活塞销以及活塞和活塞销的组合

摘要

本发明涉及一种用于将活塞式发动机的活塞(10)连接到连杆(30)的活塞销(100)，该活塞销包括：在其第一端部(120)处的第一附接区域和在其第二端部(130)处的第二附接区域，该第一附接区域和该第二附接区域用于将活塞销连接到活塞；以及在所述第一附接区域和第二附接区域之间在中心区域(125)中的第三附接区域，该第三附接区域用于将所述活塞销(100)连接到所述连杆(30)上，活塞销的截面投影是圆形的，而且该活塞销包括减轻部(150)。所述减轻部(150)在第三附接区域之外在中心区域中设置在活塞销的两端部(120，130)。本发明还涉及活塞和活塞销的组合。

权利要求

1.一种用于将活塞式发动机的活塞(10)连接到连杆(30)的活塞销(100)，所述活塞销包括：在其第一端部(120)处的第一附接区域和在其第二端部(130)处的第二附接区域，所述第一附接区域和所述第二附接区域用于将所述活塞销连接到所述活塞；以及在所述第一附接区域和所述第二附接区域之间在中心区域(125)中的第三附接区域，该第三附接区域用于将所述活塞销(100)连接到所述连杆(30)，所述活塞销的截面投影是圆形的，而且所述活塞销包括减轻部(150)，所述活塞销的特征在于，所述减轻部(150)在所述中心区域(125)之外被设置在所述活塞销的两端部(120，130)。

2.根据权利要求1所述的活塞销，其特征在于，所述减轻部(150)在所述中心区域(125)处的所述第三附接区域之外设置在所述活塞销的两端部(120，130)。

3.根据权利要求1所述的活塞销，其特征在于，所述减轻部(150)为所述活塞销的唯一减轻部。

4.根据权利要求1所述的活塞销，其特征在于，所述减轻部(150)被设置在所述活塞销的外表面。

5.根据权利要求3所述的活塞销，其特征在于，所述减轻部(150)包括设置在所述活塞销内的附加减轻部(151)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的活塞销，其特征在于，所述减轻部(150)关于所述活塞销的横截面中心线 对称地设置。

7.根据权利要求1所述的活塞销，其特征在于，所述活塞销的中心区域(125)具有圆形横截面。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的活塞销，其特征在于，所述减轻部(150)的横截面为大致工字梁的形式。

9.根据权利要求4所述的活塞销，其特征在于，所述活塞销(100)包括至少两个孔，所述至少两个孔纵向延伸贯通所述活塞销。

10.根据权利要求8所述的活塞销，其特征在于，所述至少两个孔关于所述活塞销(100)的中心线对称地设置。

11.一种活塞和活塞销的组合，其中所述活塞(10)包括一活塞销(100)，所述活塞销(100)在与该活塞的纵向方向垂直的方向上延伸，用于通过活塞销将所述活塞连接到连杆(30)，所述活塞和活塞销的组合的特征在于，所述活塞销是根据前述权利要求中任一项所述的活塞销(100)。

12.根据权利要求11所述的活塞和活塞销的组合，其特征在于，所述活塞销可锁定到所述活塞上，使得所述活塞销在所述减轻部处的横截面的中心线平行于所述活塞的纵向轴线。

13.根据权利要求11所述的活塞和活塞销的组合，其特征在于，所述活塞销的所述中心区域(125)具有圆形横截面，并且该中心区域在所述活塞中的接触表面是圆柱形的。

说明书

活塞销以及活塞和活塞销的组合

[0001] 本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于将活塞式发动机的活塞连接到连杆的活塞销，该活塞销包括：在其第一端部的第一附接区域和在其第二端部的第二附接区域，所述第一附接区域和所述第二附接区域用于将活塞销连接到活塞；以及在所述第一附接区域和第二附接区域之间的中心区域中的第三附接区域，该第三附接区域用于将活塞销连接到连杆，该活塞销具有圆形的截面投影，而且该活塞销包括减轻部。

