CN108472713A - 包括三个环槽和另一个具有分离接缝的槽的活塞 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造用于内燃机的冷却通道式活塞(10)的方法，所述冷却通道式活塞在其活塞顶中具有冷却通道(60)，其中，带有活塞销座(100)、销孔(110)和活塞裙(120)的活塞下部(50)邻接于活塞顶(90)，其中，首先制造活塞基体(20)，所述活塞基体具有在活塞顶的区域中径向伸出的并且环绕的凸缘(30)，其中，凸缘(30)这样成形，直至其外部的环绕的边缘非常靠近活塞下部(50)的支承区域或完全贴靠到活塞下部的支承区域上，以便形成冷却通道(60)，并且随后引入至少一个环槽(40)，其特征在于，在环槽(40)下方形成无环的槽(80)，其中，成形的凸缘(30)的外的部环绕的边缘和活塞下部(50)的上侧之间的分离平面(70)处于所述无环的槽(80)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的特征的用于制造用于内燃机的冷却通道式活塞的方法，所述冷却通道式活塞在其活塞顶中具有冷却通道，其中，带有活塞销座、销孔和活塞裙的活塞下部邻接于活塞顶，其中，首先制造活塞基体，所述活塞基体具有在活塞顶的区域中径向伸出并且环绕的凸缘，其中，凸缘这样成形，直至其外部环绕的边缘非常靠近活塞下部的支承区域或完全贴靠到活塞下部的支承区域上，以便形成冷却通道，并且随后引入至少一个环槽。
背景技术
本发明基于用于制造用于内燃机的冷却通道式活塞的方法和依此方法制造的冷却通道式活塞，所述冷却通道式活塞在其活塞顶中具有冷却通道，其中，带有活塞销座、销孔和活塞裙的活塞下部邻接于冷却通道底部，其中，首先制造活塞坯件，所述活塞坯件包括在活塞顶的区域中径向伸出并且环绕的凸缘，并且随后成形凸缘，其中，在活塞顶和活塞下部之间的过渡区域中成形用于凸缘的支承区域并且凸缘这样成形，直至其外部径向环绕的边缘非常靠近支承区域或完全贴靠到支承区域上，以便形成封闭的冷却通道。
用于制造冷却通道式活塞的这样的方法和依此方法制造的冷却通道式活塞由DE10 2004 031 513 A1已知。
依此制造的冷却通道式活塞具有三个槽，其中，对于准备好使用的活塞以已知的方式将环嵌入所述三个环槽中。
图1示出按照在DE 10 2004 031 513 A1中说明的方法制造的冷却通道式活塞1。该冷却通道式活塞1具有活塞基体2，其中，径向伸出并且环绕的凸缘3已经以大约90°成形并且设有三个环槽4。凸缘3的环绕的外边缘贴靠到活塞下部5上，从而由此形成除了至少一个入口和至少一个排出开口外封闭的冷却通道6。成形的凸缘3的下面的环绕的边缘和活塞下部5之间的贴靠至少部分环绕地、必要时完全环绕地围绕的冷却通道式活塞1的周缘在分离平面7的区域中进行。
在已知的方法中，两个彼此贴靠的区域的熔焊围绕分离平面7进行。在该过程之后进行冷却通道式活塞1的精加工，所述冷却通道式活塞直至于此还未准备好运行并且因此必须(尤其是通过去除在分离平面7的区域中的焊缝凸起)置于合适的尺寸中。在此之后才提供可交付使用的冷却通道式活塞1，从而该冷却通道式活塞可以设有其他的元件(尤其是将环嵌入到环槽4中)并且随后安装。
发明内容
本发明的任务是，进一步设计该已知的方法并且将按照该方法制造的冷却通道式活塞在其功能性方面进行改进。
该任务通过权利要求1的特征解决。
按照本发明规定，在所述至少一个环槽下方、尤其是在最下面的环槽(之后环嵌入所述环槽中)下方形成无环的槽，其中，成形的凸缘的外部的环绕的边缘和活塞下部的上侧之间的分离平面处于所述无环的槽中。
