專利名稱：：內燃機用兩件式活塞的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及根據(jù)主權利要求及從屬權利要求5、8和9的前序部分描述的一種內燃機用兩件式活塞。
背景技術：
：文件號為102005.021427.4的德國專利申請描述了一種兩件式內燃機用活塞，其由一活塞上部與一活塞下部組成?；钊喜繕嫵闪嘶钊?，且包含一位于離活塞頂遠端的底面上、與活塞同軸的帶外螺紋的圓柱形螺栓?；钊虏堪粋€薄壁式有彈性的上部基座，在其中心部位上加工出一個凸出向活塞頂方向的薄壁造型活塞銷，使其具備一個伸縮性活塞銷的功能。伸縮性活塞銷中有一與活塞同軸的開口，通過開口可放置活塞上部的螺栓，通過一在螺栓上旋緊的螺母將活塞上部和下部緊固在一起。由于上部基座彈性和伸縮性活塞銷的可伸展性，螺栓連接被置于預應力下，由此保證螺栓連接的高可靠性。此種設計的缺陷在于，帶有如此造型活塞銷的活塞下部上部基座制造非常昂貴。不論活塞下部是鑄造還是鍛造，都會需要漫長的上部基座中心區(qū)域的加工工作和專門制作伸縮性活塞銷的切削加工工作。需要注意的是，此處還有嚴格的加工公差要求，這樣才能讓上部基座中間部位以及伸縮性活塞銷擁有所期望的彈性特征。
發(fā)明內容因此，本發(fā)明的任務在于，簡化這一活塞上部和下部通過一伸縮性活塞銷相互連接的兩件式活塞的生產過程，并降低其生產成本。根據(jù)本發(fā)明，該任務是通過主權利要求和從屬權利要求的特征得以解決。根據(jù)本發(fā)明目的設計的裝置在從屬權利要求中說明。相比一個加工出伸縮性活塞銷的上活塞座中間區(qū)，一個分離式伸縮性活塞銷更有優(yōu)勢，它加工更方便，成本更低，且方便采用比制造整個活塞下部上活塞座的普通材料更加昂貴的材料。下面附圖中介紹了幾個本發(fā)明的實施例。圖1示出了一兩件式活塞，其兩部分通過一個伸縮性活塞銷彼此相連；圖2示出了圖1中兩件式活塞的剖面圖，圖中示出貫通式冷卻油通道；圖3示出了用于將活塞的兩部分緊固在一起所用螺母的俯視圖；圖4示出了圖3中螺母的剖面圖；圖5示出了圖3及圖4中螺母的示意圖；圖6示出了依據(jù)本發(fā)明構思的另外一種活塞裝置，其活塞兩部分采用一個六角螺栓連接；圖7為圖6中A部分的放大圖；圖8為另一種活塞裝置的放大圖，其活塞兩部分的螺栓連接采用了另一種形狀的伸縮性活塞銷；圖9示出了圖8另一種剖面圖，其中六角螺母也為剖面圖狀態(tài)。具體實施方式圖1示出了一兩件式冷卻活塞1，其由上部2和下部3組成?；钊喜?和下部3都可以由鋁、鋼或球墨鑄鐵(球墨鑄鐵為德國標準(DIN1693))制造。活塞頂4構成活塞上部2的軸向上表面，且內表面包圍一個燃燒室凹坑5?；钊?的外廓上預制一道環(huán)岸6，在其靠近活塞頂一側有一火力岸7，火力岸下側為環(huán)槽8，用于將活塞安裝在圖中未展示的活塞環(huán)上。在活塞下部3離活塞頂4遠端方向的底面上為兩個螺栓頭定位面9、9'，以及各相配的螺栓孔腔10、10'。兩個螺栓頭定位面9、9'通過活塞柄13相互連接?；钊?上部2與下部3通過一個內圈接觸面14和一個與其同軸的外圈接觸面15相互接觸?；钊喜?和下部3各包含相對應的盲孔16和17,分別在活塞上部和下部正相對位置上。一個兩頭各安裝在盲孔16、17中的定位銷釘ll將活塞上部2和下部3按對應的旋轉方位連接在一起。在活塞1上部2以及下部3的頂側環(huán)狀區(qū)域中，設置了冷卻油外環(huán)通道22，其徑向上由活塞外部環(huán)岸6構成外沿，由活塞下部3上表面上預制的底座18與活塞頂4拼合構成內沿，軸向上由活塞下部3構成下沿。