一种带散热片的活塞的制作方法

1.本实用新型涉及内燃机活塞技术领域，具体涉及一种带散热片的活塞。


背景技术：

2.活塞，作为内燃机中至关重要的组成部分，承受着交变的机械负荷和热负荷，在工作的过程中处于高温、高压的环境下进行高速的运转。现有的活塞包括一体成型的活塞钢顶和活塞钢裙，活塞钢顶和活塞钢裙之间连接有油盖，活塞钢顶内设有与油盖配合的油腔，当活塞在内燃机的缸体中工作时，活塞在高温、高压下将不断与缸壁发生作用力，产生摩擦和热量，油腔中的润滑油将流出，一方面对活塞进行润滑，减小活塞与缸体之间的摩擦，另一方面对活塞进行降温，避免活塞温度过高而导致变形以及活塞膨胀而导致拉缸，影响活塞的正常工作。
3.公开号为cn109989846a的中国发明专利公开了一种分体式钢顶钢裙活塞，活塞钢顶和活塞钢裙采用分体式钢材质加工制得，使得活塞中的油腔面积增大，并且在活塞钢裙上开有若干的散热孔和环槽，以进一步增强活塞的散热功能。虽然该分体式钢顶钢裙活塞的连接更加稳定，密封性能更佳，但是活塞钢顶和活塞钢裙的结构复杂，特别是活塞钢裙内部槽、孔结构较多，加工复杂且加工成本较大，对于某些高功耗的内燃机，活塞处于十分高的温度状态，这就使得活塞无法依靠散热孔以及环槽进行快速散热，造成活塞钢顶温度过高，不仅容易造成活塞钢裙因高温而膨胀变形，产生拉缸现象；同时，由于高温而导致活塞内腔中的润滑油发干、变质，不仅使润滑油无法起到正常的润滑效果，而且润滑油在冷却后会导致油腔内壁产生积碳而使活塞的散热效果更差，影响活塞的正常使用，因此有必要对现有的活塞结构进行进一步优化改进，以提升活塞的散热效果。


技术实现要素：

4.本实用新型意在提供一种带散热片的活塞，以解决现有技术中活塞散热性能有待进一步提升的问题。
5.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种带散热片的活塞，包括依次连接的活塞钢顶、油盖和活塞钢裙，活塞钢顶上开有与油盖配合的油腔，油腔内固定连接有环形圆台，环形圆台将油腔分隔为同轴分布的外油腔和内油腔，环形圆台上设有连通外油腔和内油腔的连通部，活塞钢裙上设有与外油腔连通的进油部，油盖上设有出油部，外油腔内设有第一辅助散热部，内油腔内设有第二辅助散热部。
6.本方案的原理是：在活塞运行时，润滑油由活塞钢裙上的进油部首先进入到外油腔内，然后经连通部由外油腔流入到内油腔中，并最终由内油腔上开设的出油部回流至活塞钢顶之外，润滑油流动时，不仅对活塞起到润滑作用，同时还能够对活塞起到降温作用，减小活塞钢顶因高温而产生的变形，使活塞的工作更加顺畅、稳定，活塞的使用寿命更长；同时，当润滑油流入到外油腔时，第一辅助散热部与润滑油接触，且当润滑油流入到内油腔时，第二辅助散热部与润滑油接触，第一辅助散热部和第二辅助散热部均能够起到辅助散
热的功能，进一步提升活塞的使用寿命；由于第一辅助散热部和第二辅助散热部是设置在外油腔和内油腔中，不仅不会影响现有活塞的结构，同时设置第一辅助散热部和第二散热部后，更加有利于润滑油在活塞内按照预定流向流动，使得活塞钢裙和活塞钢顶被有效降温。
7.本方案的有益效果在于：
8.1.降温效果更好：相比于现有技术中仅设置多个散热孔和散热槽进行散热，散热的效果有限。本技术中，在散热槽(即本技术中的外油腔和内油腔)的散热效果作用下，还增设第一辅助散热部和第二辅助散热部，使得活塞的散热性能得到大幅提升，活塞的降温效果更好，活塞的使用更加顺畅，使用寿命更长。
