CN1535191A - 安装一个装配好并焊接在承载箍里的金属板环,以配合内燃机活塞的环形冷却管,制造翅片金属板环的方法和获得的金属板环 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种金属环装置，其横截面基本上为U形。所述U形凸缘的自由端支撑在并连接到两个环形底座上，两个环形底座位于支撑箍的内表面中，与内边缘一致。用于自由端的支撑和连接由环形焊道密封，环形焊道延伸到环形底座中，并搁在支撑箍体上。在这种方式下，形成了一个内环冷却管，它具有的内表面区域由金属环和支撑箍的径向内表面构成，支撑箍的径向内表面延伸在两个环形底座之间。发明方法包括：切割一块厚度合适的扁平金属板以形成一个圆盘；通过冲压所述盘制造一个圆周壁，圆周壁带有发散凸缘形状的凸出边缘；通过冲压部件来切割和去除圆底。

Description

安装一个装配好并焊接在承载箍里的金属板环， 以配合内燃机活塞的环形冷却管， 制造翅片金属板环的方法和获得的金属板环

技术领域

本发明的主要目的是安装一个装配好并焊接在一个承载箍里的金属板环，以配合内燃机活塞的环形冷却管，制造所述翅片金属板环的方法和获得的金属板环，在此文中确定的作为安装的特殊条件，极大地保证了冷却管不透水。

更特别地，本发明考虑了安装一个装配好并焊接到一个承载箍里的金属板环，它能够连接到内燃机的活塞，以配合冷却内管，即通常称作的冷却廓。

本发明涉及了一种制造方法，它特别用来形成这样一种类型的翅片金属板环，即一旦装配好并焊接到一个承载箍后，该翅片金属板环将连接到内燃机活塞体，形成内冷却管，也称作冷却廓。

众所周知，用于内燃机，特别是用于柴油机的活塞容易遭受极热状态和大机械强度，从而要求其在苛刻条件下使用寿命长，这是因为燃烧冲击的压力和生成的热会使活塞承受大量的载荷。

这就是已广为人知的各种活塞设计都包括一个内冷却管的原因，该内冷却管通常与容纳活塞顶部环箍的环形管道邻近；因而，一种冷却液，通常是油，循环通过所述内管，以消除极端温度对暴露在其中的活塞和环箍的作用。为了使此作用有效，要求冷却通路应该最大可能地靠近容纳压缩环箍的管道。

实际上，由于上述原因，所述极热状态和机械应力使得活塞的某些部位易于受到特殊的强度，可能遭受损害和故障。冷却最受影响的区域或通路，能够创建上述内冷却管，它们用来配置内冷却廓，冷却油可在内冷却廓中循环流动。

已经有许多用来制造这些冷却管的技术，它们可确定不同类型的结构和设计，所述管道通常是环形的，它能够与延伸朝向活塞体内部空间的其它管道连通。

本发明安装可使用在用于内燃机的铝合金活塞中，其中一种类型有一个顶部圆头(活塞头)和从所述头向下延伸的圆柱形壁。在这种情况下，这样的头还包括确定环形冷却管的金属涨圈，该金属涨圈布置在头内部，由一个承载箍构成，装配好并焊接到所述承载箍，该承载箍径向延伸，与活塞体的轴同轴，并支撑横截面类似“U”或等效物的金属板环。

本发明介绍的新产品特别涉及新颖的安装方法，该方法用于将金属板环附着和安装在承载箍上，所述安装保证环正好在实施焊接之前定位并固定到承载箍上，而不因为热膨胀的差异要求使用压力，以及提供对焊道的便利支撑。

本发明安装的显著优点是连接的低成本以及获得的高功效和安全性，尤其是连续焊道的应用，从而建立起两个部件的紧密接合。

通常，活塞体是铝结构并模铸制成，所涉及的冷却管是一个涨圈，它在浇铸之前位于构造模内部，这样被布置在活塞体内部。该涨圈包括一个带有镍和铜的铸铁的承载箍和一个横截面例如为“U”形的金属板环，金属板环翅片的自由端被布置焊接到所述承载箍。在这种情况下，活塞的完整性和结构都得到保持。

因而，引入了一个内环管，其壁由所述的“U”形金属板环或其等效物和承载箍的径向内表面构成，它们在之前通过焊接相互连接在一起。需要建立一个有效连接，以便在实施模铸制造活塞的过程中保证材料不会在铝浇铸中进入到冷却管内部。

为了在金属板环和承载箍之间获得有效的连接，重要的是密封焊接是气密的和安全的，以便在浇铸过程中避免铝进入到管子内部，以及避免热气从内部外泻到已浇铸的液态铝中。

为了保证该焊接是气密的，很重要的是金属板环被连接到其各自的承载箍上时没有承载会影响焊接的应力。这样，很重要的是创建这样的金属板环，它的尺寸极其精确，其最终构造在焊接过程中不会将应力带到承载箍上。