通過至少一條冷卻油導入道52(圖2中)，可將冷卻油導入冷卻油通道22中?；钊?還包括另一條與活塞軸線12同軸的環(huán)狀冷卻油內環(huán)通道24，它的直徑小于冷卻油外環(huán)通道22，且設置在冷卻油外環(huán)通道22環(huán)繞內。冷卻油內環(huán)通道24在軸向上由活塞頂4構成上沿，由活塞下部3上部基座25的上表面構成下沿，徑向上由底座18構成外沿，由螺栓31構成內沿。此處活塞下部3上部基座25包含一個徑向內側開口27。螺栓31為圓柱形，與活塞軸線12同軸，被預制在活塞頂4的下表面上。螺栓31的末端方向為遠離活塞頂，末端表面有外螺紋32(圖2)，其對應一個六角螺母29的內螺紋，可讓六角螺母29旋緊在外螺紋32上。通過六角螺母29，可通過一個位于六角螺母29上表面23和下部3上部基座25之間的伸縮性活塞銷26，將活塞上部2和下部3旋緊在一起。為此目的，伸縮性活塞銷26在靠近活塞頂一端有一個內收環(huán)套28，在遠遠離活塞頂一端處有一個沿遠離活塞頂方向擴口的圓錐形接觸面19。在將活塞上部2和下部3用螺栓旋緊過程中，首先應該將定位銷釘11插入活塞下部3上部基座25上預制的盲孔17，然后將活塞上部2和下部3同軸拼接在一起。這里活塞下部3的靠近活塞頂方向邊沿包含一個承重岸46，從剖面圖上在其徑向內側、軸向在靠近活塞頂4方向上包含一個臺階。對應于此，環(huán)岸6下表面內側壁制有一個圓柱形凹槽47，其內側形狀正與承重岸46的外側形狀吻合。組裝時，首先通過承重岸46組合到凹槽47中，就可以實現(xiàn)上部2與下部3的同軸對準。在這里還需將上部2繞活塞軸線12轉動，直到盲孔16對正定位銷釘，此時可將承重岸46完全壓入凹槽47，且可將定位銷釘11插入盲孔16。然后可通過開口27將伸縮性活塞銷26放入，并將六角螺母29旋緊在螺栓31的外螺紋32上。這樣六角螺母29就通過它的上表面23壓在環(huán)套28的背離活塞頂內接觸面20上，且伸縮性活塞銷26接觸錐面19接觸到開口27徑向內側的一段向下擴口的錐形內接觸面21。此處錐形面21的錐度至少要大致等于接觸錐面19的錐度。六角螺母29要以一定的扭矩旋緊，以使六角螺母29通過對環(huán)套28內接觸面20的壓力，以及因此而產生對伸縮性活塞銷26施加的拉應力，使伸縮性活塞銷26產生一定的伸展，這樣就施加一個持續(xù)的預應力于螺栓連接上，來保證螺栓連接的高可靠性。由此螺栓31也會產生一個伸展，且活塞頂4的徑向內側部分也會產生一個指向為螺栓頭定位面9、9'的盤形彈性凸起變形。此外伸縮性活塞銷26采用一種貴金屬合金鋼制作，這樣就保證活塞上部2和下部3之間螺栓連接的可靠性。在一種圖中未示出的本發(fā)明裝置中，伸縮性活塞銷26離活塞頂方向遠端的接觸面19可為球形造型或碗型造型，對應于與其相接觸的活塞下部3上部基座25內接觸面21也應為一個相互填充的匹配造型。如圖2清晰展示，環(huán)套28中含一圓型開口30，其直徑要大于螺栓31直徑，這樣在螺栓31和環(huán)套28之間會存在一個環(huán)形空隙33。六角螺母29在它上表面23上加工有徑向凹槽34、34',其徑向內側開口在環(huán)形空隙33上。伸縮性活塞銷26的內徑大于六角螺母29的外徑，所以在六角螺母29和伸縮性活塞銷26間也存在一圓柱狀環(huán)形間隙35，其離活塞頂遠端的開口于活塞內室36，其離活塞頂近端的開口與凹槽34、34'相連。冷卻油外環(huán)通道22和冷卻油內環(huán)通道24通過徑向的預制溢出通道37、37'相連。