專利名稱：制造內(nèi)燃機(jī)整體式活塞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造按照權(quán)利要求1上位概念的內(nèi)燃機(jī)整體式活塞的方法。
背景技術(shù)：
歐洲專利文獻(xiàn)EP0027445B1公開(kāi)了一種符合權(quán)利要求1上位概念的活塞。該文件提出了用鑄造法制造活塞。為了能夠更好地利用存在的油量冷卻活塞，所述的已知活塞在其邊緣區(qū)域具有被一油溝形狀的突出部部分封閉的一冷卻通道。所述的突出部部分與活塞銷座支撐、部分與活塞裙連接件的外形相吻合，這就導(dǎo)致所述已知的活塞的鑄造法制造需要非常復(fù)雜的且由多個(gè)部件組成的鑄造工具。這種方法有如下缺點(diǎn)所提到的現(xiàn)有技術(shù)已知的活塞的制造耗費(fèi)非常高。此外，活塞的鑄造法制造也總是導(dǎo)致這樣的危險(xiǎn)在活塞中形成縮孔，也就是氣泡，這些縮孔使得活塞完全不能使用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是避免提到的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)的任務(wù)。
本發(fā)明目的將借助獨(dú)立權(quán)利要求的特征解決。本發(fā)明符合目的的結(jié)構(gòu)是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
特別地，在從屬權(quán)利要求中提到的為了減小環(huán)壁和突出部之間的間隙而設(shè)的環(huán)形元件，也可得到一簡(jiǎn)單且價(jià)廉的辦法來(lái)進(jìn)一步改善對(duì)存在的油量的利用以冷卻活塞。


本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例將借助下列附圖進(jìn)行描述。
圖1為用一由兩半相互交錯(cuò)90度的活塞縱截面組成的截面圖繪制的一具有冷卻通道的內(nèi)燃機(jī)活塞，按照本發(fā)明，所述的活塞被一溝形的突出部部分封閉；圖2為沿圖1的直線A-A的活塞截面圖；圖3為鍛造活塞毛坯；圖4為制造活塞的第一工作步驟的結(jié)果；圖5和圖6為制造冷卻通道和一油溝形狀的突出部的加工步驟；圖7為符合本發(fā)明活塞的一個(gè)結(jié)構(gòu)，所述的活塞具有一個(gè)安裝在環(huán)壁端面上的環(huán)形元件。
附圖標(biāo)記說(shuō)明1，1′，1″活塞2縱軸3，3″活塞銷孔4活塞頂5燃燒室6冷卻通道7環(huán)壁8環(huán)肋9，9′活塞銷座支撐10，10′活塞裙連接件11，11′活塞銷座12活塞銷座11，11′的端面13活塞縱軸14，14′活塞裙元件15活塞1的活塞頂側(cè)區(qū)域16凹進(jìn)處17突出部18環(huán)壁7的端面19，19′間隙20突出部17的底切21洞口
22活塞毛坯23車(chē)刀24間隙25冷卻通道6徑向外部的邊界，環(huán)壁7的內(nèi)側(cè)26-30車(chē)刀31圓形的刀盤(pán)32-34刀柄35凹進(jìn)處36臂37活塞裙元件14的上邊38環(huán)形元件7的下邊39凹進(jìn)處40剩余區(qū)域41，42臂43剩余區(qū)域44環(huán)形元件45鼻子46適形結(jié)構(gòu)47溝槽具體實(shí)施方式
圖1用一截面圖顯示一內(nèi)燃機(jī)整體式活塞1，所述的截面圖由兩半組成，其中，左半部分是沿一活塞銷孔3的一縱軸2的活塞1的一個(gè)截面，而右半部分是與之相互交錯(cuò)90度的活塞1的一個(gè)縱截面。所述活塞1是由鋼制成的，且在活塞頂4的區(qū)域內(nèi)具有一燃燒室5。在活塞頂4的徑向外部區(qū)域設(shè)有一個(gè)環(huán)形的環(huán)繞冷卻通道，所述冷卻通道的徑向外部的邊界25是以一個(gè)與活塞頂4外形相吻合的環(huán)壁7為界；徑向內(nèi)部的邊界部分以一環(huán)肋為界，部分以一活塞銷座支撐9，9′，及部分以活塞裙部連接件10，10′為界而形成的。所述的環(huán)壁7在這里用作活塞環(huán)基座。
