[发明专利]浇铸的轻质金属活塞，特别是铝活塞

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分的一种浇铸的轻质金属活塞，特别是用于内燃机的铝活塞，包括活塞顶和与所述活塞顶邻接的活塞裙。本发明还涉及装配有所述活塞的内燃机。

背景技术

DE10 2007 020 447A1公开了用于内燃机的普通活塞，其中布置在加压侧上的裙壁在活塞的圆周方向上比布置在反压侧上的裙壁短。该发明致力于实现在加压侧的套筒壁和裙之间的连接区域几乎不出现任何裂缝的效果。

DE10 2009 032 379A1公开了一种用于内燃机的普通活塞，所述活塞具有活塞顶、具有圆周环形区域顶部环槽和活塞裙，该活塞包括布置于加压侧和反压侧的两个裙壁，以及与这些裙壁连接的两个套筒壁。在此情况下，在活塞的圆周方向上可见，布置在加压侧的裙壁比布置在反压侧的裙壁短。为了减小活塞的负载，加压侧上的套筒壁以直线倾斜走向，销毂区域内的套筒壁的距离比加压侧上的裙壁区域内的大。

当前存在在减少CO₂的方向发展内燃机的总体趋势，这通过所谓的小型化形式实施。因为在此情况下，内燃机中活塞的震动量也起到重要作用，渐渐地使用轻质结构的活塞，该轻质结构的活塞还可承受更高的热机械负载。在轻质结构的活塞情况下，主要目的在于以负载最优化的方式采用设计以避免高负载位置中裂缝的形成，例如活塞顶或加压侧上的高负载的套筒壁，同时适当处理对显著降低重量，由此减少CO₂排放的需求。同时，这种轻质结构的活塞必须具有其它重要的功能特性，例如抗咬合性能、低的裙摩擦和顺畅的运行。

本发明解决了为普通型轻质结构的活塞提供改善的实施方式的问题，该改善的实施方式特征特别在于重量减轻和负载承受能力提高。

发明内容

根据本发明，该问题通过独立权利要求1的主题解决。有利的实施方式为从属权利要求的主题。

本发明基于以下总体思想：与现有技术至今为止已知的浇铸铝活塞相比，通过额外的冷却通道，以由此能减少活塞运动所需的功，从而能更好地冷却，并由此构建重量更轻的浇铸的轻质浇铸金属活塞，特别是铝活塞。在此情况下，浇铸的轻质金属活塞，特别是铝活塞在这种情况下包括以公知方式面向燃烧室的活塞顶和与所述活塞顶邻接的活塞裙，所述浇铸的轻质金属活塞具有布置在加压侧和反压侧上的用于导向的两个裙壁以及连接这些裙壁的两个套筒壁。在此情况下，套筒壁彼此倾斜地布置，并在活塞顶方向朝向彼此锥形变细。这种轻质金属活塞例如由DE10 2007 020 447A1已经公开，名为Mahle根据本发明，这种轻质金属活塞现今额外地首次具有环形环绕的冷却通道，这使得特别在活塞顶和环绕的环形区域之间的过渡区域中能实现活塞的有效冷却，其中活塞顶的厚度另外受4.5mm的最大值限制。通过该环形环绕的冷却通道和活塞顶厚度的降低，根据本发明的浇铸的轻质金属活塞可在其重量方面与先前已知的具有冷却通道的活塞相比显著降低，其中在其厚度方面降低的活塞顶使得能更好地散热，并由此还能利用已知的喷雾冷却来更好地冷却。环形环绕的冷却通道确保了环形区域中的所需冷却，这在先前已知的轻质金属活塞的情况下由于没有冷却通道在这种形式下是不可能的。由于倾斜定位的套筒壁，无论活塞顶多薄，均可实现所需的强度，而不会产生问题，其中活塞顶的厚度限值通常由使用的相应的浇铸方法限定。下文中仅将术语“活塞”用作浇铸的轻质金属活塞，特别是铝活塞的通用术语。

在根据本发明的有利的其它实施方式中，活塞顶的厚度至多为3.5mm的最大值，优选仅为2或3mm。与至今为止现有技术已知的活塞顶相比，这种薄的活塞顶在其重量方面得到显著降低，其中由于较小的厚度，从下面起作用的喷雾冷却确保了活塞顶的快速散热，由此有效冷却。

实际上，利用盐核制造上述冷却通道。这种盐核在轻质金属活塞/铝活塞的浇铸期间已被采用许多年，因此是用于产生这种中空的冷却通道结构的经测试并证明了的设施。或者，显然还容易想到例如通过盐核产生上述冷却通道。通过这种盐核或沙核，也可产生相对精细的冷却通道结构，使得例如可单独制得具有可变直径的根据本发明的冷却通道。