[发明专利]销孔上方具有切口的无通道活塞

说明书

提供了具有降低的重量和降低的运行温度的无通道活塞。该活塞包括从该活塞的下侧暴露的顶部底面、环带、各自呈现有销孔的销座以及从该环带悬垂并由支柱联接至销座的裙板。活塞进一步包括沿顶部底面延伸的内部顶部底面区域，内部顶部底面区域由裙板、支柱和销座所围绕。活塞还包括外部凹穴，每个外部凹穴沿着顶部底面延伸，并且每个外部凹穴由环带的一部分、其中一个销座以及将该一个销座联接到裙板的支柱所围绕。切口位于在销孔上方的销座中以增加顶部底面的面积，并因此允许冷却油从顶部底面移除更多热量。

相关申请的交叉引用

该美国发明专利申请要求于2016年3月8日提交的美国临时专利申请no.62/305,419以及于2017年3月2日提交的美国发明专利申请no.15/448,421的优先权，其全部内容通过引用而并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及用于内燃机的活塞，以及制造该活塞的方法。

背景技术

发动机制造商正面临着提高发动机效率和性能的不断增长的需求，包括但不限于，改善燃油经济性、减少油耗、改善燃油系统、增加压缩负荷和缸膛内的运行温度、减少通过活塞的热量损失、改善零部件的润滑、减少发动机重量以及使发动机更紧凑，同时降低制造相关成本。

虽然期望增加燃烧室内的压缩负荷和运行温度，但仍然需要将活塞的温度保持在可工作范围内。而且，实现压缩负荷和运行温度的增加带来折衷，因为这些期望的“增加”限制了活塞压缩高度可以减小的程度，并因此限制了整体活塞尺寸和质量可以减小的程度。这对于具有封闭或部分封闭的冷却通道的典型活塞结构将要降低活塞的运行温度来说尤其麻烦。制造活塞的成本通常由于用于将上部和下部粘合在一起的联接工艺而增加，其中该活塞具有沿着粘合连接处联接在一起的上部和下部，以形成封闭或部分封闭的冷却通道。此外，由钢制造上述“含冷却通道”活塞以使其能承受施加在活塞上的机械和热负荷的增加的需要，影响发动机重量可以降低的程度。

最近，已经开发出没有冷却通道的单件式钢制活塞，并且可以将其称为“无通道”活塞。这种活塞提供降低的重量、降低的制造成本和降低的压缩高度。无通道活塞由冷却油喷嘴喷雾冷却，仅为了润滑而轻微喷雾，或者不用任何油喷雾。由于没有冷却通道，这种活塞通常比具有常规冷却通道的活塞承受更高的温度。高温会导致钢制活塞的上燃烧表面氧化或过热，这然后会导致连续活塞龟裂和发动机故障。高温还会导致沿着活塞的顶部底面区域的油劣化，例如在喷洒冷却或润滑油的燃烧碗下方。由于高温引起的另一个潜在问题是冷却油可以在冷却或润滑油与活塞顶部底面接触的区域中产生厚的碳层。该碳层会导致活塞过热而发生潜在龟裂和发动机故障。

发明内容

本发明的一个方面提供包括上壁的活塞，其中该上壁包括上从所述活塞的下侧暴露的顶部底面。活塞还包括从上壁悬垂并围绕该活塞的中心轴线周向延伸的环带，以及从上壁悬垂的一对销座，其中每个销座呈现有销孔。一对裙板从环带悬垂并由支柱联接到销座。活塞进一步包括沿顶部底面延伸的内部顶部底面区域，内部顶部底面区域由裙板和支柱以及销座围绕。一对外部凹穴沿着顶部底面延伸，并且每个外部凹穴由环带的一部分、其中一个销座以及将该一个销座联接到裙板的支柱围绕。该活塞还包括在至少一个销座中的至少一个切口，并且该至少一个切口位于该至少一个销孔上方。

本发明的另一个方面提供一种制造活塞的方法。该方法包括以下步骤：提供包括上壁的主体，上壁包括从活塞的下侧暴露的顶部底面，从上壁悬垂并围绕活塞的中心轴线周向延伸的环带，从上壁悬垂的一对销座，每个销座呈现有销孔，从环带悬垂并由支柱联接到销座的一对裙板，沿顶部底面延伸并由裙板和支柱以及销座围绕的内部顶部底面区域，沿顶部底面延伸的一对外部凹穴，每个外部凹穴由环带的一部分和其中一个销座以及将该一个销座联接到裙板的支柱围绕。该方法进一步包括在至少一个销座中形成在至少一个销孔上方的至少一个切口。

附图说明

当结合以下详细描述和附图考虑时，将更容易理解本发明的这些和其他方面、特征和优点，其中：