考虑到这些环形冷却管存在一些规格和设计选择，所述选择应该与包括冷却管的活塞所具有的最终用途一致。这些设计中有许多是通过翅片金属板环规格的变化来实现的。

本发明特别涉及了一种用于制造这些翅片金属板环的新方法，所涉及的最终规格的设计变化选择也包括在内。

背景技术

如前所述，已知有一些涨圈应用到活塞，以提供所述的环形冷却管。特别的制造方法也得到公开，以证明安全性要求和电阻容量。

为此，引用下列专利作为例子：美国专利No.4776075、No.4586553或No.3991811，它们都公开了各自的带内环形冷却廓的活塞设计。

本申请还提到了美国专利No.5903974，它涉及一种方法和装置来生产用于发动机活塞的带槽的中空涨圈箍，所述箍布置得靠近顶部或活塞头，以构成一个内部管道，用于邻近箍槽的冷却通道。因此，形成的结构包括一个横截面为“U”形的金属板环和一个模铸的承载箍。模铸的承载箍由高电阻材料制成，最好是由与活塞体热膨胀系数相同的材料制成。两个元件都由焊道连接，所述焊道固定“U”形截面环的外部和所述承载箍的径向内表面。因而，用于冷却液循环流通调节的管子由承载箍的所述径向内表面和其中一个“U”形截面金属板环确定。

在这种情况下，不足之处主要是所述两个零件之间相互连接所需要的精确性，所述两个零件配合对冷却管的正确调节，使得在使用时不会因为这些由焊道连接的元件之间的相对运动而产生不需要的裂缝。

实际上，专利No.5903974确定承载箍的内径应该稍微小于装配好的金属板环的“U”形分支的自由端的直径。为建立连接，承载箍应该先受热，引起内径膨胀，以便在这种方式下，所述“U”截面板在焊接工作中产生压力并保持适当定位。

该焊接既没有基底也没有衬板，非常难于实施。只有通过一些操作成本非常高的复杂方法才有可能成功。

进一步地，被装配的通路应该被机械化，并具有较低的公差，以便在任何情况下都保持应有的过盈。

也就是说，用热膨胀来获得待连接零件需要的和稳定的定位，这样做除了成本高之外，如果没有恰当地实施这样的零件之间的接合，还会导致这样的危险，即在使用活塞的过程中产生的拉力可能导致不需要的裂缝。

除了上述情况之外，该构造仅仅使得冷却管的构造可能限于平行平面的“U”形横截面图案，这种限制是非常严格的，因为根据各种需求，可能存在其它截面规格的许多活塞设计。

所有这些实施方式的主要问题包括获得非常优良的装配和“U”形截面金属板在承载箍的内表面上的定位，这首先对装配前的任务，定位和不得不实施的焊接，是非常困难的，通常成本也很高。

特别提到的是在该安装中，确定两个部件之间接合的焊道不需要衬板装置，所述过程难于实现，在所需的气密性方面是不安全的。

在这方面有多个不同的专利文献取得进展，其中一个是专利DE2624412，它公开了一种扁平的圆冠形的金属板，该金属板放置在由承载箍提供该效果的环形孔上。金属板折叠在箍上，并在此用一个适当的工具来调节。接着，通过在接触边缘应用焊接来实施接合的密封。

该安装的不足或不便是折叠的调节受到承载箍体本身限制，防止金属板在焊接前被稳定地调节好。

在焊接过程前，不可能保证将金属板适当地装配在所需位置，向所述承载箍体产生足够的压力。

美国专利No.6105540也是现有技术的一部分，它公开了一种可应用到内燃机的冷却环形安装，它包括一个由焊接到支撑承载箍的金属板形成的冷却管。

该美国专利介绍的新颖性在于，在这种情况下，具有“U”形截面的金属板本身保持压在承载箍的内环表面上，并不受箍和冷却管之间的温差收缩。也就是说，它具有前一实施方式的优点，即在承载环中安装金属箍时不用考虑膨胀差异。

该美国专利No.6105540的目的是提供一个涨圈，用于调节冷却管，以保证在焊接过程前金属箍在承载环上有充分的定位，以便在承载箍和金属板环之间建立稳固的和安全的焊接头。

所述发明考虑了精确的和稳定的装配应该通过使用工具在金属板环上施加温度来建立，虽然也提到申请中的温度差异可能会被忽略。

美国专利No.6105540公开和包含的基本思想是利用金属板的“某种弹性”性质来帮助它们在承载箍中定位，以一定的压力将它们本身压在箍的径向内表面，以便焊接过程可正确实施。

因此建立了这样一种状态，即承载箍的内表面和金属板环的“U”形分支之间的角度应该小于45°，这是因为如果超过了该度量，那么安装将不会得益于所述的“弹性”。

和以前已知技术相比较而言，虽然该安装的结构原理可以产生许多优点，但是通过对其本身作分析，也会出现一些不足，这些不足在本发明安装中可完全克服。

实际上，对于美国专利No.6105540所公开的安装，要求和金属板环一起形成的“U”形轮廓是对称的，否则对承载箍内表面的压力将会避免正确的定位。

对该背景技术的另一个限制是，确定金属板环的通道的壁应该总是保持压缩应力的状态。如果该状态在焊接过程前和焊接过程中没有得到满足，那么该过程可能会受到影响。

再次，还建立这样的限制状态，即金属板环的“U”形轮廓的两个翅片相对支撑它们的承载箍的内表面所在平面都应该构成小于45°的角。

还需要注意的是这样的关于承载箍内表面的限制不应该为形成金属板环的“U”形轮廓的翅片端产生截锥底座。

特别需要注意的是，承载箍不应该为“U”形轮廓金属板翅片的自由端提供成对的确定底座台阶的径向内表面，这是因为所述翅片的自由端和支撑箍的内表面之间的直径差异应该非常小。如果所述台阶不存在，那么翅片的焊接将是在没有支撑的情况下实施的，这当然是不安全的。

