專利名稱：用于內(nèi)燃機的銷轂以及設有該銷轂的活塞的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機活塞的銷轂，其中，該銷轂設有轂內(nèi)表面和轂外表面 以及還設有用于容納活塞銷的轂孔。本發(fā)明還涉及一種用于內(nèi)燃機的活塞，該活塞具有前 述類型的銷轂。
背景技術：
根據(jù)銷轂的結構可以理解，在工作狀態(tài)下，在活塞頂產(chǎn)生的燃氣壓力通過銷轂傳 遞到活塞銷上。由此局部產(chǎn)生升高的應力，該應力例如在銷轂中能夠導致斷裂形成。特別 在四沖程發(fā)動機中所采用的具有很小壓縮高度的活塞上，由燃氣壓力在活塞頂產(chǎn)生的應力 能夠超過可承載量。為了較小這個應力，例如根據(jù)文獻DE 102004008097A1的公開內(nèi)容提 供了，在活塞頂?shù)姆较蛏嫌诨钊字性O置一個高橢圓度。然而由此得出，特別是相對于具有 橫橢圓度的銷轂該方案造成了轂強度的減小。此外又出現(xiàn)的問題是，具有高橢圓度的銷轂 單方面地還能夠導致不希望的噪音，該噪音是由于活塞銷的運動產(chǎn)生的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，這樣進一步開發(fā)一種結構適宜的銷轂，S卩，在改善轂強 度的同時，既能夠減小在活塞頂區(qū)域中的應力，還能夠避免不希望的噪音，而且使銷轂中的 強度基本不受到破壞。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有權利要求1的特征的銷轂以及一種設有 該銷轂的活塞。由本發(fā)明可知，轂孔在轂頂點上具有型腔，該型腔的深度沿著轂結構在轂外 表面的方向上逐漸減小。令技術人員驚訝之處在于，通過本發(fā)明轂孔的結構方案使本發(fā)明銷轂的強度顯著 提高，并且同時顯著降低了活塞頂應力。本發(fā)明銷轂的強度的提高涉及到，除去了在轂頂點 上的作為應力組成的徑向液力排液壓力，并且因此使本發(fā)明銷轂的負載能力顯著提高。活 塞頂應力的較小由此反向導致了，在活塞銷的周長方向上實現(xiàn)載荷圍繞分布，這樣的載荷 圍繞分布積極影響到活塞銷的變形情況和由此產(chǎn)生的局部延伸和應力。同時，相對于現(xiàn)有 技術的具有高橢圓度的轂孔，本發(fā)明在工作狀態(tài)下還使噪音發(fā)展減弱，這是因為基本的轂 結構(也就是轂孔的橫截面結構)可以不依賴于本發(fā)明設置的型腔的形狀和結構而任意進 行選擇。由此使轂結構對于各種情況要求下的匹配程度得到改善。此外，本發(fā)明設置的型 腔作為儲油裝置還用于改善轂孔的潤滑。因此本發(fā)明還能夠實現(xiàn)較少消耗的目的。從屬權利要求提供了具有優(yōu)勢的擴展方案。本發(fā)明設置的型腔優(yōu)選延伸經(jīng)過銷轂50%至90%的長度，特別經(jīng)過銷轂60%至 80%的長度。由此為本發(fā)明銷轂的單獨結構提供一個附加的間隙，例如使銷轂能夠在轂外 表面和/或轂內(nèi)表面的區(qū)域上具有成型孔。本發(fā)明設置的型腔在轂內(nèi)表面上的寬度例如至少為活塞銷直徑的20%，特別為活 塞銷直徑的25%至40%。由此可以使本發(fā)明銷轂的強度進一步得到優(yōu)化，例如使傳統(tǒng)的銷轂強度提高到120%以上。為了優(yōu)化本發(fā)明銷轂的強度，本發(fā)明設置的型腔在一種方案中可以這樣進行設 置，即，在轂內(nèi)表面上，使本發(fā)明設置的型腔的邊緣的端點相對于活塞銷的中心軸所組成的 夾角為30°至50°。由本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例可知，本發(fā)明設置的型腔的邊緣的橫截面結構具有疊 加在轂孔上的橢圓度的形狀。