專利名稱：安裝一個裝配好并焊接在承載箍里的金屬板環(huán),以配合內燃機活塞的環(huán)形冷卻管,制造翅 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的主要目的是安裝一個裝配好并焊接在一個承載箍里的金屬板環(huán)，以配合內燃機活塞的環(huán)形冷卻管，制造所述翅片金屬板環(huán)的方法和獲得的金屬板環(huán)，在此文中確定的作為安裝的特殊條件，極大地保證了冷卻管不透水。
更特別地，本發(fā)明考慮了安裝一個裝配好并焊接到一個承載箍里的金屬板環(huán)，它能夠連接到內燃機的活塞，以配合冷卻內管，即通常稱作的冷卻廓。
本發(fā)明涉及了一種制造方法，它特別用來形成這樣一種類型的翅片金屬板環(huán)，即一旦裝配好并焊接到一個承載箍后，該翅片金屬板環(huán)將連接到內燃機活塞體，形成內冷卻管，也稱作冷卻廓。
眾所周知，用于內燃機，特別是用于柴油機的活塞容易遭受極熱狀態(tài)和大機械強度，從而要求其在苛刻條件下使用壽命長，這是因為燃燒沖擊的壓力和生成的熱會使活塞承受大量的載荷。
這就是已廣為人知的各種活塞設計都包括一個內冷卻管的原因，該內冷卻管通常與容納活塞頂部環(huán)箍的環(huán)形管道鄰近；因而，一種冷卻液，通常是油，循環(huán)通過所述內管，以消除極端溫度對暴露在其中的活塞和環(huán)箍的作用。為了使此作用有效，要求冷卻通路應該最大可能地靠近容納壓縮環(huán)箍的管道。
實際上，由于上述原因，所述極熱狀態(tài)和機械應力使得活塞的某些部位易于受到特殊的強度，可能遭受損害和故障。冷卻最受影響的區(qū)域或通路，能夠創(chuàng)建上述內冷卻管，它們用來配置內冷卻廓，冷卻油可在內冷卻廓中循環(huán)流動。
已經有許多用來制造這些冷卻管的技術，它們可確定不同類型的結構和設計，所述管道通常是環(huán)形的，它能夠與延伸朝向活塞體內部空間的其它管道連通。
本發(fā)明安裝可使用在用于內燃機的鋁合金活塞中，其中一種類型有一個頂部圓頭(活塞頭)和從所述頭向下延伸的圓柱形壁。在這種情況下，這樣的頭還包括確定環(huán)形冷卻管的金屬漲圈，該金屬漲圈布置在頭內部，由一個承載箍構成，裝配好并焊接到所述承載箍，該承載箍徑向延伸，與活塞體的軸同軸，并支撐橫截面類似“U”或等效物的金屬板環(huán)。
本發(fā)明介紹的新產品特別涉及新穎的安裝方法，該方法用于將金屬板環(huán)附著和安裝在承載箍上，所述安裝保證環(huán)正好在實施焊接之前定位并固定到承載箍上，而不因為熱膨脹的差異要求使用壓力，以及提供對焊道的便利支撐。
本發(fā)明安裝的顯著優(yōu)點是連接的低成本以及獲得的高功效和安全性，尤其是連續(xù)焊道的應用，從而建立起兩個部件的緊密接合。
通常，活塞體是鋁結構并模鑄制成，所涉及的冷卻管是一個漲圈，它在澆鑄之前位于構造模內部，這樣被布置在活塞體內部。該漲圈包括一個帶有鎳和銅的鑄鐵的承載箍和一個橫截面例如為“U”形的金屬板環(huán)，金屬板環(huán)翅片的自由端被布置焊接到所述承載箍。在這種情況下，活塞的完整性和結構都得到保持。
因而，引入了一個內環(huán)管，其壁由所述的“U”形金屬板環(huán)或其等效物和承載箍的徑向內表面構成，它們在之前通過焊接相互連接在一起。需要建立一個有效連接，以便在實施模鑄制造活塞的過程中保證材料不會在鋁澆鑄中進入到冷卻管內部。
為了在金屬板環(huán)和承載箍之間獲得有效的連接，重要的是密封焊接是氣密的和安全的，以便在澆鑄過程中避免鋁進入到管子內部，以及避免熱氣從內部外瀉到已澆鑄的液態(tài)鋁中。
為了保證該焊接是氣密的，很重要的是金屬板環(huán)被連接到其各自的承載箍上時沒有承載會影響焊接的應力。這樣，很重要的是創(chuàng)建這樣的金屬板環(huán)，它的尺寸極其精確，其最終構造在焊接過程中不會將應力帶到承載箍上。
考慮到這些環(huán)形冷卻管存在一些規(guī)格和設計選擇，所述選擇應該與包括冷卻管的活塞所具有的最終用途一致。這些設計中有許多是通過翅片金屬板環(huán)規(guī)格的變化來實現的。
本發(fā)明特別涉及了一種用于制造這些翅片金屬板環(huán)的新方法，所涉及的最終規(guī)格的設計變化選擇也包括在內。
背景技術：
如前所述，已知有一些漲圈應用到活塞，以提供所述的環(huán)形冷卻管。特別的制造方法也得到公開，以證明安全性要求和電阻容量。
為此，引用下列專利作為例子美國專利No.4776075、No.4586553或No.3991811，它們都公開了各自的帶內環(huán)形冷卻廓的活塞設計。
本申請還提到了美國專利No.5903974，它涉及一種方法和裝置來生產用于發(fā)動機活塞的帶槽的中空漲圈箍，所述箍布置得靠近頂部或活塞頭，以構成一個內部管道，用于鄰近箍槽的冷卻通道。因此，形成的結構包括一個橫截面為“U”形的金屬板環(huán)和一個模鑄的承載箍。模鑄的承載箍由高電阻材料制成，最好是由與活塞體熱膨脹系數相同的材料制成。兩個元件都由焊道連接，所述焊道固定“U”形截面環(huán)的外部和所述承載箍的徑向內表面。因而，用于冷卻液循環(huán)流通調節(jié)的管子由承載箍的所述徑向內表面和其中一個“U”形截面金屬板環(huán)確定。