[0002] 本发明还涉及权利要求11的前序部分所述的活塞和活塞销的组合。

[0003] 在活塞式发动机中，通过经由连杆将每个活塞连接到曲轴，活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。在筒形活塞发动机中，活塞由一小端轴承安装到连杆上，使得连杆可以相对于活塞旋转。借助于浮动活塞销将活塞连接到连杆上是已知的技术。在这种解决方案中，活塞销设置成抵靠连杆的支承表面，使得在运转中活塞销能够旋转到任何位置。换句话说，只有活塞销在纵向上的运动是受限制的。另一种活塞销类型是被锁定的活塞销。这种活塞销对于活塞或连杆的旋转运动也是锁定的，因此即使在发动机的运转过程中活塞销也不能旋转。

[0004] 往复运动部件导致在发动机旋转部件中产生变化的力。这些力主要来源于气缸的气体作用力和质量的惯性，并且这些力的方向主要是气缸的纵向，不过在其他方向上也有力产生。往复运动部件的质量越大，这些力越大。因而，通过减少运动部件的质量，可以减小这些变化的力，并可以简化对发动机振动的抑制。

[0005] 公报FR2764959公开了一种锁定的活塞销，所述活塞销通过在销中布置从一端延伸到另一端并具有椭圆形横截面的切去部而减轻了质量。该销的整个外表面是圆柱形的。与完全实心的结构相比，该活塞销内部的该孔的空间提供了质量的减轻。

[0006] 公报DE3546443C1公开了用于将活塞固定到连杆上的另一解决方案。在这种解决方案中，活塞销具有双T形状。这种活塞销从外部减轻质量。这里活塞销不可转动地固定到活塞上。

[0007] 虽然在现有技术中通过上述公报对活塞销的减轻有这样的了解，但是本发明的目的是通过提出一种活塞销来推进本领域的现有技术，其耐用性允许长期的无扰动运行，并且通过该活塞销，从活塞到连杆的动力传递可以以可靠的方式进行。本发明的目的还在于提供一种活塞和活塞销的组合，通过该组合，使发动机的振动最小化，并且其运行可靠性高。

[0008] 本发明的目的通过将活塞连接到连杆上的活塞销来实现的，该活塞销包括：在其第一端部的第一附接区域和在其第二端部的第二附接区域，所述第一附接区域和所述第二附接区域用于将活塞销连接到活塞；以及在所述第一附接区域和第二附接区域之间在中心区域中的第三附接区域，该第三附接区域用于将活塞销连接到连杆上，该活塞销的截面投影是圆形的，而且该活塞销包括减轻部。本发明的主要特征在于所述减轻部所述中心区域之外设置在活塞销的两端部。

[0009] 这样，活塞销在主要负载方向上在变动负载下足够刚硬，却具有减轻的质量，仍然可以可靠地进行活塞到连杆的连接。

[0010] 该减轻部优选设置在中心区域中的第三附接区域之外。活塞销到连杆的连接表面尽可能大，并且这些力被尽可能均匀地分布到活塞销和连杆。

[0011] 根据一优选实施方式，所述减轻部是活塞销的设置在活塞销的外表面的唯一减轻部。

[0012] 根据一优选实施方式，该减轻部包括在活塞销内部的另一减轻部。该另一减轻部根据一实施方式使得活塞销包括至少两个纵向贯通所述活塞销的孔。

[0013] 该减轻部优选相对于活塞销的横截面中心线对称布置。

[0014] 活塞销的中心区域优选沿着其整个纵向延长线具有圆形横截面。

[0015] 根据一实施方式，在活塞销端部的减轻部具有大致工字梁形状的横截面。

[0016] 活塞销内部的减轻部(比如孔)相对于活塞销的中心线对称地设置。

[0017] 本发明的目的还通过活塞和活塞销的组合来实现，其中活塞包括在与纵向垂直的方向上延伸的活塞销，用于利用活塞销将活塞连接到连杆，该活塞销包括：在其第一端部处的第一附接区域和在其第二端部处的第二附接区域，所述第一附接区域和所述第二附接区域用于将活塞销连接到活塞；以及在所述第一附接区域和第二附接区域之间的中心区域中的第三附接区域，该第三附接区域用于将活塞销连接到连杆，活塞销的截面投影是圆形的，而且该活塞销包括减轻部，所述减轻部在所述中心区域之外设置在活塞销的两端部。

