CN1685140A - 内燃机的、由多部分构成的冷却活塞及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
内燃机的、由多部分构成的冷却活塞(20),包括:活塞上部(1),它由钢形成,它包括凹腔燃烧室(3)和具有环形带(11)的环壁(4);及活塞下部(2),它具有活塞裙部(9),活塞销孔凸台(12),其用来安装把活塞(20)连接到连杆上的活塞销,及若干活塞销孔凸台支撑(6),这些支撑连接到活塞裙部(9)上;及一种用来制造这种活塞(20)的方法,其制造费用不贵并且具有较好的形状稳定性,其中,形成在活塞上部(1)内的冷却通道(7)在延伸到凹腔燃烧室(3)的区域中具有锻造出的支撑肋(8),每个支撑肋沿着纵向活塞轴线(K)的径向形成具有连接表面的全圆形环肋(5)的若干部分;活塞下部(2),其具有环形和全圆形连接表面的承载肋(10)连接到活塞销孔凸台支撑(6)上;及借助环肋(5)和承载肋(10)的连接表面使活塞上部(1)和活塞下部(2)不可拆卸地连接起来。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机的、由多部分构成的冷却活塞及制造这种活塞的方法,该活塞具有:活塞上部,它由锻钢形成,它包括凹腔燃烧室和具有环形带的环壁;及活塞下部,它具有活塞裙部、活塞销孔凸台,用来安装把活塞连接到连杆上的活塞销、及一些活塞销孔凸台支撑,这些支撑连接到活塞裙部上。
背景技术
JP61175255A公开了一种内燃机的、由多部分构成的冷却活塞。该活塞在活塞的环形带的高度上具有许多肋,在这些肋之间设置着绝热板以使从凹腔燃烧室到环形带的热传递最小化。
WO00/77379A1公开了另一种内燃机活塞,该活塞具有壁部,该壁部具有许多横向壁,这些横向壁由薄金属片形成并且沿着径向设置以改善冷却通道中的热量散发。
上面这些设计不适合改善活塞在现代柴油机中所遇到的高点火压力和温度的稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供内燃机的、由多部分构成的冷却活塞的活塞理念,这种冷却活塞可以确保制造费用不贵,并且可以有效地防止由于高气压和温度的作用而产生活塞变形。
这个问题的解决方案提出在独立权利要求。
根据本发明,制造内燃机的、由多部分构成的冷却活塞的方法,在该方法中,借助锻造毛坯来形成活塞上部,其中一些支撑肋位于冷却通道内,每个支撑肋沿着纵向活塞轴线的径向形成全圆形(all-round)环肋的若干部分。活塞上部还包括凹腔燃烧室和具有环形带的环壁。在这之后,这种方法锻造出的毛坯其经过了连接表面的加工用来进行连接。
具有活塞销孔凸台、活塞销孔凸台支撑和活塞裙部的,锻造出的活塞下部设置有环形和全圆形(all-round)承载肋,其连接活塞销孔凸台支撑,并且在锻造过程之后其同样经过了连接表面的加工用来进行连接。随后借助焊接或者钎焊(welding or soldering)方法把活塞上部的环肋接合或者连接到活塞下部的承载肋上。然后,把以这种方法连接起来的活塞毛坯精加工成为可以用于发动机的活塞。
本发明的优点是支撑肋在冷却通道的圆周上可以制造成为或者设置成为沿着径向对称和/或非对称,例如是借助于沿着活塞的主要/次要推力方向上的大量支撑肋。就以这种方法所制造出的活塞而言,冷却通道形成为更加靠近活塞顶或者凹腔燃烧室,但是仍然具有极好的形状稳定性。此外,支撑肋的这种设置稍稍影响了位于冷却通道内部的室的形成,即产生了摇动区域,因此冷却机油的停留时间延长了,因此改善了要冷却的活塞区域的热量散发。