9.2.结构更加简单、成本更低：相比于现有技术中需要在活塞钢裙上设置多个散热孔，活塞钢裙的结构复杂，加工困难。本技术中，通过在外油腔和内油腔内分别设置第一辅助散热部和第二辅助散热部，使得活塞的散热性能得到大幅提升，因此不必在活塞钢裙上再开设多个散热孔以及异形结构，使得活塞钢裙的结构得到简化，加工成本也跟随一起降低。
10.优选的，作为一种改进，所述活塞钢裙上开有与外油腔连通的进油孔，所述进油部包括可拆卸连接于进油孔中的进油管。
11.本方案中，利用进油孔对润滑油进行导流，方便润滑油准确地进入到外油腔中，同时，本方案中在进油孔内可拆卸连接有进油管，利用进油管润滑油的进油进行控制，方便润滑油沿着进油管顺畅流动。
12.优选的，作为一种改进，所述进油管的外壁上开有与进油管的内孔连通的缝隙。
13.本方案中，通过在进油管的外壁上开设于进油管内孔连通的缝隙，使得进油管受到外力挤压时发生弹性形变而使其外径减小，从而方便将进油管固定于进油孔中，既能使进油管稳定地位于进油孔中，也方便利用外力将进油管取出进油孔之外，方便对进油孔进行清理，而且通过缝隙，也能更加方便地对长管状的进油管进行清理；同时，本方案中，通过设置缝隙，可以对润滑油的流动进行缓冲，使润滑油的回流速度降低，方便润滑油与活塞以及两个辅助散热部进行充分接触，从而提升活塞的散热性能。
14.优选的，作为一种改进，所述进油管靠近活塞钢顶的一端开有截断进油管的倾斜面，所述倾斜面朝向外油腔的中心轴方向。
15.本方案中，在进油管靠近活塞钢顶的一端开有阶段进油管的倾斜面，且倾斜面是朝向外油腔的中心轴设置，当润滑油由进油管流入到活塞钢顶上的外油腔时，由于倾斜面的设置，可以对润滑油起到导向作用，方便润滑油稳定且快速地流入到外油腔中，从而起到较好的降温效果。
16.优选的，作为一种改进，所述第一辅助散热部包括第一散热板，第一散热板的侧壁上开有第一过油孔；第二辅助散热部包括第二散热板，第二散热板的侧壁上开有第二过油孔。
17.本方案中，利用散热板对外油腔和内油腔中的热量进行快速引流，同时润滑油流入到外油腔和内油腔内时，分别与第一散热板和第二散热板接触，散热板与润滑油的接触面积较大，方便润滑油将散热板上的热量带走，从而起到更好的降温效果，由于第一散热板和第二散热板是设置在外油腔和内油腔中，因此对活塞钢顶的散热效果明显，而活塞工作
时，活塞钢顶的热量较多，因此可以针对性地使活塞钢顶快速降温。
18.优选的，作为一种改进，所述第一散热板包括基板和若干同轴固定连接于基板上的第一散热环，相邻第一散热环之间设有第一散热间隙；所述第二散热板包括若干固定连接于油盖上的第二散热环，相邻第二散热环之间设有第二散热间隙。
19.相比于使用整块散热板，本方案中，基板上固定若干第一散热环，相邻第一散热环之间存在第一散热间隙，而油盖上固定有若干第二散热环，相邻第二散热环之间设置第二散热间隙，因此润滑油与散热环之间的接触面积更大，使润滑油的散热效果更佳。
20.优选的，作为一种改进，所述第一散热板上的内壁和/或外壁上设有第一散热螺纹，所述第二散热板的内壁和/或外壁上设有第二散热螺纹。
