專利名稱：內(nèi)燃機用多部件冷卻型活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機用多部件冷卻型活塞，在其頂部有鑄鋼制作的活塞上部，其包括燃燒室、具有環(huán)形帶的環(huán)壁；和活塞下部，其包括活塞裙部、活塞銷座，活塞銷座用于安裝將活塞連到連桿上的活塞銷；活塞銷座支撐部，其與活塞裙部相連；及生產(chǎn)這種類型活塞的方法。
背景技術(shù)：
JP61175255A公開了內(nèi)燃機用多部件冷卻型活塞。該活塞在活塞的環(huán)形帶的高度上具有許多肋，在這些肋之間設(shè)置著絕熱板以使從燃燒室到環(huán)形帶的傳熱最小。
WO00/77379A1公開了另一種內(nèi)燃機活塞，該活塞具有壁部，該壁部具有許多橫向壁，這些橫向壁由薄金屬片形成并且沿著徑向設(shè)置以改善冷卻通道的散熱效果。
上面這些設(shè)計不適合活塞在現(xiàn)代柴油機中所遇到的關(guān)于高點火壓力和溫度的穩(wěn)定性的改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為多部件冷卻型活塞提供活塞設(shè)計理念，這種冷卻活塞可以確保低成本制造，并且可以有效地克服由于高氣壓和溫度的影響而產(chǎn)生的活塞變形。
為解決這個問題，本發(fā)明的特別之處在于，在活塞上部形成的冷卻通道有沿其圓周向著活塞頂部方向分布的孔，這些孔間的活塞材料就形成支撐肋，其每個支撐肋向活塞縱向軸線(K)呈放射狀形成全圓形(all-round)環(huán)形肋5的若干部分。活塞下部有一個圓環(huán)形承載肋，其連接面固定在活塞銷座支撐部。活塞上部和活塞下部依靠環(huán)形肋和承載肋的連接面，通過焊接方式不可拆卸地連接在一起，其冷卻通道由冷卻通道蓋封閉。
本發(fā)明的優(yōu)點是，采用這種方式加工的活塞，其冷卻通道可以更加靠近活塞頂部或燃燒室，但是仍然具有極好的形狀穩(wěn)定性。另外，支撐肋的這種分布影響了在冷卻通道內(nèi)腔室的形成，即可產(chǎn)生搖動區(qū)域，借此可延長冷卻油的駐留時間，所以可提高需要冷卻的活塞區(qū)域的散熱效果。
有利的實施例構(gòu)成了從屬權(quán)利要求的主要部分。
下面根據(jù)實施例來更加詳細地解釋本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明的活塞沿活塞銷方向的剖視圖；圖2是本發(fā)明活塞的沿著圖1的線II-II方向的剖視圖；圖3是在第一和第二實施例中，本發(fā)明活塞的沿活塞銷方向的橫向剖視圖；圖4是本發(fā)明活塞的沿著圖1的線IV-IV方向的剖視圖；圖5是本發(fā)明活塞的透視圖；圖6是另一個實施例中，本發(fā)明活塞的沿著圖1的線IV-IV方向的剖視圖。
附圖標(biāo)記說明20 多部件冷卻型活塞 1 活塞上部2 活塞下部 3 燃燒室4 活塞環(huán)壁 5 環(huán)形肋6 活塞銷座支撐部7 冷卻通道8 支撐肋9 活塞裙部10 承載肋11 活塞環(huán)帶12 活塞銷座 13 冷卻通道蓋hB孔14的深度 KH活塞主軸線H 冷卻通道高度 K 活塞縱向軸線具體實施方式
根據(jù)本發(fā)明，如圖5所示，多部件冷卻型活塞20包括鑄造活塞上部1，其包括燃燒室3，具有活塞環(huán)形帶11的活塞環(huán)壁4，冷卻通道7；及活塞下部2，其包括活塞裙部9和活塞銷座支撐部6。根據(jù)該實施例，在冷卻通道7中設(shè)置孔14，這些孔沿著圓周對稱分布并向活塞頂部方向定位，即平行于活塞縱向軸線K。孔14的深度hB不超過冷卻通道7總高度H的一半，這樣可以確保冷卻油的循環(huán)不受阻礙。這種設(shè)計形式為冷卻油提供搖動區(qū)域，其提高冷卻效果。在圖中未示出進油口和出油口。借助于冷卻通道蓋13，其具有雙作用彈簧元件(用于進/出油口)，冷卻通道7在其端部向活塞頂部打開時關(guān)閉。
如圖3和4所示，孔14之間稱為支撐肋8的材料區(qū)域，呈放射狀向活塞縱軸K方向與環(huán)形肋5的若干部分結(jié)合，二者共同構(gòu)成了環(huán)形肋5。如圖4所示，孔14及支撐肋8沿著冷卻通道7的圓周方向放射狀對稱分布。在另外一個實施例(未示出)中，孔14的數(shù)目及支撐肋8的這樣分布，在主要/次要推力方向(D或GD)上，可比橫向方向設(shè)置更多數(shù)量的支撐肋，即在冷卻通道7圓周側(cè)部上非對稱分布。如果支撐肋8以I-IV象限為特征由活塞主軸線KH形成，則在冷卻通道7中，孔14及支撐肋8可在一個象限內(nèi)以對稱(圖4)、非對稱(未示出)或部分對稱(圖6)分布方式獲得，或者依據(jù)活塞頂部局部溫度分布確定。其結(jié)果，在負荷變化時，可更好地克服活塞的溫度和張力應(yīng)變?？?4可如圖4和6所示，設(shè)計成圓孔，或者是長邊沿著活塞中心到活塞壁徑向方向的細長孔(未示出)。這些孔分布上的不同實施例，可得到孔的不同間距，因此設(shè)計作為支撐肋8上所用的材料強度也相應(yīng)增加。為進一步影響燃燒室3的散熱情況，孔14的端部可做成圓形，或如圖1所示成一定的角度。
