[0001] 本发明涉及内燃机活塞技术领域，具体涉及了一种分体式钢顶钢裙活塞。

[0002] 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顶和活塞裙，活塞顶内设有油腔，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(气缸内壁被拉成很深的沟纹，活塞、活塞环与气缸壁摩擦时丧失密封性，从而导致气缸压缩压力降低，动力性丧失)，影响活塞的正常工作。

[0003] 现有的钢活塞在活塞顶上开设油腔时,有两种方法：1、钎焊技术的活塞(即活塞顶部切割后开设油腔，再将活塞钢顶切割部位重新焊接回去)；2、在钢活裙中部切槽，采用此方法一方面会导致钢活塞顶上放置活塞的环槽壁在钢活塞运行时得不到钢活塞裙的支承而形变，而为了能得到钢活塞裙的有效支承，就必须增加活塞环槽壁的厚度，这样就会导致整个钢活塞的散热效果降低，并且增加活塞环槽壁的厚度，整个钢活塞的质量会增加，从而影响钢活塞的运行效率；另一方面，钢活塞裙切槽后会导致活塞连杆在推动整个钢活塞运行时，产生侧推力，使钢活塞裙与内燃机缸壁接触，整个钢活塞运行时产生倾斜，钢活塞与内燃机缸壁生成较大的倾斜角度，从而使活塞环受到内燃机缸壁的挤压，造成活塞环磨损，进而导致活塞环密封失效。

[0004] 针对上述存在的不足，本发明的目的是提供一种分体式钢顶钢裙活塞，以解决现有技术中整体式中部切槽钢活塞因质量过重和油腔壁面过厚，而导致钢活塞散热效果差以及钢活塞运行时活塞环密封会失效的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

[0006] 分体式钢顶钢裙活塞，包括设有进油孔的活塞本体，活塞本体包括活塞钢顶和活塞钢裙，活塞钢顶上设有环形的油盖，活塞钢裙相对的两个壁面上开设有活塞销座，所述活塞钢顶和活塞钢裙可拆卸连接，活塞钢顶底面中部一体成型有环形圆台，环形圆台内形成圆柱状的第一油腔，环形圆台与活塞钢顶之间形成环状的第二油腔，环形圆台外固设有第一阶台，环形圆台内固设有第二阶台，环形圆台顶部沿圆周设有若干第一定位孔，环形圆台壁面上开设有若干通孔，所述油盖卡接在第一阶台上，油盖上开设有排放孔，所述第二阶台上卡接有导油盖，导油盖壁面上开设有若干疏油孔，所述第二油腔所在的活塞钢顶内壁上开设有散热槽；所述活塞钢裙底部一体成型有圆形凸台，圆形凸台与环形圆台过盈配合，活塞钢裙底部开设有若干与第一定位孔位置相对的第二定位孔，第一定位孔和第二定位孔之间连接有定位件，所述活塞钢裙内底部开设有若干分离孔，活塞钢裙上开有若干散热孔和环槽。

[0007] 本发明的原理：活塞钢顶与活塞钢裙可分为两个分离的个体，在加工过程中能够很好地对活塞钢顶单独进行开油腔，不会受到来自活塞钢裙的阻碍，降低了加工的难度；同时，活塞钢顶与活塞钢裙通过环形圆台和圆形凸台过盈配合，使两者固定连接，期间再通过第一定位孔和第二定位孔相互对齐，再通过定位件将第一定位孔和第二定位孔连接形成二次固定，避免活塞在高速运转的过程中发生松动。在活塞运行时，润滑油沿着活塞本体的进油孔，从油盖上的排放孔进入到第二油腔内，并在第二油腔内流动，对第二油腔所在的活塞钢顶进行降温，而散热槽的设置，增加了活塞钢顶的散热面积，进一步提高了活塞钢顶的散热性，当第二油腔内的润滑油充满后，再通过环形圆台壁面上的通孔进入到环形圆台内的第一油腔内，对活塞钢顶中部区域进行降温，第二油腔内的润滑油溢满后，再依次通过导油盖和活塞钢裙上的两个疏油孔和分离孔排出，排出的润滑油进入到活塞钢裙的环槽内，并沿着活塞钢裙流动，对活塞钢裙进行润滑，减小活塞钢裙与缸体之间的摩擦。

