CN108350828A - 活塞中的带有在热输入区中定位的槽侧壁的热输入区 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的活塞，所述活塞包括上部件(1)和下部件(2)，所述上部件和下部件在接合平面(3)的区域中不可拆地借助于摩擦焊方法接合在一起，其中所述活塞具有至少一个环绕的环形槽(4)，其特征在于，所述接合平面(3)位于环形槽(4)的上侧壁和下侧壁之间，并且通过使用摩擦焊方法产生的热影响区(5)至少包含环形槽(4)的上侧壁和/或下侧壁。

Description

活塞中的带有在热输入区中定位的槽侧壁的热输入区
技术领域
本发明出发于一种根据权利要求1的前序部分的特征的内燃机的活塞，所述活塞包括上部件和下部件，所述上部件和下部件在接合平面的区域中不可拆地借助于摩擦焊方法接合在一起，其中，所述活塞具有至少一个环绕的环形槽。
背景技术
本发明涉及一种活塞、尤其是冷却通道活塞，如其在DE 10 2010033 881A1中已知的那样。
为了之后的运行制成的活塞由上部件和下部件形成，这两个部件借助于摩擦焊彼此连接。在接合过程中产生环形的封闭的冷却通道，所述冷却通道由上部件和下部件形成。
上部件和下部件具有朝向彼此的接合面，所述接合面借助于摩擦焊彼此连接。在此以本身已知的方式产生摩擦焊突起。
在DE 10 2010 033 881 A1中已知的冷却通道活塞具有同心地彼此嵌套的摩擦焊面，因此具有两个摩擦焊区。
在靠外的环形摩擦焊面中，接合平面在环形区的区域中大致居中地在两个环形槽之间设置在位于两个环形槽之间的腹板中。由此直接在所述接合平面上方和直接在其下方产生热影响区。向外大致在所述热影响区的高度上产生摩擦焊突起，所述摩擦焊突起随后必须从活塞的表面移除，从而活塞能够安装在内燃机的气缸中。在此，摩擦焊突起的移除直至活塞的表面上，所述表面之后具有用于活塞在内燃机的气缸中运行的最终尺寸。
发明内容
本发明所基于的目的是，对已知的活塞在其耐久性方面进行改进。
所述目的通过权利要求1的特征来实现。
按照本发明规定，接合平面位于环形槽的上侧壁(上侧壁所位于的平面、被上侧壁包含的平面或与之偏离的平面)和下侧壁(下侧壁所位于的平面、被下侧壁包含的或与之偏离的平面)之间，并且通过使用摩擦焊方法产生的热影响区至少包含环形槽的上侧壁和/或下侧壁。
与根据现有技术的接合平面的位置和所产生的热影响区的位置相比，本发明致力于，使得热影响区伸展直至环形槽中。这具有下述优点：在加工摩擦焊时产生的焊接突起时，不仅能够进行直至柱形活塞的外表面的加工，而且进行更深的加工，以便移除摩擦焊突起，并且同时或是将已存在的环形槽的在该处引入的摩擦焊突起清除，或是将该摩擦焊突起引入热影响区的区域中并且必要时也引入环形槽的位于其上方或其下方的区域(在观察活塞冲程轴线时)。由此，以有利的方式根据接合平面处于何处对槽上侧壁或槽下侧壁进行硬化。
特别有利的是，接合平面大致居中地(或是刚好居中，或是略微偏离中间、例如以小于或等于环形槽的高度的30％的量偏离)位于最下方的环形槽的上侧壁和下侧壁之间，并且所产生的热影响区包含最下方的环形槽的上侧壁和下侧壁。尤其是在内燃机的高负载的活塞中被证明的是，(朝向气缸腔的)上部环形槽的至少一个槽侧壁(但也两个槽侧壁)的硬化是不足够的。因此，对于所述环形槽需要其它用于硬化的方法(例如激光重熔)。对于这种情况，通过在摩擦焊方法中产生的热影响区的硬化意外地就已经足够。这普遍适用于插入该最下方的环形槽中的环的任意的结构类型的情况下的应用。此外也被证明的是，通过在摩擦焊方法中产生的热影响区的硬化在三件式刮油环中是特别有效的，因为由此，槽侧壁和刮油环的彼此邻接的表面的磨损，即使存在，也仅是非常低的。
在将上部件和下部件借助于摩擦焊方法接合之后引入环形槽，能够以至少下述两种方法进行。
或是在摩擦焊之后移除在外部产生的摩擦焊突起(例如通过切削加工)，从而产生近似平滑的活塞表面。随后，在环形槽应处于的部位处加工出所述环形槽、优选在车削加工方法中借助于切断刀通过切削加工来加工出。由此例如移除热影响区的中间区域，但是所述热影响区的部分保留在环形槽的因此硬化的上侧壁和/或下侧壁的区域中。该方式具有下述优点：刀具、尤其是切断刀能够有针对性地引导并且不伸展穿过不规则成形的摩擦焊突起。因此提高所切出的环形槽的尺寸精度。
或是替选于此，将现有的摩擦焊突起保留并且通过刀具将其移除，借助所述刀具加工出所述环形槽。由此省去前述移除摩擦焊突起的步骤。然而必须注意的是，刀具、尤其是切断刀在移除摩擦焊突起时不会运转。
附图说明
下面详细描述并且借助附图阐述本发明。
具体实施方式
在图1中示出活塞，所述活塞包括上部件1和下部件2。
这两个部件1、2的结构形式是示例性的并且本发明不限制于此。
所述两个部件1和2具有朝向彼此的接合面，所述接合面在接合平面3中不可拆地借助于摩擦焊方法接合在一起。
在此实施例中，接合平面3大致居中地位于环形槽4的上侧壁和下侧壁之间。在此，接合平面3的位置恰好居中地位于这两个侧壁之间，其中，接合平面3的位置也可以从该居中位置向上或向下(在观察图1时)移动。接合平面3甚至可以与环形槽的上侧壁或下侧壁设置在相同的平面中。
通过摩擦焊方法产生热影响区5(深灰色示出)，其中，在借助于摩擦焊方法接合两个部件1、2之后尚未存在环形槽4。所述环形槽通过适宜的加工、例如切削方法才引入(例如切入)所产生的热影响区5中。在此，环形槽4的几何结构(横截面)选择为，使得所述环形槽完全处于所产生的热影响区5内部。在环形槽4的槽底上形成摩擦焊突起6，所述摩擦焊突起设置在冷却通道7中。冷却通道7可以，但不必须由上部件1和下部件2一起形成。因为在将这两个部件1、2不可拆地接合在一起之后，冷却通道7的内部空间不再可用，所以摩擦焊突起6保留在该区域中。或是向外形成的摩擦焊突起通过引入环形槽4被移除，或是优选将该摩擦焊突起预先在单独的步骤中移除。因此，在此实施例中，接合平面3位于环形槽4的上侧壁和下侧壁之间，其中，在该具体情况中，接合平面3居中地位于环形槽4的上侧壁和下侧壁之间。接合平面3的这种居中的布置也可以朝向环形槽4的上侧壁或下侧壁移动。甚至可设想的是，接合平面3位于环形槽4的上侧壁的平面中，或者接合平面3位于环形槽4的下侧壁的平面中。
在图1中，所产生的热影响区5包含环形槽4的上侧壁和下侧壁一起，并且所述热影响区在一定的区域上仍还继续向上和向下延伸(在观察图1时)。
在根据图2的实施例中，接合平面3位于环形槽4的上侧壁的平面中，并且所产生的热影响区5包含环形槽4的上侧壁一起。
替选地同样适用于下述情况：接合平面3位于环形槽4的下侧壁的平面中，并且所产生的热影响区5包含环形槽4的下侧壁。
在上面的说明书已经假定，热影响区至少包含环形槽4的下侧壁和/或上侧壁和此外的其它区域一起，而不言而喻地，热影响区5也包含直至冷却通道7的处于内部的壁部中的槽底一起。
在图3和4中示出与在图1和2中所示出的类似的情况，然而在此是在使用中间的环形槽的情况下。类似内容适用于图5(类似于图2和4)和图6(类似于图1和3)，其中示出接合平面的位置和在最下方的环形槽上产生的热影响区。
不言而喻，活塞可以具有多于三个或者少于两个环形槽，并且本发明不仅能够在一个环形槽的情况下应用，而且能够在至少两个环形槽的情况下应用。
在这些图中示出在上部通过摩擦焊对第二槽上侧壁的硬化，其中，在摩擦焊时产生热影响区。
在图5或6中，通过摩擦焊尤其是对第三(最下方的)环形槽的槽上侧壁进行硬化，这在三件式油环中是特别有利的。
在上述实施例中，根据两个部件1、2的结构类型，或是存在仅一个唯一的接合平面3，在所述接合平面中两个部件1、2的接合面在摩擦焊之前朝向彼此并且随后结合在一起并且不可拆地彼此连接。或是存在多于一个接合平面，所述接合平面具有两个部件1、2的相应构成的并且朝向彼此的接合面，其中，至少两个接合平面位于相同的平面中或者位于不同的平面中。
在这些示例性的变型方案中(本发明不限于所述变型方案)，在上部件和下部件之间的外部的或唯一的摩擦焊连接部的接合平面不居中地位于两个环形槽之间的腹板中(如在DE 10 2010 033 881A1中那样)，而是摩擦焊区并且因此热影响区不伸展至环形槽中并且在必要时还有位于该环形槽下方的区域中(直至冷却通道开始处)。
在附图的两个示图中示出在相应的槽上侧壁的区域中的热影响区，而也可以考虑的是，热影响区设置在槽下侧壁的区域中。
在任何情况下，都能够以有利的方式将通过摩擦焊工艺的热输入用于随后的硬化过程。
附图标记列表：
1 上部件
2 下部件
3 接合平面
4 环形槽
5 热影响区

