專利名稱：制造內燃機整體式活塞的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造按照權利要求1上位概念的內燃機整體式活塞的方法。
背景技術：
歐洲專利文獻EP0027445B1公開了一種符合權利要求1上位概念的活塞。該文件提出了用鑄造法制造活塞。為了能夠更好地利用存在的油量冷卻活塞，所述的已知活塞在其邊緣區(qū)域具有被一油溝形狀的突出部部分封閉的一冷卻通道。所述的突出部部分與活塞銷座支撐、部分與活塞裙連接件的外形相吻合，這就導致所述已知的活塞的鑄造法制造需要非常復雜的且由多個部件組成的鑄造工具。這種方法有如下缺點所提到的現(xiàn)有技術已知的活塞的制造耗費非常高。此外，活塞的鑄造法制造也總是導致這樣的危險在活塞中形成縮孔，也就是氣泡，這些縮孔使得活塞完全不能使用。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是避免提到的現(xiàn)有技術的缺點的任務。
本發(fā)明目的將借助獨立權利要求的特征解決。本發(fā)明符合目的的結構是從屬權利要求的內容。
特別地，在從屬權利要求中提到的為了減小環(huán)壁和突出部之間的間隙而設的環(huán)形元件，也可得到一簡單且價廉的辦法來進一步改善對存在的油量的利用以冷卻活塞。


本發(fā)明的一個實施例將借助下列附圖進行描述。
圖1為用一由兩半相互交錯90度的活塞縱截面組成的截面圖繪制的一具有冷卻通道的內燃機活塞，按照本發(fā)明，所述的活塞被一溝形的突出部部分封閉；圖2為沿圖1的直線A-A的活塞截面圖；圖3為鍛造活塞毛坯；圖4為制造活塞的第一工作步驟的結果；圖5和圖6為制造冷卻通道和一油溝形狀的突出部的加工步驟；圖7為符合本發(fā)明活塞的一個結構，所述的活塞具有一個安裝在環(huán)壁端面上的環(huán)形元件。
附圖標記說明1，1′，1″活塞2縱軸3，3″活塞銷孔4活塞頂5燃燒室6冷卻通道7環(huán)壁8環(huán)肋9，9′活塞銷座支撐10，10′活塞裙連接件11，11′活塞銷座12活塞銷座11，11′的端面13活塞縱軸14，14′活塞裙元件15活塞1的活塞頂側區(qū)域16凹進處17突出部18環(huán)壁7的端面19，19′間隙20突出部17的底切21洞口
22活塞毛坯23車刀24間隙25冷卻通道6徑向外部的邊界，環(huán)壁7的內側26-30車刀31圓形的刀盤32-34刀柄35凹進處36臂37活塞裙元件14的上邊38環(huán)形元件7的下邊39凹進處40剩余區(qū)域41，42臂43剩余區(qū)域44環(huán)形元件45鼻子46適形結構47溝槽具體實施方式
圖1用一截面圖顯示一內燃機整體式活塞1，所述的截面圖由兩半組成，其中，左半部分是沿一活塞銷孔3的一縱軸2的活塞1的一個截面，而右半部分是與之相互交錯90度的活塞1的一個縱截面。所述活塞1是由鋼制成的，且在活塞頂4的區(qū)域內具有一燃燒室5。在活塞頂4的徑向外部區(qū)域設有一個環(huán)形的環(huán)繞冷卻通道，所述冷卻通道的徑向外部的邊界25是以一個與活塞頂4外形相吻合的環(huán)壁7為界；徑向內部的邊界部分以一環(huán)肋為界，部分以一活塞銷座支撐9，9′，及部分以活塞裙部連接件10，10′為界而形成的。所述的環(huán)壁7在這里用作活塞環(huán)基座。
通過活塞銷座支撐9，9′，每個活塞銷座11，11′和各自的活塞銷孔3，3′與活塞頂4外形相吻合?；钊N座11，11′的端面12是相對于環(huán)壁7朝活塞縱軸13方向向內縮進布置的?；钊N座11，11′是通過活塞裙元件14，14′相互連接在一起的，所述的活塞裙元件是分別通過一活塞裙連接件10，10′與活塞頂4外形相吻合的。在活塞裙元件14，14′和活塞1的活塞頂側區(qū)域15之間有凹進處16。
所述的冷卻通道6在活塞銷座11，11′方向上被一油溝形狀的環(huán)繞突出部17部分封閉，該突出部部分與活塞銷座支撐9，9′，部分與活塞裙連接件10，10′的外形相吻合。所述的突出部17與環(huán)壁7的活塞銷座側的端面18共同形成一間隙19。
