CN100549397C - 制造内燃机整体式活塞的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种制造内燃机整体式活塞(1)的方法，所述的活塞具有设置在活塞顶(4)的边缘区域的环形的冷却通道(6)，所述的冷却通道被一作为油沟的环绕突出部(17)部分封闭。所述的活塞(1)由一活塞毛坯(22)以简单且廉价的方式通过金属切削加工，尤其是车削制造而成的。

Description

制造内燃机整体式活塞的方法
技术领域
本发明涉及一种制造内燃机整体式活塞的方法，该活塞包含：一个活塞顶；两个与活塞顶外形相吻合的、每个活塞销座各一个的活塞销座支撑，其中所述活塞销座支撑和活塞销座的端面是相对于活塞顶的径向外部边缘朝活塞纵轴方向向内缩进布置的；两个连接活塞销座的活塞裙元件，所述活塞裙元件分别通过一个活塞裙连接件与活塞顶连接，其中，在活塞裙元件和活塞顶之间，在活塞裙连接件中形成凹进处；一个布置在活塞顶的边缘区域的环形的冷却通道，该通道的径向外部的边界是以一个与活塞顶外形相吻合的环壁为界且其径向内部的边界部分以一活塞销座支撑，部分以活塞裙部连接件为界而形成；以及一个作为油沟的环绕的且部分与活塞销座支撑、部分与活塞裙部连接件外形吻合的突出部，用所述突出部把冷却通道部分封闭在活塞销座侧。
背景技术
欧洲专利文献EP0027445B1公开了一种开头所述类型的活塞。该文件提出了用铸造法制造活塞。为了能够更好地利用存在的油量冷却活塞，所述的已知活塞在其边缘区域具有被一油沟形状的突出部部分封闭的一冷却通道。所述的突出部部分与活塞销座支撑、部分与活塞裙连接件的外形相吻合，这就导致所述已知的活塞的铸造法制造需要非常复杂的且由多个部件组成的铸造工具。这种方法有如下缺点：所提到的现有技术已知的活塞的制造耗费非常高。此外，活塞的铸造法制造也总是导致这样的危险：在活塞中形成缩孔，也就是气泡，这些缩孔使得活塞完全不能使用。
发明内容
因此，本发明的目的是使由现有技术已知的活塞的制造得到简化且成本更低，以及在相同的油量下改善对活塞的冷却效果。
本发明目的将通过如下特征得以解决：-首先以锻造方法制成活塞毛坯。然后，该活塞毛坯通过金属切削加工进行继续加工，其中，通过加工出凹进处和在环壁朝向活塞销座的一侧加工出一环形的、宽度足够用于插入加工刀具的间隙，来使所述的突出部成形，其中所述突出部的径向外部边缘与预设的冷却通道的径向外部的边界具有一径向距离(y)，该径向距离比为制造冷却通道而使用的加工刀具的宽度稍微大一点；在所述的突出部中加工出一个开口朝向活塞顶的沟形的底切；在活塞顶的边缘区域加工出所述的冷却通道；以及加工出活塞销孔并完成所述活塞的外形轮廓的加工。最后，为了减小在环壁和突出部的径向外部边缘之间产生的间隙，在环壁的内侧的活塞销座侧的区域安装一个环形元件，该环形元件的活塞销座侧的边缘伸进冷却通道内。
在这里，为了减小环壁和突出部之间的间隙而设的环形元件，也可得到一简单且价廉的办法来进一步改善对存在的油量的利用以冷却活塞。
在本发明的一种有利的设计方案中，在环壁的端面区域内，在环壁的内侧上加工出一个环绕的沟槽，所述环形元件在其外侧具有一环绕的适形结构，该适形结构的形状与该沟槽互补，为了固定环形元件，所述适形结构被插入到该沟槽内。特别是当环形元件由一种有弹性的易弯曲的金属材料制成时，借此可将环形元件可快速实施且持久地固定在环壁的内侧上。
如果环形元件采用人工合成材料，那么有利的是该环形元件通过其适形结构粘贴到上述沟槽内。
附图说明
本发明的一个实施例将借助下列附图进行描述。
图1为用一由两半相互交错90度的活塞纵截面组成的截面图绘制的一具有冷却通道的内燃机活塞，按照本发明，所述的活塞被一沟形的突出部部分封闭；
图2为沿图1的直线A-A的活塞截面图；
图3为锻造活塞毛坯；
图4为制造活塞的第一工作步骤的结果；
图5和图6为制造冷却通道和一油沟形状的突出部的加工步骤；
图7为符合本发明活塞的一个结构，所述的活塞具有一个安装在环壁端面上的环形元件。
附图标记说明：
1，1′，1″：活塞
2：纵轴
3，3″：活塞销孔
4：活塞顶
5：燃烧室
6：冷却通道
7：环壁
8：环肋
9，9′：活塞销座支撑
10，10′：活塞裙连接件
11，11′：活塞销座
12：活塞销座11，11′的端面
13：活塞纵轴
14，14′：活塞裙元件
15：活塞1的活塞顶侧区域
16：凹进处
17：突出部
18：环壁7的端面
