CN102574209A - 用于制造内燃机活塞的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造内燃机活塞(1)的方法，所述活塞具有活塞顶(2)、活塞环带(4)和活塞裙(5)，该活塞裙具有两个相对设置的活塞销毂(6、6′)，其中，在对活塞坯件的外表面的最后加工范围的过程中成型有活塞裙缩进部，活塞裙缩进部、在活塞销毂(6、6′)的径向上位于外侧的正端面(8、8′)的区域上沿着径向延伸。简单且经济地实现了，在此，活塞坯件的外表面的最后加工采用车床(26)来进行，该最后加工包括在活塞环带(4)中加工出沟槽以及在活塞裙(5)中加工出活塞裙缩进部(9、9′)，所述车床的车削工具能够根据活塞(1)的旋转位置可自由编程地定位。

Description

用于制造内燃机活塞的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造内燃机活塞的方法，活塞具有活塞顶、活塞环带和活塞裙，该活塞裙具有两个相对设置的活塞销毂，该方法具有以下步骤：
-制造一体式活塞坯件，该活塞坯件具有用于活塞裙和活塞销毂的区域；或者制造由两个构件组成的活塞坯件，其中，一个构件设置用于活塞顶，而另一个构件设置用于具有活塞销毂的活塞裙；
-在活塞销毂的区域中加工出销孔；以及
-制成活塞，其中，在活塞坯件的外表面的最后加工过程中成型有活塞裙缩进部，活塞裙缩进部在活塞销毂的径向上位于外侧的正端面的区域上沿着径向延伸。
背景技术
由欧洲专利申请文献EP 0 167 791 A2公开一种开始所述类型的圆柱形活塞，该圆柱形活塞具有活塞裙缩进部，活塞裙缩进部在活塞销毂的区域上延伸经过活塞裙的整个轴向长度。该活塞裙缩进部通过车床在活塞裙中成型，其中，使活塞沿着纵向偏心地在车床上进行车削。这里的缺陷在于，利用现有技术公知的车削方式仅能够制成这样的活塞裙缩进部，即，该活塞裙缩进部的深度相对于活塞裙缩进部的边逐渐缩进，从而使该活塞裙缩进部的横截面呈椭圆形结构。要想获得横截面不为椭圆形结构的活塞裙缩进部，则只能利用铣床、例如借助于圆周铣床才能实现，因此在活塞的最后加工过程中除了惯用的车床以外还需要铣床，这样就使制造成本显著增加。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种简单且经济的、用于制造具有活塞裙缩进部的活塞的方法，该活塞裙缩进部可以具有任意的形状。
上述目的这样实现，即，活塞坯件的外表面的最后加工采用车床来进行，该最后加工包括在活塞环带中加工出沟槽以及在活塞裙中加工出活塞裙缩进部，车床的车削工具能够根据活塞的旋转位置可自由编程地定位。
利用车床，该车床的车削工具能够根据活塞的旋转位置可自由编程地定位，根据该方案能够在活塞坯件的制造和销孔的加工之后仅限于再进行另一个单独的工作过程，即，通过上述车床既能够完成活塞环带的沟槽的加工以及对于任意形状的活塞裙缩进部的加工，又能够完成对活塞外表面其它部分的加工。
附图说明
接下来，结合附图对本发明的实施例进行详细说明。图中示出：
图1示出了活塞的侧视图，其中，在活塞裙的活塞销毂的正端面区域中形成缩进结构；
图2示出了活塞沿着图1中AA线的截面图；
图3A、B示出了缩进与没有缩进的活塞裙区域之间的过渡区域的各个实施例的示意图；
图4示出了具有可自由编程定位的车削工具的车床的示意图。
附图标记说明
α、β、β′ 角度
1 活塞、活塞坯件
2 活塞顶
3 火力岸
4 活塞环带
5 活塞裙
6、6′ 活塞销毂
7、7′ 销孔
8、8′ 活塞销毂6、6′的正端面
9、9′ 活塞裙缩进部
10 活塞轴
11、11′ 活塞裙5的没有缩进的区域
12、12′ 活塞裙缩进部9与区域11之间的过渡区域
12a、12b 活塞裙缩进部9与区域11之间的过渡区域
13 销孔7的轴