特别需要注意的是，只要所实施的装配是象专利No.6105540所公开的安装那样，固定所述装配的焊道都不会有稳定的衬板来作为对具有较少表面的“U”形轮廓金属板环翅片自由端的支撑，在这种情况下，焊接仅在有大量材料供应时才能实施。

因而，可能由温度变化引起的对所建立的压缩应力的任何变化都会直接影响焊道。

根据该现有技术，存在一些背景技术，它们公开了用于制造这些金属板环的过程。

日本专利JP-A-5-231539是该技术的一个背景技术，所述专利公开了一种结构，它包括一个“U”形横截面的金属板环和一个模铸的支撑箍，它们是通过将金属板环端和支撑箍内部焊接起来而连接的。

该文献公开了金属板环是通过旋转金属板制造的，该金属板具有的热膨胀系数与活塞体材料的热膨胀系数相同。

实际上，也如Kenji Nakajima的美国专利No.5903974公开的那样，这些“U”形横截面的金属板环至今是由不锈钢板制造的，例如18mm宽、290mm长和0.6mm厚的不锈钢板，它们是用滚轧制造机来弯曲的。一旦被弯曲后，所述板将被放置到圆形横截面模板上，其自由端得到焊接，以形成一个圆环。通过这些旋转制造机，该环获得“U”形横截面。

作为对前面公开的补充，日本专利申请JP-A-6-210383描述：一个圆柱板，它通过焊接弯曲板自由端获得，在滚轧制造机中卷绕，以采用“U”截面圆箍的规格。接着，所述箍布置在旋转机中，根据箍的内径获得预先确定的尺寸。在以后的步骤中，环形板通过一个机器以消除圆箍端边缘的粗糙，这种粗糙是在该过程中形成的。

美国专利No.5903947公开了一种制造这些金属板环的传统技术，它使用了三种不同的机器：一个辊、一个旋转装置和一个切割装置(一种用于消除表面粗糙和不规则性的抛光设备)。这些机器没有装配，但是应该将它们挨个地放置，占据较大的空间。这意味着安装成本高。Nakajima认为利用传统技术不能够有效地制造金属板环。

美国专利No.5903947公开的新颖性在于，制造这些金属板环的机器包括步骤来将圆柱箍放置到接收槽中，以便在模子旋转且圆柱箍位于可移动的位置时，辊挤压所述箍，形成凸缘，该凸缘使箍具有“U”形截面的规格。接着，这样预先形成的每一个环都这样布置，以便切割机作用到自由边上，而支撑它的模旋转，使得边缘平滑，从而消除可能存在的折叠和粗糙边缘。

还考虑特别设计一个机器或过程来制造带有直翅片的“U”形轮廓环。在需要另一种轮廓设计或横截面的情况下，需要为每一种情况特别设计其它结构的模，从而显著地增加了制造成本。

还考虑到在每一种情况下，它指这样的过程，即组合了旋转模和压力辊，将圆柱环改变成“U”形轮廓的环。

还考虑到所有这些规格都指从弯曲板形成的圆柱环，这些弯曲板的自由端那时焊接在一起。

发明内容

发明新颖性-主要目的

如前所述，这里所指的安装可使用在用于内燃机的铝合金活塞中，该类型具有一个顶部圆头(活塞头)和一个从所述头向下延伸的圆柱形壁。在这种情况下，所述头还包括确定环形冷却管的金属涨圈，该金属涨圈布置在头内部，由一个承载箍构成，装配好并焊接到所述承载箍，该承载箍径向延伸，与活塞体的轴同轴，并支撑横截面类似“U”或等效物的金属板环。

本发明介绍的新产品特别涉及新颖的安装方法，该方法用于将金属板环附着和安装在承载箍上，所述安装保证环正好在实施焊接之前定位并固定到承载箍上，而不因为热膨胀的差异要求使用压力，以及提供对焊道的便利支撑。

将该实施方式从所有那些现在已知的实施方式中突出出来的第一个新颖性是承载箍为金属板环环形边缘的每一个通路的底座都提供了一个确定在径向平面中的表面支撑和一个确定在轴向平面中的表面支撑。两个表面支撑都是承载箍的内表面，它们相互之间形成一个角度，它们的直径大于确定在它们两者之间的同一箍的内表面的直径。

从该结构原理出发，发明考虑在所需的金属板环具有一个形成截锥(没有角度设置的限制)的翅片的情况下，所指的底座可能提供斜向的定位。

因而，这些确定金属板环所述底座的表面，被向箍内部空间延伸的通路，相互隔开布置，从而形成冷却管的其中一个内表面。

根据上述情况，显然，建立一个双支撑底座有利于焊道的支撑，并成为其一个部分。

由于所建立的用于金属板环在承载箍上安装的新颖性和建设性的解决方案，这些优点成为可能。实际上，为了实施足够的和稳定的安装，环在提供到和定位到承载箍体时没有确定其最终规格。

创造了一种预先成型的环，其中其“U”形横截面的其中一个翅片打开的角度比另一个翅片打开的角度大。在这种情况下，其中一个翅片的自由端的直径至少与所述翅片终止处的承载箍内表面的直径类似；而另一个翅片的自由端的直径基本上比所述翅片终止处的承载箍内表面的直径小。

