一种活塞结构的制作方法

1.本实用新型涉及活塞润滑技术领域，尤其涉及一种活塞结构。


背景技术：

2.随着环境与能源两方面要求的不断提高，柴油机的设计与发展逐渐趋向高功率密度，因此对活塞的可靠性及耐久性提出了更高的要求。活塞作为柴油机燃烧室的重要组成部件，工作过程中受燃气高温、高压、烧蚀和腐蚀作用，承受的热负荷及机械负荷很高。尤其是船用高速柴油机，最大爆发压力可达25mpa以上，活塞最大线速度可达14m/s以上。活塞结构承受超过设计限值的高温会导致材料强度急剧降低，而润滑不良直接导致活塞组件摩擦副发生严重的摩擦磨损问题，从而发生失效。因此对于活塞的冷却要求和润滑要求逐渐提高。一般活塞借助润滑介质同时实现润滑与冷却两方面功能——润滑油即为冷却介质，所以在设计活塞结构时必须将润滑冷却一并考虑。
3.目前高速柴油机活塞结构多采用喷射冷却形式，不能较好地兼顾活塞销孔-活塞销，活塞销-连杆小端衬套润滑，所以针对柴油机性能要求，需要发明一种既可保证活塞结构冷却效果，又可实现多个摩擦副充分润滑的活塞润滑冷却结构。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提出一种活塞结构，在保证冷却效果的基础上，能够对活塞销孔和连杆小端起到同时润滑的作用。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.本实用新型提供一种活塞结构，包括活塞头部和与所述活塞头部相连的活塞裙部，所述活塞头部与所述活塞裙部形成有环形冷却腔，所述活塞裙部上设置有活塞销孔，所述活塞结构上设置有与所述环形冷却腔相连通的进油孔和回油孔，所述活塞结构上还设置有：
7.活塞销孔润滑孔，连通所述环形冷却腔和所述活塞销孔；及
8.连杆小端润滑孔，其一端与所述环形冷却腔相连通，其另一端能够与连杆小端上的集油孔在预设曲柄转角周期性连通。
9.该活塞结构通过进油孔向环形冷却腔内进油，通过活塞销孔润滑孔连通环形冷却腔和活塞销孔，以使润滑油进入到活塞销孔和活塞销之间进行润滑；连杆小端润滑孔的一端与环形冷却腔相连通，另一端与连杆小端上的集油孔在预设曲柄转角周期性连通，从而能够实现对连杆小端进行润滑，另外剩余的润滑油通过回油孔泄出，保证润滑油能沿环形冷却腔进行流动，带走顶面高温位置热量，如此既保证了对活塞结构的冷却，也同时保证了对关键结构的润滑。
10.作为上述活塞结构的一种优选方案，所述活塞销孔润滑孔沿所述活塞裙部的轴线方向延伸，并与所述活塞销孔的侧边弧面相切连通。
11.上述设置以便于润滑油沿着活塞销孔润滑孔顺利流入到活塞销孔内。
12.作为上述活塞结构的一种优选方案，所述活塞结构的两侧分别设置有一所述活塞销孔，所述活塞销孔润滑孔设置两个，每个所述活塞销孔分别通过一个所述活塞销孔润滑孔与所述环形冷却腔相连通。
13.通过两个活塞销孔润滑孔的设置，保证每个活塞销孔均能够有润滑油流入，以便于起到润滑作用。
14.作为上述活塞结构的一种优选方案，两个所述活塞销孔润滑孔沿所述活塞结构的轴线成中心对称设置。
15.两个活塞销润滑孔沿活塞结构的轴线成中心对称设置，保证活塞销孔可从两侧同时供给润滑油，润滑效果更好。
16.作为上述活塞结构的一种优选方案，所述集油孔沿所述连杆小端的径向延伸，并与所述连杆小端的衬套与活塞销之间的间隙相连通，所述连杆小端润滑孔与所述集油孔在预设曲柄转角时对准，所述连杆小端润滑孔的轴线方向与所述集油孔的轴线方向一致。
17.上述设置能够便于连杆小端润滑孔流出的润滑油进入到集油孔内，以对连杆小端进行润滑。
18.作为上述活塞结构的一种优选方案，所述连杆小端润滑孔设置两个，所述集油孔设置两个，每个所述连杆小端润滑孔对应设置一个所述集油孔。