因此，按照本发明，活塞环区(更准确地说是其成形的凸缘的下边缘)至活塞裙的向上指向的端部之间的分离平面设置于环绕的槽中，所述环绕的槽没有在那里嵌入的环。亦即，附加于已经存在的两个、三个或更多个环槽(环嵌入所述环槽中)提供其他的无环的槽，所述无环的槽设置在本身已知的油环槽下方。分离平面(支承区域)的设置以如下目的进行：可以在附加的无环的槽的区域中接合并且借此在活塞环区和活塞裙之间建立材料锁合的连接，其中，以有利的方式在没有环的区域中进行接合过程，从而在那里在接合之后，可以不进行加工或进行轻微的加工，以用于去除接合凸起。此外，接合平面或围绕接合平面的接合区域不处于强负载的环槽中，从而由此减少磨损并且提高冷却通道式活塞的强度。以特别有利的方式，本发明在具有三个槽(带有在那里分别嵌入的环)的活塞中应用并且在最下面的环槽(油环槽)下方存在环绕的第四槽，接合区域处于所述第四槽中。
通过将接合过程设置到另一个槽、尤其是第四槽中，有效避免了负面作用，所述负面作用不仅在加工中(接合过程，其中，由于不完整填充的焊缝凸起而发生钢的断裂)而且在槽的质量中(在槽底中、在槽侧面上和槽边缘上的气孔)中产生。
本发明因此涉及一种用于制造冷却通道式活塞的方法和依此方法制造的冷却通道式活塞，其中，在活塞环区和活塞裙之间的分离平面设置到在油环槽下方附加设置的无环的环绕的槽中。
在本发明的一种进一步构成方案中，凸缘这样构成并且成形，使得在成形的凸缘的外部的环绕的边缘和活塞下部的上侧之间的分离平面的区域中形成间隙。通过这样的间隙，在缸体壁上在冷却通道式活塞运动期间聚集的油可以朝冷却通道内部区域的方向导出。补充或备选地，处于冷却通道式活塞内部区域中并且注入到冷却通道中并且从冷却通道中再次运动出来的冷却油也可以通过该间隙朝缸体壁的方向输送，以便改善摩擦。因此，通过所述另外的无环的槽，可以收集并且导出油或者将输送的油朝缸体壁的方向输送。所述间隙可以连续地在仅一个平面中亦或在至少两个或多于两个不同的平面中(优选水平和垂直地)从冷却通道式活塞的外部朝其内部区域的方向延伸。
在本发明的进一步构成方案中，凸缘这样构成并且成形，使得在分离平面的区域中，成形的凸缘的外部的环绕的边缘贴靠到活塞下部的上侧上。由此避免间隙并且因此支承区域在分离平面的区域中完全封闭。由此，只要需要，则有效地避免，油从冷却通道式活塞的内部区域朝缸体壁的方向输送。此外，由此通过所述另外的无环的槽显著提高了最下面的环槽下方的油的收集作用，尤其是刮油环嵌入所述最下面的环槽中。
在本发明的一种进一步构成方案中，所述无环的槽通过切削加工过程形成。在首先径向伸出并且环绕的凸缘成形并且在此形成冷却通道之后，在最下面的(或唯一的)环槽下方通过切削加工产生无环的槽，尤其是通过精车过程产生无环的槽。这可以与如下条件无关地实现：在分离平面的区域中是否存在间隙或凸缘环绕的下边缘是否贴靠到活塞下部的上侧上。
备选地或补充于此，通过非切削加工过程形成无环的槽。通过这样的非切削过程(例如滚压、压入或类似过程)能够节省材料并且避免产生切屑。此外，这样的非切削加工步骤有利于围绕间隙的材料的组织结构。
备选或补充于非切削或切削地制造无环的槽，通过对成形的凸缘的外部的环绕的边缘和活塞下部的上侧的成型形成所述无环的槽。一方面可设想，这样构造凸缘环绕的下边缘和活塞下部的对应的区域，使得在成形过程之后形成无环的槽(在分离平面的区域中带有或没有间隙)。由此能够以非常简单的方式产生无环的槽。如果需要的话，尤其是由于参与的贴靠区域的公差或由于成形，对其另一方面可以设想，将无环的槽不仅通过参与的区域的对应的成型、而且还补充地通过进一步的切削加工过程形成。通过这样的切削加工过程实现需要的公差，其中，同时由于对应的成型，该加工过程可以缩短，因为与必须挖出完全的无环的槽时相比只需去除较少的材料。
因此特别有利的是，在本发明的一种进一步构成方案中，无环的槽通过对成形的凸缘的外部的环绕的边缘和活塞下部的上侧的成型以及随后的切削加工过程形成。