在这种情况下，当预先成型的环被定位后，其中一个翅片将布置在其底座位置，而另一个翅片将稍微与其具有较小直径的底座分开。通过使用一个足够的工具，将在环上施加一个压缩作用，以打开所述翅片，直到所述翅片位于承载箍相应的底座上并停止时为止。

已实施的测试表明，如所述的那样，由于金属板环保持在其位置，该安装非常有效，没有应力且稳定，使得能够实施焊接过程。获得了一种理想的定位，它没有产生热膨胀，在连接时也没有引起不需要的应力。它是一个完全意义的机械装配。

需要特别注意的是，该发明安装允许金属板环的轮廓或横截面可适应不同的设计和尺寸，这是因为在上述方式中，通过引入生成预先成型的环的有益条件以允许连接到承载箍，它总是可能在需要的状态下为下一步和最终的焊接过程实施安装。

因而，该发明安装允许“U”形截面或等效物的金属板环的安装，其中“U”形翅片形成一个锐角，并有横连接板连接它们；它们是收敛的翅片。

还需要注意的是，本发明允许金属板环的安装出现其中一个翅片比另一个翅片长，在这种情况下，形成的冷却管的宽度比承载箍的高度或厚度大。

还需要注意的是，该发明安装的一个结果是，由承载箍确定的用来支撑翅片自由端的底座可平行于或倾斜于装配的水平面，也就是截锥底座。

还需要注意的是，该发明安装的一个结果是，“U”形截面的金属板或等效物可能被限定为，其翅片具有不同的曲率程度和不同的比率和角度。

还需要注意的是，该发明安装的一个结果是，“U”形截面的金属板或等效物可能被设计为这样，该设计确定冷却管应该布置成与承载箍的对称轴不对齐。

还需要注意的是，板翅片的双支撑为任何类型的带有或不带有第三方材料供应的焊接形成了一个非常安全的衬板。

因而，本发明的主要目的可确定如下：安装一个装配好并焊接在一个承载箍里的金属板环，以配合内燃机活塞的环形冷却管，其中安装包括一个金属板环，金属板环的横截面包括一个在两个翅片之间延伸的连接板，所述两个翅片凸出朝向承载箍，所述翅片的自由端靠在并连接到各自的环形底座上，这两个环形底座确定在承载箍的内表面上，与其内边缘的圈口匹配；所述支撑和连接被各自的沿所述环形底座延伸的环形焊道密封，并靠在承载箍体上，配合一个内冷却管，该内冷却管的内表面由金属板环和承载箍的径向内表面构成，该承载箍在两个环形底座之间延伸。

该发明考虑到金属板环的翅片应该定向到朝向承载箍的收敛方向。

还考虑到金属板环的翅片应该定向到与承载箍垂直的方向。

还考虑到承载箍体的横截面应该为截锥形，金属板环的翅片应该定向到朝向承载箍的各自的环形底座的收敛方向。

还考虑到金属板环的其中一个翅片应该定向到与承载箍体垂直的方向，另一个翅片沿一个曲线，终止在一个延伸到底座的最终的直通路上，并与承载箍方向交叉。

进一步地考虑到金属板的两个翅片都弯曲，它们的末端通路都定向到与承载箍交叉的方向。

另一方面，考虑到金属板环的高度比承载箍的高度大。

还考虑到搁在承载箍上的环形焊道被限定在所述箍的环形底座上，并限制在双衬板支撑中。

进一步地，为了将金属板环连接到承载箍中，所述环以一种方式先拆卸其中一个角度比另一个大的翅片，以便其自由端的直径比另一个翅片自由端的直径小，而在连接之后，该拆下的翅片挤压承载箍体，接受其最终位置和规格。

还考虑到为了将金属板环连接到承载箍中，其中一个翅片自由端的直径比承载箍的内径小。

进一步地，这里所指的制造翅片金属板环的方法区别于其它所有已知的方法是它不需要昂贵的机器，这是因为所述环的形成是通过使用已知的传统的模子和工具来实现的。

它不需要使用装置来产生零件的旋转，也不需要成型辊，这些在成本在机器、装配和劳动方面要求高。

它不需要通过焊接将弯曲板的末端连接形成的圆柱环。通过避免焊接，还可避免因不良焊接而可能产生的损坏或缺陷。

为了形成本发明的环，可使用市场上现在可购买到的扁平金属板。

其优点是，能够根据所需厚度方便选择板的不同厚度，以形成通道“C”的壁。

还可以选择不同类型的材料，如不同质量的不锈钢和/或碳素钢。

该发明过程允许根据建立冷却管的最终设计的需要，调整环的轮廓设计。

环的制造不需要先期的焊接，这样从一开始就消除了焊接缺陷的可能。

考虑到这是一个全新的成品，最好采用圆形的扁平金属板的冲压方法。

因而，本发明的主要目的是一种制造翅片金属板环的方法，该翅片金属板环能够连接到一个承载箍并形成内燃机活塞的环形冷却管，该方法包括如下步骤：取一块所需厚度的扁平金属板，切割形成一个圆盘；通过冲压所述盘制造一个具有发散翅片的折叠边缘的圆周壁；通过冲压在前一步骤中形成的零件来切割和去除圆底；取在前一步骤中形成的环，通过冲压与已存在于第一发散翅片中的圆边相对的圆边形成发散翅片的第二折叠边缘；将在前一步骤中制造的翅片环放置到一个旋转支撑中，并通过作用在两个翅片的圆周边缘上的切割工具得到最终校准。