21.本方案中，通过在散热板上开设外螺纹，一方面，通过开设外螺纹，可以使散热板与润滑油的接触面积增大，从而使得散热板的散热性能更好；另一方面，外螺纹的螺旋结构对润滑油具有导流作用，方便润滑油快速与散热板接触并沿着散热板流动，从而将散热板上的热量快速带走。
22.优选的，作为一种改进，所述第一散热板上开有第一蜂窝孔，第二散热板上开有第二蜂窝孔。
23.本方案中，通过在散热板上开设蜂窝孔，使得散热板与润滑油的接触面积增大而提升散热能力，同时蜂窝孔加工方便，成本较低，而蜂窝孔交错贯穿散热板，方便润滑油与散热板快速且充分接触，从而使得散热板上的热量快速扩散至润滑油中。
24.优选的，作为一种改进，所述活塞钢裙靠近活塞钢顶的一端固定连接有与环形圆台内壁过盈配合的固定台；所述环形圆台远离活塞钢顶的一端开有若干螺纹孔，所述活塞钢裙靠近活塞钢顶的一端开有与螺纹孔配合的过孔。
25.本方案中，利用固定台与环形圆台的内壁之间过盈配合，且螺纹孔与过孔配合，将活塞钢裙固定于活塞钢顶上，实现双重固定，从而使活塞钢裙和活塞钢顶之间形成稳固的连接，避免活塞在高速运转的过程中发生松动，提升活塞工作的稳定性。
26.优选的，作为一种改进，所述活塞钢顶的侧壁上开有多个活塞沟槽，所述活塞沟槽内固定连接有活塞环；所述活塞钢裙靠近活塞钢顶的一端与活塞钢顶之间设有储油间隙，活塞钢裙靠近活塞钢顶的一端开有储油槽，所述活塞钢裙的侧壁上开有若干与储油槽连通的导油孔。
27.本方案中，活塞在高速往复运动过程中，活塞沟槽中固定的活塞环能够对活塞缸的内壁起到刮油和密封作用；同时，本方案中，通过在活塞钢顶和活塞钢裙之间设置储油间隙，靠近活塞钢裙中的活塞环起到刮油作用，使得活塞缸内壁上的润滑油集聚集中至储油间隙中，通过设置储油槽，使得润滑油的聚集效果更佳明显，而随着活塞的运动，储油槽中的润滑油由导油孔回流至活塞钢裙的侧壁上，对活塞钢裙起到润滑作用，同时也方便储油槽中的润滑油回流。
附图说明
28.图1为本实用新型实施例一中一种带散热片的活塞隐的示意图。
29.图2为图1中爆炸图。
30.图3为图1中另一视角的爆炸图。
31.图4为本实用新型实施例一中一种带散热片的进油管的示意图。
32.图5为本实用新型实施例二中第一散热板和第二散热板中仅设置外螺纹的示意图。
33.图6为本实用新型实施例二中第一散热板和第二散热板同时设置外螺纹和内螺纹的示意图。
34.图7为本实用新型实施例三中第一散热板和第二散热板的示意图。
35.图8为本实用新型实施例四中活塞钢顶、第一散热板和第二散热板连接的示意图。
36.图9为本实用新型实施例五中活塞钢顶、第一散热板和第二散热板连接的示意图。
37.图10为本实用新型实施例七中活塞钢顶、第一散热板和第二散热板连接的示意图。
具体实施方式
38.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
39.说明书附图中的附图标记包括：活塞钢顶1、活塞钢裙2、环形圆台3、外油腔4、内油腔5、通孔6、进油孔7、进油管8、缝隙9、倾斜面10、支撑台阶11、油盖12、固定台13、过孔14、螺纹孔15、基板16、第一散热环17、进油口18、第一过油孔19、第二散热环20、第二过油孔21、出油口22、活塞沟槽23、储油槽24、导油孔25、蜂窝孔26、十字槽27。
40.实施例一
41.实施例一基本如附图1所示：一种带散热片的活塞，包括活塞钢顶1和位于活塞钢顶1下方的活塞钢裙2；如图2所示，活塞钢顶1的顶端(此处的顶端仅相当于图2中的相对位置)开有油腔，同时油腔的底壁上一体成型有呈圆环状的环形圆台3，环形圆台3将油腔分隔为外油腔4和内油腔5，同时环形圆台3上设有用于连通外油腔4和内油腔5的连通部，本实施例中，连通部包括开设于环形圆台3侧壁上的两组过油孔组，每组过油孔组中均包括四个通孔6，使得外油腔4中的润滑油可以流经通孔6而进入到内油腔5中。
42.结合图2和图3，活塞钢裙2上设有进油部，进油部包括开设于活塞钢裙2顶端的进油孔7，进油孔7沿着活塞钢裙2的轴向贯穿活塞钢裙2，进油孔7内固定连接有进油管8，结合图4，进油管8的侧壁上开有与进油管8内孔连通的缝隙9，用力挤压进油管8，即可使进油管8发生弹性形变，进油管8的内径减小，然后将进油管8插入到如图2的进油孔7中，撤销对进油管8的挤压力，进油管8自动复位而与进油管8的内壁抵紧固定，同时设置缝隙9后，可以使经过进油管8的润滑油回流速度减慢；同时，进油管8上靠近活塞钢顶1的一端开有截断进油管8的倾斜面10，且安装进油管8时，进油管8上的缝隙9以及倾斜面10朝向如图2中活塞钢裙2的中心线方向，利用倾斜面10对流经进油管8的润滑油起到导向作用，方便润滑油定向流动。
43.如图2所示，环形圆台3的内壁靠近顶端处开设有呈台阶状的支撑台阶11，环形圆台3的顶端连接有油盖12，油盖12的外径等于支撑台阶11的内径，油盖12的底面与支撑台阶11相抵而配合，支撑台阶11对油盖12起到支撑作用，当油盖12与支撑台阶11配合后，油盖12的顶面位于支撑台阶11内，且油盖12的顶面与支撑台阶11的顶面具有一定的距离，油盖12的侧壁与环形圆台3的内壁配合，使得油盖12可以将内油腔5的顶端密封；同时油盖12的顶端焊接有第一弹簧，结合图3，活塞钢裙2的底端一体成型有与油盖12顶端配合的固定台13，
当活塞钢裙2与活塞钢顶1连接时，固定台13对第一弹簧起到挤压作用，从而使得油盖12在第一弹簧的弹力作用下保持密封内油腔5的状态，同时固定台13与支撑台阶11的内壁之间过盈配合，使得活塞钢裙2能够与环形圆台3固定连接，从而将活塞钢裙2固定连接于活塞钢顶1上；为了提升活塞钢裙2与活塞钢顶1之间固定连接的稳定性，活塞钢裙2的底端开有四个过孔14，四个过孔14均分为两组，两组过孔14位于固定台13的两侧，结合图2，环形圆台3的顶端开有四个与图3中过孔14配合的螺纹孔15，通过在过孔14和螺纹孔15中锁入螺钉，可以使活塞钢裙2和活塞钢顶1之间的连接更加稳固。
44.如图2所示，外油腔4内设有第一辅助散热部，内油腔5内设有第二辅助散热部，第一辅助散热部包括第一散热板，第二辅助散热部包括第二散热板。本实施例中，第一散热板包括基板16和一体成型于基板16底面上的第一散热环17，基板16的顶端卡接有四颗螺钉，每颗螺钉上套设有第二弹簧，当活塞钢顶1和活塞钢裙2连接至图1的状态时，活塞钢裙2会对第二弹簧产生挤压，使得基板16和第一散热环17被挤压至外油腔4内，且第一散热环17的底端与外油腔4的底壁相抵。结合图3，第一散热环17的数量为五个，相邻第一散热环17之间设有第一散热间隙；同时，基板16上开有与第一散热间隙连通的进油口18，进油口18与活塞钢裙2上的进油孔7正对，使得进油孔7中的润滑油可以由进油口18进入到第一散热间隙中，而相邻第一散热板之间开有第一过油孔19，使得第一散热间隙中的润滑油可以通过第一散热环17上的第一过油孔19流动至相邻的第一散热间隙内。
