活塞的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及內燃機(15)的活塞(1)，具有用于在所述內燃機(15)的操作期間冷卻所述活塞(1)的沿至少周向局部的冷卻導管(2)，其中，所述冷卻導管(2)由冷卻導管蓋(3)封閉，所述冷卻導管蓋(3)與入口(4)以及出口(5)隔開。本發(fā)明此處實質的是，所述入口(4)和所述出口(5)形成為貫穿所述冷卻導管蓋(3)，其中，引導元件(6)設置在所述入口(4)的區(qū)域中，所述引導元件(6)捕獲入射冷卻劑噴流(7、7’)、將其引導至所述冷卻導管(2)中并且將其精確地沿所述活塞(1)的周向方向即沿所述冷卻導管(2)的方向偏轉。結果，以簡單的結構大大地提高了活塞(1)的冷卻。
【專利說明】
活塞

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及內燃機的活塞，具有根據權利要求1前序部分所述的周向冷卻導管。本發(fā)明還涉及由金屬板材制成的用于這種活塞的冷卻導管的冷卻導管蓋，以及涉及具有至少一個這種活塞的內燃機。

【背景技術】
[0002]通用活塞是非常已知的，例如被生產為鑄造活塞或者鍛造活塞。通常依靠金屬板材方式的冷卻導管蓋來進行對這種活塞的導管(其起初在一側打開)的覆蓋。此處，金屬板材本身已經具有至少一個入口以及出口，入口和出口通常布置成彼此鄰近，使得在入口和出口之間存在幾乎360°。
[0003]從DE102008038324A1，公知活塞具有形成在翻砂型心中的冷卻導管，該冷卻導管具有兩個入口和兩個相對的出口，兩個入口布置成彼此鄰近，兩個出口通過節(jié)流閥彼此隔開。冷卻油噴流傾斜于活塞軸線而入射，分別通過冷卻導管中的兩個入口之一進入上和下死點。
[0004]從DE102006013884A1還公知了用于內燃機的另一活塞，具有活塞頭以及活塞冠以及活塞裙，活塞冠暴露于至少一個燃燒噴流。此處，活塞頭和活塞裙包括周向外部冷卻導管，其中，在后者中設置環(huán)形分隔壁，環(huán)形分隔壁布置成平行排列于活塞冠，該分隔壁具有一個或多個噴嘴狀開口，這些開口布置成使得它們的相應出口噴流指向為朝向活塞冠的下側平行于活塞軸線。由此，改善了供給至冷卻導管的冷卻油的冷卻效應。
[0005]從DE102008020231A1公知了一種鑄造活塞，其具有形成在翻砂型心中的冷卻導管。該鑄造冷卻導管具有饋油開口，饋油開口垂直于冷卻導管的方向布置，并且具有漏斗狀入口以接收平行于活塞軸線的油噴流。
[0006]從EP1238191B1公知了另一通用活塞，其中，在入口的區(qū)域中，管狀供給件通過搭扣連接或者通過夾入連接被緊固至冷卻導管蓋。


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明關注的問題是，提出用于通用類型活塞的改進實施例，其尤其獨特之處在于，改善的冷卻效果。
[0008]該問題根據本發(fā)明是通過獨立權利要求的主題解決的。有利實施例是從屬權利要求的主題。
[0009]本發(fā)明基于的總體構思是，在具有覆蓋冷卻導管的冷卻導管蓋的公知活塞中，在該冷卻導管蓋上提供入口以及出口，在入口的區(qū)域中布置位于冷卻導管蓋上的引導元件，引導元件將入射冷卻劑噴流以漏斗狀方式引導至冷卻導管，從而捕獲冷卻導管噴流，同時精確地沿活塞的周向方向、即因此沿冷卻導管的流方向偏轉所引入的冷卻劑噴流。通過入口的漏斗狀構造，優(yōu)選地，當傾斜于活塞軸線以油噴流的方式噴射冷卻劑時，還能夠獨立于活塞的位置將冷卻劑(即冷卻油)引入冷卻導管，由此增加了捕獲度，并且更多冷卻劑流過冷卻導管，因此更好地冷卻后者。通過錐形加寬的入口，尤其能夠在上死點、下死點以及還在所有中間位置捕獲從冷卻劑噴嘴噴射出的冷卻劑，并且將其直接偏轉至冷卻導管中。