还考虑到冲压模包括一个支撑零件和一个冲压工具，其中封闭待操作的金属零件的协作活动表面给出活动外围通路，其结构与预见的用于所形成的金属板环的设计对应。

需要注意的是，第一步骤中在金属板上产生的切割是使用圆形的落料模冲压而成的。

本发明的第二个目的是通过所需方法获得的金属板翅片环，它包括一个单独的金属板体，其横截面为具有发散翅片的“C”形轮廓，其发散翅片与预先建立的不同设计对应。

还需要注意的是，用于金属板环发散翅片的预先建立的不同的设计可能具有不同的方向、曲率和尺寸。

附图说明

为了完成上述优点，对用户和本领域熟练技术人员而言显然的是，可加入许多其它优点以便于理解本发明安装的有益的、基本的和功能性的特征，下面描述实施方式的一个最佳实施例，它只是被示意性的说明而在附图中没有特定比例，清楚地表明它只是作为一个例子，并不用来限制本发明的范围，而只是用来辅助说明其基本原理。

图1是一个局部侧视图，并配有构成内燃机活塞体的垂直截面图。

图2是一个表示发明安装的横截面视图，它显示了这样一种情况，即“U”形截面的金属板环的翅片是直的并且相互之间平行。

图3是一个表示发明安装的横截面视图，它显示了这样一种情况，即“U”形截面的金属板环的翅片是收敛的。

图4是一个表示发明安装的横截面视图，它显示了这样一种情况，即由于金属板环的翅片向所述底座收敛，承载箍体提供了斜向底座(截锥结构)。

图5是一个表示发明安装的横截面视图，它显示了这样一种情况，即与金属板环符合的冷却管的高度比承载箍体的高度大。所述管子布置成与承载箍的对称轴不对齐。

图6是一个表示发明安装的横截面视图，它显示了这样一种情况，即金属板环的翅片是弯曲的。

图7是一个垂直截面图，它显示了在图2中所示的U”形轮廓的金属板环和平行的翅片，在这种情况下，最终装配之前，它们预先成型以定位到承载箍内部，翅片自由端的直径相互之间不同。

图8是一个与前面一个视图类似的垂直截面图，它显示了在图3中所示的金属板环的轮廓，在这种情况下，最终装配之前，它预先成型以定位到承载箍内部，翅片自由端的直径相互之间不同。

图9是一个与前面一个视图类似的垂直截面图，它显示了这样一种情况，即承载箍的底座是斜的并定向到发散方向，一个如在图4中所示的金属板环布置成预先成型以定位到承载箍内部，翅片自由端的直径相互之间不同。

图10是一个与前面一个视图类似的垂直截面图，它显示了一个如在图5中所示的金属板环，在这种情况下，它预先成型以定位到承载箍内部，翅片自由端的直径相互之间不同。

图11是一个与前面一个视图类似的垂直截面图，它显示了一个如在图6中所示的“气泡”形轮廓(连续弯曲)的金属板环，在这种情况下，它预先成型以定位到承载箍内部，翅片自由端的直径相互之间不同。

