專利名稱:用于內(nèi)燃機的活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于內(nèi)燃機的多件式活塞，其具有活塞上部件和活塞下部 件，其中活塞上部件包括活塞頂、環(huán)形的火力岸及環(huán)形的活塞環(huán)區(qū)，其中，活塞上部件和活 塞下部件通過緊固裝置相互連接并且形成環(huán)形的冷卻通道。
背景技術(shù)：
在這類已知的多件式冷卻通道活塞上所出現(xiàn)的問題在于，活塞上部件和活塞下部 件要在避免壓力的情況下而有效地相互連接。此外還要力求達到冷卻通道中冷卻油的冷卻 效果的最佳化。冷卻油在冷卻通道中環(huán)繞布設(shè)并且根據(jù)活塞運動而產(chǎn)生的振蕩效應(yīng)進行運 動。在DE 102 44 512 Al中提出，環(huán)形的冷卻通道具有朝向活塞頂?shù)目?，以便于實現(xiàn)冷卻 油更好的分布。然而，尤其是在高負載的活塞中，通過冷卻油運動而起到的散熱效果并不理
術(shù)g
；ο

實用新型內(nèi)容

因此，本實用新型的目的在于，提出一種所述類型的多件式活塞，其能夠?qū)崿F(xiàn)在冷 卻通道中環(huán)繞的冷卻油得到更好冷卻效果，在該活塞中，活塞上部件和活塞下部件有效地 相互連接。
為實現(xiàn)該目的，提出一種多件式活塞，其具有活塞上部件和活塞下部件，其中活塞 上部件包括活塞頂、環(huán)形的火力岸及環(huán)形的活塞環(huán)區(qū)，其中，活塞上部件和活塞下部件通過 緊固裝置相互連接并且形成環(huán)形的冷卻通道，根據(jù)本實用新型這樣設(shè)計，即連接活塞上部 件和活塞下部件的緊固裝置設(shè)計為設(shè)置在冷卻通道中的冷卻部件，該冷卻部件由導熱材料 制成。
根據(jù)本實用新型的活塞表現(xiàn)出更好的冷卻效果，其由多種因素構(gòu)成。冷卻部件是 一種在冷卻腔中額外的冷卻表面，通過該冷卻表面將從活塞頂傳遞到冷卻部件上的熱量傳 達給在冷卻部件周圍沖刷的冷卻油上。另外還保證了熱量從活塞頂通過冷卻部件直接流向 冷卻油，從而特別快速而有效地降低了面對于燃燒室的活塞頂?shù)臒嶝撦d。再者，在活塞中使 得熱量從冷卻部件傳輸?shù)交钊虏考?，該活塞的活塞頂設(shè)有燃燒室凹腔，由此將尤其有 效地為凹腔邊緣減輕了負擔。
設(shè)計為冷卻部件的緊固裝置平均地分布在活塞的外徑區(qū)域中，也就是鄰近于活塞 環(huán)區(qū)的附近，即在環(huán)形的冷卻通道中，從而實現(xiàn)了活塞上部件與活塞下部件之間壓力小而 有效的連接。另外，設(shè)計為冷卻部件的緊固裝置起到改善根據(jù)本實用新型的活塞的形狀穩(wěn) 定性的作用。因而，根據(jù)本實用新型的活塞這樣裝備所設(shè)置的冷卻部件甚至于能夠?qū)崿F(xiàn)，即 相對于傳統(tǒng)的活塞而言避免了重量上的增加。這樣由此而能夠?qū)崿F(xiàn)，一方面對于冷卻部件 選擇具有盡可能小密度的合適材料，并且另一方面基于更好的形狀穩(wěn)定性尤其可以降低環(huán) 形的冷卻通道和鄰接的根據(jù)本實用新型的活塞的結(jié)構(gòu)部件之間的壁厚度。在合適的結(jié)構(gòu)中 相比傳統(tǒng)的活塞而言甚至于能夠減少重量[0007]根據(jù)本實用新型的設(shè)計方案適合于所有多件式類型的活塞，并且可以根據(jù)所選的 材料和結(jié)構(gòu)而進行多種變化。根據(jù)本實用新型的活塞可以例如由鋼、鑄鐵、輕金屬及這些材 料的組合制成，并且其能夠例如設(shè)置帶有或不帶有冷卻油噴濺裝置。
每個冷卻部件或每個設(shè)計為冷卻部件的緊固裝置被容納在兩個凹槽中，其中一個 設(shè)置在活塞上部件中且一個設(shè)置在活塞下部件中。設(shè)置在活塞下部件中的凹槽可以例如設(shè) 計為盲孔或設(shè)計為通孔。因此，冷卻部件可以以簡單的方式安裝到活塞上部件或活塞下部 件中，如需要的話可以通過已知的方式借助于中心環(huán)對準，并且有缺失的活塞部件被推到 冷卻部件上，從而 其插入到相應(yīng)的孔中。冷卻部件優(yōu)選借助于壓力配合或收縮配合進行固 定。
