下方的内腔设有与环形油腔（111）底部相通的导油板（5），所述导油板（5）与活塞本体（1）的内壁之间形成所述导油腔（113），所述条形注油槽（13）开设在导油板（5）上并与导油腔（113）相通。

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