這促使了，本發(fā)明設置的型腔及其邊緣借由一適度延伸的連 續(xù)的過渡而過渡到轂孔中。因此使型腔邊緣的機械載荷在工作狀態(tài)下減小，并且還避免了 活塞銷或轂摩擦以及活塞銷或轂腐蝕的危險。分別根據(jù)各種情況的要求，能夠使橢圓度設置成正或負偏差值的雙橢圓度、高次 函數(shù)的橢圓度或局部呈正弦曲線結構的形狀偏差。在一個優(yōu)選的擴展方案中，疊加的橢圓 度的橢圓直徑在轂外表面的方向上逐漸減小并且在轂孔逐漸減小的周長區(qū)域上延伸，從而 在該實施例中還提供有一個附加的間隙，用于本發(fā)明銷轂的特殊結構。本發(fā)明設置的型腔形成在圓柱形的或具有橫橢圓度的銷轂中。特別是在具有橫橢 圓度的銷轂的條件下可以實現(xiàn)尤其高的轂強度。最后，本發(fā)明優(yōu)點還在于，轂孔中設有至少延伸穿過轂孔一部分周長的油槽，該油 槽通入到本發(fā)明設置的型腔中，從而進一步改善潤滑作用。


接下來根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。圖中示意性而非標準性地示出了示意圖圖1示出了設有本發(fā)明銷轂的活塞的實施例的局部截面圖；圖2示出了沿圖1中II _ II線的截面圖；圖3示出了沿圖1中III-III線的截面圖；圖4示出了沿圖3中IV-IV線的局部放大截面圖。
具體實施例方式圖1和圖2示出了在該實施例中的一體式活塞10。該活塞10具有活塞頭11，該 活塞頭包括活塞頂12、圍繞的活塞頂岸13和圍繞的活塞環(huán)區(qū)14，該活塞環(huán)區(qū)設有用于未示 出的活塞環(huán)的活塞環(huán)槽15。在活塞頭11的下方設有活塞裙16以及銷轂17，該銷轂分別設 有用于容納活塞銷(未示出)的轂孔18，轂孔具有側表面18a。銷轂17分別具有轂內(nèi)表面 17a和轂外表面17b。根據(jù)本發(fā)明，銷轂17是這樣構成的，S卩，轂孔18在轂頂點上分別具有型腔 (TaSChe)20。型腔20例如能夠通過銑削工具加工形成在轂孔18中。在該實施例中，每個 型腔20都具有圓弧形的橫截面結構(參見圖4)，型腔的深度在底側轂表面上開始沿著轂 結構在轂外表面17b的方向上逐漸減小。換句話說型腔20沿著轂外表面17b的方向越來 越趨于平坦，從而最終過渡到轂孔18的側表面18a上。如圖1所示，在該實施例中，在轂孔 18的表面上還設有油槽22，該油槽至少延伸穿過轂孔18周長的一部分。在該實施例中，油 槽22大體設置在轂頂點上，并且優(yōu)選油槽的深度為0. 01至1mm。油槽22用于進一步改善 油量分配以及轂潤滑。
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特別由圖3可知，該實施例中，型腔20的總長度大約為轂孔長度的80%，從而在轂 外表面17b的區(qū)域中實現(xiàn)了，提供具有任意結構(未示出)的成型孔。分別根據(jù)各種情況 的要求，還能夠在轂內(nèi)側17a的區(qū)域中設置一成型孔。這些成型孔對于技術人員來說是公 知技術。特別由圖4可知，該實施例中，型腔20的邊緣21的端點21a、21b在轂內(nèi)表面17a 上相對于活塞銷的中心軸M所組成的夾角a大約為45°。優(yōu)選張角a大約為30°至50°。在所示實施例中，特別由圖3和圖4可知，型腔20的圍繞的邊緣21具有疊加的橢 圓度23。該疊加在轂孔18上的橢圓度23用于減小在型腔20的區(qū)域中由活塞銷產(chǎn)生的載 荷。疊加的橢圓度23能夠特別以公知的方式使型腔20的邊緣21的橫截面結構以正或負 偏差值的雙橢圓度、高次函數(shù)的橢圓度或局部呈正弦曲線結構的形狀偏差而進行疊加。所 述的疊加的橢圓度例如能夠在轂孔18的圓形加工條件下形成，特別借由3D控制的機械設 備產(chǎn)生。在該實施例中，轂孔18作為純圓柱形轂孔示出(參見圖2)。轂孔18還能夠以特 別具有優(yōu)勢的方式而具有公知的用于改善轂強度的橫橢圓度。在此可替換地或附加地，使 轂孔18除了型腔20以外還能夠在轂外表面17b的區(qū)域和/或轂內(nèi)表面17a的區(qū)域上具有 在此未示出的任意結構的成型孔。
