[发明专利]带有环形槽的无通道活塞

说明书

提供包括带三个环形槽的环带的无通道活塞。每一个环形槽通过由后壁彼此间隔开的最上壁和下壁形成。一对销座从上壁悬垂，并且一对裙板从环带悬垂且通过支柱联接到销座上。内顶底部分区域通过裙板和支柱以及销座包围着。一对外部凹穴沿顶底表面延伸，并且每一个外部凹穴由环带的部分和销座的其中一个，以及将一个销座联接到裙板的支柱包围着。第三环形槽包括通过后壁延伸至用于传送冷却油的活塞的外部凹穴的排油槽。

相关申请的交叉引用

本美国实用新型专利申请要求2016年3月2日提交的美国临时专利申请号为62/302,396和2017年2月28日提交的美国实用新型专利申请号为15/445,317的优先权，并且将其全部内容作为参考文献并入此申请中。

技术领域

本发明总体涉及用于内燃机的活塞，以及制造该活塞的方法。

背景技术

发动机制造商正在面临提高发动机效率和性能的日益增长的需求，其包括但不限于：提高燃油经济性、减少油耗、改善燃油系统、增加缸膛内的压缩负载和运行温度、通过活塞减少热损失、改善零部件的润滑、降低发动机的重量并且使发动机更紧凑，同时降低与制造有关的成本。

虽然燃烧室内增加压缩负载和运行温度是可取的，但是仍然需要在可行的范围内保持活塞的温度。而且，实现压缩载荷和运行温度的增加伴随着权衡问题，因为这些可取的“增加”限制着活塞压缩高度的程度，并且因此降低了整体活塞的尺寸和质量。这对具有封闭或部分封闭的冷却通道以减少活塞的运行温度的典型活塞结构尤其棘手。由于用于将上部和下部部件接合起来的连接过程，制造具有将上部和下部部件沿接合接头连接在一起以形成封闭的或部分封闭的冷却通道的活塞通常会增加成本。进一步地，发动机重量可以减少的程度受到由钢制成的上述“冷却通道”活塞的需要的影响，因而它们可以承受施加在活塞上机械和热负载的增加。

近来，没有冷却通道的单片钢活塞已经开发出来并且可以称作“无通道”活塞。提供这种活塞用于减轻重量、降低制造成本、并减少压缩高度。该无通道活塞要么由冷却油喷嘴喷射冷却，稍微喷射仅用于润滑，要么不喷射任何油。由于缺少冷却通道，这种活塞通常比具有传统冷却通道的活塞承受更高温度。高温可以造成钢活塞的上部燃烧表面的氧化或过热，其随后可以造成连续的活塞裂化和发动机失效。高温还可以造成沿活塞的顶底部分区域的油劣化，例如，喷射冷却或润滑油的燃烧碗的下方。由高温引起的另一个潜在问题是，冷却油在冷却或润滑油与活塞顶底部分相接触的区域可以产生厚层碳。这种碳层可以造成活塞过热，并造成潜在的裂化和发动机失效。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种活塞，该活塞可以是无通道的，可以提供减轻的重量，并且可以在降低的温度下运行，这有助于改善发动机的热效率、油耗和性能。活塞包括上壁和环带，该上壁包括从活塞的下侧暴露的顶底表面，该环带从上壁悬垂并绕活塞的中心轴周向延伸。环带包括绕中心轴周向延伸的多个环形槽，并且每一个通过由后壁相互间隔开的最上壁和下壁形成。活塞进一步包括从上壁悬垂的一对销座，和从环带悬垂的一对裙板，并且该一对裙板由支柱联接到销座上。内顶底部分区域沿顶底表面延伸，并由裙板和支柱以及销座包围着。一对外部凹穴沿顶底表面延伸，并且每一个外部凹穴由环带的部分和销座的其中一个以及将一个销座联接到裙板的支柱包围着。环形槽中的一个包括排油槽，该排油槽通过后壁延伸至活塞的外部凹穴的至少一个，用于传送通过其的冷却油。

本发明的另一个方面提供制造活塞的方法。该方法包括提供包括上壁、环带、一对销座、一对裙板、内顶底部分区域、一对外部凹穴的主体，该上壁包括从活塞的下侧暴露出的顶底表面；该环带从上壁悬垂并围绕活塞的中心轴周向延伸，该环带包括多个环形槽，该环形槽围绕中心轴周向延伸，并且每一个通过由后壁相互间隔开的最上壁和下壁形成；该一对销座从上壁悬垂；该一对裙板从环带悬垂并由支柱联接到销座上；该内顶底部分区域沿顶底表面延伸并由裙板和支柱以及销座包围着；该一对外部凹穴沿顶底表面延伸，每一个外部凹穴由环带的一部分和一个销座以及将该一个销座联接到裙板的支柱包围着。该方法进一步包括形成通过环形槽中的一个的后壁延伸到外部凹穴的至少一个的排油槽。