19，19′：间隙
20：突出部17的底切
21：洞口
22：活塞毛坯
23：车刀
24：间隙
25：冷却通道6径向外部的边界，环壁7的内侧
26-30：车刀
31：圆形的刀盘
32-34：刀柄
35：凹进处
36：臂
37：活塞裙元件14的上边
38：环形元件7的下边
39：凹进处
40：剩余区域
41，42：臂
43：剩余区域
44：环形元件
45：鼻子
46：适形结构
47：沟槽
具体实施方式
图1用一截面图显示一内燃机整体式活塞1，所述的截面图由两半组成，其中，左半部分是沿一活塞销孔3的一纵轴2的活塞1的一个截面，而右半部分是与之相互交错90度的活塞1的一个纵截面。所述活塞1是由钢制成的，且在活塞顶4的区域内具有一燃烧室5。在活塞顶4的径向外部区域设有一个环形的环绕冷却通道，所述冷却通道的径向外部的边界25是以一个与活塞顶4外形相吻合的环壁7为界；径向内部的边界部分以一环肋为界，部分以一活塞销座支撑9，9′，及部分以活塞裙部连接件10，10′为界而形成的。所述的环壁7在这里用作活塞环基座。
通过活塞销座支撑9，9′，每个活塞销座11，11′和各自的活塞销孔3，3′与活塞顶4外形相吻合。活塞销座11，11′的端面12是相对于环壁7朝活塞纵轴13方向向内缩进布置的。活塞销座11，11′是通过活塞裙元件14，14′相互连接在一起的，所述的活塞裙元件是分别通过一活塞裙连接件10，10′与活塞顶4外形相吻合的。在活塞裙元件14，14′和活塞1的活塞顶侧区域15之间有凹进处16。
所述的冷却通道6在活塞销座11，11′方向上被一油沟形状的环绕突出部17部分封闭，该突出部部分与活塞销座支撑9，9′，部分与活塞裙连接件10，10′的外形相吻合。所述的突出部17与环壁7的活塞销座侧的端面18共同形成一间隙19。
在图2显示的沿图1中的直线A-A的截面图显示了活塞裙元件14，14′，活塞销座11，11′，活塞销孔3，3′，环壁7的端面18，间隙19和一个通向冷却通道6的用于输送冷却油的洞口21，所述的洞口在图1中由于截面的位置而没有被画进去。通过所述的洞口21，油从背向活塞顶4的一侧被喷射在冷却通道内。所述的油碰在活塞顶4的底面，冷却活塞顶4，接着部分通过间隙19流出冷却通道6，部分被油沟形的突出部17接收。被突出部17的底切20接收的油可在活塞1的紧接着的往复运动中多次被用于冷却环壁7和活塞顶4。
图3显示一个由钢制成的活塞毛坯22，该毛坯是用锻造方法制造的，而且在所述活塞毛坯中画出了即将由此毛坯通过车削制造的成品活塞1。
按照图4，在最初的加工步骤中借助一车刀23，所述车刀由一个圆形的刀盘31和一刀柄32组成，由活塞毛坯22车出凹进处16和一环形间隙24，其中没有底切20的突出部17也被加工出来。在这些最初的加工步骤中要注意，突出部17和环壁底面7之间的间隙的轴向宽度x足够大，以使在图5和图6中绘制的制造冷却通道6和底切20的车刀26至车刀30能够使用。还要注意的是，突出部17的径向外部壁和预设的冷却通道6的径向外部边界25之间的径向距离y尽可能小但也要足够大，以使尤其是在图6中绘制的用于制造冷却通道6的弯曲刀具28和30可从环壁7和突出部17之间的下面插入。
图5显示制造活塞1″的两个加工步骤。在截面图的左半部分中绘制一车刀26，所述车刀的刀盘31被保持在一个在前端部分向下弯曲大约45度的刀柄33上。以此底切20被车入到突出部中。
在截面图的左半部分绘制的制造冷却通道6的一最初的步骤是在使用车刀27下进行的，所述车刀的刀盘31是固定在一个在前端部分向上弯曲大约30度的刀柄34上。以此，一凹进处35是可车入到环壁7和活塞销座支撑9，9′或者活塞裙连接件10，10′之间的区域内。
图6显示制造冷却通道6的最后步骤。在这里，首先用具有一在前端部分垂直向上弯曲的臂36的车刀28车出一凹进处，所述的臂36短于活塞裙元件14，14′的上边37和环壁7的下边38之间的距离。在此，为了开始制造冷却通道6的第一步骤，臂36受限制的长度允许车刀28放置到活塞侧的任意位置，也就是在环肋7和活塞裙元件14，14′之间的区域内。
这时留下一剩余部分40，该剩余部分是用车刀29去除的。所述的车刀29具有在前端部分向上弯曲大约45度的臂41。冷却通道的完成是使用车刀30进行的。为了车去剩余部分43，所述车刀30的垂直弯曲的臂42足够长。依赖于所期望的冷却通道6的高度，臂42可以长于活塞裙元件14，14′的上边37和环壁7的下边38之间的间距。在这种情况下，为了启动车削过程，所述车刀30在活塞销座11，11′的端面12的区域内必须插入凹进处39内，这是必需的，所述的端面是相对于环壁7向内缩进布置的。然后，一足够大的凹进处39允许带有伸入凹进处39的臂42和旋转的活塞1″′的车削过程不被活塞裙元件14，14′阻碍地进行。