Claims (7)

1.内燃机的活塞，所述活塞包括上部件(1)和下部件(2)，所述上部件和下部件在接合平面(3)的区域中不可拆地借助于摩擦焊方法接合在一起，其中，所述活塞具有至少一个环绕的环形槽(4)，其特征在于，所述接合平面(3)位于所述环形槽(4)的上侧壁和下侧壁之间，并且通过使用摩擦焊方法产生的热影响区(5)至少包含环形槽(4)的上侧壁和/或下侧壁。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述接合平面(3)居中地位于环形槽(4)的上侧壁和下侧壁之间，并且所产生的热影响区(5)包含环形槽(4)的上侧壁和下侧壁。
3.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述接合平面(3)位于环形槽(4)的上侧壁的平面中，并且所产生的热影响区(5)包含环形槽(4)的上侧壁。
4.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述接合平面(3)位于环形槽(4)的下侧壁的平面中，并且所产生的热影响区(5)包含环形槽(4)的下侧壁。
5.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述接合平面(3)居中地位于最下方的环形槽(4)的上侧壁和下侧壁之间，并且所产生的热影响区(5)包含最下方的环形槽(4)的上侧壁和下侧壁。
6.根据上述权利要求中任一项所述的活塞，其特征在于，所述接合平面(3)刚好居中地位于所述环形槽(4)的上侧壁和下侧壁之间。
7.根据上述权利要求中任一项所述的活塞，其特征在于，所述接合平面(3)以小于或等于环形槽(4)的高度的30％的量偏离所述环形槽(4)的上侧壁和下侧壁之间的中心。
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