在該設(shè)計方案中，設(shè)置在活塞上部件的凹槽起到進一步相對于活塞頂降低壁厚度 的作用。尤其有利的是，當活塞頂具有燃燒室凹腔時，將相對于凹腔邊緣降低材料厚度。這 樣將進一步地改善和加強冷卻部件的熱量傳輸。冷卻部件同時能夠照顧到根據(jù)本實用新型 的活塞的足夠的形狀穩(wěn)定性，其間可以實現(xiàn)，通過凹槽將起到平衡穩(wěn)定性缺失的作用。這將 使得，相對于現(xiàn)有技術(shù)來看還能夠加大個別情況下設(shè)置的燃燒室凹腔的直徑。這還能夠改 善在冷卻部件的方向上且從這里到冷卻油上導熱的時間。冷卻部件的數(shù)量可以根據(jù)改善的 形狀穩(wěn)定性而大量地選擇，從而將優(yōu)化有效的冷卻表面。另外還防止了，從活塞頂上接受的 熱量在活塞環(huán)區(qū)的區(qū)域中穿過。
另一設(shè)計的設(shè)計方案設(shè)計出環(huán)形區(qū)段的冷卻部件，其也可以具有用于冷卻油的流 出口，以便于優(yōu)化冷卻油的流通混合。根據(jù)本實用新型的活塞的特別優(yōu)選的實施例在于，設(shè) 計出銷型的冷卻部件。這種設(shè)計方案將會隨之更進一步地增大了冷卻表面，從而實現(xiàn)了從 冷卻部件到冷卻油上特別有效的熱傳遞。
冷卻部件優(yōu)選設(shè)計為全金屬-冷卻部件，并且例如由銅、鋁或其合金制成。
在優(yōu)選的實施例中，活塞上部件和活塞下部件為支持冷卻效果還形成一個內(nèi)部冷 卻腔，其通過環(huán)形冷卻通道的環(huán)形分隔壁分隔出?；钊喜考突钊虏考梢栽诜指舯?區(qū)域中還具有連接部件，該連接部件設(shè)置用于連接活塞上部件和活塞下部件。這種連接部 件為改善冷卻效果也可以設(shè)計為冷卻部件。
分隔壁能夠以有利的方式具有至少兩個用于冷卻油的溢出通道，該溢出通道相互 連接環(huán)形的冷卻通道和內(nèi)部的冷卻腔，以便于優(yōu)化冷卻油的流通混合。
用于活塞上部件和活塞下部件的材料可以任意選擇并且相互組合。例如鋼材料和 輕金屬材料都是適宜的。


本實用新型的實施例隨后根據(jù)附圖來詳細說明。附圖示意地且非比例尺地示出
圖1示出了根據(jù)本實用新型的第一實施例的截面；
圖2以俯視圖示出了圖1活塞的局部截面；
圖3以截面圖示出了根據(jù)本實用新型的活塞的第二實施例的一個放大的區(qū)段；
圖4以截面圖示出了根據(jù)本實用新型的活塞的第三實施例的活塞上部件的一個 放大的區(qū)段；具體實施方式
圖1和2示出了根據(jù)本實用新型的活塞10的第一實施例，其中
圖1左半側(cè)的示圖相對于右半側(cè)的示圖旋轉(zhuǎn)了 90度。
根據(jù)本實用新型的活塞10由活塞上部件11和活塞下部件12組成?；钊喜考?11包括帶有燃燒室凹腔14的活塞頂13以及具有環(huán)形的火力岸15和環(huán)形的活塞環(huán)區(qū)16的 側(cè)壁，該活塞環(huán)區(qū)用于容納活塞環(huán)(未示出)?；钊虏考?2包括活塞裙17、帶有用于容 納活塞銷(未示出)的銷轂孔18a的活塞銷轂18以及銷轂座19，該銷轂座與活塞裙17連 接?；钊喜考?1和活塞下部件12形成環(huán)形、外部的冷卻通道21及內(nèi)部的冷卻腔22，該 冷卻腔通過分隔壁29彼此分開。在實施例中，在分隔壁29中設(shè)有溢出通道27，其相互連接 冷卻通道21和冷卻腔22。
活塞上部件11具有相鄰活塞環(huán)區(qū)16的外部支撐面23，并且在其下側(cè)具有環(huán)形的 內(nèi)部支承面24。活塞下部件12在其上惻也具有外部的支撐面25以及環(huán)形、內(nèi)部的支承面 26。在組裝后的狀態(tài)下，活塞上部件11和活塞下部件12這樣相互對準，即兩個支承面14、 16以及兩個支撐面23、25相互抵靠。在支承面24、26的區(qū)域中，在組裝后的狀態(tài)下形成分 隔壁29。
活塞上部件11和活塞下部件12的材料可以任意選擇并且彼此組合，例如耐熱鋼、 AFP鋼或輕金屬合金，尤其是鋁合金。例如，活塞上部件11可以由耐熱鋼鍛造，并且活塞下 部件12由AFP鋼鍛造；活塞上部件11也可以由AFP鋼鍛造，并且活塞下部件12由鋁合金 鑄造?；钊喜考?1也可以由鋁合金鍛造，并且活塞下部件由鋁合金鑄造。