就本发明的这种技术方案而言,可以以特别简单和并不昂贵的方法来制造和连接由耐热钢形成的活塞上部和具有锻造AFP钢的活塞下部。
有利的实施例是从属权利要求的主题。
在下面根据实施例来更加详细地解释本发明。
附图说明
图1是本发明活塞的沿着活塞销方向的剖视图;
图2是本发明活塞的沿着图1的线I-I方向的剖视图;
图3是本发明活塞的沿活塞销方向的横向剖视图;
图4是本发明活塞的沿着图3的线II-II方向的剖视图;
图5是本发明活塞的透视图。
附图标记说明:
20 由多部分构成的冷却活塞
1 活塞上部 2 活塞下部
3 凹腔燃烧室 4 环壁
5 环肋 6 活塞销孔凸台支撑
7 冷却通道 8 支撑肋
9 活塞裙部 10 承载肋
11 环形带 12 活塞销孔凸台
K 纵向活塞轴线 KH 主活塞轴线
H 冷却通道高度 h 支撑肋的高度
D、GD 活塞的主要/次要推力方向
具体实施方式
本发明的内燃机的、由多部分构成的冷却活塞20包括:锻造活塞上部1,它具有凹腔燃烧室3、具有环带11的环壁4和冷却通道7;及活塞下部,它具有活塞裙部9和活塞销孔凸台支撑部6,如图5所示。在冷却通道7中,设置了若干支撑肋8,这些肋设置在向着活塞顶的区域中,并且沿着冷却通道7的方向进行延伸。这些支撑肋8的高度h在这里不超过冷却通道7的总高度H的一半,因此仍然可以确保冷却机油的循环不受阻碍。由于具有这种设计,为冷却机油提供了摇动区域,从而提高了冷却效果。
如图3和4所示,这些支撑肋8沿着纵向活塞轴线K的径向合并到环肋5的若干部分中,这些部分结合在一起形成了所述的环肋5。如图4所示,这些支撑肋8设置成以相对于主活塞轴线KH成45度β角,沿着径向对称地分布在冷却通道7的圆周上。在另一个实施例中(未示出),支撑肋8的分布可以是这样的,沿着活塞D或者GD的主要/次要推力方向所设置的支撑肋8的数目大于横向设置的支撑肋的数目,即在圆周侧部上使在冷却通道7内进行非对称设置。在这种方法中,支撑肋8设置在冷却通道7中(通道7的特征在于象限I-IV,这些象限由主活塞轴线KH形成)可以是,在一个象限内得到对称或者非对称的设置,这在相对的象限即I和III或者II和IV中产生,从而在加负荷的情况下应付活塞20中的相应温度和张力(tension)要求。
环形和全圆形的承载肋10由活塞销孔凸台支撑6来形成,如图3所示,它的几何尺寸大小等于环肋5。通过焊接或者钎焊过程,借助承载肋10和环肋5使活塞上部1和活塞下部2不可拆卸地相互连接起来。有利的是,活塞上部1由防氧化和/或耐热材料形成,而活塞下部2由沉淀硬化铁素体-珠光体钢(precipitation-hardening ferritic-perlitic steel)或者回火钢(tempered steel)形成。
就方法而言,制造该活塞的特征在于这些步骤:锻造毛坯以制造出在冷却通道7内具有支撑肋8的活塞上部1,这些支撑肋8中的每一个肋沿着纵向活塞轴线K的径向形成了全圆形环肋5的若干部分;
借助金属切削方法加工出环肋5的连接表面;
锻造毛坯以制造出活塞下部2,其具有环形和全圆形连接表面的承载肋10,连接到活塞销孔凸台支撑6上;
借助金属切削方法来加工出承载肋10的连接表面;
把活塞上部1的环肋5连接到活塞下部2的承载肋10上;
精加工出连接起来的活塞20。
本领域普通技术人员清楚地知道,用来制造活塞上部1和活塞下部2的方法常常开始于镦锻钢杆部分(upsetting of steel rod section)、即所谓的钢坯(billet),随后进行成形和预雕刻以制造出相应活塞部分的各个零件如冷却通道7、支撑肋8、凹腔燃烧室3或者活塞销孔凸台支撑6等,最后进行雕刻除去多余材料,之后去毛刺,接着进行热处理,以减少材料中的张力,例如借助喷砂法清洁锻造过的活塞部分,之后借助金属切削方法来加工出连接表面。
