[發(fā)明專利]減小壓縮高度的雙通道活塞、其活塞組件及其構(gòu)建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580076905.X
• 申請(qǐng)日: 2015-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN107257885B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 米格爾·阿澤維多;M·溫因格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天納克公司
• 主分類號(hào): F02F3/22
• 分類號(hào): F02F3/22;F16J1/08;F16J1/09;F16J1/14
• 代理公司: 北京市君合律師事務(wù)所 11517
• 代理人: 吳龍瑛;閔森森

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N活塞組件、用于其的活塞及構(gòu)建方法。該組件包含活塞頭和連桿，連桿通過活塞銷可操作地與活塞頭耦接。活塞頭包括具有燃燒碗和頂內(nèi)表面的上冠部。下冠部包括軸向?qū)?zhǔn)以接納活塞銷的銷孔。下冠部的上壁具有進(jìn)油口、出油口和支承在活塞銷上的凹形鞍狀支承面。在上冠部和下冠部的壁部之間形成環(huán)形外冷卻通道，其中該外冷卻通道圍繞內(nèi)冷卻通道。連桿被固定至活塞銷以用于聯(lián)合擺動(dòng)。連桿具有與活塞銷中的通孔流體連通的油道，以允許油經(jīng)由進(jìn)油口流過油道而進(jìn)入內(nèi)冷卻通道。

相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2014年12月30日提交的、序列號(hào)為62/098,181的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)和2015年12月28日提交的、序列號(hào)為14/981,319的美國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，所述專利申請(qǐng)通過引用而整體并入本文。

背景技術(shù)

1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其涉及活塞及其構(gòu)建方法。

2.相關(guān)技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)制造商正面臨越來越多的提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率和性能的要求，其中包括但不限于：提高燃油經(jīng)濟(jì)性，提高燃油燃燒，減小油耗，提高排氣溫度用于車內(nèi)熱量的后續(xù)使用，增加氣缸孔內(nèi)的壓縮荷載和溫度，減輕重量以及使發(fā)動(dòng)機(jī)變得更加緊湊。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，需要減小活塞的尺寸和壓縮高度，然而，燃燒室內(nèi)提升的溫度和壓縮荷載需要堅(jiān)固的活塞以維持在可工作的溫度和加載限度內(nèi)。因此，雖然希望提高燃燒室內(nèi)的溫度和壓縮荷載，但有一種折衷在于，這些增加限制了壓縮高度、進(jìn)而發(fā)動(dòng)機(jī)的整體尺寸可以被減小的程度。此外，由于作用于活塞上的溫度和載荷的提升的需求要求活塞保持堅(jiān)固并由鋼材質(zhì)來制造，所以發(fā)動(dòng)機(jī)的重量可以被減輕的程度受到了限制。

根據(jù)本發(fā)明所構(gòu)建的活塞能夠經(jīng)受上述現(xiàn)代的性能要求，同時(shí)還具有減小的壓縮高度和減輕的重量，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，當(dāng)閱讀公開內(nèi)容并查看附圖時(shí)，這將是顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的活塞由鋼構(gòu)造而成，從而為活塞提供了增強(qiáng)的強(qiáng)度和耐久性，以承受諸如那些在現(xiàn)代高性能發(fā)動(dòng)機(jī)中所見的氣缸孔內(nèi)增加的壓縮荷載。為了進(jìn)一步提高活塞的強(qiáng)度和剛性，環(huán)形外冷卻通道可包括多個(gè)沿著頂內(nèi)表面延伸的周向隔開的肋，這些肋在外冷卻通道的外環(huán)形帶區(qū)域和內(nèi)壁之間徑向延伸。此外，為了增強(qiáng)對(duì)活塞的冷卻，除了外冷卻通道外，活塞還進(jìn)一步包括封閉的或大體上封閉的中央內(nèi)冷卻通道，從而允許活塞承受在現(xiàn)代的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)中遇到的高溫。此外，由于活塞的新穎構(gòu)造，活塞的壓縮高度(CH)和重量能夠被最小化，從而允許其中部署有活塞的發(fā)動(dòng)機(jī)被制造得更加緊湊和重量輕。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞組件。該活塞組件包括了活塞頭和連桿，所述連桿可操作地通過活塞銷與活塞頭耦接。活塞頭具有上冠部和下冠部，其中上冠部形成具有懸垂于其中的燃燒碗的上燃燒表面，并具有與所述燃燒碗相對(duì)的頂內(nèi)表面。上冠部還包括至少部分地形成環(huán)形帶區(qū)域的周向連續(xù)的上外壁部分，以及從頂內(nèi)表面懸垂的周向連續(xù)的上內(nèi)壁部分，其中上內(nèi)壁部分徑向向內(nèi)與所述上外壁部分以大體上同心的關(guān)系隔開。下冠部從上冠部懸垂以形成一對(duì)橫向隔開的銷座，所述銷座具有被構(gòu)造成用于接納活塞銷的軸向?qū)?zhǔn)的銷孔。一對(duì)徑向相對(duì)的裙部在活塞銷座之間延伸，并且下冠部的上壁具有形成在其中的凹形鞍狀支承面，該支承面在活塞銷座之間延伸以與銷孔結(jié)合來提供支承活塞銷的整體長(zhǎng)度的連續(xù)的支承表面。上壁具有至少一個(gè)進(jìn)油口和至少一個(gè)出油口以便于冷卻活塞組件。下冠部具有周向連續(xù)的下外壁部分和周向連續(xù)的下內(nèi)壁部分，兩者都從下冠部的上壁向上延伸，其中環(huán)形上外壁部分與環(huán)形下外壁部分被彼此固定，并且環(huán)形上內(nèi)壁部分與環(huán)形下內(nèi)壁部分被彼此固定，從而形成圍繞內(nèi)冷卻通道的環(huán)形外冷卻通道。連桿有一端固定到活塞銷，用以與其聯(lián)合擺動(dòng)。活塞銷具有大體橫向于其長(zhǎng)度方向延伸的通孔，并且連桿具有油道，該油道與通孔對(duì)準(zhǔn)用于流體連通，從而允許油流經(jīng)連桿、流經(jīng)活塞銷以及流經(jīng)進(jìn)油口進(jìn)入內(nèi)冷卻通道，于是油可以自由地通過至少一個(gè)出油口從內(nèi)冷卻通道向外流動(dòng)。