在實施例中，在活塞10的冷卻通道21中設(shè)置有多個銷型、設(shè)計為冷卻部件28的 緊固裝置。冷卻部件28由導熱良好的材料制成，其優(yōu)選具有較小的密度。例如金屬材料， 像鋁、銅或其合金都是適宜的。冷卻部件28的自由端容納在設(shè)計為孔的凹槽31、32中。設(shè) 計為盲孔的凹槽31設(shè)置在冷卻通道21的由活塞上部件11構(gòu)成的壁部段中，并且對準活塞 頂13。設(shè)計為通孔的凹槽32設(shè)置在冷卻通道21的由活塞下部件12構(gòu)成的壁部段中。冷 卻部件28在實施例中通過壓力配合或收縮配合不僅固定在活塞上部件11中也固定在活塞 下部件12中。
因此，活塞上部件11和活塞下部件12通過冷卻部件28，同時也是緊固裝置無偏 壓地相互連接。這將歸咎于，緊固裝置在活塞10的外徑區(qū)域中，也就是鄰近于活塞環(huán)區(qū)15 的附近，即在環(huán)形的冷卻通道21中平均地分布設(shè)置。此外，設(shè)計為冷卻部件28的緊固裝置 起到改善根據(jù)本實用新型的活塞10的形狀穩(wěn)定性的作用。因此，燃燒室凹腔14的凹槽31 之間的壁厚特別薄。因而隨之降低了材料用量及重量。此外，燃燒室凹腔14的熱量能夠特 別快速地傳遞給冷卻部件28。
大量的冷卻部件28的表面將作為冷卻通道21中額外加大的冷卻面。通過這些冷 卻面，從活塞頂13傳輸?shù)嚼鋮s部件28上的熱量將特別快速地傳送給冷卻油，該冷卻油在冷 卻部件28周圍沖刷。此外，防止了從活塞頂13到冷卻通道21上的直接熱流以及防止了熱 流從此傳送到冷卻油和活塞下部件12上，這將特別有效地減少了活塞頂13和燃燒室凹腔 14的熱負載。
此外，在圖1示出的實施例上，在分隔壁29中設(shè)有銷型的連接部件30，其與設(shè)計為 冷卻部件28的緊固裝置相比被容納在設(shè)在活塞上部件11或活塞下部件12中的凹槽里，例如通過壓力配合或收縮配合。連接部件30用于支持活塞上部件11和活塞下部件12之間通過設(shè)計為冷卻部件28的緊固裝置導致的連接。連接裝置30也可以設(shè)計為冷卻部件，以 便于支持從活塞頂13到活塞下部件12上的熱傳遞。
圖3以區(qū)段示出了多件式活塞110的另一實施例，其中對于相同的部件將使用相 同的附圖標記。在圖3中僅示出了活塞上部件11的一部分、活塞下部件12的一部分及冷 卻通道21和冷卻部件128?；钊?10結(jié)構(gòu)與圖1中示出的活塞10相同。唯一的區(qū)別在于， 冷卻部件128的下方自由端被容納到在活塞下部件12中設(shè)為盲孔的凹槽132中。冷卻部 件128的上自由端和在活塞10中一樣被容納到設(shè)計為盲孔的凹槽31中，該凹槽設(shè)在活塞 上部件11中。冷卻部件28也可以在該實施例中例如借助于壓力配合或收縮配合進行固定。 冷卻部件128和在圖1中所描述的冷卻部件28 —樣具有相同的效果和優(yōu)點。
圖4以區(qū)段示出了多件式活塞210的活塞上部件的另一實施例，該活塞與圖1、圖 3中所示的活塞10或110相同。可以看出，在分隔壁29的區(qū)域中設(shè)有連接部件30。唯一 的區(qū)別在于，設(shè)置了環(huán)形區(qū)段的冷卻部件228來代替銷型的冷卻部件。冷卻部件228的上 自由端以同樣的方式容納在凹槽(未示出)中，該凹槽設(shè)置在冷卻通道21的由活塞上部件 11構(gòu)成的壁部段中。冷卻部件228如上文所述，通過壓力配合或收縮配合以合適的方式固 定。在組裝后的狀態(tài)下，冷卻部件228的下自由端被容納在設(shè)在活塞下部件里的凹槽中且 進行固定(未示出)。冷卻部件228具有流出口 239，以確保容納在冷卻通道11中的冷卻 油進行最佳的流通混合。冷卻部件228和在圖1中所描述的冷卻部件28 —樣具有相同的 效果和優(yōu)點。
權(quán)利要求