图12是一个垂直截面图，它显示了构成冷却管的零件的最终定位方式，这是根据本发明来安装的。

图13是一个垂直截面图，它显示了在已定位的零件上实施焊接过程的方式。

图14是一个放大的详细的垂直截面图，它显示了金属板环翅片自由端的边缘连接到相应的确定承载箍的装配底座上的情况，以便实施焊接过程。

图15是一个放大的详细的与前面一个视图类似的垂直截面图，在这种情况下，它显示了环形焊道的构成，该焊道以一种固定的和安全的方式来接合两个零件。

图16是一个透视图，它显示了可能符合此文方法的翅片金属板环。

图17是一个侧视图，并配有构成内燃机活塞体的垂直截面图。

图18是一个横截面详细视图，它显示了一个插入到活塞体的涨圈，以构成环形冷却管。

图19是一个示意图，它显示了根据这里所述的方法配合翅片金属板环的第一个步骤，其中，相配的翅片环的横截面象“U”形并带有直的分支。

图20是一个垂直截面图，它显示了配合翅片环的一个步骤，该步骤在前一幅图显示的步骤之后。

图21是一个垂直截面图，它显示了配合翅片环的另一个步骤，该步骤在前一幅图显示的步骤之后。

图22是一个垂直截面图，它显示了配合翅片环的另一个步骤，该步骤在前一幅图显示的步骤之后。

图23是一个示意图，它显示了根据这里所述的方法配合翅片金属板环的第一个步骤，其中，相配的翅片环的横截面象“U”形并带有弯曲的分支。

图24是一个垂直截面图，它显示了配合翅片环的一个步骤，该步骤在前一幅图显示的步骤之后。

图25是一个垂直截面图，它显示了配合翅片金属板环的一个步骤，该步骤在前一幅图显示的步骤之后。

图26是一个垂直截面图，它显示了配合翅片环的一个步骤，该步骤在前一幅图显示的步骤之后。

图27是一个垂直截面图，它显示了配合翅片环的一个步骤，该步骤在前一幅图显示的步骤之后。

图28也是一个垂直截面图，在这种情况下，它显示了根据这里所述的方法的调节或校准步骤，在需要时调节或校准相配的翅片环的“U”形通道的翅片直径。

图29是一个垂直截面图，在这种情况下，它显示了根据发明的方法能够配合一种翅片，该翅片能够连接到如图31和32中所示的那样一个支撑箍上。

图30是一个垂直截面图，它显示了配合翅片环的一个步骤，该步骤在前一幅图显示的步骤之后。

图31是一个垂直截面图，它显示了根据图14和15相配的翅片环，提供在承载箍中以用于其安装。

图32也是一个垂直截面图，根据发明方法，它显示了翅片金属板环在最佳承载箍中的最终安装。

需要注意的是，根据用来说明发明制造方法的所选实施例，在每一幅图中，相同的附图标记和字母表示相同或等效的构成部件或元件。

具体实施方式

所选实施例的详细描述

从图1中能够预料到，在本发明中涉及的安装企图应用到内燃机使用的活塞1上。

众所周知，带箍(未示出)的活塞应当有效地密封燃烧室，避免高温气体和润滑油在任何工作条件下进入。另一方面，已经知道通常被称作活塞头的部分2经常受到耐热和机械方面的要求。因此，目前存在各种活塞，它们都包含布置在每个头2体内的冷却廓3。

这些冷却廓3的目的是当温度过高时消除所述区域的热。从而，一种冷却液，如机油，通过内管3循环，通过流经管子4与活塞内部保持连通。也就是说，随着活塞移动而摇晃的润滑油本身也进入内冷却管3，该管子吸收头部体2内的热量。

通常，活塞体是铝结构并模铸制成，而上述冷却管3由焊接到承载箍6的金属板环5形成，承载箍通常是含镍和铜的铸铁，所述冷却管在浇铸之前被放进构造模，这样它们被保持在活塞体内部。在这种情况下，保证了活塞的完整性和它的结构。

如在所述图1中补充的那样，冷却管3是一个环形管，它的壁由涉及的金属板环和承载箍6的径向内壁7构成。

本发明特别涉及的是安装，这样的安装使得冷却管3的结构通过金属板环5和它的承载箍6的焊接单元可以更有效、成本更低、最重要的是保证在活塞出钢的全过程中没有铝进入。

较佳地，构成本发明装置的这组零件具有和铝相同的膨胀系数。

事实上，如图2至6所示，由于承载箍6提供两个环形底座8和9余它的内表面配合所以获得杰出的安装。这些环形底座彼此相同、相对并对称，相互之间被同一承载箍体通道隔开，该承载箍限定了被构造的环形冷却管3的径向内表面7。

这些底座8和9的出现产生了重要影响，因为在每一个底座内为折叠的金属板环5的翅片10和11的自由端建立了一个双支撑。其中一个支撑是在径向的环形表面，另一个是在轴向与环形底座8和9相配的环形表面。

这样，使零件5和6结合起来的焊接，提供了一个密封，它避免铝进入环形冷却管3或者高温气体从所述管3内部溢向刚注入模板的液态铝，这些作用会导致被构造的活塞报废。

如所述图2至6所示，由于所述环形底座保证焊接被支撑在承载箍体上，因此用于每一个环形底座8和9的所述双支撑很突出，这非常有利于抵抗任何类型的机械方面的担心和温度发生变化时产生的应力。也就是说，焊道12总是起到密封装置的作用，而承载箍体提供了机械阻力。

需要充分注意在前一段中所确立的情况，因为可能存在许多这样的情况，即环5的翅片自由端搁在承载箍6的轴面上，构成线性支撑，使得焊道也是封闭的衬板，从而能够很好地获得所构成的密封，否则因为高温，材料的状态产生的任何相对移动都可能导致裂缝。

在这六幅图(2/6)中显示了不同的设计选项，它们与前两段表述的结构原理对应，它们中的每一个都依次适应于不同的构造标准，这些标准用于冷却管3，是供应厂商所要求的。这些图形显示发明安装允许冷却管3有不同的设计。因而，它能够适用于不同的市场需求。

图2表示的情况显示金属板环5是直翅片的“U”截面，与承载箍体6垂直，以便翅片10和11的自由端停靠在承载箍6提供的所述底座8和9处。

图3显示，金属板环5a，在此情况下，有翅片10和11，它们向承载箍体方向收敛，以便构成的冷却管3具有梯形横截面。

图4显示，金属板环5b，在此情况下，搁在横截面为截锥形的承载箍6上；因而，环形底座8和9定向到发散方向，以便构成的冷却管3也具有梯形横截面，并比所述承载箍6具有较长的高度。

图5显示了内冷却管3设计的另一种变化，这通过发明的安装是可能的。在这种情况下，环5c的翅片11是直的，并定向到与承载箍6的底座9垂直，而翅片10起始于弯曲路径，终止时与构成底座8的两个表面的径向表面都垂直。在这种情况下，还构成了冷却管3，它的高度比承载箍6的高度长。

图6显示了内冷却管3设计的另一种变化，这通过发明的安装是可能的。在这种情况下，环5d的所述翅片10和11沿各自曲线延伸，以收敛直线结束，而收敛直线的方向与构成承载箍6的所述支撑8和9的两个表面的径向表面都垂直。