在本发明的一种进一步构成方案中，在成形的凸缘的外部的环绕的边缘和活塞下部的上侧之间的分离平面的区域中实施接合过程。借此，邻接的区域可以彼此支撑，这对作用到活塞顶上的力朝活塞下部的方向均匀的引入具有有利作用。
备选地或补充于材料锁合的连接，也考虑形锁合的连接。在此，例如可以涉及榫-槽连接，其中，当凸缘已成形时，(例如从环绕的凸缘的外部的环绕的边缘的端面伸出的)榫(突出部)嵌接到(例如在对应的活塞下部中存在的)槽中(或反之)。同样可设想不同于所述榫-槽几何结构的其他几何结构。
在本发明的一种进一步构成方案中，接合过程实施为熔焊过程、钎焊过程、胶粘过程或类似过程。借助这样的熔焊或钎焊过程，邻接的区域能够快速并且材料锁合以及过程安全地相互持久连接。相同的内容适用于借助胶粘剂的胶粘过程，所述胶粘剂对应地必须耐温度地设计。
在本发明的一种进一步构成方案中，去除在实施熔焊过程中产生的焊缝凸起。这或是通过在实施接合过程和随后引入无环的槽之后对冷却通道式活塞的坯件外表面的精加工(尤其是通过切削加工过程)实现，或是在不进行对冷却通道式活塞的坯件表面在先的精加工的情况下实现，从而形成的焊缝凸起通过引入无环的槽同时被一起去除。相同的内容适用于在钎焊过程或胶粘过程中产生的过量。
附图说明
按照根据本发明的方法制造的冷却通道式活塞在图2至5中示出并且在下文中说明。
具体实施方式
按照实施例的冷却通道式活塞10在其制造方面也基于在DE 10 2004 031 513 A1中说明的方法。
冷却通道式活塞10的一部分，如其在图2中示出的那样，也再次基于：首先设置从活塞基体20径向伸出并且环绕的凸缘。在一种适合的方法步骤中，成形该首先伸出的凸缘，从而该凸缘关于活塞冲程轴线从凸缘的首先大致垂直于活塞冲程轴线伸出的定向成形到大致平行的定向中。凸缘因此以大致90°的角度“折叠”，从而环绕的折叠的凸缘30、如其在图2中示出的那样从活塞基体20出发。在折叠的凸缘30的区域中，在给定的时刻引入至少一个环槽40(在此在实施例中为3个环槽40)。活塞基体20此外具有活塞下部50，从而由活塞基体20与活塞下部50和折叠的凸缘30一起形成冷却通道60。
通过凸缘30的成形，凸缘30的环绕的下边缘和活塞下部50的上侧在分离平面70的区域中接近或贴靠。凸缘30和活塞下部50的彼此对应的区域在分离平面的区域中形成间隙，或，如在图2中示出的那样，它们在分离平面70的该区域中贴靠。
区别于按照图1的已知的实施例(在所述已知的实施例中，分离平面7或是处于环槽4中，或是处于最下面的环槽4下方)，按照该实施例并且按照本发明，分离平面70置入无环的槽80的区域中。该无环的槽80通过凸缘30的下面的环绕的边缘和活塞下部50的对应的上侧的成型形成和/或通过相应的加工步骤、尤其是切削加工过程引入。因此，如在图2中示出的那样，冷却通道式活塞10的局部原则上已经显示出在很大程度上完成的可供使用的冷却通道式活塞10(其中要假定，已进行精加工，以便使冷却通道式活塞10达到尺寸)。然而也可以设想：在分离平面70的区域中实施进一步的材料锁合的接合过程、例如熔焊过程。为了阐明该进一步的接合过程参阅图3。从如下事实出发，即，冷却通道式活塞10在凸缘30成形之后占据如其在图2中示出的状态。随后进行在无环的槽80的区域中材料锁合的接合过程(基于图2)，其中，在此产生的焊缝凸起未示出。在进一步的方法步骤中将该焊缝凸起去除(并且如果不是已存在就引入无环的槽80)，从而冷却通道式活塞10在无环的槽80的区域中获得如其在图3中示出的形状。随后进行这样提供的冷却通道式活塞10最后的精加工，以便将其置于尺寸中，从而所述冷却通道式活塞可以装入内燃机的缸体中。
图4和5最后示出这样完成的准备好运行的冷却通道式活塞10。可看出，该冷却通道式活塞10在其活塞顶90中具有冷却通道60(并且必要时如示出的那样具有燃烧室凹腔)，其中，以本身已知的方式具有活塞销座100、销孔110和活塞裙120的活塞下部50邻接于活塞顶90。利用130表示活塞冲程轴线，其中，垂直于活塞冲程轴线，未进一步表示的销孔轴线延伸通过销孔110。
