[发明专利]一种组合隔热活塞螺栓连接结构

说明书

技术领域

本发明属于发动机活塞技术领域，尤其是涉及一种组合隔热活塞螺栓连接结构。

背景技术

目前四冲程柴油机多采用铸铝活塞以实现减小活塞质量，降低活塞往复惯性力的目的，但铸铝活塞所能承受的极限温度较低，约为420度，随着发动机燃烧压力不断升高，活塞承受的温度不断升高，铸铝活塞已难以承受如此高的温度，极易导致活塞烧蚀。

为解决上述问题，一种方法是在活塞顶面设置隔热涂层，以减小燃烧室到活塞的热传递，降低活塞表面温度，然而隔热涂层在活塞热变形的影响下极易发生开裂、脱落等问题，其可靠性问题仍难以解决，不建议采用；另一种方法是采用钢顶铝裙的组合活塞，钢顶可承受较高的温度，不易发生活塞烧蚀，但由钢顶传导至铝体的温度较高，必须采用冷却油道进行冷却，增加了设计、加工的难度。另外，采用此类组合结构活塞需使用螺栓连接，当活塞受热膨胀时，活塞受到的拉伸载荷急剧增加，导致螺栓与铝体接触面接触压力非常大，易导致铝体在与螺栓头接触的位置开裂。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种可以承受顶面更高温度的组合隔热活塞，且能防止铝体开裂。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种组合隔热活塞螺栓连接结构，包括活塞钢顶、金属隔热垫、弹性组合垫片、螺栓和铝体；

所述活塞钢顶与铝体的接触面之间设置所述金属隔热垫，所述活塞钢顶设置有用于螺栓紧固的螺栓孔，金属隔热垫和铝体设置有用于穿过螺栓的通孔，所述活塞钢顶、金属隔热垫和铝体通过多个螺栓紧固在一起，所述螺栓头部与铝体之间设置所述弹性组合垫片。

进一步的，所述弹性组合垫片由两片设有相同凸型线的垫片对置安放，两侧在螺栓的轴线方向形成间隙。

进一步的，所述活塞钢顶、金属隔热垫和铝体通过4个螺栓紧固在一起，2个螺栓布置在活塞主推力面一侧，另2个螺栓布置在副推力面一侧，两组螺栓为面对称结构。

进一步的，2个相邻的螺栓共用一个弹性组合垫片。

进一步的，所述垫片的凸型线可按照活塞载荷要求采用连续曲线，也可以采用多段直线段拟合。

进一步的，所述金属隔热垫可采用单层金属隔热板，也可以采用多层金属隔热板。

进一步的，所述铝体的第一环槽内铸入镶圈。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)在活塞钢顶和铝体之间设置有金属隔热垫，通过隔热垫将热量部分隔离，使得铝体温度控制在合理范围内，其力学性能不发生大幅退化，进而可不使用冷却油道等复杂结构，节约设计、加工成本；

(2)螺栓与铝体接触面间采用一种弹性组合垫片，有两个优点：1.在活塞受热膨胀或冷却时可补偿一部分变形，降低螺栓拉载；2.由于采用整体垫片，接触面积增加，可降低铝体承载面的接触应力，进而防止铝体开裂；

(3)活塞钢顶采用耐热钢，可承受较高的温度，可有效避免由于功率提升热负荷增大导致的活塞顶烧蚀问题。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述组合隔热活塞正视图；

图2为本发明实施例所述组合隔热活塞仰视图；

图3为本发明实施例所述组合隔热活塞剖视图；

图4为本发明实施例所述组合弹性垫片示意图；

图5为本发明实施例所述组合弹性垫片剖视图。

附图标记说明：

活塞钢顶1，金属隔热垫2，镶圈3，弹性组合垫片4，螺栓5，铝体6，垫片7。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种组合隔热活塞螺栓连接结构，如图1至5所示，包括活塞钢顶1、金属隔热垫2、镶圈3、弹性组合垫片4、螺栓5和铝体6；

所述活塞钢顶1与铝体6的接触面之间设置所述金属隔热垫2，金属隔热垫2用于隔离由活塞钢顶1传导至铝体6上的热量。

所述活塞钢顶1设置有用于螺栓紧固的螺栓孔，金属隔热垫2和铝体6设置有用于穿过螺栓的通孔，所述活塞钢顶1、金属隔热垫2和铝体6通过4个螺栓5紧固在一起，所述螺栓5头部与铝体6之间设置所述弹性组合垫片4。

所述弹性组合垫片4由两片设有相同凸型线的垫片7对置安放，两侧在螺栓5的轴线方向形成间隙，借助结构变形以达到缓解活塞热约束的目的。