现在针对图7至11，能够理解构成方案能够以简单、迅速、低操作成本且安全的方式建立发明安装。

现在针对图7显示的截面，能够理解确定翅片10自由端的直径比确定翅片11自由端的直径短，翅片10相对主连接板凸出的曲率角比翅片11相对主连接板凸出的曲率角大。

接着是预先成型的金属板环5，翅片10凸出的长度比翅片11凸出的长度短，该构成条件非常有利于产生支撑箍6到该金属板环5的连接。

现在仍然针对图7/11，还需要理解的是，在前两段中解释的空间关系允许环5进入面向承载箍6的内环面。这是因为翅片10自由端的直径总是稍微小于径向表面7通道的直径，径向表面为支撑箍6所固有，在底座8和9之间延伸。

该简单的构成方案以高效的方式解决了零件5和6的连接问题。

图12显示，一旦环5和承载箍6都被连接，那么只需要最终冲压到翅片10上。翅片11保持在其位置上，其自由端搁在底座9上，而工具12在翅片10上产生压力，使得其自由端适当定位在环形底座8上。

所述图12显示金属板环5保持很好的定位，并稳定在承载箍6上，导致最终构成带有无应力翅片10和11的环形冷却管3的结构。

图13所表示的放大细节精确地显示焊接过程13在零件5和6之间建立最终结合的方式。

如图14和15的放大细节显示，该安装与其它现有安装的区别在于承载箍体被用作焊道14的支撑，此条件保证了安装非常稳定和安全。

在该最佳实施例中，显示了一个焊道14(图15)，所述焊道由嵌气电弧制成。这样，焊道14由翅片10的自由端和承载箍6的一部分产生、构成，承载箍6包括环形底座8(图14)。它是一个由所述连接通道提供的材料构成的环形密封，在需要时还可以包括第三种材料。

显然，该类型的连接还允许使用其它类型的焊接，如电子束、高频、微等离子体等，在每一种情况下都可以有或没有材料供应。

这里涉及的制造方法是用来构成在图16中表示的翅片环A。它是一个金属板环，如前面解释的金属板环，来描述发明的安装。

现在，为了详细解释用来制造所述环的发明方法，它所描述的环包括一个连接板15，各自的翅片16和17从该板凸出以配合一个环形通道，该通道的尺寸和规格确定了那里构成的环形冷却管应该具有的基本结构。

图17显示了用于内燃机的活塞P的简图。它们通常由铝制成并模铸加工，包括一个延伸与活塞顶部19匹配的环形冷却管18。

如前所述，这些环形冷却管是用来消除温度过高时所述顶部区域的受热。这样，冷却液循环通过所述管子，例如润滑油随着活塞移动而摇晃。

图18所表示的零件显示了根据现有公开技术和市场上现有的实施方式来构成这些环形冷却管3的方式。可以看到附着到支撑箍6上的翅片金属板环5。

所述图18清楚地表示了定义的环形冷却管，它包括承载箍的内表面21、翅片16和17以及金属板环A的连接板15。

本发明的目的是提供一种新颖的方法用来构造翅片金属板环A，该环然后通过焊接连接到承载箍20，构成一个在活塞体内很有效的环形冷却管。

在最佳实施例中表示了这样的情况，翅片环A对应于横截面是直“u”形并有平行分支的图案。然而，应当注意发明的制造方法用来配合其他不同规格和设计的翅片环。从下面描述的功能说明中很清楚，只需要改变冲压模。

图19至22表示了生产具有直的和相互平行的分支的环A的加工步骤。

图19显示第一步包括用一个切割工具23在一个模子里冲压一个扁平的金属板22，获得一个扁平的盘状板24，环A将从该板形成。

第一个构造步骤对这些金属板环的结构非常重要，它从一个容易制造、成本低的扁平金属盘开始。

事实上，在大多数情况下，它从一个由折叠金属板构造的圆柱环开始，金属板的末端通过焊接连接起来。相反，用本发明的方法，可以避免用焊接单元的方式来构造环。不用焊接获得一个单独的环体，这一点对这些零件需要的性能非常重要。

图20显示，第二个构造步骤是用第一个步骤的方式冲压或深冲压。在前一步骤中已经构造的盘24被安装，通过模子25/26产生第一环形折叠，其中模子25提供了一个用来创造翅片的图案。

图21显示第三个步骤包括用切割并去除圆形底部27的方式构造一个金属板，该底部在前一步骤处理的零件中存在。这样，就要使用一个落料模28和相应的支撑29。同时，因为这些模的共同作用，产生了相配的环的翅片17。

图22表示下一步骤，其中在前一步骤形成的环被保留并被放置在一个基座支撑30内，该支撑来自一个对应于环形翅片17的最终规格和尺寸的底座，而翅片16通过使用工具31冲压形成，如图所示，该工具包括一个活动通道18，它专门设计用来提供翅片16所需的构造。

在这一点上，能够考虑所主张方法的其它优点，如通过改变所述落料模28活动表面的设计，可为每一个翅片设计另一种规格、定向或尺寸，其中落料模匹配产生折叠的通道，折叠允许生成翅片17。

相同的情况发生在如图22所示的冲压模31中，其中所述的活动表面32将具有根据尺寸，方向或过渡曲率角的设计，这些由制造商相对待生产的冷却通路的设计而建立。

应该理解，根据前两段的描述，具有多组根据客户要求的不同环形冷却管的模，足以生产市场上全部现有的设计；只要从金属板平盘开始执行该新方法建立的所有步骤。

图23/27只是为了阐述前一段中所述的内容，它们显示了发明方法如何可以形成其轮廓与“C”形弯曲翅片对应的金属板环。

图23显示第一构成步骤在每一种情况下都相同。(参照图19)。

一旦获得金属盘24后，第二构成步骤开始，如图24中所表示，其中冲压模34提供其活动表面的一个环形通路33，该活动表面与一个可预见的图案对应，以带来一个预先格式，该格式不同于翅片17’将成为翅片17的样子；而底座35与一个和这样的设计协作的图案对应，这在其环形通路33中是得到理解的。