在這種情況下，不足之處主要是所述兩個零件之間相互連接所需要的精確性，所述兩個零件配合對冷卻管的正確調節(jié)，使得在使用時不會因為這些由焊道連接的元件之間的相對運動而產生不需要的裂縫。
實際上，專利No.5903974確定承載箍的內徑應該稍微小于裝配好的金屬板環(huán)的“U”形分支的自由端的直徑。為建立連接，承載箍應該先受熱，引起內徑膨脹，以便在這種方式下，所述“U”截面板在焊接工作中產生壓力并保持適當定位。
該焊接既沒有基底也沒有襯板，非常難于實施。只有通過一些操作成本非常高的復雜方法才有可能成功。
進一步地，被裝配的通路應該被機械化，并具有較低的公差，以便在任何情況下都保持應有的過盈。
也就是說，用熱膨脹來獲得待連接零件需要的和穩(wěn)定的定位，這樣做除了成本高之外，如果沒有恰當地實施這樣的零件之間的接合，還會導致這樣的危險，即在使用活塞的過程中產生的拉力可能導致不需要的裂縫。
除了上述情況之外，該構造僅僅使得冷卻管的構造可能限于平行平面的“U”形橫截面圖案，這種限制是非常嚴格的，因為根據各種需求，可能存在其它截面規(guī)格的許多活塞設計。
所有這些實施方式的主要問題包括獲得非常優(yōu)良的裝配和“U”形截面金屬板在承載箍的內表面上的定位，這首先對裝配前的任務，定位和不得不實施的焊接，是非常困難的，通常成本也很高。
特別提到的是在該安裝中，確定兩個部件之間接合的焊道不需要襯板裝置，所述過程難于實現，在所需的氣密性方面是不安全的。
在這方面有多個不同的專利文獻取得進展，其中一個是專利DE2624412，它公開了一種扁平的圓冠形的金屬板，該金屬板放置在由承載箍提供該效果的環(huán)形孔上。金屬板折疊在箍上，并在此用一個適當的工具來調節(jié)。接著，通過在接觸邊緣應用焊接來實施接合的密封。
該安裝的不足或不便是折疊的調節(jié)受到承載箍體本身限制，防止金屬板在焊接前被穩(wěn)定地調節(jié)好。
在焊接過程前，不可能保證將金屬板適當地裝配在所需位置，向所述承載箍體產生足夠的壓力。
美國專利No.6105540也是現有技術的一部分，它公開了一種可應用到內燃機的冷卻環(huán)形安裝，它包括一個由焊接到支撐承載箍的金屬板形成的冷卻管。
該美國專利介紹的新穎性在于，在這種情況下，具有“U”形截面的金屬板本身保持壓在承載箍的內環(huán)表面上，并不受箍和冷卻管之間的溫差收縮。也就是說，它具有前一實施方式的優(yōu)點，即在承載環(huán)中安裝金屬箍時不用考慮膨脹差異。
該美國專利No.6105540的目的是提供一個漲圈，用于調節(jié)冷卻管，以保證在焊接過程前金屬箍在承載環(huán)上有充分的定位，以便在承載箍和金屬板環(huán)之間建立穩(wěn)固的和安全的焊接頭。
所述發(fā)明考慮了精確的和穩(wěn)定的裝配應該通過使用工具在金屬板環(huán)上施加溫度來建立，雖然也提到申請中的溫度差異可能會被忽略。
美國專利No.6105540公開和包含的基本思想是利用金屬板的“某種彈性”性質來幫助它們在承載箍中定位，以一定的壓力將它們本身壓在箍的徑向內表面，以便焊接過程可正確實施。
因此建立了這樣一種狀態(tài)，即承載箍的內表面和金屬板環(huán)的“U”形分支之間的角度應該小于45°，這是因為如果超過了該度量，那么安裝將不會得益于所述的“彈性”。
和以前已知技術相比較而言，雖然該安裝的結構原理可以產生許多優(yōu)點，但是通過對其本身作分析，也會出現一些不足，這些不足在本發(fā)明安裝中可完全克服。
實際上，對于美國專利No.6105540所公開的安裝，要求和金屬板環(huán)一起形成的“U”形輪廓是對稱的，否則對承載箍內表面的壓力將會避免正確的定位。
對該背景技術的另一個限制是，確定金屬板環(huán)的通道的壁應該總是保持壓縮應力的狀態(tài)。如果該狀態(tài)在焊接過程前和焊接過程中沒有得到滿足，那么該過程可能會受到影響。
再次，還建立這樣的限制狀態(tài)，即金屬板環(huán)的“U”形輪廓的兩個翅片相對支撐它們的承載箍的內表面所在平面都應該構成小于45°的角。
還需要注意的是這樣的關于承載箍內表面的限制不應該為形成金屬板環(huán)的“U”形輪廓的翅片端產生截錐底座。
特別需要注意的是，承載箍不應該為“U”形輪廓金屬板翅片的自由端提供成對的確定底座臺階的徑向內表面，這是因為所述翅片的自由端和支撐箍的內表面之間的直徑差異應該非常小。如果所述臺階不存在，那么翅片的焊接將是在沒有支撐的情況下實施的，這當然是不安全的。
特別需要注意的是，只要所實施的裝配是象專利No.6105540所公開的安裝那樣，固定所述裝配的焊道都不會有穩(wěn)定的襯板來作為對具有較少表面的“U”形輪廓金屬板環(huán)翅片自由端的支撐，在這種情況下，焊接僅在有大量材料供應時才能實施。
因而，可能由溫度變化引起的對所建立的壓縮應力的任何變化都會直接影響焊道。
根據該現有技術，存在一些背景技術，它們公開了用于制造這些金屬板環(huán)的過程。
日本專利JP-A-5-231539是該技術的一個背景技術，所述專利公開了一種結構，它包括一個“U”形橫截面的金屬板環(huán)和一個模鑄的支撐箍，它們是通過將金屬板環(huán)端和支撐箍內部焊接起來而連接的。
該文獻公開了金屬板環(huán)是通過旋轉金屬板制造的，該金屬板具有的熱膨脹系數與活塞體材料的熱膨脹系數相同。
