[发明专利]内燃机的活塞及其制造方法

说明书

本发明涉及一种内燃机的活塞(1)，该活塞包括具有环区(12)的活塞顶(11)，在该活塞顶上邻接围成内轮廓(10)的活塞裙(2)，该活塞裙具有两个相互对置的相对于活塞(1)的外轮廓回缩的箱壁(4)和两个相对于活塞(1)的外轮廓不回缩的裙壁(13)，其中箱壁(4)容纳毂(6)，活塞裙(2)具有裙支承部(3)，这些裙支承部与毂(6)连接；箱壁(4)的宽度(6)是在销轴线(7)与箱壁(4)的曲率连续的且切向连续的延续之间的交点，并且本发明涉及一种用于制造用于内燃机的活塞(1)的方法。

技术领域

本发明涉及按照各独立权利要求的相应的前序部分的特征的一种内燃机用活塞和一种制造方法。

背景技术

DE 10 2009 059 056 A1涉及一种内燃机用活塞，包括活塞顶、环绕的热坝和具有环形槽的环绕的环形部分以及活塞裙，其具有两个裙壁和两个相对环形部分回缩的、将各裙壁连接的箱壁，使得在各箱壁的区域内分别形成环形部分的一个自由的底侧，其中各箱壁设有具有毂孔的销毂。规定在环形部分的每个自由的底侧与为其配置的箱壁之间设置至少一个支承元件。这些支承元件构成在制造中麻烦地实现的裙在毂中的倾斜支承。

DE 10 2007 018 932 A1涉及一种内燃机的活塞，其包括具有环区的活塞顶，在该环区上邻接包围活塞内部空间的活塞裙，该活塞裙具有两个承载的裙壁部分和两个销毂。每个具有毂孔的销毂经由毂支承部连接于毂基体。因此DE 10 2007 018 932 A1是现有的活塞几何形状的示例，其具有按箱式活塞形式的沿销轴线方向回缩的裙。在这一种结构形式中需要大的壁厚并从而大量的材料使用，以便确保因在运行中产生的负荷引起的变形较微小。

在该已知的箱式活塞(Kastenkolben)中这样产生问题，即在内燃机的运行中通过气体压力和点火压力如此大的力作用到活塞上，以致可能在活塞上产生变形，在这一种情况下特别不利的是，环区只在裙壁的区域内得到支承，但在箱壁的区域内存在自由的悬伸的底侧。这导致环区在箱壁的区域内可能明显地向曲轴箱的方向变形。相反环区在裙壁的区域内由于箱壁和裙壁的刚性的结构只微小地变形。因此在箱壁过渡到裙壁中的区域中存在刚度突变。由此通过在环区变形时在箱壁的区域内产生的弯矩而产生应力，箱式活塞由于该应力而过度受载。

发明内容

本发明的目的是，简化活塞的制造并且在提高的稳定性的同时降低活塞的质量。

通过具有独立权利要求的特征的活塞和方法达到该本发明的目的。

按照本发明的解决方案在于，内燃机的活塞包括具有环区的活塞顶，在该活塞顶上邻接围成内轮廓的活塞裙，该活塞裙具有两个相互对置的相对于活塞的外轮廓回缩的箱壁和两个相对于活塞的外轮廓不回缩的裙壁，其中箱壁容纳毂，活塞裙具有裙支承部，这些裙支承部与毂连接；箱壁的宽度是在销轴线与箱壁的曲率连续的且切向连续的延续之间的交点。

已令人意想不到地证明，通过将箱壁的宽度设置作为在销轴线与箱壁的曲率连续的且切向连续的延续之间的交点，可以节省材料和活塞质量。通过按照本发明箱壁的构型，在提高的稳定性的同时相对至今已知的这种类型的活塞可以减小箱壁和裙壁的材料厚度。

在本发明的进一步构成中设定，裙支承部相对于通过活塞冲程轴线和垂直于销轴线的平面具有凹入的形状。

通过裙支承部的凹入的成型达到较高的稳定性。因此整个活塞、特别在悬伸的环区的区域内变成形状稳定的。

在本发明的进一步构成中设定，通过交点a2i、a3i、a2a、a3a描述裙支承部的方向，其中点a2i、a2a是在箱壁的曲率连续的且切向连续的延续与处在销轴线的高度上的外部的毂半径r之间的交点，并且点a3i、a3a是在箱壁的曲率连续的(krümmungsstetigen)且切向连续的(tangentenstetigen)延续与内轮廓的切向连续的延续之间的交点。

在本发明的进一步构成中设定，适用以下几何特性：