一種用于內(nèi)燃機的多件式活塞(10、110、210)，其具有活塞上部件(11)和活塞下部件(12)，其中所述活塞上部件(11)包括活塞頂(13)、環(huán)形的火力岸(15)及環(huán)形的活塞環(huán)區(qū)(16)，其中，所述活塞上部件(11)和所述活塞下部件(12)通過緊固裝置相互連接并且形成環(huán)形的冷卻通道(21)，其特征在于，連接所述活塞上部件(11)和所述活塞下部件(12)的緊固裝置設(shè)計為設(shè)置在所述冷卻通道(21)中的冷卻部件(28、128、228)，所述冷卻部件由導熱材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的活塞，其特征在于，所述每個冷卻部件(28、128、228)被容納 在一個設(shè)在所述活塞上部件(11)中的凹槽(31)中及一個設(shè)在所述活塞下部件(12)中的 凹槽(32、132)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的活塞，其特征在于，設(shè)置在所述活塞下部件中的凹槽 (32、132)設(shè)計為盲孔或設(shè)計為通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的活塞，其特征在于，所述冷卻部件(28、128、228)借助于壓力 配合或收縮配合容納在所述凹槽(31、32、132)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的活塞，其特征在于，所述冷卻部件(228)設(shè)計為環(huán)形區(qū)段的。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的活塞，其特征在于，所述設(shè)計為環(huán)形區(qū)段的冷卻部件(228)具 有用于冷卻油的流出口(239)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的活塞，其特征在于，所述冷卻部件(28、128)設(shè)計為銷型。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的活塞，其特征在于，所述冷卻部件(28、128、228)設(shè)計為全金 屬_冷卻部件，并且由銅、鋁或其合金制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的活塞，其特征在于，所述活塞上部件(11)和所述活塞下部件 (12)形成一個內(nèi)部冷卻腔(22)，其通過所述環(huán)形冷卻通道(21)的環(huán)形分隔壁(29)分隔 出ο
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的活塞，其特征在于，所述活塞上部件(11)和所述活塞下部 件(12)在所述分隔壁(29)的區(qū)域中具有連接部件(30)，所述連接部件相互連接所述活塞 上部件(11)和所述活塞下部件(12)。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的活塞，其特征在于，所述連接部件(30)被設(shè)計為冷卻部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的活塞，其特征在于，所述分隔壁(29)具有至少兩個用于冷卻 油的溢出通道(27)，所述溢出通道相互連接所述環(huán)形的冷卻通道(21)和所述內(nèi)部的冷卻 腔(22)。
13.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的活塞，其特征在于，所述活塞上部件(11)和/或所述活塞下 部件(12)由鋼材或輕金屬材料制成。
專利摘要
本實用新型涉及一種用于內(nèi)燃機的多件式活塞(10、110、210)，其具有活塞上部件(11)和活塞下部件(12)，其中活塞上部件(11)包括活塞頂(13)、環(huán)形的火力岸(15)及環(huán)形的活塞環(huán)區(qū)(16)，其中，活塞上部件(11)和活塞下部件(12)通過緊固裝置相互連接并且形成環(huán)形的冷卻通道(21)，根據(jù)本實用新型，連接活塞上部件(11)和活塞下部件(12)的緊固裝置設(shè)計為設(shè)置在冷卻通道(21)中的冷卻部件(28、128、228)，該冷卻部件由導熱材料制成。
文檔編號F02F3/22GKCN201723321SQ200890100151
公開日2011年1月26日 申請日期2008年10月17日
發(fā)明者瓦萊麗·鮑爾 申請人:馬勒國際公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan