CN108015503B - 用于制造活塞的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由活塞上部(3，3＇)和活塞下部(4，4＇)制造内燃机(2)的活塞(1)的方法。在此对本发明必要的是：至少将所述活塞下部(4，4＇)制造为锻造的钢部件，其中冷却管道(10)的部分截面设置在所述活塞下部(4，4＇)中，并且在其中锻造闭合的供给入口漏斗(11)，从所述冷却管道(10)将所述闭合的供给入口漏斗(11)钻入所述活塞下部(4，4＇)中，其中倾斜于活塞轴线(14)而引入钻孔(12)，将所述活塞下部(4，4＇)和所述活塞上部(3，3＇)彼此焊接。

Description

用于制造活塞的方法
技术领域
根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种用于制造内燃机的活塞的方法，所述内燃机的活塞包括活塞上部和活塞下部。本发明还涉及一种根据该方法制造的活塞，并且涉及一种带有至少一个这样的活塞的内燃机。
背景技术
为了增加活塞的冷却管道中的冷却油的存留度(retention degree)，通常将所谓的漏斗设置在冷却油入口上或附接至冷却油入口。在铸铝活塞的情况下，漏斗形的冷却油入口能够通过例如对应构造的盐芯或砂芯制成，或通过对应定形的心轴套筒制成。然而在钢活塞的情况下，经常使用分离的漏斗元件，其例如结合至冷却管道罩。
从DE19929102A1已知一种用于内燃机的铸造一件式铝活塞，其具有环形地安装的冷却管道，所述冷却管道具有入口开口和出口开口，并且其中冷却油能够作为自由的油被供给，通过冷却油喷嘴经由入口通道喷射到入口开口中并且因此进入到活塞的冷却管道中。由此实现了明显更好的冷却作用。在入口的区域中，存在漏斗形的元件，其通过对应的盐芯或砂芯或对应的心轴套筒形成。
从US6722263B2已知一种钢活塞，其具有圆周的冷却管道，其中所述冷却管道在底部由冷却管道罩覆盖。在入口开口的区域中，漏斗元件被插入到冷却管道罩中，从而能够增加冷却油的存留度。
除了一件式或一体的活塞，带有特别复杂的几何结构的活塞通常也由活塞上部和活塞下部组装，并且由此制成为有组织的活塞。分离为活塞上部和活塞下部随后具有能够修正任何复杂的几何结构的优点。将活塞上部连接至活塞下部随后通常通过焊接实施。
然而从现有技术已知的活塞带有如下这些缺点：特别是制成为铸造、一体式的活塞不能重制更加复杂的冷却管道几何结构，或者只能够通过非常昂贵的芯和铸造模具重制后者。如果通过带有具有冷却管道罩的冷却管道的示例，漏斗元件被定位为入口开口的区域中的冷却油收集漏斗，随后这需要复杂的紧固，从而能够可靠地防止其脱落或扭转。
在由活塞上部和活塞下部组成的活塞中，供给入口通常通过孔被从下方引入到活塞下部中。由于注射喷嘴的坐标预先确定在内燃机(这是非常接近活塞的环部的部分中)中，所以制造有一种盲孔，也经常由焊道限制或限定，凭此油能够不利地在此弹回，并且由此不被有效地引导到冷却管道中。
发明内容
本发明因此关于以下问题：针对普遍类型的方法提供一种改进的或至少替代的实施例，其更加尤其是能够实现简化的制造高度功能性的活塞的方法。
根据本发明，该问题由独立权利要求1的主题解决。有益的实施例为从属权利要求的主题。
本发明基于如下的主要构思：首先将活塞构造为带有锻造的活塞下部的组成的活塞，其中通过对应的锻造工具进入到冷却通道中的闭合的供给入口漏斗被锻造在活塞下部中，并且随后从顶部(即从冷却管道)钻孔。随后通过从冷却管道侧的钻孔，能够以距离环部的距离形成倾斜孔，凭此能够达到改进的冷却油的喷射情况。活塞下部和活塞上部随后依然以已知的方式彼此焊接。通过根据本发明的方法，至少活塞下部因此被制造为锻造的钢部件，其中冷却管道的部分截面被布置在活塞下部中，并且锻造闭合的供给入口漏斗。冷却管道的部分截面随后明显地也被锻造，或者至少被预先锻造，并且随后通过切削加工而完成。然而闭合的供给入口漏斗在每种情况下被锻造。为此使用对应的锻造工具。活塞下部中的闭合的供给入口漏斗随后被从冷却管道(即，从上方)钻孔，其中作为开放的冷却管道的结果，钻孔能够被倾斜地放置，不同于从轴侧钻孔的情况，在所述轴侧实际上需要平行于活塞轴线而引导。通过倾斜地设定钻孔，特别地能够实现增加的冷却油存留度，因为钻孔不再需要像之前那样从下方作为盲孔而实施，并且通过示例在下方终结通常引起冷却油弹回并且因此导致低存留度的焊道。