實際上，也如Kenji Nakajima的美國專利No.5903974公開的那樣，這些“U”形橫截面的金屬板環(huán)至今是由不銹鋼板制造的，例如18mm寬、290mm長和0.6mm厚的不銹鋼板，它們是用滾軋制造機來彎曲的。一旦被彎曲后，所述板將被放置到圓形橫截面模板上，其自由端得到焊接，以形成一個圓環(huán)。通過這些旋轉制造機，該環(huán)獲得“U”形橫截面。
作為對前面公開的補充，日本專利申請JP-A-6-210383描述一個圓柱板，它通過焊接彎曲板自由端獲得，在滾軋制造機中卷繞，以采用“U”截面圓箍的規(guī)格。接著，所述箍布置在旋轉機中，根據箍的內徑獲得預先確定的尺寸。在以后的步驟中，環(huán)形板通過一個機器以消除圓箍端邊緣的粗糙，這種粗糙是在該過程中形成的。
美國專利No.5903947公開了一種制造這些金屬板環(huán)的傳統(tǒng)技術，它使用了三種不同的機器一個輥、一個旋轉裝置和一個切割裝置(一種用于消除表面粗糙和不規(guī)則性的拋光設備)。這些機器沒有裝配，但是應該將它們挨個地放置，占據較大的空間。這意味著安裝成本高。Nakajima認為利用傳統(tǒng)技術不能夠有效地制造金屬板環(huán)。
美國專利No.5903947公開的新穎性在于，制造這些金屬板環(huán)的機器包括步驟來將圓柱箍放置到接收槽中，以便在模子旋轉且圓柱箍位于可移動的位置時，輥擠壓所述箍，形成凸緣，該凸緣使箍具有“U”形截面的規(guī)格。接著，這樣預先形成的每一個環(huán)都這樣布置，以便切割機作用到自由邊上，而支撐它的模旋轉，使得邊緣平滑，從而消除可能存在的折疊和粗糙邊緣。
還考慮特別設計一個機器或過程來制造帶有直翅片的“U”形輪廓環(huán)。在需要另一種輪廓設計或橫截面的情況下，需要為每一種情況特別設計其它結構的模，從而顯著地增加了制造成本。
還考慮到在每一種情況下，它指這樣的過程，即組合了旋轉模和壓力輥，將圓柱環(huán)改變成“U”形輪廓的環(huán)。
還考慮到所有這些規(guī)格都指從彎曲板形成的圓柱環(huán)，這些彎曲板的自由端那時焊接在一起。

發(fā)明內容
發(fā)明新穎性-主要目的如前所述，這里所指的安裝可使用在用于內燃機的鋁合金活塞中，該類型具有一個頂部圓頭(活塞頭)和一個從所述頭向下延伸的圓柱形壁。在這種情況下，所述頭還包括確定環(huán)形冷卻管的金屬漲圈，該金屬漲圈布置在頭內部，由一個承載箍構成，裝配好并焊接到所述承載箍，該承載箍徑向延伸，與活塞體的軸同軸，并支撐橫截面類似“U”或等效物的金屬板環(huán)。
本發(fā)明介紹的新產品特別涉及新穎的安裝方法，該方法用于將金屬板環(huán)附著和安裝在承載箍上，所述安裝保證環(huán)正好在實施焊接之前定位并固定到承載箍上，而不因為熱膨脹的差異要求使用壓力，以及提供對焊道的便利支撐。
將該實施方式從所有那些現在已知的實施方式中突出出來的第一個新穎性是承載箍為金屬板環(huán)環(huán)形邊緣的每一個通路的底座都提供了一個確定在徑向平面中的表面支撐和一個確定在軸向平面中的表面支撐。兩個表面支撐都是承載箍的內表面，它們相互之間形成一個角度，它們的直徑大于確定在它們兩者之間的同一箍的內表面的直徑。
從該結構原理出發(fā)，發(fā)明考慮在所需的金屬板環(huán)具有一個形成截錐(沒有角度設置的限制)的翅片的情況下，所指的底座可能提供斜向的定位。
因而，這些確定金屬板環(huán)所述底座的表面，被向箍內部空間延伸的通路，相互隔開布置，從而形成冷卻管的其中一個內表面。
根據上述情況，顯然，建立一個雙支撐底座有利于焊道的支撐，并成為其一個部分。
由于所建立的用于金屬板環(huán)在承載箍上安裝的新穎性和建設性的解決方案，這些優(yōu)點成為可能。實際上，為了實施足夠的和穩(wěn)定的安裝，環(huán)在提供到和定位到承載箍體時沒有確定其最終規(guī)格。
創(chuàng)造了一種預先成型的環(huán)，其中其“U”形橫截面的其中一個翅片打開的角度比另一個翅片打開的角度大。在這種情況下，其中一個翅片的自由端的直徑至少與所述翅片終止處的承載箍內表面的直徑類似；而另一個翅片的自由端的直徑基本上比所述翅片終止處的承載箍內表面的直徑小。
在這種情況下，當預先成型的環(huán)被定位后，其中一個翅片將布置在其底座位置，而另一個翅片將稍微與其具有較小直徑的底座分開。通過使用一個足夠的工具，將在環(huán)上施加一個壓縮作用，以打開所述翅片，直到所述翅片位于承載箍相應的底座上并停止時為止。
已實施的測試表明，如所述的那樣，由于金屬板環(huán)保持在其位置，該安裝非常有效，沒有應力且穩(wěn)定，使得能夠實施焊接過程。獲得了一種理想的定位，它沒有產生熱膨脹，在連接時也沒有引起不需要的應力。它是一個完全意義的機械裝配。
需要特別注意的是，該發(fā)明安裝允許金屬板環(huán)的輪廓或橫截面可適應不同的設計和尺寸，這是因為在上述方式中，通過引入生成預先成型的環(huán)的有益條件以允許連接到承載箍，它總是可能在需要的狀態(tài)下為下一步和最終的焊接過程實施安裝。
因而，該發(fā)明安裝允許“U”形截面或等效物的金屬板環(huán)的安裝，其中“U”形翅片形成一個銳角，并有橫連接板連接它們；它們是收斂的翅片。
還需要注意的是，本發(fā)明允許金屬板環(huán)的安裝出現其中一個翅片比另一個翅片長，在這種情況下，形成的冷卻管的寬度比承載箍的高度或厚度大。