在圖2顯示的沿圖1中的直線A-A的截面圖顯示了活塞裙元件14，14′，活塞銷座11，11′，活塞銷孔3，3′，環(huán)壁7的端面18，間隙19和一個通向冷卻通道6的用于輸送冷卻油的洞口21，所述的洞口在圖1中由于截面的位置而沒有被畫進去。通過所述的洞口21，油從背向活塞頂4的一側被噴射在冷卻通道內。所述的油碰在活塞頂4的底面，冷卻活塞頂4，接著部分通過間隙19流出冷卻通道6，部分被油溝形的突出部17接收。被突出部17的底切20接收的油可在活塞1的緊接著的往復運動中多次被用于冷卻環(huán)壁7和活塞頂4。
圖3顯示一個由鋼制成的活塞毛坯22，該毛坯是用鍛造方法制造的，而且在所述活塞毛坯中畫出了即將由此毛坯通過車削制造的成品活塞1。
按照圖4，在最初的加工步驟中借助一車刀23，所述車刀由一個圓形的刀盤31和一刀柄32組成，由活塞毛坯22車出凹進處16和一環(huán)形間隙24，其中沒有底切20的突出部17也被加工出來。在這些最初的加工步驟中要注意，突出部17和環(huán)壁底面7之間的間隙的軸向寬度x足夠大，以使在圖5和圖6中繪制的制造冷卻通道6和底切20的車刀26至車刀30能夠使用。還要注意的是，突出部17的徑向外部壁和預設的冷卻通道6的徑向外部邊界25之間的徑向距離y盡可能小但也要足夠大，以使尤其是在圖6中繪制的用于制造冷卻通道6的彎曲刀具28和30可從環(huán)壁7和突出部17之間的下面插入。
圖5顯示制造活塞1″的兩個加工步驟。在截面圖的左半部分中繪制一車刀26，所述車刀的刀盤31被保持在一個在前端部分向下彎曲大約45度的刀柄33上。以此底切20被車入到突出部中。
在截面圖的左半部分繪制的制造冷卻通道6的一最初的步驟是在使用車刀27下進行的，所述車刀的刀盤31是固定在一個在前端部分向上彎曲大約30度的刀柄34上。以此，一凹進處35是可車入到環(huán)壁7和活塞銷座支撐9，9′或者活塞裙連接件10，10′之間的區(qū)域內。
圖6顯示制造冷卻通道6的最后步驟。在這里，首先用具有一在前端部分垂直向上彎曲的臂36的車刀28車出一凹進處，所述的臂36短于活塞裙元件14，14′的上邊37和環(huán)壁7的下邊38之間的距離。在此，為了開始制造冷卻通道6的第一步驟，臂36受限制的長度允許車刀28放置到活塞側的任意位置，也就是在環(huán)肋7和活塞裙元件14，14′之間的區(qū)域內。
這時留下一剩余部分40，該剩余部分是用車刀29去除的。所述的車刀29具有在前端部分向上彎曲大約45度的臂41。冷卻通道的完成是使用車刀30進行的。為了車去剩余部分43，所述車刀30的垂直彎曲的臂42足夠長。依賴于所期望的冷卻通道6的高度，臂42可以長于活塞裙元件14，14′的上邊37和環(huán)壁7的下邊38之間的間距。在這種情況下，為了啟動車削過程，所述車刀30在活塞銷座11，11′的端面12的區(qū)域內必須插入凹進處39內，這是必需的，所述的端面是相對于環(huán)壁7向內縮進布置的。然后，一足夠大的凹進處39允許帶有伸入凹進處39的臂42和旋轉的活塞1″′的車削過程不被活塞裙元件14，14′阻礙地進行。
緊接著，活塞1″′的外形輪廓將以本身已知的方式，用合適的、在圖6中沒有畫出的車刀車削完成且活塞銷孔3，3′也被加工出來。這樣就得到圖1和圖2描述的活塞。
為了能夠更好地利用存在的油量冷卻活塞1，按照圖7，在活塞1的往復運動中從間隙19′流出的冷卻油的量由于間隙19′相對于間隙19變小而減少。為此，在環(huán)壁7的活塞銷座側的端面18的內側安裝一個以一整塊形成的且有一徑向間隙的環(huán)形元件44，所述的環(huán)形元件可由金屬或者人工合成材料組成，且它的內側橫截面的形狀是一個朝內的鼻子45。為了固定環(huán)形元件44，在其外表面設計一環(huán)繞的適形結構46，該結構和一相應形成的環(huán)繞的溝槽47相配，所述的溝槽在端面18的區(qū)域內并被加工到環(huán)壁7的內側上。
環(huán)形元件44的裝配是展開地且在環(huán)壁7和突出部17之間環(huán)繞活塞1而放置的。接著，環(huán)形元件44的間隙允許壓緊環(huán)形元件44而減小其直徑到這樣的程度，可以從下面插入到冷卻通道，直至環(huán)形元件44的適形結構46與溝槽47嚙合。如果環(huán)形元件44由金屬組成，它的內應力足以即將環(huán)形元件44耐久地固定在冷卻通道6內。如果環(huán)形元件44由人工合成材料組成，則為了固定需要一合適的粘合劑。
權利要求
