CN102575613A - 制造内燃机的铝活塞的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造内燃机的铝活塞(1)的方法，该铝活塞形成为圆柱形活塞，而且铝活塞的活塞裙(5)在活塞销毂(6、6’)的径向外端面(8、8’)区域具有沿活塞轴(10)方向延伸的活塞裙缩进部(9、9’)。在此为了对应于活塞(1)的使用而制造任意形状的活塞裙缩进部(9、9’)，首先在锻造工艺中使用锻模制成活塞毛坯，使该活塞毛坯的内表面与活塞裙的具有活塞裙缩进部(9、9’)以及活塞裙(5)的非缩回区域(11、11’)的外形互补，然后将该活塞毛坯最终加工成铝活塞(1)。

Description

制造内燃机的铝活塞的方法
技术领域
本发明涉及一种制造内燃机的铝活塞的方法，铝活塞形成为圆柱形活塞，该铝活塞具有活塞顶、活塞环带以及在远离活塞顶的方向上连接活塞环带的活塞裙，该活塞裙具有两个相对设置的活塞销毂，其中，活塞裙在活塞销毂的径向外端面区域具有沿活塞轴方向延伸的活塞裙缩进部。
背景技术
由欧洲专利申请EP 0 167 791 A2已知开始所述类型的圆柱形活塞，其在活塞销毂区域具有经活塞裙的整个轴长延伸的活塞裙缩进部，从而在发动机中构建了活塞之后、使该区域与活塞缸侧壁不存在接触。凭借车床在活塞裙中对活塞裙缩进部进行加工成型，其中该活塞在它的纵向上偏心地在车床上进行夹紧，从而活塞裙缩进部在活塞裙中可以车削出活塞裙缩进部。缺陷在于，用现有技术已知的车削方法仅可以制造这样活塞裙缩进部，即，该活塞裙缩进部的深度朝向活塞裙缩进部的边缘连续减少，从而使活塞裙缩进部在横截面具有椭圆的形状。
发明内容
本发明的目的是，提供一种具有活塞裙缩进部的活塞的制造方法，该活塞可以任意成型。
由此实现了本发明的目的，即，该活塞在锻造工艺中通过使用锻模制成，锻模的内表面与活塞的外形、特别是与活塞裙、活塞裙缩进部以及活塞裙的不能缩回的区域的形状互补地成型。锻模的内表面在此可以给定任意形状，从而可以为活塞制成任意外形。
本发明的适宜的设计方案在从属权利要求中给出。
附图说明
下面，凭借附图阐明了本发明的实施例。附图中：
图1示出了活塞的侧视图，其中，活塞裙在活塞销毂的端面区域缩回；
图2示出了活塞沿着图1中AA线的截面图；
图3A、B示出了缩回和非缩回的活塞裙区域之间的过渡区域的两个实施例。
附图标记说明
α、β、β’  角度
1  活塞
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’的端面
9、9’  活塞裙缩进部
10  活塞轴
11、11’  活塞裙5的非缩回区域
12、12’  在活塞裙缩进部9和区域11之间的过渡区域
12a、12b  在活塞裙缩进部9和区域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  在过渡区域12a与活塞裙缩进部9或与活塞裙5的非缩回区域11之间的边棱
20、21  直线
具体实施方式
图1示出了内燃机的活塞1，其作为圆柱形活塞形成，由铝构成，并以锻造工艺制成。活塞1具有：活塞顶2、火力岸3、活塞环带4和具有活塞销毂6、6’的活塞裙5以及销孔7、7’。
在活塞销毂6、6’的端面区域8、8’，活塞裙5具有活塞裙缩进部9、9’，就是说，活塞裙5在该区域在径向上缩回0.5mm至2mm，而且由此，区域9、9’到活塞轴10的距离比活塞裙5的非缩回区域11、11’到活塞轴的距离缩小0.5mm至2mm。
在此如图1的实施例所示，在活塞裙缩进部9、9’和活塞裙5的非缩回区域11、11’之间的过渡区域12、12’平行相对，或者(图1中未示出)在活塞顶2方向上或在活塞裙5的下部的、远离活塞顶的底端15方向上呈锥形相靠近延伸。另外，活塞裙缩进部9、9’例如形成为圆柱体的侧面。但是，活塞裙缩进部可以在垂直于活塞轴10的横截面上观察具有椭圆的形状，其中，销孔7的轴13(图2)为该椭圆的短轴。
活塞裙缩进部9、9’的轴向高度14在本实施例中达到活塞裙5的整个轴长，就是说，从活塞环带4直至活塞裙5的远离活塞顶的底端15。活塞裙缩进部9、9’的高度14在此可以自由选定。
在图2中示出了沿着图1中AA线的活塞1的截面图，即活塞裙缩进部9、9’以及活塞裙5的非缩回区域11、11’的圆周扩展凭借角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α为32°。然而，该角度可以位于5°至85°之间。
图3示出了过渡区域12a和12b的两个实施例A和B，该过渡区域位于活塞裙缩进部9和活塞裙5的非缩回区域11之间。根据图3A，过渡区域12a分别相对于区域9和11具有经活塞裙缩进部9的整个高度14延伸的边棱18和19。根据图3B，过渡区域12b持续地、无边棱地将两个区域9和11连在一起。
经由在直线20、21之间的角度β、β’可以限定过渡区域12a和12b的圆周扩展，这两条直线将区域11和9的边缘与活塞轴10(图3中未示出)相连并垂直于活塞轴10。角β、β’可以在5°至20°之间。
活塞裙缩进部9、9’的成型在用锻造技术制造活塞1的范围内通过使用与活塞裙5互补形成的锻模来实现。由此，首先制成具有活塞裙缩进部9、9’以及活塞裙5的非缩回区域11、11’的活塞毛坯1。
用锻造工艺制造活塞毛坯根据现有技术(例如由文献DE 10 2005041 000)是已知的，并不再赘述。在此说明，对于由冲头和锻模构成的锻造装置，冲头用于活塞内腔的成型，而锻模用于活塞外表面的成型。由此，锻模具有与根据图2的活塞外表面的形状互补的形状，然而其中，锻模不具有对应于活塞环带4的槽以及销孔7、7’的外形。
对于活塞毛坯的锻造，在此形成活塞裙5的非缩回区域11、11’以及活塞裙缩进部9、9’。根据本发明的用于制造活塞毛坯的锻造方法的优势在于，由此可以以简单的方式制成活塞裙缩进部9、9’和过渡区域12、12’的任意形状。由此，活塞裙缩进部既可以以圆形截面的形式、还可以以椭圆形截面的形式制成。另外，过渡区域12a或12b在活塞裙缩进部9、9’和活塞裙5的非缩回区域11、11’之间这样设置，即，使过渡区域平行于活塞轴10设置，或者在活塞顶2的方向上或在活塞裙5的底端15方向上呈锥形相靠近延伸。
与锻造过程相衔接，通过钻孔机制成销孔7、7’，并凭借车床制成活塞环带4的槽。
在此，通过活塞裙缩进部9、9’来减小活塞裙5的与活塞缸内面形成接触的面11、11’，这样做的优点是，改善了活塞的滑动性能。另外，具有活塞裙缩进部的圆柱形活塞相对于箱形活塞以相对于活塞环带缩回的活塞销毂的端面、在螺栓轴13方向上提供更长的销孔7、7’，并因此为活塞螺栓提供更大的支承面，从而使圆柱形活塞可以承载更大的燃烧压力。
另外，根据本发明的方法的优势在于，活塞裙缩进部可以任意成形。在活塞轴方向上观察，在活塞裙缩进部和活塞裙的非缩回区域之间的过渡区域具有任意的形状，并且例如形成为波纹状结构。