[0018] 在活塞和活塞销的组合中，该活塞销优选可锁定到活塞上，使得在该减轻部处，活塞销的横截面的中心线平行于活塞的纵向轴线。

[0019] 活塞销的中心区域具有圆形横截面，并且其在销中的接触表面是圆柱形的。

[0020] 外部减轻部在本文中是指有别于圆形横截面的形状，该形状通过从构成活塞销的外表面的那部分去除省去的材料而形成。

[0021] 本发明的其他特有的附加特征在所附权利要求以及附图所示中公开。

[0022] 下面将参考所附的示意性附图更详细地描述本发明，其中：

[0023] 图1图示了活塞式发动机的连接到连杆的活塞；

[0024] 图2图示了图1中的II-II截面；和

[0025] 图3图示了根据本发明的活塞销的实施方式。

[0026] 图1和2示意地图示了活塞式发动机的活塞10。图1图示了图2的I-I截面，图2示出了图1的II-II截面。活塞10在垂直于纵向的方向X上具有大致圆形的截面。活塞包括本体部15，其可以由组件组装而成或由单件构成。该本体部15在垂直于纵向的方向设有活塞销100的孔20。该孔具有两部分，从而其包括两个同心且连续的圆孔20.1和20.2，它们具有相同直径并在纵向轴线C的方向上延伸，在它们之间设置连杆的端部30。在连杆的该端部也具有用于活塞销100的孔。活塞10中的孔优选具有滑动支承表面23。为了将活塞10附接到连杆30上，将连杆的端部设置成与活塞相连，使得连杆的孔和用于活塞销的活塞孔20对准，随后将活塞销100置于这些孔中。于是，该组件形成活塞-活塞销组合。

[0027] 该活塞销100可锁定为不可转动，并且在图1和图2图示的实施方式中，活塞销100通过特殊的锁定装置110被锁定到活塞10上，锁定装置110将活塞销100锁定成不能相对于其纵向轴线转动。该锁定装置110在这里以非常简略的方式被图示。

[0028] 活塞销100包括第一端部120和第二端部130，第一端部120和第二端部130包括用于活塞销的第一附接区域和第二附接区域。当被安装在适当位置时，活塞销将经由孔20.1和20.2连接到活塞上。在第一附接区域和第二附接区域之间的活塞销100的中心区域
125存在第三附接区域，活塞销在被安装在适当位置时通过此第三附接区域连接到连杆。由此，活塞通过活塞销连接到连杆30的端部。

[0029] 活塞销100的中心区域125的第三附接区域优选具有大致圆柱形外表面，借此，不管连杆和活塞相对于活塞销的纵向轴线的旋转位置如何，由活塞销在连杆和活塞销间传递的力都会很均匀地分布。

[0030] 活塞销100优选地由一单件形成。活塞销包括设置在具有圆柱形外表面的所述第三连接区域之外的活塞销两端部的外部减轻部150。该外部减轻部是指这样的减轻部，其在纵轴方向上对活塞销侧表面的形状有影响。根据图1和图2的实施方式，在活塞销端部的该减轻部是活塞销唯一的减轻部。具有为第一、第二以及第三附接区域而设的滑动支承表面40，42，44。根据本发明的一实施方式，活塞销被锁定为不可相对于活塞转动。根据本发明的另一个实施方式，活塞销被锁定为不可相对于连杆转动。取决于活塞销的锁定，在活塞销和连杆之间的连接部分上，或者在活塞销和活塞之间的连接部分上形成允许旋转运动的轴承。滑动轴承提供平面滑动表面，用于在发动机工作循环期间在活塞的不同位置处改变连杆的位置。当活塞销在第一和第二附接区域被锁定到活塞上时，滑动轴承可被例如套筒替代，用以在更大的区域上平衡从活塞销传递到活塞本体的力。