如圖中線38所示，由此形成了一條貫通的油路，為首先經冷卻油導入道52將冷卻油導入冷卻油外環(huán)通道22，然后經過溢出通道37、37，流入冷卻油內環(huán)通道24，再經過環(huán)形空隙33，到凹槽34、34'，最后經環(huán)形間隙35流回活塞內室36。圖3示出了將活塞的上部2和下部3緊固在一起所用六角螺母29的俯視圖。圖4示出了其剖面圖，圖5示出了其示意圖。圖3示出了典型的凹槽34、34，布置方式，其中4條徑向凹槽34至34，，，以其長軸48、48'、48''、48''，將上表面23周長均分為四。每兩條長軸48-48，，48，-48，，，48，，-48，，，，48，，，-48都形成90度直角。圖4示出了六角螺母29沿圖3中剖線DD的剖面圖，其中示出了凹槽構成的U形截面形狀，由例如凹槽34'和凹槽34'，和34'，，中的徑向內側邊緣的俯視圖。圖5示出了六角螺母29的示意圖，其特別展示了凹槽34、34'、圖6和圖7示出了根據(jù)本發(fā)明開發(fā)的另一種裝置，特別是，其與圖l至5示出的裝置區(qū)別在于，活塞1'上部2'與下部3'通過一個六角螺栓39彼此相連，六角螺栓39的頭部40與伸縮性活塞銷26，環(huán)套28'之間有一軸向短環(huán)狀墊塊41，其預制了一個或多個貫通的徑向通孔42、42'，冷卻油可通過它們從伸縮性活塞銷26'環(huán)套28'與螺栓39外層之間的環(huán)形空隙33'，流入伸縮性活塞銷26'與螺栓頭部40之間的環(huán)形間隙35'。由此處冷卻油可流回活塞內室36'。圖7為圖6中A部分的放大圖。圖8為部分剖面圖，圖9為全剖面圖，介紹了包含另一種形狀的縮性活塞銷26''的活塞l''，其靠近活塞頂一端包含一徑向內收環(huán)套28，其遠離活塞頂一端包含一徑向外張環(huán)套44。外張環(huán)套44上靠近活塞頂側預制一沿徑向的接觸面19'。對應它的是在活塞下部3'上部基座25'里的開口27'內側上預制的一個有彈性的懸空式支撐架45，其在遠離活塞頂方向上收口，且在離活塞頂遠端一側下表面預制一沿徑向的內接觸面21'。在將活塞上部2'，與活塞下部3''旋緊過程中，接觸面19'與21'接合在一起，這時伸縮性活塞銷26''和螺栓31不僅有一軸向伸展，活塞頂4，的中部產生一朝向活塞軸的盤形彈性凸起變形且懸空式支撐架45也會有一朝向活塞頂4'的盤形彈性凸起變形。這些活塞組件的彈性形變產生加于螺栓連接上的預應力，保證了螺栓連接的高可靠性。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>30環(huán)套28上開口31螺栓32外側螺紋33，33'環(huán)套28與螺栓31之間的環(huán)形空隙34，34'，34，，，34，，，六角螺母29上的凹槽35六角螺母29和伸縮性活塞銷26間的環(huán)形間隙35'螺栓39頭部40與伸縮性活塞銷26'之間的第三環(huán)形間隙36，36'活塞內室37，37，，37，，溢出通道38指示線39六角螺栓40六角螺栓39頭部41墊塊42，42，墊塊41上的通孔43伸縮性活塞銷44環(huán)套45懸空式支撐架46承重岸47凹槽48，48，，48，，，48，，，凹槽34，34'，34，，，34，，，的縱向軸49盲孔50墊塊41上表面51六角螺栓39頭部40支承面52，52'冷卻油導入道53六角螺母29螺桿與墊塊41之間的第一環(huán)形間隙54墊塊41與伸縮性活塞銷26'之間的第二環(huán)形間隙權利要求1.