[发明专利]具有通道的无销活塞

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2013年9月16日的美国临时申请序列No.61/878,507以及提交于2014年9月16日的美国实用申请序列No.14/487,498的优先权，其通过全文引用并入本申请。

技术领域

本发明通常涉及内燃发动机，且更特别地涉及用于内燃发动机的活塞和连接构件。

背景技术

已知内燃发动机具有活塞和连杆组件，其需要使用曲柄销用于可操作地将连杆的小端连接至活塞。特别地，已知活塞结构包括一活塞主体，活塞主体具有一对销壳，从主体顶部向下延伸至一对轴向对齐的销孔，所述销孔相互之间横向间隔开。为了将旋转运动转化为活塞的直线运动，连杆的大端连接至发动机的曲柄轴，连杆的小端接纳于销壳之间，用于通过曲柄销可操作地连接至活塞。为了有助于减小曲柄销和销孔之间的摩擦，已知将径向轴承插入销孔内。尽管这些活塞和连杆组件已被广泛接受和使用，但是人们仍持续不断地投入以实现某些目标，例如，减小重量、提升制造效率以及降低部件成本。

不需要连杆和活塞主体之间的曲柄销连接的活塞是已知的。这些活塞结构直接将活塞主体连接至连杆。活塞具有一凸台(boss)，从活塞主体的顶部向下延伸，凸台中形成有单个孔，具有筒形或球形的套(pocket)。构造连杆通常以与常规活塞相同的方式，一柄延伸至小端。但是，所述小端没有设置一曲柄销孔，而是具有一从所述柄的侧面横向向外延伸的外表面，以提供一筒形或球形的表面，用于容纳在所述孔套中。

根据本发明构造的活塞，不需要曲柄销，除了那些对于活塞组件领域的技术人员来说很容易想到的以外，还进一步推进了实现以上所述的目标。本发明还有一个目的是提供改进的钢活塞，其重量相对较轻(即质量更小)且能够充分冷却防止过热。

发明内容

一种活塞和连杆组件，包括沿一中心轴延伸具有在上的顶部的活塞主体和沿所述中心轴从所述顶部向下延伸的凸台。所述凸台具有相对的侧面，所述侧面沿中心轴的相对的侧面延伸至一自由端，以及一用于容纳连杆的小端的套。所述凸台进一步包括一延伸通过自由端进入套中的开口。所述组件进一步包括一连杆，其终止于一小端，具有球型的形状，配置为用于容纳于所述套中以及具有一柄，延伸至另一端，配置为用于可操作地连接至曲柄轴。

所述活塞采用钢材料制成，提供了强度和耐用性，比非钢活塞能够承受更高的温度和压力。所述活塞制造为两部分，在上的顶部部分和在下的凸台或主体部分。所述部分的其中一个或二者可采用锻造或等同的制造工艺制造。在上的顶部部分包含燃烧室整体或一部分，且可包含侧壁部分上的环形槽中的一个或多个。在下的主体部分包含侧壁且可包含环形槽中的一个或多个。

两部分永久性地结合在一起，例如通过摩擦焊接或者感应焊接。一冷却通道设置于顶部部分和主体部分之间。流通进入和通过冷却通道的油保持防止在上的顶部部分及其边缘过热。

在组装根据本发明的一个实施例的活塞和连杆的过程中，将球端从凸台的下开口端插入，从连杆的操作位置旋转90°。这使得球端的扁平部分能够进入套。然后将杆旋转90°至其操作位置。一对C型夹安装至适当的位置，防止活塞相对于杆旋转。

本发明的另一实施例包括一连杆，所述连杆具有在上端或小端的筒形构件，以及一活塞构件，所述活塞构件具有筒形的插口。在该实施例中，通过横向于连杆的纵向方向将小端滑动至插口中将所述连杆连接至活塞构件。

根据本发明制造的一种活塞和连杆组件，除了那些对于活塞领域的技术人员来说很容易想到的之外，其减少了活塞组件中部件的数量、减小了活塞组件的受压高度、减小了活塞组件的往复质量以及提供了具有长使用寿命的活塞组件和相关的部件。

当根据附图和所附权利要求考虑本发明的以下描述时，本发明的其它特征和细节将变得显而易见。

附图说明

考虑到对以下优选实施例、所附权利要求和附图的具体描述，本发明的这些和其它方面、特征和优势对于本领域的技术人员来说将变得显而易见。

图1为根据本发明的一种活塞和连杆的一个具体实施例的部分剖开透视图。

图2为本发明如图1中所示的具体实施例的横截面视图；

图3为本发明如图1中所示的具体实施例的横截面视图；

图4为图3中所示实施例的横截面视图，所述横截面为沿图3中的直线4-4和在箭头的方向上所取的。

图5为根据本发明的一种活塞和连杆的图1的具体实施例的另一透视图。

图6、7和8所示为本发明可选的实施例。

具体实施方式