CN103958091A - 用于活塞的铸模 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机活塞(8)的铸模(1)以及活塞(8)和制造活塞(8)的方法。活塞(8)具有至少两个支撑件(3)用于固定铸模(1)的铸造型芯(2)，其中，至少一个支撑件(3)的端部(5)穿入并固定铸造型芯(2)。本发明的关键在于至少一个支撑件(3)是由两个部件构成的，即，一个摇枕吊轴(4)和一个与摇枕吊轴(4)连接的端部(5)，其中，在活塞(8)的拆模过程中，摇枕吊轴(4)可以分离或拆除，而端部(5、15)仍浇铸在活塞(8)中，并在该位置处封闭冷却通道(11)。

Description

用于活塞的铸模

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于活塞优选机动车内燃机的活塞的铸模。

背景技术

众所周知，活塞是内燃机的一个组成部件。所述活塞以冲程可调的方式布置在内燃机的曲轴箱中。燃烧室中的燃烧温度构成活塞的主要荷载，这就是为什么要经常冷却活塞的原因。为此目的，活塞通常具有一个冷却通道，其设置在活塞中靠近内燃室的区域。冷却通道活塞通常采用铸模制造。这种普通的活塞例如可以通过DE19804168A1得知。其中，提供一种用于形成冷却通道的可拆卸型芯，其通过支撑件而保持在铸模中，并在活塞形成后(优选在铸造过程后)拆除。这通过冲洗铸造型芯或利用合适的溶剂熔解铸造型芯来生效。各支撑件通常包括一个朝向铸造型芯的端部，其穿入铸造型芯，并将铸造型芯固定在支撑件上。

其他的铸造型芯或相应的制造活塞的方法可以通过例如DE10131725B4和DE102007044105A1得知。

上述技术方案的缺点在于各端部形成冷却通道上用于冷却介质流通的进口和出口。因此，支撑件的数量与冷却通道的进口或出口的数量相对应。由于液压或热力的原因，在此有利的和期望的是将冷却通道的开口数量尽可能减少，以使冷却介质更好、更长地流经冷却通道。基于此，优选只有一个进口和一个出口的实施例，相应地具有两个支撑件。另一方面，两个这样的支撑件并不总是能确保铸造型芯的合适的固定位置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是说明一种内燃机活塞的铸模的改进实施例及所述内燃机活塞的制造方法，其特征在于改进铸造型芯在铸模中的保持和固定。

根据本发明，通过独立权利要求的主题来解决该问题。优选的实施方式形成从属权利要求的主题。

本发明的基本构思是以这样一种方式形成活塞用铸模的至少一个支撑件，朝向铸模的铸造型芯的支撑件的至少一个端部在铸造完成拆模后仍然保持在活塞中，并流体密封活塞的冷却通道，所述冷却通道从铸造型心延伸至外部。鉴于此，可设置多个支撑件来保持和固定铸造型芯，对于任意数量的支撑件，优选两个，在拆模过程中形成冷却通道的一个进口和一个出口，而任意数量的其他支撑件仅仅是用于保持和固定铸造型芯。本实施例中的其他支撑件都具有所述类型的端部，以便这些端部可以流体密封冷却通道。这里的拆模表示以任意方式将铸模从成型的活塞上拆除。例如，铸模可以从活塞中拉出、敲出或冲出。

根据这种创造性的构思，铸模包括至少两个用于支撑铸造型芯的支撑件，其中，至少一个支撑件包括一个朝向铸造型芯的端部，所述端部穿入铸造型芯并由此将铸造型芯固定在支撑件上。而且，至少一个支撑件是由两部分构成。所述由两部分构成的支撑件包括一个摇枕吊轴和连接在该摇枕吊轴上的端部。在拆模过程中，即，将铸模从成型的活塞上拆除或分离的过程中，端部仍铸造在活塞中，由此可以将摇枕吊轴从活塞上拆除。所述仍保持在活塞中的端部可以在端部穿入铸造型芯或者与铸造型芯接触的部位封闭冷却通道。该例中的封闭表示端部在此位置处朝向外部流体密封冷却通道。也可以想到以这样一种方式来形成端部和相应的摇枕吊轴，即摇枕吊轴整体或部分保持在活塞中。同样可以想到端部和摇枕吊轴连接在一个构件上来作为预定的折断点，在该位置处，摇枕吊轴以预定方式折断从而拆除铸造活塞。

活塞的冷却通道通常形成为使得可拆卸的铸造型芯在铸造过程后能够在冷却通道中从活塞上拆除。这可以通过用水冲铸造型芯或用合适的溶剂熔解铸造型芯来实现。这样，冷却通道形成为活塞的一个空腔，其中优选的实施方式为，铸造型芯和冷却通道可以为环状或大致环状。此外，模具的优选实施方式为，铸造型芯和冷却通道布置在铸模或活塞的一个区域中，其中，组装在内燃机中的活塞朝向或邻近内燃机的燃烧室。