[0008] 本发明的有益效果：与现有技术相比，

[0009] 1、活塞钢顶和活塞钢裙采用钢材质，与现有铝制活塞相比，硬度和强度更好，运行更稳定，并且在同等内燃机缸径下，内燃机缸壁与本分体式钢顶钢裙活塞的间隙更小，活塞环不仅与内燃机缸壁的密封性更好，并且在燃烧室燃爆时还能承受更大的压力，进而提高了内燃机运行时的压缩比(即气缸总容积与燃烧室容积之比)。

[0010] 2、通过活塞钢顶和活塞钢裙的分体式连接，整个分体式钢顶钢裙活塞的长度缩短、开设的油腔面积更大、活塞环槽壁厚度设计的更薄，从而减轻了钢活塞整体的质量，使分体式钢顶钢裙活塞运行时摩擦力减少、运行效率更好，还提高了本分体式钢顶钢裙活塞的散热性；并且通过分体式的连接，减少了切槽工艺，从而使活塞连杆在推动本分体式钢顶钢裙活塞作功时，减少由侧推力而产生的钢活塞与内燃机缸壁之间的倾斜角度，使分体式钢顶钢裙活塞运动幅度更稳，防止活塞环受到内燃机缸壁的挤压，从而减少活塞环的磨损，进而避免活塞环密封失效。

[0011] 3、通过设置圆形凸台和环形圆台，利用圆形凸台和环形圆台过盈配合，使活塞钢顶和活塞钢裙进行固定，然后再设置第一定位孔和第二定位孔，利用定位件将第一定位孔和第二定位孔连接对活塞形成二次固定，通过双重固定，减小活塞钢顶和活塞钢裙之间的相对运动，避免活塞在高速运转的过程中发生松动，增加活塞的稳定性，从而提高活塞的工作效果。

[0012] 4、通过在环形圆台壁面上开设通孔，并设置导油盖，使得润滑油在导油盖的限制下，充分的与第一油腔接触，从而使活塞钢顶中部区域的散热效果更好，再配合第二油腔，对活塞钢顶全面的进行散热降温，从而避免活塞钢顶因高温而形变。

[0013] 5、通过设置环槽，利用环槽对流经活塞钢裙的润滑油起到一定的储存作用，即环槽内始终存有润滑油，达到减小活塞裙部与内燃机缸壁之间摩擦的效果，从而降低活塞的磨损，同时环槽的设计，同样也增大了活塞钢裙与润滑油的接触面积，提高了冷却效果。

[0014] 6、在本领域中运用钎焊技术的活塞(即活塞顶部切割后开设油腔，再将活塞钢顶切割部位重新焊接回去)，在冷态和热态情况下，会产生过多的膨胀和收缩，影响钢活塞与内燃机钢壁的密封性以及运行时的效率；同时，采用钎焊技术后的钢活塞，金相组织稳定性下降、焊缝连接处的材料性能差，钢活塞在内燃机过重负荷运转或气体排放温度过高时，会出现焊接点断裂，而本分体式钢顶钢裙活塞不会出现上述钎焊式活塞所存在的所有问题。

[0015] 进一步，所述进油孔开设在活塞销座上。通过进油孔开设在活塞销座，使得本分体式钢顶钢裙活塞润滑油的进油方式与现下其中一种整体式活塞的进油方式一致(即润滑油从活塞销座上的进油孔进入到油腔内)，从而达到在实际安装使用时，只需更换活塞，而无需更换其他的零部件，进而方便了作业人员的安装。