14 活塞裙缩进部9的高度
15 活塞裙5的底端
16 连接直线
17 连接直线
18、19 过渡区域12a与活塞裙缩进部9或活塞裙5的没有缩进的区域11之间的棱边
20 旋转驱动装置
21 进刀滑板
22、23 箭头
24 车削工具
25 旋转箭头
26 车床
27、28 直线
具体实施方式
图1示出了用于内燃机的活塞1，该活塞形成为圆柱形活塞、由铝构成并且通过锻造的方法制成。活塞1具有活塞顶2、火力岸3、活塞环带4和活塞裙5，该活塞裙具有活塞销毂6、6′和销孔7、7′。
活塞裙5在活塞销毂6、6′的正端面8、8′的区域上具有活塞裙缩进部9、9′，也就是说，活塞裙5在该区域上沿着径向缩进0.5mm至2mm，因此，区域9、9′到活塞轴10的距离相比于活塞裙5的没有缩进的区域11、11′到活塞轴的距离要小于0.5mm至2mm。
在此如图1的实施例所示，可以使活塞裙缩进部9、9′与活塞裙5的没有缩进的区域11、11′之间的过渡区域12、12′相互平行设置，或者(在图1中未示出)以圆锥形式朝向活塞顶2的方向相靠近延伸。此外，活塞裙缩进部9、9′例如形成为圆柱体的侧面。然而，活塞裙缩进部还可以在垂直于活塞轴10的横截面上观察而具有椭圆形结构，其中，销孔7的轴13(图2)为该椭圆形的短轴。
在该实施例中，活塞裙缩进部9、9′的高度14延伸经过活塞裙5的整个轴向长度，也就是说，从活塞环带4一直到达活塞裙5的背向活塞顶的底端15。高度14可以根据活塞1的制造方法任意选择。
图2中示出了活塞1沿着图1AA线的截面图，其中示出了，活塞裙缩进部9、9′以及活塞裙5的没有缩进的区域11、11′的范围延伸可以结合角度α而受到限制，该角度指的是直线16和直线17之间的夹角，直线16垂直于销孔7的轴13并同时垂直于活塞轴10，直线17是连接活塞轴10与过渡区域12′的直线。在该实施例中，角度α为32°。然而，该角度还可以在5°和85°之间。
图3A、B示出了活塞裙缩进部9与活塞裙5的没有缩进的区域11之间的过渡区域12a和12b的两个实施例。图3A的过渡区域12a分别具有对应于区域9和11的棱边18和19，这两条棱边延伸经过活塞裙缩进部9的整个高度14。图3B的过渡区域12b连续且无棱边地连接两个区域9和11。
通过直线27、28之间的角度β、β′可以限定过渡区域12a和12b的范围延伸，这两条直线指的是分别连接区域11和9的各自边缘与活塞轴10(图3未示出)、并垂直于该活塞轴10的直线。角度β、β′可以在5°和20°之间。
锻件的制造是现有技术(例如DE 10 2005 041 000 A1)公知的，这里不再详细说明。在此仅需要注意的是，采用用于活塞内部成型的冲头和用于活塞外部成型的冲模来锻造坯件。然后，利用钻床加工出销孔。
活塞外表面的其余加工(诸如活塞环带4的沟槽和活塞裙缩进部9、9′的成型、以及活塞外表面的最后加工)通过图4所示的车床26来进行，该车床的车削工具24可以根据活塞1的旋转位置而可自由编程地定位。
图中示出了可旋转地固定在旋转驱动装置20上的活塞坯件1。车削工具24固定在进刀滑板21上，并且该车削工具既可以在箭头22的方向上平行于活塞轴10运动，又可以在箭头23的方向上垂直于活塞轴10运动；该车削工具能够加工出活塞1的外表面，诸如活塞裙5。
在此，活塞坯件1通过旋转驱动装置20而在旋转箭头25的方向上产生旋转。通过设置在旋转驱动装置20中的旋转位置传感器获取到活塞坯件1的旋转位置，并且传递给在该图中未示出的控制单元。根据活塞坯件1的旋转位置以及车削工具24在活塞轴10方向上的位置，由控制单元使车削工具24沿着箭头23的方向运动到活塞1上，从而开始车削的材料损耗，由此使活塞裙缩进部和沟槽在活塞坯件1的外表面中车削成型。