如圖1所示，孔14的軸線可設(shè)置成平行于活塞縱向軸線K，也可以結(jié)合銳角形式指向燃燒室3的孔14。
如圖3所示，圓環(huán)形承載肋10由活塞銷座支撐部6形成，其幾何尺寸與環(huán)形肋5相當(dāng)?；钊喜?和活塞下部2依靠承載肋10和環(huán)形肋5通過焊接方式牢牢地固定在一起，活塞上部1可由抗氧化、耐熱材料制成，活塞下部2可由淀積硬化鐵素體-珠光體鋼(precipitation-hardeningferritic-perlitic steel)或回火鋼(tempered steel)制成。
權(quán)利要求
1.內(nèi)燃機用多部件冷卻型活塞，包括活塞上部(1)鑄鋼制成，其包括燃燒室(3)、具有活塞環(huán)帶(11)的活塞環(huán)壁(4)；活塞下部(2)，包括活塞裙部(9)和活塞銷座(12)，活塞銷座(12)用于安裝將活塞(20)與連桿相連的活塞銷，活塞銷座支撐部(6)固定在活塞裙部(9)上；其特征在于在活塞上部(1)中形成的冷卻通道(7)有沿其圓周向著活塞頂部方向分布的孔(14)，孔(14)之間的活塞材料形成支撐肋(8)，其每個支撐肋向活塞縱向軸線(K)呈放射狀形成環(huán)形肋5的若干部分；活塞下部(2)有一個圓環(huán)形承載肋(10)，其接合面固定在活塞銷座支撐部(6)上；活塞上部(1)和活塞下部(2)通過環(huán)形肋(5)及承載肋(10)的接合面不可拆卸地連接在一起。冷卻通道(7)由冷卻通道蓋(13)密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機用多部件冷卻活塞(20)，其特征在于，所述的孔(14)對稱和/或非對稱地徑向分布在冷卻通道(7)的圓周上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的內(nèi)燃機用多部件冷卻活塞(20)，其特征在于，所述的孔(14)的深度(hB)不超過冷卻通道(7)總高度(H)的一半。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3的內(nèi)燃機用多部件冷卻活塞(20)，其特征在于，所述的孔(14)的至少部分軸線與活塞縱軸線(K)平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的內(nèi)燃機用多部件冷卻活塞(20)，其特征在于，所述的孔(14)的軸線與活塞縱軸線(K)成銳角。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的內(nèi)燃機用多部件冷卻活塞(20)，其特征在于，所述的孔(14)是圓柱形或細長形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機用多部件冷卻活塞(20)，其特征在于，所述的活塞上部(1)和活塞下部(2)通過焊接連接在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機用多部件冷卻活塞(20)，其特征在于，所述的活塞上部(1)是由抗氧化和/或耐熱材料制成，所述的活塞下部(2)是由淀積硬化的鐵素體-珠光體鋼(precipitation-hardening ferritic-perliticsteel)或回火鋼(tempered steel)制成。
全文摘要
內(nèi)燃機用多部件冷卻型活塞(20)，其鍛鋼制成的活塞上部(1)是由在活塞頂部的燃燒室(3)、具有活塞環(huán)帶(11)的活塞環(huán)壁(4)組成；其活塞下部(2)是由活塞裙部(9)、活塞銷座(12)，其用于安裝將活塞(20)和連桿連接的活塞銷、與活塞裙部(9)連接的活塞銷座支撐(6)組成；形成于活塞上部(1)中的冷卻通道(7)有沿其圓周并朝向活塞頂部分布的孔(14)，孔(14)之間的活塞材料形成支撐肋(8)，其每個支撐肋向著活塞縱軸線(K)呈放射狀形成環(huán)形肋(5)的若干部分；活塞下部(2)有圓環(huán)形的承載肋(10)，其接合面連接到活塞銷座支撐(6)上，活塞上部(1)和活塞下部(2)通過環(huán)形肋(5)和承載肋(10)的接合面不可拆卸地連接在一起，冷卻通道(7)由冷卻通道蓋(13)封閉。因而制造成本低、形狀穩(wěn)定性高。
文檔編號F02F3/00GK1685141SQ03822842
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月25日
發(fā)明者漢斯·于爾根·科納特 申請人:瑪勒有限公司