[0031] 如可从图2中看出的那样，活塞销100的纵向投影是一圆形。该活塞销在中心区域优选地包括具有大致圆柱形外表面的区域。根据本发明，所述减轻部设置成使得活塞销减轻部的横截面形状是对称的。活塞—活塞销组件中活塞销的横截面中心线 (图3)设置成与活塞的纵向、即负载的主要方向大致相同。在图2中，减轻部包括位于活塞销的两端部的由活塞销的两侧提供的两个凹部，它们关于中心线相对并且具有相同的形状，所述两个凹部由活塞销沿其纵向的平坦表面和沿其横向的平坦表面形成。因此，在活塞销中在减轻部处形成沿活塞销的纵向的两个相对的平坦表面。活塞销的中心区域25(即第三附接区域)是在外表面处没有减轻部的圆柱形表面。

[0032] 该减轻部优选实施成使得当活塞销被安装到活塞上而形成活塞—活塞销组合时，该减轻部在横向于活塞销主要负载方向的方向上，使活塞销变窄。该减轻部的横截面优选在主要负载方向、即在活塞销的横截面的中心线方向与活塞销中心区域125的横截面相同。

[0033] 图3图示了根据本发明的活塞销100的几个不同的实施方式A-E。上面一行示出了活塞销100的横截面，这一行对应于活塞—活塞销组合中的活塞销在处于大致横向于活塞纵向的运行位置的情形。在下面一行，图示出了活塞销在其第一端部120处在活塞的纵向上的横截面。

[0034] 图3A图示出根据图1和图2的活塞销的一实施方式。在根据本发明的活塞销中，在两端部存在减轻部120、130，所述减轻部120、130在活塞销的侧面形成平行的平坦表面，所述减轻部120、130从活塞销开始向着活塞销的中心区域125延伸一距离S。该距离S优选和活塞销的第一附接区域和第二附接区域一样长。

[0035] 图3B图示出根据本发明的活塞销的一实施方式，其中该活塞销由于减轻部而在两端部120、130具有近似工字梁形状的横截面。在主要负载方向上的边缘处横截面的表面比边缘之间的表面要宽，因此形成工字梁的凸缘161和腰部162。该腰部比较细，包括相对的平坦表面。图3C图示出图3B的实施方式的变形，其中工字梁的腰部和凸缘都明显地加强。在图3C的实施方式中，减轻部由两个大致圆柱形的减轻部形成，所述减轻部比如从活塞销的端部延伸到其中心区域并且切去活塞销的外表面的孔。在图3D图示的实施方式中，在活塞销内部有另一减轻部151，所述另一减轻部包括两个沿纵向贯穿该活塞销的孔。该孔关于活塞销的中心轴线对称设置。在图3E的实施方式中，在活塞销中有另外两个附加孔，这两个附加孔类似于图3D中的孔，纵向贯穿该活塞销，从而提供另外的减轻部151。在这里，这些孔也关于活塞销的中心轴线对称设置。

[0036] 必须理解的是，上面只提出了仅仅一些本发明的最优实施方式。因而显然，本发明不局限于上面公开的实施方式，而是在所附的权利要求限定的保护范围内可以以多种方式进行有关各种活塞式发动机的改变。结合不同实施方式所描述的特征同样可结合其他实施方式使用，和/或在本发明的基本构思框架之内，根据需要和在存在技术可行性的情况下，可对所述特征进行各种组合。