45.如图3所示，第二散热板包括一体成型于油盖12上朝向活塞钢顶1的侧壁上的四个第二散热环20，相邻第二散热环20之间设有第二散热间隙，同时第二散热环20上开有沿着第二散热环20径向设置的第二过油孔21，使得第二散热间隙中的润滑油可以通过第二散热环20上的第二过油孔21流动至相邻的第二散热间隙内；结合图2，油盖12上设有出油部，出油部包括开设于油盖12顶端的两个出油口22，使得第二散热间隙内的润滑油可以经过出油口22流动至内油腔5之外。
46.如图3所示，活塞钢顶1的侧壁上开有三个活塞沟槽23，活塞沟槽23内嵌入有活塞环(图3中未示出活塞环)，三个活塞环中，靠近活塞钢裙2一侧的活塞环起到刮油作用，而另外两个活塞环起到密封作用；活塞钢裙2的底端开有呈环形的储油槽24，活塞钢裙2的侧壁上开有与储油槽24连通的导油孔25，结合图1，当活塞钢裙2与现有内燃机中的活塞缸体固定连接时，活塞钢裙2和活塞钢顶1之间形成储油间隙，且储油间隙与活塞钢裙2上的进油孔7连通。
47.具体实施过程如下：
48.当活塞运动工作时，润滑油首先流入到进油孔7中，当润滑油流经进油管8时，进油管8会对润滑油进行导向，使得润滑油由进油口18进入到第一散热间隙中，由于第一散热环17上开有第一过油孔19，使得润滑油可以快速扩散至相邻的第一散热间隙内，从而使得润滑油逐渐充满外油腔4，当外油腔4中逐渐充满润滑油之后，外油腔4中的润滑油能够经过环形圆台3上的通孔6进入到内油腔5，随着内油腔5中润滑油不断增多，当内油腔5中充满润滑油时，多余的润滑油由油盖12上的出油口22流出内油腔5之外，从而实现润滑油的回流。
49.由于本实施例中设置的外油腔4和内油腔5，利用外油腔4和内油腔5中的润滑油对活塞起到降温作用，同时还设置了多片第一散热环17和第二散热环20，使得散热环与润滑油之间的接触面积增大，从而使活塞的降温性能进一步增强，活塞在高速运动工作时，活塞
钢顶1和活塞钢裙2上的热量可以被润滑油快速带走，从而使得活塞的工作更加稳定。
50.同时，本实施例中在活塞钢裙2和活塞钢顶1之间设置储油间隙，在活塞沟槽23内活塞环的刮油作用下，可以将活塞缸内壁上的润滑油进行刮除，并使刮除的润滑油聚集于储油间隙内，储油间隙内的润滑油经储油槽24上的导油孔25回流至活塞钢裙2的侧壁上，不仅对活塞钢裙2起到降温作用，同时由导油孔25流动至活塞钢裙2侧壁上的润滑油对活塞钢裙2起到良好的润滑作用，从而使得活塞钢裙2能够更加顺畅地工作。
51.实施例二
52.实施例二与实施例一的区别在于：本实施例中的第一散热板和第二散热板的具体结构与实施例一存在差异，如图5所示，第一散热板包括基板16和一体成型于基板16底面上的一块第一散热环17，第一散热环17的外壁上开有外螺纹；同时，第二散热板包括一块一体成型于油盖12底面上的第二散热环20，第二散热环20的外壁上开有外螺纹。本实施例中，通过在第一散热环17和第二散热环20的外壁上开设外螺纹，一方面，开设外螺纹后可以增大润滑油与第一散热环17和第二散热环20的接触面积，从而增强散热性能，同时外螺纹对润滑油能够起到导流作用，方便润滑油能够更加快速地充满外油腔4和内油腔5，从而使润滑油更加高效地起到降温效果。