[0016] 进一步，所述进油孔开设在导油盖上。通过将进油孔开设在导油盖上，从而使润滑油先行进入环形圆台内的第一油腔，对活塞钢顶中部区域进行降温，再通过通孔进入到第二油腔内，对第二油腔所在的活塞钢顶进行降温，最后通过油盖上的排油孔排出。

[0017] 进一步，所述进油孔开设在活塞钢裙顶部。通过将进油孔开设在活塞钢裙顶部，使得润滑油能更快的依次进入到第一油腔和第二油腔内，保证活塞钢顶的充分降温、散热。

[0018] 进一步，所述导油盖内部中空，导油盖顶部一体成型有环形板，导油盖内底部开设有圆槽，圆槽内放置有第一弹簧，第一弹簧顶部与圆形凸台底面相抵设置，环形板卡接在第一阶台上；所述油盖上可拆卸连接有若干弹簧座，弹簧座上套设有第二弹簧，第二弹簧顶面与活塞钢裙底面相抵设置。通过第一弹簧，在分体式钢顶钢裙活塞实际运行过程中，保证圆形凸台对导油盖的挤压，防止导油盖松动，影响润滑油对活塞钢顶中部的降温；而通过第二弹簧，在分体式钢顶钢裙活塞实际运行过程中，活塞钢裙底部时刻保持对油盖的挤压，防止油盖松动或位移，从而影响润滑油对油腔区域的活塞钢顶进行降温。

[0019] 所述油盖上可拆卸连接有若干弹簧座，弹簧座上套设有第二弹簧，第二弹簧顶面与活塞钢裙底面相抵设置。通过第二弹簧，在分体式钢顶钢裙活塞实际运行过程中，活塞钢裙底部时刻保持对油盖的挤压，防止油盖松动或位移，从而影响润滑油对油腔区域的活塞钢顶进行降温。

[0020] 进一步，所述环形圆台顶部固接有凸起，活塞钢裙底部开设有与凸起位置相对的插孔。通过凸起与活塞钢裙上的插孔，对活塞钢顶和活塞钢裙进行位置限定，从而使活塞钢顶和活塞钢裙在运行时更加稳固。

[0021] 进一步，所述第一定位孔内设有螺纹，定位件为螺栓。通过第一定位孔的螺纹和螺栓，使得活塞钢顶和活塞钢裙便于进行拆卸和更换。

[0022] 进一步，所述散热孔开设在活塞销座所在的活塞钢裙壁面上；所述环槽在靠近活塞钢裙底部的位置设置密集，在远离活塞钢裙底部的位置设置稀疏。通过散热孔，一方面达到减轻分体式钢顶钢裙活塞重量的效果，使分体式钢顶钢裙活塞在运行时的往复惯性力减小(即活塞组件和连杆小头在汽缸中作往复直线运动所产生的惯性力)、振动减小，从而减小了能耗；另一方面提高了活塞钢裙的散热效果，减小分体式钢顶钢裙活塞在运行过程中因受热而产生的形变；并且活塞在运行时，通常情况下是活塞钢顶和活塞钢裙进行上、下移动，在此过程中，缸体壁面上的润滑油能够及时与密集设置在活塞钢裙顶部的环槽接触，从而在活塞钢顶和活塞钢裙移动时，能与缸体壁面更好的润滑，同时还对活塞钢顶和活塞钢裙进行有效降温。

[0023] 进一步，所述活塞钢顶上开有若干活塞槽沟，若干活塞槽沟内嵌有活塞环，活塞钢顶上开有若干与环槽位置相对的细孔。活塞运行的过程中，通过活塞环对内燃机缸体和分体式钢顶钢裙活塞进行密封，防止燃烧室燃烧产生的气体泄漏，同时对气缸内壁上的润滑油进行均匀刮动，使得气缸内壁上覆盖一层油膜，从而保证气缸和分体式钢顶钢裙活塞及活塞环的正常润滑；同时润滑油在活塞环的刮动下通过细孔回流到活塞钢裙外壁上，对活塞钢裙进行润滑和降温。