還需要注意的是，該發(fā)明安裝的一個結果是，由承載箍確定的用來支撐翅片自由端的底座可平行于或傾斜于裝配的水平面，也就是截錐底座。
還需要注意的是，該發(fā)明安裝的一個結果是，“U”形截面的金屬板或等效物可能被限定為，其翅片具有不同的曲率程度和不同的比率和角度。
還需要注意的是，該發(fā)明安裝的一個結果是，“U”形截面的金屬板或等效物可能被設計為這樣，該設計確定冷卻管應該布置成與承載箍的對稱軸不對齊。
還需要注意的是，板翅片的雙支撐為任何類型的帶有或不帶有第三方材料供應的焊接形成了一個非常安全的襯板。
因而，本發(fā)明的主要目的可確定如下安裝一個裝配好并焊接在一個承載箍里的金屬板環(huán)，以配合內燃機活塞的環(huán)形冷卻管，其中安裝包括一個金屬板環(huán)，金屬板環(huán)的橫截面包括一個在兩個翅片之間延伸的連接板，所述兩個翅片凸出朝向承載箍，所述翅片的自由端靠在并連接到各自的環(huán)形底座上，這兩個環(huán)形底座確定在承載箍的內表面上，與其內邊緣的圈口匹配；所述支撐和連接被各自的沿所述環(huán)形底座延伸的環(huán)形焊道密封，并靠在承載箍體上，配合一個內冷卻管，該內冷卻管的內表面由金屬板環(huán)和承載箍的徑向內表面構成，該承載箍在兩個環(huán)形底座之間延伸。
該發(fā)明考慮到金屬板環(huán)的翅片應該定向到朝向承載箍的收斂方向。
還考慮到金屬板環(huán)的翅片應該定向到與承載箍垂直的方向。
還考慮到承載箍體的橫截面應該為截錐形，金屬板環(huán)的翅片應該定向到朝向承載箍的各自的環(huán)形底座的收斂方向。
還考慮到金屬板環(huán)的其中一個翅片應該定向到與承載箍體垂直的方向，另一個翅片沿一個曲線，終止在一個延伸到底座的最終的直通路上，并與承載箍方向交叉。
進一步地考慮到金屬板的兩個翅片都彎曲，它們的末端通路都定向到與承載箍交叉的方向。
另一方面，考慮到金屬板環(huán)的高度比承載箍的高度大。
還考慮到擱在承載箍上的環(huán)形焊道被限定在所述箍的環(huán)形底座上，并限制在雙襯板支撐中。
進一步地，為了將金屬板環(huán)連接到承載箍中，所述環(huán)以一種方式先拆卸其中一個角度比另一個大的翅片，以便其自由端的直徑比另一個翅片自由端的直徑小，而在連接之后，該拆下的翅片擠壓承載箍體，接受其最終位置和規(guī)格。
還考慮到為了將金屬板環(huán)連接到承載箍中，其中一個翅片自由端的直徑比承載箍的內徑小。
進一步地，這里所指的制造翅片金屬板環(huán)的方法區(qū)別于其它所有已知的方法是它不需要昂貴的機器，這是因為所述環(huán)的形成是通過使用已知的傳統(tǒng)的模子和工具來實現的。
它不需要使用裝置來產生零件的旋轉，也不需要成型輥，這些在成本在機器、裝配和勞動方面要求高。
它不需要通過焊接將彎曲板的末端連接形成的圓柱環(huán)。通過避免焊接，還可避免因不良焊接而可能產生的損壞或缺陷。
為了形成本發(fā)明的環(huán)，可使用市場上現在可購買到的扁平金屬板。
其優(yōu)點是，能夠根據所需厚度方便選擇板的不同厚度，以形成通道“C”的壁。
還可以選擇不同類型的材料，如不同質量的不銹鋼和/或碳素鋼。
該發(fā)明過程允許根據建立冷卻管的最終設計的需要，調整環(huán)的輪廓設計。
環(huán)的制造不需要先期的焊接，這樣從一開始就消除了焊接缺陷的可能。
考慮到這是一個全新的成品，最好采用圓形的扁平金屬板的沖壓方法。
因而，本發(fā)明的主要目的是一種制造翅片金屬板環(huán)的方法，該翅片金屬板環(huán)能夠連接到一個承載箍并形成內燃機活塞的環(huán)形冷卻管，該方法包括如下步驟取一塊所需厚度的扁平金屬板，切割形成一個圓盤；通過沖壓所述盤制造一個具有發(fā)散翅片的折疊邊緣的圓周壁；通過沖壓在前一步驟中形成的零件來切割和去除圓底；取在前一步驟中形成的環(huán)，通過沖壓與已存在于第一發(fā)散翅片中的圓邊相對的圓邊形成發(fā)散翅片的第二折疊邊緣；將在前一步驟中制造的翅片環(huán)放置到一個旋轉支撐中，并通過作用在兩個翅片的圓周邊緣上的切割工具得到最終校準。
還考慮到沖壓模包括一個支撐零件和一個沖壓工具，其中封閉待操作的金屬零件的協作活動表面給出活動外圍通路，其結構與預見的用于所形成的金屬板環(huán)的設計對應。
需要注意的是，第一步驟中在金屬板上產生的切割是使用圓形的落料模沖壓而成的。
本發(fā)明的第二個目的是通過所需方法獲得的金屬板翅片環(huán)，它包括一個單獨的金屬板體，其橫截面為具有發(fā)散翅片的“C”形輪廓，其發(fā)散翅片與預先建立的不同設計對應。
還需要注意的是，用于金屬板環(huán)發(fā)散翅片的預先建立的不同的設計可能具有不同的方向、曲率和尺寸。


為了完成上述優(yōu)點，對用戶和本領域熟練技術人員而言顯然的是，可加入許多其它優(yōu)點以便于理解本發(fā)明安裝的有益的、基本的和功能性的特征，下面描述實施方式的一個最佳實施例，它只是被示意性的說明而在附圖中沒有特定比例，清楚地表明它只是作為一個例子，并不用來限制本發(fā)明的范圍，而只是用來輔助說明其基本原理。
圖1是一個局部側視圖，并配有構成內燃機活塞體的垂直截面圖。
圖2是一個表示發(fā)明安裝的橫截面視圖，它顯示了這樣一種情況，即“U”形截面的金屬板環(huán)的翅片是直的并且相互之間平行。