19.通过设置两个连杆小端润滑孔能够在两个位置对连杆小端进行润滑油供给，保证连杆小端良好润滑。
20.作为上述活塞结构的一种优选方案，两个所述连杆小端润滑孔沿所述活塞结构的轴线成中心对称设置。
21.两个连杆小端润滑孔能够保证润滑油对连杆小端的衬套与活塞销之间的润滑作用；而且使得活塞结构高速运行中保证良好润滑。
22.作为上述活塞结构的一种优选方案，所述集油孔的靠近所述连杆小端润滑孔的一端的开口为喇叭状结构，所述喇叭状结构的大端朝向所述连杆小端润滑孔设置。
23.上述设置便于集油孔承接由连杆小端润滑孔流出的润滑油。
24.作为上述活塞结构的一种优选方案，所述进油孔和所述回油孔沿所述活塞结构的轴线成中心对称设置。
25.进油孔和回油孔沿活塞结构的轴线成中心对称设置，保证润滑油进入后充分沿环形冷却腔流动，带走顶面高温位置热量，随后从中心对称侧的出油孔流出。
26.作为上述活塞结构的一种优选方案，所述进油孔的内径大于所述回油孔的内径，且所述进油孔的流通截面积与所述回油孔、所述活塞销孔润滑孔、所述连杆小端润滑孔的流通截面积之和相等。
27.进油孔的内径大于回油孔的内径，由此达到分配活塞销孔润滑孔和连杆小端润滑孔油量的目的。进油孔的流通截面积与回油孔、活塞销孔润滑孔、连杆小端润滑孔的流通截面积之和相等，由此达到分配活活塞销孔润滑孔和连杆小端润滑孔油量的目的。
28.本实用新型的有益效果：
29.本实用新型提出的活塞结构，通过进油孔向环形冷却腔内进油，通过活塞销孔润滑孔连通环形冷却腔和活塞销孔，以使润滑油进入到活塞销孔和活塞销之间进行润滑；连杆小端润滑孔的一端与环形冷却腔相连通，另一端与连杆小端上的集油孔在预设曲柄转角
周期性连通，从而能够实现对连杆小端进行润滑，另外剩余的润滑油通过回油孔泄出，保证润滑油能沿环形冷却腔进行流动，带走顶面高温位置热量，如此既保证了对活塞结构的冷却，也同时保证了对关键结构的润滑。
附图说明
30.图1是本实用新型提供的活塞结构与连杆小端相连的结构示意图一；
31.图2是本实用新型提供的活塞结构与连杆小端相连的结构示意图二；
32.图3是本实用新型提供的活塞结构的主视图；
33.图4是图3中沿b-b线的剖视图；
34.图5是本实用新型提供的活塞结构的仰视图；
35.图6是图5中沿c-c线的剖视图；
36.图7是本实用新型提供的活塞结构与连杆小端相连的剖视图。
37.图中：
38.100、活塞头部；101、环形冷却腔；
39.200、活塞裙部；201、活塞销孔；
40.300、连杆小端；301、集油孔；
41.4、进油孔；
42.5、回油孔；
43.6、活塞销孔润滑孔；
44.7、连杆小端润滑孔。
具体实施方式
45.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
46.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
47.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
48.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此
外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
49.如图1和图2所示，本实施例提供一种活塞结构，包括活塞头部100和与活塞头部100相连的活塞裙部200，连杆小端300转动连接于活塞裙部200内，如图3-图6所示，活塞头部100和活塞裙部200形成有环形冷却腔101，活塞裙部200上设置有活塞销孔201，活塞销孔201内设置有活塞销，连杆小端300转动设置于活塞销上。优选地，活塞头部100和活塞裙部200一体成型，保证结构的整体强度。