作为最后的方法步骤，活塞下部和活塞上部依然彼此焊接，其中明显地冷却管道的部分截面同样设置在活塞上部中。冷却管道与活塞下部中的冷却管道的部分截面一起形成。因此通过根据本发明的制造的方法实现了两个重要的优点。一方面存在更有利的到冷却管道中的供给流入，凭此更多的冷却油能够被引入到冷却管道中，并且后者能够被更好地冷却，并且另一方面，当对闭合的供给入口漏斗进行钻孔时，活塞下部不再需要被围绕夹紧，由于夹紧钳夹在执行机加工步骤期间从下方保持活塞或活塞下部，所以迄今为止这是必需的。通过倾斜地对供给入口漏斗进行钻孔，更特别地还能够避免终结焊道下方的钻孔，其直到现在可能已经引起注射到冷却管道中的冷却油弹回。从上方倾斜引入的钻孔还具有以下优点：在激光焊接的钢活塞的情况(其中使用相对于燃烧室位于内侧的环元件)下其还能够被没有问题地引入。
通过根据本发明的技术方案的有益实施例，活塞下部和活塞上部通过摩擦焊接结合或通过激光焊接而彼此连接。两种所述方法能够实现高质量并且同时能够实现两个活塞部彼此的在批量生产上可行并且在周期上优化的连接，并已经经过许多年的证明。
本发明进一步基于如下的主要构思：提供一种根据之前描述的发明制造的活塞。这种类型的活塞具有如下大的优点：在活塞下部中具有供给入口漏斗和将其连接至冷却管道的钻孔，其中钻孔倾斜于活塞轴线而延伸，并因此不像至今在活塞的边缘处并且平行于活塞轴线引导的钻孔的情况，在下方终结了在活塞下部和活塞上部之间延伸的焊道。通过倾斜的钻孔，能够特别地实现明显更好的到冷却管道中的供给流，凭此更多的冷却油穿过到冷却管道中并且活塞能够被更好地冷却。
活塞下部有利地具有活塞轴，并且活塞上部具有燃烧室和环部。作为对此的替代例，显然还能够想到活塞下部具有活塞轴，以及环部和燃烧室的一部分，而活塞上部只形成燃烧室的一部分。最后的情况在此体现了活塞上部和活塞下部通过激光焊接连接而彼此焊接的活塞。根据本发明的活塞的实施例能够因此被用于摩擦焊接活塞和激光焊接活塞。
本发明的进一步重要的特征和优点将从从属权利要求、附图以及参照附图的相关附图描述而明白易懂。
显而易见的是，在不偏离本发明的范围的情况下，上述特征以及留待在下文中说明的特征不仅能够用在提到的结合中，而且还能够用在其他结合中或者独立地使用。
附图说明
本发明优选的示例性实施例示出在附图中并且在接下来的描述中将更加详细地说明，其中相同的附图标记指代相同的或者相似的或者功能上等同的部件。
在附图中：
图1在纵向截面视图中示意性地示出了通过根据本发明的方法制造的根据本发明的活塞；
图2示出了从下方的根据本发明的活塞的视图。
具体实施方式
根据图1以及部分的图2，内燃机2(他处未示出)的根据本发明的活塞1包括活塞上部3、3＇以及活塞下部4、4＇。在此根据图1，原则上结合了根据本发明的活塞1的两种结构类型。根据本发明的第一实施例，活塞1包括带有活塞轴9的活塞下部4，所述活塞轴9经由摩擦焊接连接件6的区域中的分离平面5而与活塞上部3分离。活塞下部4在该情况下具有活塞轴9和钻孔15。另一方面活塞上部3包括燃烧室7和环部8。通过根据本发明的第二实施例的活塞1，经由两个分离平面5＇而彼此分离并且彼此经由这些平面彼此焊接的活塞下部4＇和活塞上部3＇相互作用。在该情况下，活塞下部4＇不仅具有活塞轴9和钻孔15，而且另外还具有环部8以及燃烧室7的一部分。另一方面活塞上部3＇只形成燃烧室7的一部分。然而，对于根据本发明的方法以及根据本发明的活塞1，活塞上部3、3＇以及活塞下部4、4＇的不同划分并不重要。
如能够进一步从图1看出的，活塞下部4、4＇包括冷却管道10以及供给入口漏斗11的部分截面。供给入口漏斗11有助于捕捉从注射喷嘴16溅出的冷却油，并将其引导到冷却管道10中。供给入口漏斗11经由钻孔12连接至冷却管道10，所述钻孔12的轴线13倾斜于活塞1的活塞轴线14而延伸。钻孔12的倾斜在此具有以下大的优点：后者能够被从冷却管道侧引入，即在以上的当前情况下，并且由于其倾斜布置的结果，将从注射喷嘴16溅出的冷却油通过摩擦焊接连接件16的焊道17并且随后引导到冷却管道10中。在此活塞上部3、3＇以及活塞下部4、4＇的实施例的钻孔12的倾斜布置分别能够独立地实现。
通过迄今从现有技术已知的活塞，钻孔12需要总是从下方(即从活塞1的轴侧)引入，凭此这主要地终止于摩擦焊接连接件6的焊道17下方，并且焊道17由此不利地限制钻孔12的通道截面，并且因此至少部分地防止收集冷却油。
在此，根据本发明的活塞1如下地制造：