圖3是一個表示發(fā)明安裝的橫截面視圖，它顯示了這樣一種情況，即“U”形截面的金屬板環(huán)的翅片是收斂的。
圖4是一個表示發(fā)明安裝的橫截面視圖，它顯示了這樣一種情況，即由于金屬板環(huán)的翅片向所述底座收斂，承載箍體提供了斜向底座(截錐結構)。
圖5是一個表示發(fā)明安裝的橫截面視圖，它顯示了這樣一種情況，即與金屬板環(huán)符合的冷卻管的高度比承載箍體的高度大。所述管子布置成與承載箍的對稱軸不對齊。
圖6是一個表示發(fā)明安裝的橫截面視圖，它顯示了這樣一種情況，即金屬板環(huán)的翅片是彎曲的。
圖7是一個垂直截面圖，它顯示了在圖2中所示的U”形輪廓的金屬板環(huán)和平行的翅片，在這種情況下，最終裝配之前，它們預先成型以定位到承載箍內部，翅片自由端的直徑相互之間不同。
圖8是一個與前面一個視圖類似的垂直截面圖，它顯示了在圖3中所示的金屬板環(huán)的輪廓，在這種情況下，最終裝配之前，它預先成型以定位到承載箍內部，翅片自由端的直徑相互之間不同。
圖9是一個與前面一個視圖類似的垂直截面圖，它顯示了這樣一種情況，即承載箍的底座是斜的并定向到發(fā)散方向，一個如在圖4中所示的金屬板環(huán)布置成預先成型以定位到承載箍內部，翅片自由端的直徑相互之間不同。
圖10是一個與前面一個視圖類似的垂直截面圖，它顯示了一個如在圖5中所示的金屬板環(huán)，在這種情況下，它預先成型以定位到承載箍內部，翅片自由端的直徑相互之間不同。
圖11是一個與前面一個視圖類似的垂直截面圖，它顯示了一個如在圖6中所示的“氣泡”形輪廓(連續(xù)彎曲)的金屬板環(huán)，在這種情況下，它預先成型以定位到承載箍內部，翅片自由端的直徑相互之間不同。
圖12是一個垂直截面圖，它顯示了構成冷卻管的零件的最終定位方式，這是根據本發(fā)明來安裝的。
圖13是一個垂直截面圖，它顯示了在已定位的零件上實施焊接過程的方式。
圖14是一個放大的詳細的垂直截面圖，它顯示了金屬板環(huán)翅片自由端的邊緣連接到相應的確定承載箍的裝配底座上的情況，以便實施焊接過程。
圖15是一個放大的詳細的與前面一個視圖類似的垂直截面圖，在這種情況下，它顯示了環(huán)形焊道的構成，該焊道以一種固定的和安全的方式來接合兩個零件。
圖16是一個透視圖，它顯示了可能符合此文方法的翅片金屬板環(huán)。
圖17是一個側視圖，并配有構成內燃機活塞體的垂直截面圖。
圖18是一個橫截面詳細視圖，它顯示了一個插入到活塞體的漲圈，以構成環(huán)形冷卻管。
圖19是一個示意圖，它顯示了根據這里所述的方法配合翅片金屬板環(huán)的第一個步驟，其中，相配的翅片環(huán)的橫截面象“U”形并帶有直的分支。
圖20是一個垂直截面圖，它顯示了配合翅片環(huán)的一個步驟，該步驟在前一幅圖顯示的步驟之后。
圖21是一個垂直截面圖，它顯示了配合翅片環(huán)的另一個步驟，該步驟在前一幅圖顯示的步驟之后。
圖22是一個垂直截面圖，它顯示了配合翅片環(huán)的另一個步驟，該步驟在前一幅圖顯示的步驟之后。
圖23是一個示意圖，它顯示了根據這里所述的方法配合翅片金屬板環(huán)的第一個步驟，其中，相配的翅片環(huán)的橫截面象“U”形并帶有彎曲的分支。
圖24是一個垂直截面圖，它顯示了配合翅片環(huán)的一個步驟，該步驟在前一幅圖顯示的步驟之后。
圖25是一個垂直截面圖，它顯示了配合翅片金屬板環(huán)的一個步驟，該步驟在前一幅圖顯示的步驟之后。
圖26是一個垂直截面圖，它顯示了配合翅片環(huán)的一個步驟，該步驟在前一幅圖顯示的步驟之后。
圖27是一個垂直截面圖，它顯示了配合翅片環(huán)的一個步驟，該步驟在前一幅圖顯示的步驟之后。
圖28也是一個垂直截面圖，在這種情況下，它顯示了根據這里所述的方法的調節(jié)或校準步驟，在需要時調節(jié)或校準相配的翅片環(huán)的“U”形通道的翅片直徑。
圖29是一個垂直截面圖，在這種情況下，它顯示了根據發(fā)明的方法能夠配合一種翅片，該翅片能夠連接到如圖31和32中所示的那樣一個支撐箍上。
圖30是一個垂直截面圖，它顯示了配合翅片環(huán)的一個步驟，該步驟在前一幅圖顯示的步驟之后。
圖31是一個垂直截面圖，它顯示了根據圖14和15相配的翅片環(huán)，提供在承載箍中以用于其安裝。
圖32也是一個垂直截面圖，根據發(fā)明方法，它顯示了翅片金屬板環(huán)在最佳承載箍中的最終安裝。
需要注意的是，根據用來說明發(fā)明制造方法的所選實施例，在每一幅圖中，相同的附圖標記和字母表示相同或等效的構成部件或元件。
具體實施例方式
所選實施例的詳細描述從圖1中能夠預料到，在本發(fā)明中涉及的安裝企圖應用到內燃機使用的活塞1上。
眾所周知，帶箍(未示出)的活塞應當有效地密封燃燒室，避免高溫氣體和潤滑油在任何工作條件下進入。另一方面，已經知道通常被稱作活塞頭的部分2經常受到耐熱和機械方面的要求。因此，目前存在各種活塞，它們都包含布置在每個頭2體內的冷卻廓3。
這些冷卻廓3的目的是當溫度過高時消除所述區(qū)域的熱。從而，一種冷卻液，如機油，通過內管3循環(huán)，通過流經管子4與活塞內部保持連通。也就是說，隨著活塞移動而搖晃的潤滑油本身也進入內冷卻管3，該管子吸收頭部體2內的熱量。