[0024] 进一步，所述活塞钢顶顶部一体成型有环形卡座，所述活塞钢裙底部开设有契合环形卡座的嵌槽。通过环形卡座与嵌槽，在正常运行下，活塞钢裙能更好的支撑在活塞钢顶上，使得活塞钢顶外壁上的活塞槽沟能加工的更薄，从而提高了活塞钢顶的散热效果，同时，活塞连杆在拉动本分体式钢顶钢裙活塞长期运行时，利用环形卡座与嵌槽，活塞钢裙底部能与活塞钢顶顶部更有效的支承，有效防止本分体式钢顶钢裙活塞在高温、高压下因拉伸而形变。附图说明

[0025] 图1为本发明实施例一分体式钢顶钢裙活塞的立体图；

[0026] 图2为本发明实施例一分体式钢顶钢裙活塞的爆炸图；

[0027] 图3为本发明实施例一中活塞钢裙俯视角度的立体图；

[0028] 图4为本发明实施例一中活塞钢裙仰视角度的立体图；

[0029] 图5为本发明实施例一中活塞钢顶的半剖示意图；

[0030] 图6为本发明实施例二中进油孔开设在活塞钢裙上的示意图；

[0031] 图7为本发明实施例三中进油孔开设在导油盖上的示意图。

[0032] 下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

[0033] 说明书附图中的附图标记包括：活塞钢顶1、活塞钢裙2、第一油腔3、油盖4、活塞销座5、环形圆台7、第一阶台8、第二阶台9、第一定位孔10、凸起11、通孔12、排放孔13、导油盖14、疏油孔15、散热槽16、环形卡座17、细孔18、活塞槽沟19、圆形凸台20、插孔21、第二定位孔22、第二油腔24、进油孔25、环槽26、散热孔27、嵌槽28、弹簧座29、第二弹簧30、环形板31、圆槽32、第一弹簧33、分离孔34。

[0034] 实施例一基本如附图1至图5所示：

[0035] 分体式钢顶钢裙活塞，包括活塞本体，活塞本体包括活塞钢顶1和活塞钢裙2，活塞钢顶1上设有环形的油盖4，活塞钢裙2相对的两个壁面上开设有活塞销座5，活塞钢顶1中部底面一体成型有环形圆台7，环形圆台7内形成圆柱状的第一油腔3，环形圆台7与活塞钢顶1之间形成环状的第二油腔24，环形圆台7外固设有第一阶台8，环形圆台7内固设有第二阶台9，环形圆台7顶部设有四个第一定位孔10，每两个第一定位孔10为一组，两组第一定位孔10相对设置，环形圆台7顶部固接有凸起11，第一定位孔10内设有螺纹，环形圆台7壁面上开设有八个通孔12，每四个通孔12为一组，两组通孔12对称设置，油盖4卡接在第一阶台8上，油盖4上开设有排放孔13，第二阶台9上卡接有导油盖14，导油盖14壁面上开设有两个疏油孔
15，两个疏油孔15相对设置，活塞钢顶1顶部一体成型有环形卡座17，活塞钢顶1上开有若干细孔18，细孔18位于活塞钢顶1的顶部以及环形卡座17上，当活塞钢顶1与活塞钢裙2组合时，细孔18正好与活塞钢裙2相对，活塞钢顶1侧壁上开有三道活塞槽沟19，细孔18贯穿靠近活塞钢顶1顶部的第一道活塞槽沟19，三道活塞槽沟19内均安装有活塞环，活塞钢顶1最上方活塞槽沟19内的活塞环用于刮油，另外两道活塞槽沟19内的活塞环用于与内燃机缸壁的密封，第二油腔24所在的活塞钢顶1内壁上开设有散热槽16；活塞钢裙2底部一体成型有圆形凸台20，圆形凸台20与环形圆台7过盈配合，活塞钢裙2底部开设有插孔21和四个第二定位孔22，插孔21与凸起11位置相对，第二定位孔22与第一定位孔10位置相对，活塞钢顶1和活塞钢裙2通过在第一定位孔10和第二定位孔22之间连接螺栓进行可拆卸式连接，在内燃机缸径为190‑200mm的情况下，第一定位孔10和第二定位孔22的直径为16‑22mm，活塞钢裙2内底部开设有两个分离孔34，活塞钢裙2顶部开设有进油孔25，进油孔25与排放孔13之间连接有油管，活塞钢裙2相对两个侧壁上均开设有八道环槽26，环槽26与活塞销座5位于活塞钢裙2的不同侧壁上，环槽26在靠近活塞钢裙2底部的位置设置密集，在远离活塞钢裙2底部的位置设置稀疏，设有活塞销座5的活塞钢裙2壁面上开设有若干大小不一的散热孔27；活塞钢裙2底部开设有契合环形卡座17的嵌槽28，油盖4上螺纹连接有四个弹簧座29，每两个弹簧座29为一组，两组弹簧座29相对设置，弹簧座29上套设有第二弹簧30，第二弹簧30顶面与活塞钢裙2底面相抵设置。