“环槽”理解为这样的环绕的槽，所述槽处于冷却通道式活塞的活塞环区中并且活塞环(例如刮油环)嵌入所述槽中。
环绕的凸缘的“外部的环绕的边缘”尤其是理解为这样的端面，所述端面在从活塞基体伸出的凸缘成形之前径向向外指向并且所述端面在该凸缘成形之后在观察活塞冲程轴线时向下(朝活塞裙的方向)指向。
附图标记列表
1 冷却通道式活塞
2 活塞基体
3 环绕的凸缘
4 环槽
5 活塞下部
6 冷却通道
7 分离平面
10 冷却通道式活塞
20 活塞基体
30 环绕的凸缘
40 环槽
50 活塞下部
60 冷却通道
70 分离平面
80 无环的槽
90 活塞顶
100 活塞销座
110 销孔
120 活塞裙
130 活塞冲程轴线
Claims (10)
1.用于制造用于内燃机的冷却通道式活塞(10)的方法，所述冷却通道式活塞在其活塞顶中具有冷却通道(60)，其中，带有活塞销座(100)、销孔(110)和活塞裙(120)的活塞下部(50)邻接于活塞顶(90)，其中，首先制造活塞基体(20)，所述活塞基体具有在活塞顶的区域中径向伸出并且环绕的凸缘(30)，其中，凸缘(30)这样成形，直至该凸缘的外部的环绕的边缘非常靠近活塞下部(50)的支承区域或完全贴靠到活塞下部的支承区域上，以便形成冷却通道(60)，并且随后引入至少一个环槽(40)，其特征在于，在环槽(40)下方形成无环的槽(80)，其中，成形的凸缘(30)的外部的环绕的边缘和活塞下部(50)的上侧之间的分离平面(70)处于所述无环的槽(80)中。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凸缘构成并且成形为，使得在成形的凸缘(30)的外部的环绕的边缘和活塞下部(50)的上侧之间的分离平面(70)的区域中形成间隙。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凸缘构成并且成形为，使得在分离平面(70)的区域中，成形的凸缘(30)的外部的环绕的边缘贴靠到活塞下部(50)的上侧上。
4.按照权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述无环的槽(80)通过切削加工过程形成。
5.按照权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述无环的槽(80)通过非切削加工过程形成。
6.按照权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述无环的槽(80)通过成形的凸缘(30)的外部的环绕的边缘和活塞下部(50)的上侧的成型形成。
7.按照权利要求4和5或4和6所述的方法，其特征在于，所述无环的槽(80)通过成形的凸缘(30)的外部的环绕的边缘和活塞下部(50)的上侧的成型以及随后的切削加工过程而形成。
8.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在成形的凸缘(30)的外部的环绕的边缘和活塞下部(50)的上侧之间的分离平面(70)的区域中实施接合过程。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，将接合过程实施为熔焊过程、钎焊过程、胶粘过程或类似过程。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，去除在实施熔焊过程中产生的焊缝凸起。
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