通常，活塞體是鋁結構并模鑄制成，而上述冷卻管3由焊接到承載箍6的金屬板環(huán)5形成，承載箍通常是含鎳和銅的鑄鐵，所述冷卻管在澆鑄之前被放進構造模，這樣它們被保持在活塞體內部。在這種情況下，保證了活塞的完整性和它的結構。
如在所述圖1中補充的那樣，冷卻管3是一個環(huán)形管，它的壁由涉及的金屬板環(huán)和承載箍6的徑向內壁7構成。
本發(fā)明特別涉及的是安裝，這樣的安裝使得冷卻管3的結構通過金屬板環(huán)5和它的承載箍6的焊接單元可以更有效、成本更低、最重要的是保證在活塞出鋼的全過程中沒有鋁進入。
較佳地，構成本發(fā)明裝置的這組零件具有和鋁相同的膨脹系數。
事實上，如圖2至6所示，由于承載箍6提供兩個環(huán)形底座8和9余它的內表面配合所以獲得杰出的安裝。這些環(huán)形底座彼此相同、相對并對稱，相互之間被同一承載箍體通道隔開，該承載箍限定了被構造的環(huán)形冷卻管3的徑向內表面7。
這些底座8和9的出現產生了重要影響，因為在每一個底座內為折疊的金屬板環(huán)5的翅片10和11的自由端建立了一個雙支撐。其中一個支撐是在徑向的環(huán)形表面，另一個是在軸向與環(huán)形底座8和9相配的環(huán)形表面。
這樣，使零件5和6結合起來的焊接，提供了一個密封，它避免鋁進入環(huán)形冷卻管3或者高溫氣體從所述管3內部溢向剛注入模板的液態(tài)鋁，這些作用會導致被構造的活塞報廢。
如所述圖2至6所示，由于所述環(huán)形底座保證焊接被支撐在承載箍體上，因此用于每一個環(huán)形底座8和9的所述雙支撐很突出，這非常有利于抵抗任何類型的機械方面的擔心和溫度發(fā)生變化時產生的應力。也就是說，焊道12總是起到密封裝置的作用，而承載箍體提供了機械阻力。
需要充分注意在前一段中所確立的情況，因為可能存在許多這樣的情況，即環(huán)5的翅片自由端擱在承載箍6的軸面上，構成線性支撐，使得焊道也是封閉的襯板，從而能夠很好地獲得所構成的密封，否則因為高溫，材料的狀態(tài)產生的任何相對移動都可能導致裂縫。
在這六幅圖(2/6)中顯示了不同的設計選項，它們與前兩段表述的結構原理對應，它們中的每一個都依次適應于不同的構造標準，這些標準用于冷卻管3，是供應廠商所要求的。這些圖形顯示發(fā)明安裝允許冷卻管3有不同的設計。因而，它能夠適用于不同的市場需求。
圖2表示的情況顯示金屬板環(huán)5是直翅片的“U”截面，與承載箍體6垂直，以便翅片10和11的自由端?？吭诔休d箍6提供的所述底座8和9處。
圖3顯示，金屬板環(huán)5a，在此情況下，有翅片10和11，它們向承載箍體方向收斂，以便構成的冷卻管3具有梯形橫截面。
圖4顯示，金屬板環(huán)5b，在此情況下，擱在橫截面為截錐形的承載箍6上；因而，環(huán)形底座8和9定向到發(fā)散方向，以便構成的冷卻管3也具有梯形橫截面，并比所述承載箍6具有較長的高度。
圖5顯示了內冷卻管3設計的另一種變化，這通過發(fā)明的安裝是可能的。在這種情況下，環(huán)5c的翅片11是直的，并定向到與承載箍6的底座9垂直，而翅片10起始于彎曲路徑，終止時與構成底座8的兩個表面的徑向表面都垂直。在這種情況下，還構成了冷卻管3，它的高度比承載箍6的高度長。
圖6顯示了內冷卻管3設計的另一種變化，這通過發(fā)明的安裝是可能的。在這種情況下，環(huán)5d的所述翅片10和11沿各自曲線延伸，以收斂直線結束，而收斂直線的方向與構成承載箍6的所述支撐8和9的兩個表面的徑向表面都垂直。
現在針對圖7至11，能夠理解構成方案能夠以簡單、迅速、低操作成本且安全的方式建立發(fā)明安裝。
現在針對圖7顯示的截面，能夠理解確定翅片10自由端的直徑比確定翅片11自由端的直徑短，翅片10相對主連接板凸出的曲率角比翅片11相對主連接板凸出的曲率角大。
接著是預先成型的金屬板環(huán)5，翅片10凸出的長度比翅片11凸出的長度短，該構成條件非常有利于產生支撐箍6到該金屬板環(huán)5的連接。
現在仍然針對圖7/11，還需要理解的是，在前兩段中解釋的空間關系允許環(huán)5進入面向承載箍6的內環(huán)面。這是因為翅片10自由端的直徑總是稍微小于徑向表面7通道的直徑，徑向表面為支撐箍6所固有，在底座8和9之間延伸。
該簡單的構成方案以高效的方式解決了零件5和6的連接問題。
圖12顯示，一旦環(huán)5和承載箍6都被連接，那么只需要最終沖壓到翅片10上。翅片11保持在其位置上，其自由端擱在底座9上，而工具12在翅片10上產生壓力，使得其自由端適當定位在環(huán)形底座8上。
所述圖12顯示金屬板環(huán)5保持很好的定位，并穩(wěn)定在承載箍6上，導致最終構成帶有無應力翅片10和11的環(huán)形冷卻管3的結構。
圖13所表示的放大細節(jié)精確地顯示焊接過程13在零件5和6之間建立最終結合的方式。
如圖14和15的放大細節(jié)顯示，該安裝與其它現有安裝的區(qū)別在于承載箍體被用作焊道14的支撐，此條件保證了安裝非常穩(wěn)定和安全。
在該最佳實施例中，顯示了一個焊道14(圖15)，所述焊道由嵌氣電弧制成。這樣，焊道14由翅片10的自由端和承載箍6的一部分產生、構成，承載箍6包括環(huán)形底座8(圖14)。它是一個由所述連接通道提供的材料構成的環(huán)形密封，在需要時還可以包括第三種材料。