在迄今位置的入口(尤其圓形入口)的情形下，是不可能在所有活塞位置(尤其是在上死點以及下死點)都捕獲從冷卻劑噴嘴噴射出的冷卻劑噴流的，從而不能用其進行冷卻。取決于根據本發(fā)明提供的引導元件的構造，此處冷卻劑不僅能夠被軸向地噴射至入口，而且能夠被傾斜地噴射至入口，其中，在上死點，所噴射的冷卻劑噴流撞擊引導元件的一側，而在下死點，其撞擊漏斗狀引導元件的另一側，并且在這些點，將到達的冷卻劑噴流偏轉至冷卻劑導管中。因而還能夠利用共用的所謂Y型冷卻劑噴嘴，同時從死點分別向兩個相鄰氣缸中的活塞供給冷卻劑，即噴射有冷卻劑。此處，盡管噴射是不平行于活塞軸線的，但是能夠實現高程度的捕獲，通過省略若干線路等可以簡化內燃機的結構(尤其油路)。
[0010]在根據本發(fā)明的方案的有利進一步發(fā)展中，引導元件構造為噴嘴、漏斗、連接件或者偏轉器的方式。該列表已經建議了本發(fā)明的引導元件的實施例的變化可能，其中，所有實施例共有的事實是，引導元件能夠將冷卻劑噴嘴所噴射的近似100%冷卻劑引入至冷卻導管中，從而使用其用于冷卻。
[0011 ] 有利地，入口與出口鄰近布置，并且用分隔板進行分隔。入口和出口的相鄰布置需要一冷卻管，該冷卻管在活塞中繞近似360°，從而實現了優(yōu)化的冷卻效應。在入口和出口之間，此處能夠設置分隔板或者節(jié)流閥，它們防止噴射至入口中的冷卻劑先前不流過冷卻導管而朝出口的方向沿短路徑直接流出。但是，通過根據本發(fā)明的引導元件的構造，在任何情形下都可以防止上述情況，因為引導元件將入射冷卻劑噴流精確地沿一個流動方向(即沿長路徑的通流方向)偏轉至冷卻導管，從而防止冷卻劑突然冒出相鄰出口。
[0012]有利地，引導元件和/或分隔板形成冷卻導管蓋的整體部件。為了在生產以及尤其安裝根據本發(fā)明的活塞時使用盡可能少的作業(yè)步驟，引導元件還能夠已經形成冷卻導管蓋的整體部件，使得可想到的是，例如，在單個壓印/變形作業(yè)步驟中將冷卻導管蓋與引導元件和/或分隔板一起生產。當然，分開生產引導元件或者分隔板也是可想到的，其中，然后在稍后的作業(yè)步驟中，必須將引導元件連接至冷卻導管蓋的入口區(qū)域。
[0013]在根據本發(fā)明的方案的有利進一步發(fā)展中，入口具有細長形狀或者橢圓形狀。通過這種橢圓形狀，在活塞行程的過程中，冷卻劑噴嘴所噴射的冷卻劑噴流撞擊的區(qū)域能夠加大，由此更多冷卻劑能夠被捕獲并且用來冷卻活塞。此處，橢圓形的方位或者不同形狀的入口的通常最長長度優(yōu)選大致沿活塞的周向方向延伸。從而，入口能夠設置得長于冷卻導管的寬度。這使得能夠優(yōu)選在整個活塞行程始終將油噴流引導至冷卻導管中。此處，能夠布置斜向的噴射油噴嘴，使得油噴流的撞擊點優(yōu)選大約位于冷卻導管的中心，以及在活塞在導管中移動期間來回地沿切向行進。有利地，活塞構造為具有銑出的冷卻導管的鑄造輕金屬活塞或者構造為鍛造鋼活塞。在優(yōu)選實施例中，活塞需要僅優(yōu)選地具有周向全打開的具有恒定截面的冷卻導管，在一個步驟中將根據本發(fā)明的冷卻導管蓋安裝在該導管上。尤其，這種活塞還能夠構造為所謂的重型活塞并且完全由鍛造鋼構成。在重型活塞中，活塞裙可靠地連接轂孔和活塞頭，冷卻導管在底側由冷卻導管蓋封閉，冷卻導管蓋尤其由彈簧金屬板材制成。
[0014]本發(fā)明的進一步重要的特征及優(yōu)勢將見于從屬權利要求、附圖以及利用附圖的【專利附圖】

【附圖說明】中。
[0015]應該理解的是，以上提到的以及以下進一步解釋的特征能夠不僅以示出的組合使用，而且以其他組合或者單獨使用，這并不超出本發(fā)明的范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的優(yōu)選示范實施例圖示于附圖并且在以下說明中進一步詳細解釋，其中，相同附圖標記指代相同或者類似或者功能相同的部件。