Claims (7)

1.一种制造内燃机的铝活塞(1)的方法，所述铝活塞形成为圆柱形活塞，该铝活塞具有活塞顶(2)、活塞环带(4)以及在远离活塞顶的方向上连接活塞环带(4)的活塞裙(5)，该活塞裙具有两个相对设置的活塞销毂(6、6’)，其中，所述活塞裙(5)在活塞销毂(6、6’)的径向外端面(8、8’)区域具有沿活塞轴(10)方向延伸的活塞裙缩进部(9、9’)，其特征在于下列工艺步骤：
-在锻造工艺中通过使用冲头和锻模制造活塞毛坯，冲头用于活塞内腔的成型，而锻模用于活塞(1)外形的成型，其中，在锻模的内表面形成活塞裙(5)的与活塞裙缩进部(9、9’)以及与活塞裙(5)的非缩回区域(11、11’)互补的外形；
-通过使用钻孔机制造活塞孔(7，7’)、使用车床制造活塞环带(4)的槽，而将活塞毛坯进行最终处理，以制成活塞(1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活塞裙缩进部(9、9’)以0.5mm至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，在活塞裙缩进部(9、9’)和活塞裙(5)的非缩回区域(11、11’)之间形成过渡区域(12a)，该过渡区域相对于所述活塞裙缩进部(9、9’)并相对于所述非缩回区域(11、11’)分别具有延伸经过活塞裙缩进部(9、9’)的整个高度(14)的边棱(18、19)，并在所述边棱(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，在活塞裙缩进部(9、9’)和活塞裙(5)的非缩回区域(11、11’)之间形成过渡区域(12b)，该过渡区域使活塞裙缩进部(9、9’)持续地且无边棱地与活塞裙(5)的非缩回区域(11、11’)相连。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在锻造活塞毛坯时这样设计过渡区域(12a、12b)，即，使所述过渡区域与活塞轴相平行。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在锻造活塞毛坯时这样设计过渡区域(12a、12b)，即，使所述过渡区域在活塞顶(2)方向上呈锥形相靠近延伸。
7.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在锻造活塞毛坯时这样设计过渡区域(12a、12b)，即，使所述过渡区域在活塞裙(5)的远离活塞顶的一端(15)的方向上呈锥形相靠近延伸。
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