通過(guò)活塞銷座支撐9，9′，每個(gè)活塞銷座11，11′和各自的活塞銷孔3，3′與活塞頂4外形相吻合。活塞銷座11，11′的端面12是相對(duì)于環(huán)壁7朝活塞縱軸13方向向內(nèi)縮進(jìn)布置的?；钊N座11，11′是通過(guò)活塞裙元件14，14′相互連接在一起的，所述的活塞裙元件是分別通過(guò)一活塞裙連接件10，10′與活塞頂4外形相吻合的。在活塞裙元件14，14′和活塞1的活塞頂側(cè)區(qū)域15之間有凹進(jìn)處16。
所述的冷卻通道6在活塞銷座11，11′方向上被一油溝形狀的環(huán)繞突出部17部分封閉，該突出部部分與活塞銷座支撐9，9′，部分與活塞裙連接件10，10′的外形相吻合。所述的突出部17與環(huán)壁7的活塞銷座側(cè)的端面18共同形成一間隙19。
在圖2顯示的沿圖1中的直線A-A的截面圖顯示了活塞裙元件14，14′，活塞銷座11，11′，活塞銷孔3，3′，環(huán)壁7的端面18，間隙19和一個(gè)通向冷卻通道6的用于輸送冷卻油的洞口21，所述的洞口在圖1中由于截面的位置而沒(méi)有被畫(huà)進(jìn)去。通過(guò)所述的洞口21，油從背向活塞頂4的一側(cè)被噴射在冷卻通道內(nèi)。所述的油碰在活塞頂4的底面，冷卻活塞頂4，接著部分通過(guò)間隙19流出冷卻通道6，部分被油溝形的突出部17接收。被突出部17的底切20接收的油可在活塞1的緊接著的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中多次被用于冷卻環(huán)壁7和活塞頂4。
圖3顯示一個(gè)由鋼制成的活塞毛坯22，該毛坯是用鍛造方法制造的，而且在所述活塞毛坯中畫(huà)出了即將由此毛坯通過(guò)車(chē)削制造的成品活塞1。
按照?qǐng)D4，在最初的加工步驟中借助一車(chē)刀23，所述車(chē)刀由一個(gè)圓形的刀盤(pán)31和一刀柄32組成，由活塞毛坯22車(chē)出凹進(jìn)處16和一環(huán)形間隙24，其中沒(méi)有底切20的突出部17也被加工出來(lái)。在這些最初的加工步驟中要注意，突出部17和環(huán)壁底面7之間的間隙的軸向?qū)挾葂足夠大，以使在圖5和圖6中繪制的制造冷卻通道6和底切20的車(chē)刀26至車(chē)刀30能夠使用。還要注意的是，突出部17的徑向外部壁和預(yù)設(shè)的冷卻通道6的徑向外部邊界25之間的徑向距離y盡可能小但也要足夠大，以使尤其是在圖6中繪制的用于制造冷卻通道6的彎曲刀具28和30可從環(huán)壁7和突出部17之間的下面插入。
圖5顯示制造活塞1″的兩個(gè)加工步驟。在截面圖的左半部分中繪制一車(chē)刀26，所述車(chē)刀的刀盤(pán)31被保持在一個(gè)在前端部分向下彎曲大約45度的刀柄33上。以此底切20被車(chē)入到突出部中。
在截面圖的左半部分繪制的制造冷卻通道6的一最初的步驟是在使用車(chē)刀27下進(jìn)行的，所述車(chē)刀的刀盤(pán)31是固定在一個(gè)在前端部分向上彎曲大約30度的刀柄34上。以此，一凹進(jìn)處35是可車(chē)入到環(huán)壁7和活塞銷座支撐9，9′或者活塞裙連接件10，10′之間的區(qū)域內(nèi)。
圖6顯示制造冷卻通道6的最后步驟。在這里，首先用具有一在前端部分垂直向上彎曲的臂36的車(chē)刀28車(chē)出一凹進(jìn)處，所述的臂36短于活塞裙元件14，14′的上邊37和環(huán)壁7的下邊38之間的距離。在此，為了開(kāi)始制造冷卻通道6的第一步驟，臂36受限制的長(zhǎng)度允許車(chē)刀28放置到活塞側(cè)的任意位置，也就是在環(huán)肋7和活塞裙元件14，14′之間的區(qū)域內(nèi)。