[0017]圖中分別示出了:
[0018]圖1是根據本發(fā)明的活塞的底視圖，其具有覆蓋冷卻導管的冷卻導管蓋，
[0019]圖2是根據本發(fā)明的活塞沿著截面A-A的截面圖(參見圖1)，
[0020]圖3是活塞的冷卻導管在入口以及出口的區(qū)域中的截面圖。

【具體實施方式】
[0021]根據圖1至圖3，根據本發(fā)明，內燃機15的活塞I (參見圖3)具有冷卻導管2，冷卻導管2用于在內燃機15的操作期間冷卻活塞1，其中，冷卻導管2由冷卻導管蓋3封閉，冷卻導管蓋3與入口 4以及出口 5隔開。根據本發(fā)明，此處，入口4和出口 5貫穿冷卻導管蓋3而形成，其中，同時引導元件6設置在入口 4的區(qū)域中，該引導元件以漏斗的方式捕獲入射冷卻劑噴流7、7’ (參見圖3)，以及將其引導至冷卻導管2，此外，將其沿活塞I的周向方向即朝冷卻導管2的方向偏轉。如能夠見于圖1的，此處，入口4具有橢圓形狀。出口5也能夠以相同或者類似方式構建。
[0022]再看圖1，可見的是，冷卻導管2的入口 4和出口 5彼此鄰近布置，由此冷卻導管2繞近似360°。因此，經由入口 4噴射的冷卻劑(例如冷卻油)必須首先運行通過整個冷卻導管2，這樣做能夠冷卻活塞1，然后其經由出口 5再次從冷卻導管2冒出。此處，在入口 4和出口 5之間，能夠布置分隔板9或者節(jié)流閥10 (后者在圖3中由虛線示出)，由此能夠可靠地防止先前未流過冷卻導管2而從入口 4直接至出口 5不期望的旁路流動。當然，根據本發(fā)明的方案還能夠在不具有這種分隔板9或者不具有這種節(jié)流閥10的情況下起作用，因為如圖3所示，引導元件6的引導口 8背向分隔板9或者節(jié)流閥10，從而促使冷卻劑流過整個冷卻導管2。
[0023]引導元件6能夠構造為噴嘴、漏斗、連接件或者導流板的方式，其中，所有實施例共同具有的是上漏斗狀捕獲冷卻劑噴流7、7’。為了漏斗狀捕獲冷卻劑噴流7、7’以及使其沿冷卻導管2的縱向方向偏轉，引導元件6具有引導口 8，引導口 8例如類似于茶壺的出口。
[0024]引導元件6、分隔板9或者節(jié)流閥10能夠形成冷卻導管蓋3的整體部件，即能夠與其構造為一個件。這提供了特別的優(yōu)勢:活塞I能夠以常規(guī)方式生產，入口 4以及還有出口5或者分隔板9或者節(jié)流閥10以及引導元件6已經能夠由共用的作業(yè)步驟制造。例如，能夠通過例如壓印/變形處理來生產這種冷卻導管蓋3，其中，在該情況下，冷卻導管蓋3例如由金屬板材壓印而成，隨后變形。由此，冷卻導管蓋3能夠以成本有效的方式生產。當然，還可以想到這樣構建的冷卻導管蓋3，其中，在單獨的作業(yè)步驟中將引導元件6和/或分隔板9和/或節(jié)流閥10連接冷卻導管蓋3。
[0025]活塞I能夠大致構造為鑄造輕金屬活塞，例如鋁活塞，具有銑出的冷卻導管2，或者構造為鍛造鋼活塞。冷卻導管蓋3與活塞I的連接能夠例如依靠焊接連接11和/或依靠搭扣連接12(參見圖2)實現。焊接連接11優(yōu)選通過激光器進行焊接，其中，為了生產搭扣連接12，冷卻導管蓋3的邊緣13被彎折，使得其能夠接合至活塞I上的對應凹槽14 (參見圖2)中。
[0026]當然，還可想到的是，根據本發(fā)明單獨地生產冷卻導管蓋3，并且對其單獨銷售，使得在本申請中，還要求單獨保護這種冷卻導管蓋3。