紧接着，活塞1″′的外形轮廓将以本身已知的方式，用合适的、在图6中没有画出的车刀车削完成且活塞销孔3，3′也被加工出来。这样就得到图1和图2描述的活塞。
为了能够更好地利用存在的油量冷却活塞1，按照图7，在活塞1的往复运动中从间隙19′流出的冷却油的量由于间隙19′相对于间隙19变小而减少。为此，在环壁7的活塞销座侧的端面18的内侧安装一个以一整块形成的且有一径向间隙的环形元件44，所述的环形元件可由金属或者人工合成材料组成，且它的内侧横截面的形状是一个朝内的鼻子45。为了固定环形元件44，在其外表面设计一环绕的适形结构46，该结构和一相应形成的环绕的沟槽47相配，所述的沟槽在端面18的区域内并被加工到环壁7的内侧上。
环形元件44的装配是展开地且在环壁7和突出部17之间环绕活塞1而放置的。接着，环形元件44的间隙允许压紧环形元件44而减小其直径到这样的程度，可以从下面插入到冷却通道，直至环形元件44的适形结构46与沟槽47啮合。如果环形元件44由金属组成，它的内应力足以即将环形元件44耐久地固定在冷却通道6内。如果环形元件44由人工合成材料组成，则为了固定需要一合适的粘合剂。

Claims (3)

1.制造内燃机整体式活塞的方法，所述活塞(1)包含
-一个活塞顶(4)，
-两个与活塞顶(4)外形相吻合的、每个活塞销座(11，11′)各一个的活塞销座支撑(9，9′)，其中所述活塞销座支撑(9，9′)和活塞销座(11，11′)的端面(12)是相对于活塞顶(4)的径向外部边缘朝活塞纵轴(13)方向向内缩进布置的，
-两个连接活塞销座(11，11′)的活塞裙元件(14，14′)，所述活塞裙元件分别通过一个活塞裙连接件(10，10′)与活塞顶(4)连接，其中，在活塞裙元件(14，14′)和活塞顶(4)之间，在活塞裙连接件(10，10′)中形成凹进处(16)，
-一个布置在活塞顶(4)的边缘区域的环形的冷却通道(6)，该通道的径向外部的边界是以一个与活塞顶(4)外形相吻合的环壁(7)为界且其径向内部的边界部分以一活塞销座支撑(9，9′)，部分以活塞裙部连接件(10，10′)为界而形成，
-以及一个作为油沟的环绕的且部分与活塞销座支撑(9，9′)、部分与活塞裙部连接件(10，10′)外形吻合的突出部(17)，用所述突出部把冷却通道(6)部分封闭在活塞销座(11，11′)侧，
其特征在于，
-一活塞毛坯(22)是以锻造方法制成的，
-该活塞毛坯(22)通过金属切削加工进行继续加工，
＝通过加工出凹进处(16)和在环壁(7)朝向活塞销座(11，11′)的一侧加工出一环形的、宽度足够用于插入加工刀具的间隙(24)，来使所述的突出部(17)成形，其中所述突出部(17)的径向外部边缘与预设的冷却通道(6)的径向外部的边界(25)具有一径向距离(y)，该径向距离比为制造冷却通道(6)而使用的加工刀具(28，29，30)的宽度稍微大一点，
＝在所述的突出部(17)中加工出一个开口朝向活塞顶(4)的沟形的底切(20)，
＝在活塞顶(4)的边缘区域加工出所述的冷却通道(6)，
＝加工出活塞销孔(3，3′)并完成所述活塞(1)的外形轮廓的加工，以及
-为了减小在环壁(7)和突出部(17)的径向外部边缘之间产生的间隙(19′)，在环壁(7)的内侧(25)的活塞销座侧的区域安装一个环形元件(44)，该环形元件的活塞销座侧的边缘伸进冷却通道(6)内。
2.根据权利要求1所述的制造内燃机整体式活塞的方法，其特征在于，在环壁(7)的端面(18)的区域内，在环壁(7)的内侧(25)上加工出一个环绕的沟槽(47)，所述环形元件(44)在其外侧具有一环绕的适形结构(46)，该适形结构(46)的形状与该沟槽(47)互补，为了固定环形元件(44)，所述适形结构被插入到该沟槽(47)内。
3.根据权利要求2所述的制造内燃机整体式活塞的方法，其特征在于，所述环形元件(44)由人工合成材料制成，且所述环形元件(44)通过其适形结构(46)粘贴到所述沟槽(47)内。
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