53.如图6所示，本实施例中还可以在第一散热环17的内壁上以及第二散热换的内壁上开设内螺纹，进一步提升散热效果，同时也可以根据散热需求在第一散热环17的内壁和/或外壁上，以及第二散热环20的内壁和/或外壁上开设内螺纹和外螺纹，从而对活塞起到更好的散热效果，此处不再赘述。
54.实施例三
55.实施例三与实施例一的区别在于：本实施例中的第一散热板和第二散热板的具体结构与实施例一存在差异，如图7所示，第一散热板包括基板16和一体成型于基板16底面上的一块第一散热环17，第二散热板包括一块一体成型于油盖12底面上的第二散热环20，第一散热环17上和第二散热环20上均开有纵横交错的蜂窝孔26，通过开设蜂窝孔26，不仅可以使第一散热环17和第二散热环20的重量减小，降低活塞运行时的无效做功，同时由于蜂窝孔26纵横交错设置，使得润滑油与第一散热环17和第二散热环20的接触面积较大，从而提升散热效果。
56.实施例四
57.实施例四与实施例一的区别在于：如图8所示，第一散热板包括五片第一散热环17，五片第一散热环17同轴焊接于外油腔4底壁上；第二散热板包括三片第二散热环20，三片第二散热环20同轴焊接于内油腔5的底壁上。本方案中，第一散热环17和第二散热环20均能够与活塞钢顶1紧密连接，从而使得活塞钢顶1上的热量能够通过第一散热环17和第二散热环20快速传递至外油腔4和内油腔5中的润滑油中，实现更加高效的散热。
58.实施例五
59.实施例五与实施例四的区别在于：如图9所示，第一散热板仅包括一片第一散热环17，第一散热环17焊接于外油腔4的底壁上；第二散热板仅包括一片第二散热环20，第二散热环20焊接于内油腔5的底壁上，本实施例中，第一散热环17的内侧壁和外侧壁，以及第二散热环20的内侧壁和外侧壁上均开有多条横截面呈矩形的散热槽，散热槽沿着活塞钢顶1的轴向排布。本实施例中，通过设置散热槽，使得第一散热环17和第二散热环20与润滑油的
接触面较大，且第一散热环17和第二散热环20能够方便地被焊接固定。
60.实施例六
61.实施例六与实施例五的区别在于：本实施例中，第一散热环17和第二散热环20的连接方式与实施例三相同，即第一散热板包括基板16和一体成型于基板16底面上的一片第一散热环17，第二散热板包括一块一体成型于油盖12底面上的第二散热环20，只是第一散热环17和第二散热环20上未设置蜂窝孔26，而是设置如图9中的散热槽，此处不再具体赘述；同时，本实施例中，可以选择性地在第一散热环17的外侧壁和/或外侧壁上设置散热槽，同时在第二散热环20的外侧壁和/或外侧壁上设置散热槽，上述散热槽的不同设置方式均视为本实用新型的保护范围。
62.实施例七
63.实施例七与实施例四的区别在于：如图10所示，本实施例中的连通部结构不同，实施例四中环形圆台3上设置的连通部为八个连通孔6，本实施例中，连通部包括开设于环形圆台3顶面的十字槽27，利用十字槽27将外油腔4和内油腔5连通。由于十字槽27设置与环形圆台3的顶面上，因此采用本实施例的结构可以降低加工难度并节约加工成本，在除实施例四之外的其他实施例中，也可采用十字槽27的结构作为连通部，此处不再赘述。
64.以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。