這時(shí)留下一剩余部分40，該剩余部分是用車(chē)刀29去除的。所述的車(chē)刀29具有在前端部分向上彎曲大約45度的臂41。冷卻通道的完成是使用車(chē)刀30進(jìn)行的。為了車(chē)去剩余部分43，所述車(chē)刀30的垂直彎曲的臂42足夠長(zhǎng)。依賴于所期望的冷卻通道6的高度，臂42可以長(zhǎng)于活塞裙元件14，14′的上邊37和環(huán)壁7的下邊38之間的間距。在這種情況下，為了啟動(dòng)車(chē)削過(guò)程，所述車(chē)刀30在活塞銷座11，11′的端面12的區(qū)域內(nèi)必須插入凹進(jìn)處39內(nèi)，這是必需的，所述的端面是相對(duì)于環(huán)壁7向內(nèi)縮進(jìn)布置的。然后，一足夠大的凹進(jìn)處39允許帶有伸入凹進(jìn)處39的臂42和旋轉(zhuǎn)的活塞1″′的車(chē)削過(guò)程不被活塞裙元件14，14′阻礙地進(jìn)行。
緊接著，活塞1″′的外形輪廓將以本身已知的方式，用合適的、在圖6中沒(méi)有畫(huà)出的車(chē)刀車(chē)削完成且活塞銷孔3，3′也被加工出來(lái)。這樣就得到圖1和圖2描述的活塞。
為了能夠更好地利用存在的油量冷卻活塞1，按照?qǐng)D7，在活塞1的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中從間隙19′流出的冷卻油的量由于間隙19′相對(duì)于間隙19變小而減少。為此，在環(huán)壁7的活塞銷座側(cè)的端面18的內(nèi)側(cè)安裝一個(gè)以一整塊形成的且有一徑向間隙的環(huán)形元件44，所述的環(huán)形元件可由金屬或者人工合成材料組成，且它的內(nèi)側(cè)橫截面的形狀是一個(gè)朝內(nèi)的鼻子45。為了固定環(huán)形元件44，在其外表面設(shè)計(jì)一環(huán)繞的適形結(jié)構(gòu)46，該結(jié)構(gòu)和一相應(yīng)形成的環(huán)繞的溝槽47相配，所述的溝槽在端面18的區(qū)域內(nèi)并被加工到環(huán)壁7的內(nèi)側(cè)上。
環(huán)形元件44的裝配是展開(kāi)地且在環(huán)壁7和突出部17之間環(huán)繞活塞1而放置的。接著，環(huán)形元件44的間隙允許壓緊環(huán)形元件44而減小其直徑到這樣的程度，可以從下面插入到冷卻通道，直至環(huán)形元件44的適形結(jié)構(gòu)46與溝槽47嚙合。如果環(huán)形元件44由金屬組成，它的內(nèi)應(yīng)力足以即將環(huán)形元件44耐久地固定在冷卻通道6內(nèi)。如果環(huán)形元件44由人工合成材料組成，則為了固定需要一合適的粘合劑。
權(quán)利要求
1.制造內(nèi)燃機(jī)整體式活塞的方法，所述活塞(1)包含-一個(gè)活塞頂(4)，-兩個(gè)與活塞頂(4)外形相吻合的、每個(gè)活塞銷座(11，11′)各一個(gè)的活塞銷座支撐(9，9′)，其中所述活塞銷座支撐(9，9′)和活塞銷座(11，11′)的端面(12)是相對(duì)于活塞頂(4)的徑向外部邊緣朝活塞縱軸(13)方向向內(nèi)縮進(jìn)布置的，-兩個(gè)連接活塞銷座(11，11′)的活塞裙元件(14，14′)，所述活塞裙元件分別通過(guò)一個(gè)活塞裙連接件(10，10′)與活塞頂(4)連接，其中，在活塞裙元件(14，14′)和活塞頂(4)之間，在活塞裙連接件(10，10′)中形成凹進(jìn)處(16)，-一個(gè)布置在活塞頂(4)的邊緣區(qū)域的環(huán)形的冷卻通道(6)，該通道的徑向外部的邊界是以一個(gè)與活塞頂(4)外形相吻合的環(huán)壁(7)為界且其徑向內(nèi)部的邊界部分以一活塞銷座支撐(9，9′)，部分以活塞裙部連接件(10，10′)為界而形成，-以及一個(gè)作為油溝的環(huán)繞的且部分與活塞銷座支撐(9，9′)、部分與活塞裙部連接件(10，10′)外形吻合的突出部(17)，用所述突出部把冷卻通道(6)部分封閉在活塞銷座(11，11′)側(cè)，其特征在于，-一活塞毛坯(22)是以鍛造方法制成的，-和通過(guò)金屬切削加工＝加工出凹進(jìn)處(16)和在環(huán)壁(7)朝向活塞銷座(11，11′)的一側(cè)加工出一環(huán)形的寬度足夠用于插入加工刀具的間隙(24)