顯然，該類型的連接還允許使用其它類型的焊接，如電子束、高頻、微等離子體等，在每一種情況下都可以有或沒有材料供應。
這里涉及的制造方法是用來構成在圖16中表示的翅片環(huán)A。它是一個金屬板環(huán)，如前面解釋的金屬板環(huán)，來描述發(fā)明的安裝。
現在，為了詳細解釋用來制造所述環(huán)的發(fā)明方法，它所描述的環(huán)包括一個連接板15，各自的翅片16和17從該板凸出以配合一個環(huán)形通道，該通道的尺寸和規(guī)格確定了那里構成的環(huán)形冷卻管應該具有的基本結構。
圖17顯示了用于內燃機的活塞P的簡圖。它們通常由鋁制成并模鑄加工，包括一個延伸與活塞頂部19匹配的環(huán)形冷卻管18。
如前所述，這些環(huán)形冷卻管是用來消除溫度過高時所述頂部區(qū)域的受熱。這樣，冷卻液循環(huán)通過所述管子，例如潤滑油隨著活塞移動而搖晃。
圖18所表示的零件顯示了根據現有公開技術和市場上現有的實施方式來構成這些環(huán)形冷卻管3的方式?？梢钥吹礁街街喂?上的翅片金屬板環(huán)5。
所述圖18清楚地表示了定義的環(huán)形冷卻管，它包括承載箍的內表面21、翅片16和17以及金屬板環(huán)A的連接板15。
本發(fā)明的目的是提供一種新穎的方法用來構造翅片金屬板環(huán)A，該環(huán)然后通過焊接連接到承載箍20，構成一個在活塞體內很有效的環(huán)形冷卻管。
在最佳實施例中表示了這樣的情況，翅片環(huán)A對應于橫截面是直“u”形并有平行分支的圖案。然而，應當注意發(fā)明的制造方法用來配合其他不同規(guī)格和設計的翅片環(huán)。從下面描述的功能說明中很清楚，只需要改變沖壓模。
圖19至22表示了生產具有直的和相互平行的分支的環(huán)A的加工步驟。
圖19顯示第一步包括用一個切割工具23在一個模子里沖壓一個扁平的金屬板22，獲得一個扁平的盤狀板24，環(huán)A將從該板形成。
第一個構造步驟對這些金屬板環(huán)的結構非常重要，它從一個容易制造、成本低的扁平金屬盤開始。
事實上，在大多數情況下，它從一個由折疊金屬板構造的圓柱環(huán)開始，金屬板的末端通過焊接連接起來。相反，用本發(fā)明的方法，可以避免用焊接單元的方式來構造環(huán)。不用焊接獲得一個單獨的環(huán)體，這一點對這些零件需要的性能非常重要。
圖20顯示，第二個構造步驟是用第一個步驟的方式沖壓或深沖壓。在前一步驟中已經構造的盤24被安裝，通過模子25/26產生第一環(huán)形折疊，其中模子25提供了一個用來創(chuàng)造翅片的圖案。
圖21顯示第三個步驟包括用切割并去除圓形底部27的方式構造一個金屬板，該底部在前一步驟處理的零件中存在。這樣，就要使用一個落料模28和相應的支撐29。同時，因為這些模的共同作用，產生了相配的環(huán)的翅片17。
圖22表示下一步驟，其中在前一步驟形成的環(huán)被保留并被放置在一個基座支撐30內，該支撐來自一個對應于環(huán)形翅片17的最終規(guī)格和尺寸的底座，而翅片16通過使用工具31沖壓形成，如圖所示，該工具包括一個活動通道18，它專門設計用來提供翅片16所需的構造。
在這一點上，能夠考慮所主張方法的其它優(yōu)點，如通過改變所述落料模28活動表面的設計，可為每一個翅片設計另一種規(guī)格、定向或尺寸，其中落料模匹配產生折疊的通道，折疊允許生成翅片17。
相同的情況發(fā)生在如圖22所示的沖壓模31中，其中所述的活動表面32將具有根據尺寸，方向或過渡曲率角的設計，這些由制造商相對待生產的冷卻通路的設計而建立。
應該理解，根據前兩段的描述，具有多組根據客戶要求的不同環(huán)形冷卻管的模，足以生產市場上全部現有的設計；只要從金屬板平盤開始執(zhí)行該新方法建立的所有步驟。
圖23/27只是為了闡述前一段中所述的內容，它們顯示了發(fā)明方法如何可以形成其輪廓與“C”形彎曲翅片對應的金屬板環(huán)。
圖23顯示第一構成步驟在每一種情況下都相同。(參照圖19)。
一旦獲得金屬盤24后，第二構成步驟開始，如圖24中所表示，其中沖壓模34提供其活動表面的一個環(huán)形通路33，該活動表面與一個可預見的圖案對應，以帶來一個預先格式，該格式不同于翅片17’將成為翅片17的樣子；而底座35與一個和這樣的設計協作的圖案對應，這在其環(huán)形通路33中是得到理解的。
去除底37的步驟也與圖21中所表示的類似，而在圖26和27所示的步驟中，出現了沖壓模38、39、40和41，它們特別制造以給“C”形的彎曲翅片16’和17’的截面的金屬板環(huán)帶來最終形狀。
現在針對圖28，理解其后的詳細校準步驟，其中金屬板環(huán)A安裝到旋轉支撐42上，以便通過一個切割工具43來精確地確定翅片16和17自由端的直徑，以及消除最終的粗糙邊緣或不規(guī)則的表面。
這里所述的方法特別有利于制造金屬板環(huán)，該金屬板環(huán)可連接到如圖31和32中所示的裝置。
裝置中的環(huán)形支撐20包括一對環(huán)形連接臺階44和45，它們建來容納翅片16’和17’的自由端；所述連接區(qū)域是執(zhí)行焊接過程以構成氣密的密封接合的地方。
為了將環(huán)A插入到支撐20中，要求所述翅片16’的末端直徑比所述支撐20的內表面46的末端直徑小(圖31)。