优选地，铸模包括至少两个支撑件，所述支撑件在拆模过程中可以全部或部分地从活塞上拆除，他们形成冷却通道的进口或出口。优选地，这些支撑件可以这样一种方式形成，摇枕吊轴和相应的端部可以共同从活塞上拆除或者没有端部。摇枕吊轴和相应的端部可以形成为一个部件。此外，铸模包括一个或多个其他支撑件，所述其他支撑件以这样一种方式形成，在拆模过程中端部仍保持在活塞中，而相应的摇枕吊轴可以从活塞上拆除。更优选的实施方式为，支撑件环形布置在铸模中，由此，均匀地固定铸造型芯。形成进口和出口的支撑件优选彼此邻近布置，以使流经冷却通道的冷却剂(优选油)在冷却通道中具有最大的流动路径。由此，可以有效地和均匀地冷却活塞。

通过各端部的相应凸出部分可以使端部穿入铸造型芯，其中，突出部分可以是针状或类似针的形状，并穿入铸造型芯。端部起到塞子的作用，其部分穿入冷却通道，由此，冷却通道在该位置处被封闭或朝向外部的流体密封。在此，拆模期间仍保持在活塞中的端部和形成进口与出口的支撑件的端部都可以包括有一个所述的凸出部分。形成进口与出口的支撑件可以从活塞上拆除。借助这些支撑件，端部可以保持在活塞中，而不会在相应的位置处朝外地流体密封冷却通道。

拆模过程中保持在活塞中的端部可与摇枕吊轴相分离。该例中的端部优选包括一个盲孔，所述摇枕吊轴插入该盲孔。这意味着端部可以全部或部分地包围摇枕吊轴，其中，端部与相应的摇枕吊轴之间为可拆卸连接。还可以想到其他优选实施方式，其中，端部与相应的摇枕吊轴可螺纹连接。其他设计中，端部与相应的摇枕吊轴为一体件，两构件之间的过渡为减小的横截面，其作为预定的折断点。

实际上，端部可以由钢或铜成型或制造成，这是非常有利的，尤其是用铝作为铸造工艺中的铸造材料的时候。相应地，摇枕吊轴也可以是由钢或铜制成。然而，摇枕吊轴可以成型为砂销或盐销，以便其可以在拆模过程中从活塞上拆除，或者在铸造过程中借助水冲出活塞，或着通过合适的溶剂从活塞中熔解流出。

保持在活塞中的端部通常可以具有任意尺寸和/或形状，其在相应位置处封闭并向外地流体密封冷却通道。优选的，端部可以是凸圆柱形。这意味着，在拆模过程中，端部通过与活塞的正面连接而保持在活塞中，而相应的摇枕吊轴可从活塞中拆除。

形成冷却通道的铸造型芯可由任意材料制成，其在铸造过程之后可从活塞上拆除。优选地，铸造型芯为盐芯。也可以想到铸造型芯为砂芯的实施方式。

活塞优选通过下述方法制造。在此，可熔的铸造型芯可以布置或建造在铸模上，并固定于铸模上。这通过各支撑件的相应端部的针状凸出部分穿入铸造型芯来实现。

据此方法，铸模被封闭。这意味着铸模包括多个向外封闭铸模的模具，并由此形成一个空腔，支撑件和铸造型芯均布置在该空腔中。封闭的铸模填充进铸造材料。铸模与铸造成型的活塞分离。在所谓的拆模过程中，铸模与活塞分离。为了拆除铸造型芯，首先拆除摇枕吊轴，其中，至少一个支撑件的端部保持在活塞中，并在该位置封闭冷却通道。通过熔解铸造型芯而形成冷却通道

本发明的其他重要特征和优点体现在附加的权利要求、附图以及相应的附图说明中。

应该明白，上述特征和下面要解释的特征不仅用于给出的组合中，还可以用于其他组合或单独使用，而不脱离本发明的范围。

本发明优选的实施例示出在附图中，并在下面进行更详细地描述，相同的附图标记表示相同的、相似的或功能等同的部件。

附图说明

以下附图中：

图1为铸模视图；

图2为本发明的插有摇枕吊轴的活塞的剖面图。

图3示出了一个具有摇枕吊轴的单片支撑件，其具有预定折段横截面和端部件。

具体实施方式

图1示出了一个铸模1，其包括一个形成冷却通道11的铸造型芯2和三个支撑件3。各支撑件3用于保持或固定铸造型芯2。为此目的，至少一个支撑件3包括一个摇枕吊轴4和一个朝向铸造型芯2的端部5。各端部5包括一个类似针的凸出部件6，所述凸出部件6穿入铸造型芯2，并由此固定铸造型芯2。这里，支撑件3布置在铸模1的模具7上。