[0027]見圖3，可見的是，內燃機15具有至少一個冷卻劑噴嘴16，冷卻劑噴嘴16用于將冷卻劑噴射至活塞I中，其中，在圖示的情況下，該冷卻劑噴嘴16對準成傾斜于活塞軸線17。此處，引導元件6構建成使得其在上死點捕獲冷卻劑噴嘴16所噴射的冷卻劑，在當前情形中對應于冷卻劑噴流7，還在活塞I的下死點捕獲冷卻劑噴嘴16所噴射的冷卻劑，在當前情形中對應于冷卻劑噴流7’，并且將其偏轉至冷卻導管2中。當然，引導元件6捕獲并且能夠偏轉上死點和下死點之間的未進一步詳細圖示的所有冷卻劑噴流。此處，冷卻劑噴嘴16不是如圖示的情形那樣必須對準成傾斜于活塞軸線17，而是其還能夠大致對準成平行于活塞軸線17，其中，當然，還可想到冷卻劑噴嘴16的進一步實施例，因而例如是Y型噴嘴，依靠該噴嘴，彼此鄰近布置的兩個活塞I能夠由冷卻劑噴流7、7’同時作用，從而被冷卻。見圖3，可見的是，在所有活塞位置，冷卻劑噴流7、7’被引導元件6捕獲并且在冷卻導管2中偏轉，由此能夠實現特別有效的冷卻活塞I。利用根據本發(fā)明的冷卻導管蓋3以及根據本發(fā)明的關聯(lián)活塞1，因此非常有效地冷卻了活塞1，因此內燃機15的操作能夠是非常有效的。
【權利要求】
1.一種內燃機(15)的活塞(I)，具有用于在所述內燃機(15)的操作期間冷卻所述活塞(I)的沿至少周向局部的冷卻導管(2)，其中，所述冷卻導管(2)由冷卻導管蓋(3)封閉，所述冷卻導管蓋(3)與入口(4)以及出口(5)隔開，其特征在于， -所述入口(4)和所述出口(5)形成為貫穿所述冷卻導管蓋(3)， -引導元件(6)設置在所述入口(4)的區(qū)域中，所述引導元件捕獲入射冷卻劑噴流(7、7’)、將其引導至所述冷卻導管(2)中并且將其精確地沿所述活塞(I)的周向方向即沿所述冷卻導管⑵的方向偏轉。
2.根據權利要求1所述的活塞，其特征在于， 所述引導元件(6)構造為噴嘴、漏斗、連接件或者導流板的方式。
3.根據權利要求1或2所述的活塞，其特征在于， -所述入口(4)布置成鄰近所述出口(5)，和/或 -分隔板(9)或者節(jié)流閥(10)布置在所述入口⑷和所述出口(5)之間。
4.根據權利要求3所述的活塞，其特征在于， 所述引導元件(6)和/或所述分隔板(9)和/或所述節(jié)流閥(10)形成所述冷卻導管蓋⑶的整體部件。
5.根據權利要求中I至4中任一項所述的活塞，其特征在于， 所述入口(4)具有細長或者橢圓形狀。
6.根據權利要求中I至5中任一項所述的活塞，其特征在于， 所述活塞(I)構造為具有銑出的冷卻導管(3)的鑄造輕金屬活塞，或者構造為鍛造鋼活塞。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的活塞，其特征在于， 所述冷卻導管蓋(3)依靠焊接連接(11)和/或依靠搭扣連接(12)與所述活塞(I)連接。
8.一種用于內燃機(15)的活塞⑴的冷卻導管(2)的冷卻導管蓋(3)，由板材金屬制成，冷卻導管⑵在一側敞開并且具有入口⑷以及出口(5)，其中，在所述入口(4)的區(qū)域中設置引導元件出)，所述引導元件(6)捕獲入射冷卻劑噴流(7、7’)、將其引導至所述冷卻導管(2)中并且將其精確地沿所述活塞(I)的周向方向即沿所述冷卻導管(2)的方向偏轉。
9.根據權利要求8所述的冷卻導管蓋，其特征在于，所述引導元件(6)與所述冷卻導管蓋(3)構造為一個件。
10.一種內燃機(15)，具有至少一個根據前述任一權利要求所述的活塞(I)，其特征在于， 設置冷卻劑噴嘴(16)用于將冷卻劑噴射至所述活塞(I)中，所述噴嘴對準成傾斜于活塞軸線(17)，并且其中，所述引導元件(6)在所述活塞(I)的上死點、下死點以及還在上死點和下死點之間捕獲所述冷卻劑噴嘴(16)所噴射的冷卻劑，并且將冷卻劑精確地沿周向方向偏轉至冷卻導管(2)。
【文檔編號】F02F3/22GK104508286SQ201380039995
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權日:2012年8月1日
【發(fā)明者】米夏埃爾·烏爾里希 申請人:馬勒國際有限公司