兩件式的鋼活塞、接合過程的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)獨立權(quán)利要求的相應(yīng)前序部分所述的特征的一種活塞以及一種用于制造包括上部件和下部件的兩件式的活塞的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]EP I 878 902 A2描述包括上部件和下部件的活塞的構(gòu)造，該上部件和該下部件通過接合板條在接觸區(qū)域的范圍內(nèi)支撐和相互連接。在這里，通過上部件相對于下部件的扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生夾緊連接、類似耦聯(lián)。這在操作中是非常耗費的。
[0003]由DE 10 2005 030 556 B4已知通過形狀鎖合建立在用于內(nèi)燃機的活塞的上部件和下部件之間的連接。在這里，不利的是，通過形狀鎖合接合的上部件僅構(gòu)成活塞頂?shù)囊徊糠帧?br>[0004]活塞、特別是冷卻通道活塞包括上部件和下部件。在上部件中可以、但不是必須加工冷卻通道。上部件包括面對缸的燃燒室的表面、以本身已知的方式包括環(huán)區(qū)并且可能包括燃燒室凹腔。下部件包括對置的支承的筒壁區(qū)段、連接筒壁區(qū)段的連接壁，其中，在連接壁中以本身已知的方式設(shè)置有銷栓孔。兩個部件可以由相同的或不同的材料制成。如果所述活塞是冷卻通道活塞，則可以在將上部件和下部件接合在一起之前設(shè)置用于冷卻通道的遮蓋部，其中，這個遮蓋部通過將所述兩個部分接合在一起而固定在所述兩個部件的確定位置上。備選和補充于此，也可以在將所述兩個部件接合在一起之后與夾緊過程無關(guān)地設(shè)置所述遮蓋部，或者當(dāng)所述遮蓋部由上部件和下部件夾住時，所述遮蓋部也可以通過附加的措施、例如焊接或類似措施固定在所述兩個部分的確定位置上并且通過所述附加的措施密封。所述兩個部件可以以相同的方法或者以不同的方法、例如鍛造、鑄造或類似方法制造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，省去在活塞的下部件和上部件之間的不利的分界面。
[0006]該任務(wù)通過具有獨立權(quán)利要求所述的特征的一種活塞以及一種方法得以解決。
[0007]提出一件式地制成上部件，該上部件包括燃燒室凹腔和環(huán)區(qū)以及可選擇的冷卻通道。
[0008]相對于現(xiàn)有技術(shù)可有利地力求一種接合方向。
[0009]根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，所述上部件包括至少一個燃燒室和至少一個環(huán)形槽。在至少兩個待連接的部件機械地相互抓緊并且由于待連接的部件的幾何形狀在連接區(qū)域中保持存在連接時，所述連接被稱為形狀鎖合。即使在待連接的部件之間不進行力傳遞或者說在待連接的部件之間的力傳遞中斷，也保持所述連接。例如利用側(cè)凹的連接、鉚接或燕尾榫連接歸為形狀鎖合的連接。
[0010]本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機的活塞、特別是冷卻通道活塞，該活塞具有至少一個下部件和至少一個上部件，以及至少一個燃燒室并且具有至少一個環(huán)形槽，其中，所述上部件或所述下部件利用至少一個側(cè)凹固定在下部件上或在上部件上，其中，所述上部件包括至少一個燃燒室和至少一個環(huán)形槽。
[0011]此外，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，所述至少一個側(cè)凹是開口的壁的組成部分。所述側(cè)凹可以有利地與所述開口在一個工作步驟中制造。
[0012]此外，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，至少一個銷在變形之后嵌接到所述側(cè)凹中。由此，在包括側(cè)凹的情況下實現(xiàn)穩(wěn)固的形狀鎖合的連接。該連接幾乎是不可松脫的并且即便可以的話，只能以非常高的耗費重新松脫。
[0013]此外，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，所述銷的體積幾乎精確地等于所述開口的容積。由此，確保銷填滿整個例如圓柱形的開口。這導(dǎo)致可靠的高強度的連接。所述開口幾乎構(gòu)造成圓柱形的，其中，該開口在銷的進入?yún)^(qū)域中具有比在對置的側(cè)上小的直徑。所述開口由相應(yīng)于截錐體的周面的壁界定，其中，所述截錐體以“尖端”朝銷的方向指向?！皫缀蹙_地”在上下文中意味著，銷的體積(也就是應(yīng)定位在開口中的體積)應(yīng)小于或最大等于開口的容積。