1.制造內燃機整體式活塞的方法，所述活塞(1)包含-一個活塞頂(4)，-兩個與活塞頂(4)外形相吻合的、每個活塞銷座(11，11′)各一個的活塞銷座支撐(9，9′)，其中所述活塞銷座支撐(9，9′)和活塞銷座(11，11′)的端面(12)是相對于活塞頂(4)的徑向外部邊緣朝活塞縱軸(13)方向向內縮進布置的，-兩個連接活塞銷座(11，11′)的活塞裙元件(14，14′)，所述活塞裙元件分別通過一個活塞裙連接件(10，10′)與活塞頂(4)連接，其中，在活塞裙元件(14，14′)和活塞頂(4)之間，在活塞裙連接件(10，10′)中形成凹進處(16)，-一個布置在活塞頂(4)的邊緣區(qū)域的環(huán)形的冷卻通道(6)，該通道的徑向外部的邊界是以一個與活塞頂(4)外形相吻合的環(huán)壁(7)為界且其徑向內部的邊界部分以一活塞銷座支撐(9，9′)，部分以活塞裙部連接件(10，10′)為界而形成，-以及一個作為油溝的環(huán)繞的且部分與活塞銷座支撐(9，9′)、部分與活塞裙部連接件(10，10′)外形吻合的突出部(17)，用所述突出部把冷卻通道(6)部分封閉在活塞銷座(11，11′)側，其特征在于，-一活塞毛坯(22)是以鍛造方法制成的，-和通過金屬切削加工＝加工出凹進處(16)和在環(huán)壁(7)朝向活塞銷座(11，11′)的一側加工出一環(huán)形的寬度足夠用于插入加工刀具的間隙(24)，其中所述的突出部(17)是這樣成形的它的徑向外部邊緣與預設的冷卻通道(6)的徑向外部的邊界(25)具有一徑向間隙，該間隙比為制造冷卻通道(6)而使用的加工刀具(28，29，30)的寬度稍微大一點，＝在所述的突出部(17)中加工出一個開口朝向活塞頂(4)的溝形的底切(20)，＝在活塞頂(4)的邊緣區(qū)域加工出所述的冷卻通道(6)，以及＝加工出活塞銷孔(3，3′)并完成所述活塞(1)的外形輪廓的加上。
2.根據(jù)權利要求1所述的制造內燃機整體式活塞的方法，其特征在于，所述活塞由一種可鍛造的耐高溫的鋼制成。
3.根據(jù)權利要求1所述的制造內燃機整體式活塞的方法，其特征在于，所述活塞由一種可鍛造的鋁合金制成。
4.根據(jù)權利要求1至3所述的制造內燃機整體式活塞的方法，其特征在于，所述活塞是通過車削加工制造的。
5.根據(jù)上述權利要求中的任一項所述的制造內燃機整體式活塞的方法，其特征在于，為了減小在環(huán)壁(7)和突出部(17)的徑向外部邊緣之間產生的間隙(19′)，在環(huán)壁(7)的內側(25)的活塞銷座側的區(qū)域安裝一個環(huán)形元件(44)，該環(huán)形元件的活塞銷座側的邊緣伸進冷卻通道(6)內。
6.根據(jù)權利要求5所述的制造內燃機整體式活塞的方法，其特征在于，所述的環(huán)形元件(44)橫截面形狀是一個朝內的鼻子。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的制造內燃機整體式活塞的方法，其特征在于，所述環(huán)形元件(44)由一種有彈性的易彎曲的金屬材料制成。
8.根據(jù)權利要求5或6所述的制造內燃機整體式活塞的方法，其特征在于，所述環(huán)形元件(44)由人工合成材料制成，且所述環(huán)形元件(44)在端面(18)區(qū)域內粘貼到環(huán)壁(7)的內側上。
9.根據(jù)權利要求5至8中的任一項所述的制造內燃機整體式活塞的方法，其特征在于，所述環(huán)形元件(44)在其外側具有一環(huán)繞的適形結構(46)，為了固定環(huán)形元件(44)，所述適形結構被插入到一相應形成的環(huán)繞的溝槽(47)內，所述的溝槽在端面(18)的區(qū)域內并被加工到環(huán)壁(7)的內側(25)上。
全文摘要
本發(fā)明提出一種制造內燃機整體式活塞(1)的方法，所述的活塞具有設置在活塞頂(4)的邊緣區(qū)域的環(huán)形的冷卻通道(6)，所述的冷卻通道被一作為油溝的環(huán)繞突出部(17)部分封閉。所述的活塞(1)由一活塞毛坯(22)以簡單且廉價的方式通過金屬切削加工，尤其是車削制造而成的。
文檔編號F02F3/22GK1813125SQ200480018072
公開日2006年8月2日 申請日期2004年5月18日 優(yōu)先權日2003年5月21日
發(fā)明者賴納·沙普 申請人:瑪勒有限公司