借助焊接或者钎焊方法,利用环肋5和承载肋10的连接表面,把这种方法所制造出的活塞上部1和活塞下部2不可拆卸地连接起来,再把活塞20精加工成为可以用在发动机中的活塞,然后利用金属切削方法来完成。
Claims (9)
1.内燃机的、由多部分构成的冷却活塞(20)的制造方法,该活塞包括:活塞上部(1),它由钢形成,它包括凹腔燃烧室(3)和具有环形带(11)的环壁(4);及活塞下部(2),它具有活塞裙部(9),活塞销孔凸台(12),其用来安装把该活塞(20)连接到连杆上的活塞销,及若干活塞销孔凸台支撑(6),这些支撑连接到该活塞裙部(9)上;
其特征在于:
锻造毛坯以制造出活塞上部(1),其中若干支撑肋(8)设置在冷却通道(7)内,每个支撑肋沿着纵向活塞轴线(K)的径向形成全圆形环肋(5)的若干部分;
借助金属切削方法来加工出该环肋(5)的连接表面;
锻造毛坯以制造出活塞下部(2),其具有环形和全圆形连接表面的承载肋(10)连接到该活塞销孔凸台支撑(6)上;
借助金属切削方法来加工出该承载肋(10)的连接表面;
把该活塞上部(1)的该环肋(5)连接到该活塞下部(2)的该承载肋(10)上;
精加工出连接起来的该活塞(20)。
2.根据权利要求1所述的制造内燃机的、由多部分构成的冷却活塞(20)的方法,其特征在于,所述的支撑肋(8)沿着径向对称地和/或非对称地分布在冷却通道(7)的圆周上。
3.根据权利要求1所述的制造内燃机的、由多部分构成的冷却活塞(20)的方法,其特征在于,所述的支撑肋(8)的高度(h)不大于冷却通道(7)的总高度(H)的一半。
4.根据权利要求1所述的制造内燃机的、由多部分构成的冷却活塞(20)的方法,其特征在于,借助焊接或者钎焊方法来实现所述的连接。
5.内燃机的、由多部分构成的冷却活塞(20),该活塞包括:活塞上部(1),它由锻钢形成,它包括凹腔燃烧室(3)和具有环形带(11)的环壁(4);及活塞下部(2),它具有活塞裙部(9),活塞销孔凸台(12),其用来安装把该活塞(20)连接到连杆上的活塞销,及一些活塞销孔凸台支撑(6),这些支撑连接到该活塞裙部(9)上;
其特征在于:
形成在该活塞上部(1)内的冷却通道(7)在延伸到凹腔燃烧室(3)的区域中具有锻造出的支撑肋(8),每个支撑肋沿着纵向活塞轴线(K)的径向形成具有连接表面的全圆形环肋(5)的一些部分;
该活塞下部(2),其具有环形和全圆形连接表面的承载肋(10)连接到活塞销孔凸台支撑(6)上;及
借助该环肋(5)和该承载肋(10)的连接表面使该活塞上部(1)和该活塞下部(2)不可拆卸地连接起来。
6.根据权利要求5所述的内燃机的、由多部分构成的冷却活塞(20),其特征在于,所述的支撑肋(8)对称地和/或非对称地分布在冷却通道(7)的圆周上。
7.根据权利要求5所述的内燃机的、由多部分构成的冷却活塞(20),其特征在于,所述的支撑肋(8)的高度(h)不大于冷却通道(7)的总高度(H)的一半。
8.根据权利要求5所述的内燃机的、由多部分构成的冷却活塞(20),其特征在于,所述的活塞上部(1)和活塞下部(2)的不可拆卸的连接是通过焊接或者钎焊连接。
9.根据权利要求1所述的内燃机的、由多部分构成的冷却活塞(20),其特征在于,所述的活塞上部(1)包括防氧化和/或耐热材料,而所述的活塞下部(2)包括沉淀-硬化铁素体-珠光体钢或者回火钢。
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