，其中所述的突出部(17)是這樣成形的它的徑向外部邊緣與預(yù)設(shè)的冷卻通道(6)的徑向外部的邊界(25)具有一徑向間隙，該間隙比為制造冷卻通道(6)而使用的加工刀具(28，29，30)的寬度稍微大一點(diǎn)，＝在所述的突出部(17)中加工出一個(gè)開(kāi)口朝向活塞頂(4)的溝形的底切(20)，＝在活塞頂(4)的邊緣區(qū)域加工出所述的冷卻通道(6)，以及＝加工出活塞銷孔(3，3′)并完成所述活塞(1)的外形輪廓的加上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造內(nèi)燃機(jī)整體式活塞的方法，其特征在于，所述活塞由一種可鍛造的耐高溫的鋼制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造內(nèi)燃機(jī)整體式活塞的方法，其特征在于，所述活塞由一種可鍛造的鋁合金制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的制造內(nèi)燃機(jī)整體式活塞的方法，其特征在于，所述活塞是通過(guò)車(chē)削加工制造的。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的制造內(nèi)燃機(jī)整體式活塞的方法，其特征在于，為了減小在環(huán)壁(7)和突出部(17)的徑向外部邊緣之間產(chǎn)生的間隙(19′)，在環(huán)壁(7)的內(nèi)側(cè)(25)的活塞銷座側(cè)的區(qū)域安裝一個(gè)環(huán)形元件(44)，該環(huán)形元件的活塞銷座側(cè)的邊緣伸進(jìn)冷卻通道(6)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造內(nèi)燃機(jī)整體式活塞的方法，其特征在于，所述的環(huán)形元件(44)橫截面形狀是一個(gè)朝內(nèi)的鼻子。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制造內(nèi)燃機(jī)整體式活塞的方法，其特征在于，所述環(huán)形元件(44)由一種有彈性的易彎曲的金屬材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制造內(nèi)燃機(jī)整體式活塞的方法，其特征在于，所述環(huán)形元件(44)由人工合成材料制成，且所述環(huán)形元件(44)在端面(18)區(qū)域內(nèi)粘貼到環(huán)壁(7)的內(nèi)側(cè)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中的任一項(xiàng)所述的制造內(nèi)燃機(jī)整體式活塞的方法，其特征在于，所述環(huán)形元件(44)在其外側(cè)具有一環(huán)繞的適形結(jié)構(gòu)(46)，為了固定環(huán)形元件(44)，所述適形結(jié)構(gòu)被插入到一相應(yīng)形成的環(huán)繞的溝槽(47)內(nèi)，所述的溝槽在端面(18)的區(qū)域內(nèi)并被加工到環(huán)壁(7)的內(nèi)側(cè)(25)上。
全文摘要
本發(fā)明提出一種制造內(nèi)燃機(jī)整體式活塞(1)的方法，所述的活塞具有設(shè)置在活塞頂(4)的邊緣區(qū)域的環(huán)形的冷卻通道(6)，所述的冷卻通道被一作為油溝的環(huán)繞突出部(17)部分封閉。所述的活塞(1)由一活塞毛坯(22)以簡(jiǎn)單且廉價(jià)的方式通過(guò)金屬切削加工，尤其是車(chē)削制造而成的。
文檔編號(hào)F02F3/22GK1813125SQ200480018072
公開(kāi)日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2004年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月21日
發(fā)明者賴納·沙普 申請(qǐng)人:瑪勒有限公司