[0036] 导油盖14内部中空，导油盖14底部与环形圆台7内底部之间距离为5‑6mm，导油盖14顶部一体成型有环形板31，导油盖14内底部开设有圆槽32，圆槽32内放置有第一弹簧33，第一弹簧33顶部与圆形凸台20底面相抵设置，环形板31卡接在第二阶台9上。

[0037] 本实施例一的具体实施如下：本实施例中的第一弹簧和第二弹簧均是能承受280摄氏度的耐温材质。加工时，活塞钢顶1与活塞钢裙2可分为两个分离的个体，可对活塞钢顶1与活塞钢裙2进行独立加工，因此在加工过程中能够很好地对活塞钢顶1单独进行开油腔，不会受到来自活塞钢裙2的阻碍，降低了加工的难度。而通过圆形凸台20与环形圆台7相配合，再在活塞钢裙2壁面上开设散热孔27，一方面减小了整个分体式钢顶钢裙活塞的重量，使整个分体式钢顶钢裙活塞运行效率更好、散热更好，且振动减小，从而运行更加稳定，在另一方面使得润滑油的行程缩短，润滑油能够更快速地流遍活塞钢顶1和活塞钢裙2，实现及时润滑和降温的作用，减小分体式钢顶钢裙活塞的膨胀和积碳；通过环形卡座17和嵌槽
28，活塞钢顶1在运行时能更好的支承在活塞钢裙2上，同时，活塞钢顶1外壁上的活塞槽沟
19能加工的更薄，从而提高了活塞钢顶1的散热效果，并且在分体式钢顶钢裙活塞长期运行时，防止活塞钢顶1上的活塞槽沟19因过度挤压而下垂、形变，从而影响活塞环的密封性，进而避免内燃机增加不必要的油耗。组装时，将油盖4卡接到第一阶台8上，在四个弹簧座29上套接上第二弹簧30，然后把导油盖14卡接到第二阶台9上，在导油盖14的圆槽32内放置第一弹簧33，最后让活塞钢顶1的环形圆台7与活塞钢裙2的圆形凸台20过盈配合，活塞钢顶1的凸起11插入活塞钢裙2的插孔21，进行位置固定，并使两者初步对接，期间让环形圆台7上的四个第一定位孔10和活塞钢裙2上的四个第二定位孔22相互对齐，再通过螺栓将第一定位孔10和第二定位孔22连接形成二次固定，避免分体式钢顶钢裙活塞在高速运转的过程中发生松动，而在内燃机缸径为190‑200mm的情况下，现下分体式活塞用于连接的第一定位孔10和第二定位孔22为12mm，而本分体式钢顶钢裙活塞用于连接活塞钢顶1和活塞钢裙2的第一定位孔10和第二定位孔22为直径为16‑22mm，连接强度更好。