權利要求
一種用于內(nèi)燃機活塞(10)的銷轂(17)，其中，所述銷轂(17)設有轂內(nèi)表面(17a)和轂外表面(17b)以及還設有用于容納活塞銷的轂孔(18)，其特征在于，所述轂孔(18)在轂頂點上具有型腔(20)，所述型腔的深度沿著轂結構在所述轂外表面(17b)的方向上逐漸減小。
2.根據(jù)權利要求1所述的銷轂，其特征在于，所述型腔延伸經(jīng)過所述銷轂(17)50%至 90%的長度。
3.根據(jù)權利要求2所述的銷轂，其特征在于，所述型腔(20)延伸經(jīng)過所述銷轂 (17)60%至80%的長度。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的銷轂，其特征在于，所述銷轂(17)在所述轂外表面(17b) 的區(qū)域和/或所述轂內(nèi)表面(17a)的區(qū)域上具有成型孔。
5.根據(jù)前述任意一項權利要求所述的銷轂，其特征在于，所述型腔(20)在所述轂內(nèi)表 面(17a)上的寬度至少為活塞銷直徑的20%。
6.根據(jù)權利要求5所述的銷轂，其特征在于，所述型腔(20)在所述轂內(nèi)表面(17a)上 的寬度為活塞銷直徑的25%至40%。
7.根據(jù)前述任意一項權利要求所述的銷轂，其特征在于，在所述轂內(nèi)表面(17a)上，所 述型腔(20)的邊緣(21)的端點(21a、21b)相對于所述活塞銷的中心軸(M)所組成的夾角 (a )為 30° 至 50°。
8.根據(jù)前述任意一項權利要求所述的銷轂，其特征在于，所述型腔(20)的邊緣(21)的 橫截面結構具有疊加在所述轂孔(18)上的橢圓度(23)的形狀。
9.根據(jù)權利要求8所述的銷轂，其特征在于，所述橢圓度(23)設置成正或負偏差值的 雙橢圓度、高次函數(shù)的橢圓度或局部呈正弦曲線結構的形狀偏差。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的銷轂，其特征在于，疊加的橢圓度(23)的橢圓直徑在所 述轂外表面(17b)的方向上逐漸減小。
11.根據(jù)權利要求8至10中任意一項所述的銷轂，其特征在于，疊加的橢圓度(23)的 橢圓直徑在所述轂孔(18)逐漸減小的周長區(qū)域上延伸。
12.根據(jù)前述任意一項權利要求所述的銷轂，其特征在于，所述型腔(20)形成在圓柱 形的銷轂(17)中。
13.根據(jù)權利要求1至11中任意一項所述的銷轂，其特征在于，所述型腔(20)形成在 具有橫橢圓度的銷轂(17)中。
14.根據(jù)前述任意一項權利要求所述的銷轂，其特征在于，所述轂孔(18)中設有至少 延伸穿過所述轂孔一部分周長的油槽(22)，所述油槽通入到所述型腔(20)中。
15.一種用于內(nèi)燃機的活塞(10)，其特征在于，所述活塞具有根據(jù)權利要求1至14中 任意一項所述的銷轂(17)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機活塞(10)的銷轂(17)，其中，銷轂(17)設有轂內(nèi)表面(17a)和轂外表面(17b)以及還設有用于容納活塞銷的轂孔(18)。根據(jù)本發(fā)明，轂孔(18)在轂頂點上具有型腔(20)，該型腔的深度沿著轂結構在轂外表面(17b)的方向上逐漸減小。
文檔編號F16J1/16GK101896744SQ200880120720
公開日2010年11月24日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權日2007年12月14日
發(fā)明者沃爾夫岡·伊斯勒 申請人:馬勒國際公司