[发明专利]内燃机活塞

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机活塞，该活塞具有活塞头，该活塞头具有活塞顶、活塞顶岸、活塞环部和含有凹坑底、凹坑壁以及由环形构件构成的嵌入件的燃烧顶凹坑，该嵌入件借助于咬边固定在活塞头中。

背景技术

由文献DE-AS 1 032 600和DE 43 40 267 A1已知这种类型的活塞。该活塞具有凹坑边缘加强部，该凹坑边缘加强部由环形构件构成并且借助于咬边固定在活塞头中。

然而已经发现，在发动机运转过程中活塞产生温度变化应力的情况下在构件的后面、在活塞头的材料中会出现裂纹，该裂纹导致活塞过早发生故障。

发明内容

本发明的目的在于，改进这种类型的活塞，从而在形成凹坑边缘加强部的构件的区域中降低活塞头中形成裂纹的风险。

实现方案在于，使该构件具有在凹坑一侧的内壁，该内壁平坦地且连续地延伸至凹坑底。

根据本发明的、形成凹坑边缘加强部的、活塞头中的构件的设计降低了在凹坑底区域中形成缝隙的风险，由于活塞头的材料和构件的材料具有不同的热膨胀系数所以在发动机运转时由于活塞的温度变化应力而出现该缝隙。无论使用何种材料以及它们的温度系数如何，活塞头材料、构件材料或者两者材料的膨胀率总是导致构件始终牢固且平整地压紧到活塞头上。在活塞冷却时，在该区域中由于根据本发明的、构件的这种设计而避免了在凹坑壁或凹坑底的区域中形成缝隙。

从属权利要求给出了有利的扩展方案。

在一个特别优选的扩展方案中，构件具有端面和活塞顶岸一侧的外表面，该外表面连续地径向向外延伸至活塞顶，从而形成尖角，并且该端面和活塞顶齐平地设置。另外，以这种方式在活塞顶的区域中避免了由于温度变化应力而导致缝隙形成。

根据个别情况的需要，可以部分地或完全地由构件构成活塞顶凹坑的凹坑壁。

凹坑一侧的内表面优选通过倒圆过渡到该构件的端面中。由此形成的凹坑边缘圆角使得在凹坑边缘受到高的热负荷时在该区域的构件中形成裂纹的风险得到降低。

构件优选由基于碳的材料构成，例如聚粒状的合成碳或石墨，特别是模压的碳和石墨。该材料不仅轻质而且在温度变化时很稳定。

活塞主体可以特别是由基于铝的轻金属合金构成。这种材料具有特别高的温度膨胀系数，因此本发明特别适用于这些活塞类型。

附图说明

下面根据附图详细说明本发明的实施例。在示意性的、未按精确比例的图中：

图1以剖面图示出了根据本发明的活塞的第一实施例；

图2以放大的局部剖面图示出了根据本发明的活塞的另一个实施例。

具体实施方式

图1以剖面图示出了根据本发明的活塞10的、特别优选的第一实施例。在本实施例中活塞10具有由一个部件构成的活塞主体11，该活塞主体在本实施例中由基于铝的轻金属合金制成。当然可以借助所有由一个部件或多个部件构成的活塞类型实现本发明。活塞主体11具有：活塞顶的一部分12；环绕的活塞顶岸13以及具有用于容纳活塞环（未示出）的环形槽的环绕的活塞环部14。此外，大约在活塞环部14的高度上设有环绕的冷却通道15。活塞主体11还具有活塞顶凹坑16的底部16a。因此活塞主体11构成活塞10的活塞头17的大部分。

活塞主体11还构成根据本发明的活塞10的活塞裙21。该活塞裙21以已知的方式具有毂22和用于容纳活塞销（未示出）的毂孔23。

活塞头17中还容纳有环形的构件24。构件24具有端面25、在活塞顶岸一侧的外表面26以及在凹坑一侧的内表面27。构件24在本实施例中以已知的方式由基于碳的材料制成，例如聚粒状的合成碳或石墨，特别是颗粒大小小于1000μm、疲劳强度至少为10MPa、导热性在10至100W/mK之间、弹性模量在10至20GPa之间以及密度在1.7至2.2g/cm3之间的模压的碳和石墨。

借助咬边28这样在活塞头17中固定构件24，即，在本实施例中该构件的在凹坑一侧的内表面27构成活塞顶凹坑16的整个凹坑壁。

构件24的、凹坑一侧的内表面27平坦地且连续地延伸至活塞顶凹坑16的凹坑底16a。这里，构件24的、活塞顶岸一侧的外表面26和凹坑一侧的内表面27构成逐渐形成尖角的、环绕的边缘29。以这种方式在凹坑底16a的区域中避免了由于温度变化应力而导致缝隙形成。