一旦定位后，可通過工具47來執(zhí)行最終沖壓(圖32)。
在這種情況下，只要求沖壓工具44(圖30)預先成型該翅片16’，將其末端直徑限制到進一步定位所要求的尺寸。
權利要求
1.安裝一個裝配好并焊接在一個承載箍里的金屬板環(huán)，以配合內燃機活塞的環(huán)形冷卻管，其特征在于該安裝使用了一個金屬板環(huán)，該金屬板環(huán)的橫截面包括一個在兩個翅片之間延伸的連接板，所述兩個翅片凸出朝向承載箍，所述翅片的自由端擱在并連接到環(huán)形底座上，環(huán)形底座確定在承載箍的內表面上，與其內邊緣的圈口匹配；所述支撐和連接被各自的沿所述環(huán)形底座延伸的環(huán)形焊道密封，并靠在承載箍體上，配合一個內冷卻管，該內冷卻管的內表面由金屬板環(huán)和承載箍的徑向內表面構成，該承載箍在兩個環(huán)形底座之間延伸。
2.如權利要求1，安裝一個裝配好并焊接在一個承載箍里的金屬板環(huán)，其特征在于金屬板環(huán)的翅片定向到朝向承載箍的收斂方向。
3.如權利要求1，安裝一個裝配好并焊接在一個承載箍里的金屬板環(huán)，其特征在于金屬板環(huán)的翅片定向到與承載箍體垂直的方向。
4.如權利要求1，安裝一個裝配好并焊接在一個承載箍里的金屬板環(huán)，其特征在于承載箍體的橫截面為截錐形，金屬板環(huán)的翅片定向到朝向承載箍各自的環(huán)形底座的收斂方向。
5.如權利要求1，安裝一個裝配好并焊接在一個承載箍里的金屬板環(huán)，其特征在于金屬板環(huán)的其中一個翅片定向到與承載箍體垂直的方向，另一個翅片沿一條曲線，終止在一個延伸到底座的最終的直通路上，并與承載箍方向交叉。
6.如權利要求1，安裝一個裝配好并焊接在一個承載箍里的金屬板環(huán)，其特征在于金屬板環(huán)的兩個翅片都彎曲，它們的末端通路都定向到與承載箍交叉的方向。
7.如權利要求1，安裝一個裝配好并焊接在一個承載箍里的金屬板環(huán)，其特征在于金屬板環(huán)的高度比承載箍的高度大。
8.如權利要求1，安裝一個裝配好并焊接在一個承載箍里的金屬板環(huán)，其特征在于擱在承載箍上的環(huán)形焊道被限定在所述箍的環(huán)形底座上，所述箍被限定在一個雙?？恐沃小?br> 9.如權利要求1，安裝一個裝配好并焊接在一個承載箍里的金屬板環(huán)，其特征在于為了將金屬板環(huán)連接到承載箍上，所述環(huán)先拆卸其中一個不同角度的翅片，以便其中一個翅片自由端的直徑比另一個翅片自由端的直徑小。
10.如權利要求8，安裝一個裝配好并焊接在一個承載箍里的金屬板環(huán)，其特征在于其中一個翅片自由端的直徑比承載箍的內徑小。
11.一種制造翅片金屬板環(huán)的方法，該方法包括取一塊厚度足夠的扁平金屬板，切割相同形狀的圓盤；通過沖壓這樣的盤制造一個具有發(fā)散翅片的折疊邊緣的圓周壁；通過沖壓在前一步驟中形成的零件來切割和去除其圓底；取在前一步驟中形成的環(huán)，通過沖壓與已存在于第一發(fā)散翅片中的圓邊相對的圓邊形成發(fā)散翅片的第二折疊邊緣。
12.如權利要求11的制造翅片金屬板環(huán)的方法，其特征在于一旦獲得兩個折疊邊緣之后，在前一步驟中形成的翅片環(huán)將被放置在一個旋轉支撐中，并通過作用在兩個翅片的圓周邊緣上的切割工具得到最終校準。
13.如權利要求11的制造翅片金屬板環(huán)的方法，其特征在于沖壓模包括一個支撐零件和一個沖壓工具，封閉待操作的金屬零件的協作活動表面給出活動外圍通路，其形狀與預見的用于所形成的金屬板環(huán)的設計對應。
14.如權利要求11的制造翅片金屬板環(huán)的方法，其特征在于第一步驟中在金屬板上產生的切割是使用圓形的落料模沖壓而成的。
15.根據權利要求11的方法獲得的翅片金屬板環(huán)，其特征在于它包括一個單獨的金屬板體，其橫截面為具有發(fā)散翅片的“C”形輪廓，其發(fā)散翅片與預先建立的不同設計對應。
16.如權利要求15的翅片金屬板環(huán)，其特征在于為金屬板環(huán)的發(fā)散翅片預先建立的不同設計可能有不同的方向、曲率和尺寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種金屬環(huán)裝置，其橫截面基本上為U形。所述U形凸緣的自由端支撐在并連接到兩個環(huán)形底座上，兩個環(huán)形底座位于支撐箍的內表面中，與內邊緣一致。用于自由端的支撐和連接由環(huán)形焊道密封，環(huán)形焊道延伸到環(huán)形底座中，并擱在支撐箍體上。在這種方式下，形成了一個內環(huán)冷卻管，它具有的內表面區(qū)域由金屬環(huán)和支撐箍的徑向內表面構成，支撐箍的徑向內表面延伸在兩個環(huán)形底座之間。發(fā)明方法包括切割一塊厚度合適的扁平金屬板以形成一個圓盤；通過沖壓所述盤制造一個圓周壁，圓周壁帶有發(fā)散凸緣形狀的凸出邊緣；通過沖壓部件來切割和去除圓底。
文檔編號F02F3/22GK1535191SQ02814821
公開日2004年10月6日 申請日期2002年7月18日 優(yōu)先權日2001年7月30日
發(fā)明者羅伯托·奧斯卡·阿波, 羅伯托 奧斯卡 阿波 申請人:羅伯托·奧斯卡·阿波, 羅伯托 奧斯卡 阿波