通过活塞裙缩进部9、9′使活塞裙5的与气缸内表面相接触的区域11、11′减小，这样的优点在于，改善了活塞的滑动性能。此外，相对于方形活塞，具有活塞裙缩进部的圆柱形活塞由于活塞销毂在径向上相对于活塞环带缩进的正端面而具有更长的销孔，并因而提供了用于活塞螺栓的更大的支撑面。
除了用于制造一体式且由铝锻造而成的活塞之外，本发明的方法还可以用于制造两件式结构的活塞，其中，使两个构件直接焊接或焊料焊接在一起，或者螺纹连接在一起。在此，构件可以由钢锻造而成，或者由铝或铸铁浇铸而成，其中，每个构件均借助于车床26而完成车削。此外，本发明的方法还适用于制造摆动式柱形活塞的柱形构件。在任何情况下，本发明的方法都利于在用于活塞销毂的活塞构件中成型有活塞裙缩进部。
此外，本发明方法的优势还在于，活塞裙缩进部可以具有任意形状。沿着活塞轴10的方向，可以使活塞裙缩进部9与活塞裙5的没有缩进的区域11之间的过渡区域12具有任意形状，例如波纹型结构。

Claims (7)

1.一种用于制造内燃机活塞(1)的方法，所述活塞具有活塞顶(2)、活塞环带(4)和活塞裙(5)，所述活塞裙具有两个相对设置的活塞销毂(6、6′)，所述方法具有以下步骤：
-制造一体式活塞坯件，所述活塞坯件具有用于活塞裙(5)和活塞销毂(6、6′)的区域；或者制造由两个构件组成的活塞坯件，其中，一个构件设置用于活塞顶(2)，而另一个构件设置用于具有活塞销毂(6、6′)的活塞裙(5)；
-在活塞销毂(6、6′)的区域中加工出销孔(7、7′)；以及
-制成活塞(1)，其中，在活塞坯件的外表面的最后加工过程中成型有活塞裙缩进部，所述活塞裙缩进部在活塞销毂(6、6′)的径向上位于外侧的正端面(8、8′)的区域上沿着径向延伸；
其特征在于，活塞坯件的外表面的最后加工采用车床(26)来进行，所述最后加工包括在活塞环带(4)中加工出沟槽以及在活塞裙(5)中加工出活塞裙缩进部(9、9′)，所述车床的车削工具能够根据活塞(1)的旋转位置可自由编程地定位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述活塞裙缩进部(9、9′)以0.5mm和2mm之间的深度制成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述活塞裙缩进部(9、9′)与所述活塞裙(5)的没有缩进的区域(11、11′)之间成型有过渡区域(12a)，所述过渡区域对应于所述活塞裙缩进部(9、9′)和没有缩进的区域(11、11′)分别具有棱边(18、19)，这两条棱边延伸经过活塞裙缩进部(9、9′)的整个高度(14)，并且，在所述棱边(18、19)之间具有平坦的表面。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述活塞裙缩进部(9、9′)与所述活塞裙(5)的没有缩进的区域(11、11′)之间成型有过渡区域(12b)，所述过渡区域连续且无棱边地连接所述活塞裙缩进部(9、9′)和活塞裙(5)的没有缩进的区域(11、11′)。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述过渡区域(12a、12b)这样构成，即，使所述过渡区域平行于活塞轴(10)设置。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述过渡区域(12a、12b)这样构成，即，使所述过渡区域以圆锥形式朝向活塞顶(2)的方向相靠近延伸。
7.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述过渡区域(12a、12b)这样构成，即，使所述过渡区域以圆锥形式朝向活塞裙(5)的背向活塞顶的底端(15)的方向相靠近延伸。
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