去除底37的步骤也与图21中所表示的类似，而在图26和27所示的步骤中，出现了冲压模38、39、40和41，它们特别制造以给“C”形的弯曲翅片16’和17’的截面的金属板环带来最终形状。

现在针对图28，理解其后的详细校准步骤，其中金属板环A安装到旋转支撑42上，以便通过一个切割工具43来精确地确定翅片16和17自由端的直径，以及消除最终的粗糙边缘或不规则的表面。

这里所述的方法特别有利于制造金属板环，该金属板环可连接到如图31和32中所示的装置。

装置中的环形支撑20包括一对环形连接台阶44和45，它们建来容纳翅片16’和17’的自由端；所述连接区域是执行焊接过程以构成气密的密封接合的地方。

为了将环A插入到支撑20中，要求所述翅片16’的末端直径比所述支撑20的内表面46的末端直径小(图31)。

一旦定位后，可通过工具47来执行最终冲压(图32)。

在这种情况下，只要求冲压工具44(图30)预先成型该翅片16’，将其末端直径限制到进一步定位所要求的尺寸。

Claims (16)

1.安装一个装配好并焊接在一个承载箍里的金属板环，以配合内燃机活塞的环形冷却管，其特征在于该安装使用了一个金属板环，该金属板环的横截面包括一个在两个翅片之间延伸的连接板，所述两个翅片凸出朝向承载箍，所述翅片的自由端搁在并连接到环形底座上，环形底座确定在承载箍的内表面上，与其内边缘的圈口匹配；所述支撑和连接被各自的沿所述环形底座延伸的环形焊道密封，并靠在承载箍体上，配合一个内冷却管，该内冷却管的内表面由金属板环和承载箍的径向内表面构成，该承载箍在两个环形底座之间延伸。

2.如权利要求1，安装一个装配好并焊接在一个承载箍里的金属板环，其特征在于金属板环的翅片定向到朝向承载箍的收敛方向。

3.如权利要求1，安装一个装配好并焊接在一个承载箍里的金属板环，其特征在于金属板环的翅片定向到与承载箍体垂直的方向。

4.如权利要求1，安装一个装配好并焊接在一个承载箍里的金属板环，其特征在于承载箍体的横截面为截锥形，金属板环的翅片定向到朝向承载箍各自的环形底座的收敛方向。

5.如权利要求1，安装一个装配好并焊接在一个承载箍里的金属板环，其特征在于金属板环的其中一个翅片定向到与承载箍体垂直的方向，另一个翅片沿一条曲线，终止在一个延伸到底座的最终的直通路上，并与承载箍方向交叉。

6.如权利要求1，安装一个装配好并焊接在一个承载箍里的金属板环，其特征在于金属板环的两个翅片都弯曲，它们的末端通路都定向到与承载箍交叉的方向。

7.如权利要求1，安装一个装配好并焊接在一个承载箍里的金属板环，其特征在于金属板环的高度比承载箍的高度大。

8.如权利要求1，安装一个装配好并焊接在一个承载箍里的金属板环，其特征在于搁在承载箍上的环形焊道被限定在所述箍的环形底座上，所述箍被限定在一个双停靠支撑中。

9.如权利要求1，安装一个装配好并焊接在一个承载箍里的金属板环，其特征在于为了将金属板环连接到承载箍上，所述环先拆卸其中一个不同角度的翅片，以便其中一个翅片自由端的直径比另一个翅片自由端的直径小。

10.如权利要求8，安装一个装配好并焊接在一个承载箍里的金属板环，其特征在于其中一个翅片自由端的直径比承载箍的内径小。

11.一种制造翅片金属板环的方法，该方法包括取一块厚度足够的扁平金属板，切割相同形状的圆盘；通过冲压这样的盘制造一个具有发散翅片的折叠边缘的圆周壁；通过冲压在前一步骤中形成的零件来切割和去除其圆底；取在前一步骤中形成的环，通过冲压与已存在于第一发散翅片中的圆边相对的圆边形成发散翅片的第二折叠边缘。

12.如权利要求11的制造翅片金属板环的方法，其特征在于一旦获得两个折叠边缘之后，在前一步骤中形成的翅片环将被放置在一个旋转支撑中，并通过作用在两个翅片的圆周边缘上的切割工具得到最终校准。

13.如权利要求11的制造翅片金属板环的方法，其特征在于冲压模包括一个支撑零件和一个冲压工具，封闭待操作的金属零件的协作活动表面给出活动外围通路，其形状与预见的用于所形成的金属板环的设计对应。

14.如权利要求11的制造翅片金属板环的方法，其特征在于第一步骤中在金属板上产生的切割是使用圆形的落料模冲压而成的。

15.根据权利要求11的方法获得的翅片金属板环，其特征在于它包括一个单独的金属板体，其横截面为具有发散翅片的“C”形轮廓，其发散翅片与预先建立的不同设计对应。

16.如权利要求15的翅片金属板环，其特征在于为金属板环的发散翅片预先建立的不同设计可能有不同的方向、曲率和尺寸。

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