所述3个支撑件中的两个以这样一种方式形成，其在铸造过程后可以从成型的活塞8上全部拆除。这些支撑件3借助铸造型芯2在活塞8中形成冷却通道11的进口9和出口10。

图2示出了铸造成型的活塞8的剖面，其中由于穿入的原因，一个摇枕吊轴4继续布置在活塞8中，而其他支撑件在拆模过程中已经从活塞8中拆除。如前面已经描述的，这些拆除的支撑减形成冷却通道11的进口9和出口10。布置在活塞8中的支撑件3的端部5具有一个盲孔12，支撑件3的摇枕吊轴4插入该盲孔。端部5还具有一个凸出的圆柱形，以便铸造材料在铸造过程中可以围绕其浇铸，并在铸造过程结束后通过正面连接方式连接到活塞8。在图2所示的剖面中，端部5为六边形横截面，布置有凸出部件6的朝向冷却通道11或铸造型芯2的一侧，所述凸出部件插入铸模2的孔中。在端部5上远离冷却通道11的一侧，相应的摇枕吊轴4插入盲孔12中。

这样，可以将摇枕吊轴4从活塞8中拆除，而端部5仍在活塞8中。这可以通过拉出相应的摇枕吊轴4来实施。相应地，端部5在该位置封闭冷却通道11，以便流经冷却通道11的冷却剂(例如油)不会在该位置处从冷却通道11流出。在图2所示内容中，铸造型芯2位于活塞8中冷却通道11的区域。为了熔解铸造型芯2并流出活塞8，可以采用水或其他适合的溶剂。相应地，铸造型芯2可以是盐芯13或砂芯14。

图3所示的单片支撑件3为另外一个实施例。端部5插入用于形成冷却通道11的铸造型芯2的孔中。凸出部分15确保了在成型状态下，不会在活塞8上、在支撑件3位于冷却通道11的位置处产生向外的开口，凸出部分15也可以是六边形横截面。这里，凸出部分15对应端部5。摇枕吊轴4的横截面包括一个作为预定折断点的减小的横截面16，由此，当拉力作用于摇枕吊轴4时，其可以在位置16处折断，并且摇枕吊轴4可以于活塞8分离。

活塞8优先采用铝制作。摇枕吊轴4或端部5也可以采用具有比铝更高的熔点的材料制作，例如钢或铜。

Claims (12)

1.一种用于内燃机优选用于机动车内燃机的活塞(8)的铸模(1)，具有用于形成冷却通道(11)的可熔解的铸造型芯(2)，并且至少具有两个插入并支撑铸造型芯(2)的支撑件(3)，其中，至少一个所述支撑件(3)包括一个朝向铸造型芯(2)的端部，其穿入铸造型芯(2)并将铸造型芯(2)固定在支撑件上，鉴于此，其特征在于，

至少一个支撑件(3)由至少两个部件构成，即一个摇枕吊轴(4)和一个与摇枕吊轴(4)连接的端部(5)，其中，在活塞(8)的拆模过程中，所述摇枕吊轴(4)可以分离或拆除，而端部(5、15)仍浇铸在活塞(8)中，并在该位置处封闭冷却所述通道(11)。

2.权利要求1所述的铸模，其特征在于，所述端部(5)包括一个插入铸造型芯(2)中的针状凸出部分(6)。

3.权利要求2或3所述的铸模，其特征在于，所述端部(5)具有一个所述摇枕吊轴(4)插入其中的盲孔(12)。

4.权利要求1-3任一项所述的铸模，其特征在于，所述端部(5)具有一个凸圆柱。

5.权利要求1-4任一项所述的铸模，其特征在于，

-所述端部(5)由钢或铜制成和/或

-所述摇枕吊轴(4)由钢或铜制成或是砂销或是盐销。

6.权利要求1-5任一项所述的铸模，其特征在于，用于支撑可熔解的铸造型芯(2)的支撑件(3)成型为单片构件，其包括一个形成端部(5)的局部凸出部件(15)和一个位于摇枕吊轴(4)上远离铸造型芯(2)的一侧上的局部减小的横截面(16)。

7.权利要求6所述的铸模，其特征在于，所述支撑件(3)由钢或铜制成。

8.权利要求1-7任一项所述的铸模，其特征在于，铸模(1)包括至少三个所述支撑件(3)，其中，至少两个支撑件(3)以这样一种方式形成，在活塞(8)的拆模过程中，所述的至少两个支撑件(3)可以与活塞(8)分离，进而形成冷却通道(11)的进口(9)和出口(10)。

9.权利要求1-8任一项所述的铸模，其特征在于，铸造型芯(2)为盐芯(13)或砂芯(14)。

10.一种利用前述任一项权利要求所述的铸模(1)来制造内燃机活塞(8)优选制造机动车内燃机的活塞(8)的方法，其特征在于

-一个可熔解的铸造型芯(2)设置在所述铸模(1)的支撑件(3)上并固定，

-闭合铸模(1)，

-将铸造料填入所述铸模(1)中，

-所述铸模(1)与成型的活塞(8)分离，

-在所述活塞(8)拆模后，拆除至少一个摇枕吊轴(4)，而至少一个端部(5、15)仍铸入所述活塞(8)，并在该位置处封闭冷却通道(11)，

-将可熔解的铸造型芯(2)溶解，优选冲出。

11.权利要求10所述的制造方法，其特征在于活塞(8)由铝铸造成型。

12.一种用于内燃机的活塞(8)，优选用于机动车内燃机的活塞(8)，其利用权利要求1-9任一项所述的铸模(1)按照权利要求10或11所述的方法制造成型。