首先，至少将活塞下部4、4＇制造为锻造的钢部件，其中冷却管道10的部分截面布置在活塞下部4、4＇中并且锻造闭合的供给入口漏斗11。当然在此冷却管道10和闭合的供给入口漏斗11的部分截面能够被锻造。显然，可替代地，也能够想到锻造冷却管道10的部分截面预制件，并且通过切削加工制成冷却管道10的最终轮廓。该闭合的供给入口漏斗11随后在活塞下部4、4＇中被从冷却管道10钻孔，即通过倾斜于活塞1的活塞轴线14延伸的钻孔12。如果这发生，那么活塞下部4、4＇和活塞上部3、3＇或者通过激光焊接连接或者通过摩擦焊接连接件6彼此焊接。显然随后能够想到活塞上部3、3＇也制成为锻造的钢部件，其中冷却管道10的部分截面能够被锻造在活塞上部3、3＇中。冷却管道10的部分截面随后能够被预先锻造、完全锻造，然而或者也完全通过切削加工制成。
通过根据本发明的活塞1以及通过根据本发明的制造方法，起初，由于能够通过倾斜的钻孔12明显地实现冷却油到冷却管道10中的改进的注射以及因此的明显地改进的冷却作用，所以明显地能够使锻造的两部分钢活塞设置有改进的冷却情况。另一方面，钻孔12也能够如上地制成，使得不需要进行活塞下部4、4＇的从下方的夹紧。待倾斜地引入的钻孔12在此独立于活塞上部3、3＇或活塞下部4、4＇的实施例，使得即使通过带有只形成燃烧室7的一部分的活塞上部3＇的激光焊接的活塞1，也为引入钻孔12保留了足够的空间。通过倾斜延伸的钻孔12，特别是在摩擦焊接的活塞1的情况下，钻孔能够至少部分地由摩擦焊接连接件6的焊道17覆盖，并且由此在流动情况方面不具有消极影响。
在图2中，能够通过示例看出，焊道17只稍微地接合到钻孔12的截面中，并且由此相比于之前在冷却油到冷却管道10中的注射方面具有明显较少的不利影响。
在图1中，为了活塞轴线14与钻孔13之间的角度α的更清楚的视图，活塞轴线14被平行于轴线14＇地移动。在活塞1的轴线14＇与钻孔12的轴线13之间在此存在角度α，其处于大约12.5°的示例量，优选地相对于活塞(1)的活塞轴线(14)以α<15°倾斜，优选地以从5°<α<12.5°的范围中的角度α倾斜。

Claims (11)

1.一种由活塞上部（3，3＇）和活塞下部（4，4＇）制造内燃机（2）的活塞（1）的方法，其特征在于
- 至少将所述活塞下部（4，4＇）制造为锻造的钢部件，其中冷却管道（10）的部分截面设置在所述活塞下部（4，4＇）中，并且在其中锻造闭合的供给入口漏斗（11），
- 从所述冷却管道（10）将所述闭合的供给入口漏斗（11）钻入所述活塞下部（4，4＇）中，其中倾斜于活塞轴线（14）而引入钻孔（12），
- 将所述活塞下部（4，4＇）和所述活塞上部（3，3＇）彼此焊接。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
所述活塞下部（4）和所述活塞上部（3）经由摩擦焊接连接件（6）彼此焊接。
3.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
所述活塞下部（4＇）和所述活塞上部（3＇）通过激光焊接而彼此连接。
4.根据前面权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于
将所述活塞上部（3，3＇）制造为锻造的钢部件，其中所述冷却管道（10）的部分截面被锻造在所述活塞上部（3，3＇）中。
5.一种活塞（1），其根据前面权利要求中的任一项所述的方法制造。
6.根据权利要求5所述的活塞，
其特征在于
所述活塞下部（4，4＇）具有活塞轴（9）。
7.根据权利要求5或6所述的活塞，
其特征在于
所述活塞上部（3）具有燃烧室（7）和环部（8）。
8.根据权利要求5或6所述的活塞，
其特征在于，
- 所述活塞下部（4＇）具有环部（8）和燃烧室（7）的一部分；
- 所述活塞上部（3＇）形成所述燃烧室（7）的一部分。
9.根据权利要求5或6所述的活塞，
其特征在于
所述钻孔（12）的轴线（13）相对于所述活塞（1）的轴线（14）以角度α<15°而倾斜。
10.根据权利要求9所述的活塞，
其特征在于
所述钻孔（12）的轴线（13）相对于所述活塞（1）的轴线（14）以角度5°<α<12.5°而倾斜。
11.一种内燃机（2），其具有至少一个根据权利要求5至10中的任一项所述的活塞（1）。
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