[0014]此外，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，設(shè)置有至少一個封閉元件、特別是環(huán)，用于封閉冷卻通道。
[0015]這樣的封閉元件構(gòu)造為一件式的，但也可以構(gòu)造為多件式的，例如包括兩個或多于兩個部件。此外，根據(jù)冷卻通道的形狀，所述至少一個封閉元件匹配于冷卻通道的幾何形狀。如果冷卻通道構(gòu)造為(例如關(guān)于活塞沖程軸線)旋轉(zhuǎn)對稱的，則封閉元件的一個部分(或者構(gòu)成封閉元件的多個部分)構(gòu)造為旋轉(zhuǎn)對稱的。然而，如果冷卻通道的幾何形狀不是旋轉(zhuǎn)對稱的(例如蛋形的、橢圓形的或其他幾何形狀)，則所述至少一個封閉元件也與此相應(yīng)地匹配，亦即，也不構(gòu)造為旋轉(zhuǎn)對稱的。
[0016]根據(jù)本發(fā)明規(guī)定一種用于制造用于內(nèi)燃機的兩件式的活塞、特別是冷卻通道活塞的方法，該活塞具有下部件和上部件，該方法包括以下步驟:提供具有至少一個開口或至少一個銷的下部件，提供具有至少一個銷或至少一個開口的上部件，其中，所述至少一個銷在力作用下填滿所述至少一個開口的側(cè)凹。
[0017]此外，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，在接合之前至少將所述至少一個銷加熱到明顯在室溫之上的溫度。由此，支持接合過程，因為待接合的材料可更容易地變形。
[0018]概念“室溫”在通常情況下可理解為這樣的溫度，在所述溫度中進行這樣的活塞的制造過程。由此，是對于在這樣的生產(chǎn)車間中活動的人員來說可承受的溫度。由此，在接合之前所述至少一個銷被加熱到的溫度顯著處于所述室溫之上、例如明顯高于100攝氏度。如果作為接合過程進行冷鍛或熱鍛，則考慮明顯在200攝氏度之上。例如在半熱鍛時在高于300攝氏度(+/ - 20% )的溫度范圍內(nèi)工作。在熱鍛時，溫度還明顯高于此。
[0019]此外，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，在將下部件和上部件接合之前置入環(huán)，用于構(gòu)成冷卻通道。由此，可以可選擇地制造具有冷卻通道的活塞，無需改變模具。
[0020]此外，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，在接合之后將至少一個環(huán)形槽加工到所述上部件中。環(huán)形槽用于容納用于內(nèi)燃機中的至少一個活塞的活塞環(huán)。
[0021]此外，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，實現(xiàn)在下部件和上部件之間的、不可松脫的、形狀鎖合的連接。由此，產(chǎn)生一定程度上一件式的活塞，然而，該活塞可以由不同的材料制成。所述材料必須不便于達到材料鎖合的連接，因為根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)高強度的形狀鎖合的連接。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的形狀鎖合這樣構(gòu)成，使得該形狀鎖合抵抗在運行時在內(nèi)燃機中遭受的力。這在大多數(shù)情況下是這樣的力，所述力的矢量平行于活塞的中央的縱軸線延伸。
【附圖說明】
[0023]與附圖相關(guān)地解釋本發(fā)明的詳細細節(jié)。附圖中:
[0024]圖1A至ID示出用于準(zhǔn)備在活塞的下部件和上部件之間的接合過程的流程，
[0025]圖2A至2D示意性示出用于活塞的接合過程的流程，
[0026]圖3示出活塞坯件的剖視圖，以及
[0027]圖4A至4B示出活塞部件的多個視圖。
【具體實施方式】
[0028]在以下的【附圖說明】中，如上、下、左、右、前、后等等的概念僅參照所述裝置和其他元件的在相應(yīng)的附圖中所選擇的示例性的圖示和位置。這些概念不應(yīng)理解成局限性的，亦即，通過不同的位置和/或鏡像對稱的設(shè)計等等可以改變這些參照關(guān)系。
[0029]圖1A至2D以冷卻通道活塞為例示出根據(jù)本發(fā)明的接合過程。所述方法不局限于冷卻通道活塞，沒有冷卻通道的活塞也可以按照根據(jù)本發(fā)明的方法制成