[0038] 当分体式钢顶钢裙活塞运行时，润滑油通过油管从进油孔25流到排放孔13，再进入到第二油腔24内，对第二油腔24所在的活塞钢顶1的进行降温，而散热槽16的设置，增加了活塞钢顶1的散热面积，进一步提高了活塞钢顶1的散热性；当油腔内的润滑油充满后，通过环形圆台7壁面上的八个通孔12进入到导油盖14下方的第一油腔3内，对活塞钢顶1内的中部区域进行降温；在相同缸径的情况下，本分体式钢顶钢裙活塞的第一油腔3和第二油腔24面积的总合为现有活塞油腔面积的1‑2倍，因此，散热面积更大，从而能更全面的对活塞钢顶1散热降温，进而避免活塞钢顶1因高温而变形，当导油盖14与环形圆台7两者5‑6mm间隙之间的第一油腔3充满润滑油后，润滑油从导油盖14壁面上的两个疏油孔15中流出，再从活塞钢裙2的两个分离孔34进行回流，同时，内燃机缸体壁上的润滑油会进入到八道环槽26内，并沿着活塞钢裙2流动，使活塞钢顶1和活塞钢裙2在上、下移动时，能与缸体壁面之间产生更好的润滑，同时还对活塞钢顶1和活塞钢裙2进行有效降温；在分体式钢顶钢裙活塞运行时，活塞钢顶1最上方活塞槽沟19内的活塞环在内燃机的气缸内壁上滑动，对内燃机缸内壁上的润滑油进行均匀刮动，从而保证气缸和分体式钢顶钢裙活塞及活塞环的正常润滑；
同时润滑油流进细孔18中，由于细孔18与活塞钢裙2相对，并利用活塞环的刮动，使润滑油进行回流，让润滑油再流回到活塞钢裙2的壁面上，对活塞钢顶1和活塞钢裙2进行润滑以及降温，进一步减小活塞与缸体之间的摩擦，从而减小活塞的磨损和拉缸的情况出现(即气缸内壁被拉成很深的沟纹，活塞、活塞环、气环与气缸壁摩擦时丧失密封性，从而导致气缸压缩压力降低，动力性丧失)，同时，本分体式钢顶钢裙活塞上开设的三道活塞槽沟19比现有活塞上的少一道，从而减少了分体式钢顶钢裙活塞运行时与内燃机缸壁的摩擦系数(即两表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值)，进而提高了使用本分体式钢顶钢裙活塞内燃机的功率。

[0039] 通过弹簧座29和第二弹簧30，活塞钢裙2底部时刻保持对油盖4的挤压，防止油盖4松动或位移，从而影响润滑油对油腔区域的活塞钢顶1进行有效降温；通过第一弹簧33，分体式钢顶钢裙活塞在实际运行过程中，保证了圆形凸台20对导油盖14的时刻挤压，防止导油盖14的松动或位移的而影响润滑油对活塞钢顶1中部的降温以及润滑油的正常流动。

[0040] 实施例二：

[0041] 如附图6所示，本实施例与实施例一的区别在于：进油孔25开设在活塞销座5上。该设置方式与现下其中一种整体式活塞的进油方式一致，都是从活塞销座5上设置的进油孔25进入油腔，因此，在对现有气缸内的活塞进行替换时，只需将原有的活塞更换本为本分体式钢顶钢裙活塞即可，无需更滑其他零部件，从而使安装、使用更便捷。

[0042] 实施例三：

[0043] 如附图7所示，本实施例与实施例一的区别在于：进油孔25开设在导油盖14上圆槽32的中部。本实施例的润滑、降温效果与实施例一相同，区别在于润滑油的流动方向相反，本实施例的润滑油依次从钢顶钢裙的两个分离孔34和开设在导油盖14上的进油孔25进入环形圆台7内，再通过环形圆台7的八个通孔12进入油腔内，最后，润滑油从油盖4上的排油孔中回流出来。

[0044] 以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及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，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请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。