50.进一步地，为了实现对活塞结构的冷却，活塞结构上设置有与环形冷却腔101相连通的进油孔4和回油孔5，通过进油孔4向环形冷却腔101内喷射冷却润滑油，以对活塞结构进行冷却，再将润滑油由回油孔5排出。
51.为了实现对活塞销孔201内活塞销的润滑以及连杆小端300的润滑，本实施例中，活塞结构上还设置有活塞销孔润滑孔6和连杆小端润滑孔7，活塞销孔润滑孔6连通环形冷却腔101和活塞销孔201，以使润滑油进入到活塞销孔201和活塞销之间进行润滑；连杆小端润滑孔7的一端与环形冷却腔101相连通，连杆小端润滑孔7的另一端能够与连杆小端300上的集油孔301(参见图7)在预设曲柄转角周期性连通，从而能够实现对连杆小端300进行润滑，另外环形冷却腔101内剩余的润滑油通过回油孔5泄出，保证润滑油能沿环形冷却腔进行流动，带走顶面高温位置热量，如此既保证了对活塞结构的冷却，也同时保证了对关键结构的润滑。
52.本实施例中，进油孔4和回油孔5沿活塞结构的轴线成中心对称设置，保证润滑油进入后充分沿环形冷却腔101流动，带走顶面高温位置热量，随后从中心对称侧的出油孔4流出。进油孔4的内径大于回油孔5的内径，且进油孔4的流通截面积与回油孔5、活塞销孔润滑孔6、连杆小端润滑孔7的流通截面积之和相等，由此达到分配活活塞销孔润滑孔6和连杆小端润滑孔7油量的目的。
53.具体地，活塞结构的两侧分别设置有一活塞销孔201，活塞销孔润滑孔6设置两个，每个活塞销孔201分别通过一个活塞销孔润滑孔6与环形冷却腔101相连通。通过两个活塞销孔润滑孔6的设置，保证每个活塞销孔201均能够有润滑油流入，以便于起到润滑作用。
54.优选地，两个活塞销孔润滑孔6沿活塞结构的轴线成中心对称设置，保证活塞销孔从两侧同时供给润滑油，润滑效果更好。
55.进一步地，活塞销孔润滑孔6沿活塞裙部200的轴线方向延伸，并与活塞销孔201的侧边弧面相切连通，以便于润滑油沿着活塞销孔润滑孔6顺利流入到活塞销孔201内。如图6所示，活塞销孔润滑孔6沿竖直方向延伸。
56.可选地，如图7所示，集油孔301沿连杆小端300的径向延伸，并与连杆小端300的衬套与活塞销之间的间隙相连通，连杆小端润滑孔7与集油孔301在预设曲柄转角时对准，连杆小端润滑孔7的轴线方向与集油孔301的轴线方相一致，能够便于连杆小端润滑孔7流出的润滑油进入到集油孔301内，以对连杆小端300进行润滑。
57.本实施例中，连杆小端润滑孔7设置两个，集油孔301设置两个，每个连杆小端润滑孔7对应设置一个集油孔301。通过设置两个连杆小端润滑孔7能够在两个位置对连杆小端300进行润滑油供给，保证连杆小端300良好润滑。
58.优选地，两个连杆小端润滑孔7沿活塞结构的轴线成中心对称设置，两个连杆小端润滑孔7能够保证润滑油对连杆小端300的衬套与活塞销之间的润滑作用；而且使得活塞结
构高速运行中保证良好润滑。
59.可选地，集油孔301的靠近连杆小端润滑孔7的一端的开口为喇叭状结构，喇叭状结构的大端朝向连杆小端润滑孔7设置，喇叭状结构的大端开口较大，便于集油孔301承接由连杆小端润滑孔7流出的润滑油。
60.工作过程如下：
61.首先，通过活塞冷却油喷嘴对应进油孔4喷射冷却油射流，润滑油进入环形冷却腔101内首先对活塞结构进行冷却，一部分润滑油从两个连杆小端润滑孔7流入连杆小端300的衬套与活塞销之间进行润滑，另一小部分润滑油通过活塞销孔润滑孔6直接进入活塞销孔201-活塞销间隙进行润滑。在保证环形冷却腔101内的液位具有一定高度，多余的润滑油从回油孔5泄出，如此既保证了对活塞结构的有效冷却，也同时保证了几个关键摩擦结构的润滑。
62.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。