內燃機用兩件式活塞(1，1”)，-帶一構成有活塞頂(4，4’)的活塞上部(2，2”)；-在活塞上部(2，2”)離活塞頂(4，4’)遠端的下表面上預制一與活塞軸線(12)同軸的且有外螺紋(32)的圓柱形螺栓(31)；-帶一活塞下部(3，3”)，其底面設有帶螺栓孔腔(10、10’)的螺栓頭定位面(9、9’)以及與螺栓頭定位面(9、9’)相連的活塞柄(13)；-活塞下部(3，3’，3”)具有一上部基座25，其包含一個與活塞軸線(12)同軸的開口(27)，穿過它可放置螺栓(31)，用它可通過一在螺栓(31)上旋緊的螺母(29)將活塞上部(2，2”)和下部(3，3”)旋緊在一起；其特征在于，-開口(27)徑向內側具有一朝向活塞柄的環(huán)狀接觸面(21)，其設于比六角螺母(29)上表面(23)離活塞頂(4)更遠處的位置上；-在六角螺母上表面(23)和開口環(huán)狀接觸面(21)之間設有一伸縮性活塞銷(26)，它一方面在靠近活塞頂一端具有一內收環(huán)套(28)，環(huán)套背離活塞頂一側為其內接觸面(20)，六角螺母(29)上表面(23)靠在此面上；另一方面，活塞銷(26)在遠離活塞頂區(qū)域具有一個朝向活塞頂方向的接觸面(19)，與開口環(huán)狀接觸面(21)靠接。2.如權利要求l所述的活塞，其特征在于，伸縮性活塞銷(26)在背離活塞頂遠端處的接觸面(19)以及開口(27)徑向內側的環(huán)狀接觸面(21)造型為沿遠離活塞頂?shù)姆较驍U口。3.如權利要求l所述的活塞，其特征在于，伸縮性活塞銷(26)離活塞頂遠端處的接觸面(19)為球形造型。4.如權利要求l所述的活塞，其特征在于，伸縮性活塞銷(26)離活塞頂遠端處的接觸面(19)為碗形造型。5.帶權利要求l前序部分特征的活塞，其中，-活塞(1，T')在靠近活塞頂部分環(huán)狀區(qū)域中具有一環(huán)狀冷卻油外環(huán)通道(22)，它通過至少一條冷卻油導入道(52)與活塞內室(36)相通；-活塞(1，T，)在冷卻油外環(huán)通道(22)內側具有一條與活塞軸線(12)同軸的、由螺栓(31)構成內沿的環(huán)狀冷卻油內環(huán)通道(24)，它通過至少一條徑向的溢出通道(37，37')與冷卻油外環(huán)通道(22)相連；-在伸縮性活塞銷(26)環(huán)套(28)和螺栓(31)之間存在一個環(huán)形空隙(33);其特征在于，-六角螺母(29)在其上表面(23)上具有至少一條徑向凹槽(34、34，、34，，、34，，，)，其徑向內側開口在環(huán)形空隙(33)上；-在六角螺母(29)和伸縮性活塞銷(26、26'')間存在一間隙(35)，其離活塞頂近端的開口與至少一條凹槽(34、34，、34'，、34，'，)相連；-間隙(35)其離活塞頂遠端的開口于活塞內室(36);-由此形成一條貫通的冷卻油通路，即為首先經冷卻油導入道(52)，經冷卻油外環(huán)通道(22)，經至少一條溢出通道(37、37')，經冷卻油內環(huán)通道(24)，經環(huán)套(28)和螺栓(31)之間的環(huán)形空隙(33)，經六角螺母(29)上表面(23)至少一條凹槽(34、34'、34'，、34，'，)，到六角螺母(29)和螺栓(31)之間的間隙(35)。6.如權利要求5所述的活塞，其特征在于，六角螺母(29)在其上表面(23)具有將上表面周長均分為四的4條徑向凹槽(34，34'，34，，，34，'，)。7.如權利要求1，5或6所述的活塞，其特征在于，在伸縮性活塞銷(26'，)遠離活塞頂一端設有一徑向外張環(huán)套(44)，環(huán)套靠近活塞頂側預制一沿徑向的接觸面(19，)，在開口(27')內壁上預制一個有彈性的懸空式支撐架(45)，其在遠離活塞頂方向上收口，且在離活塞頂遠端一側下表面預制一沿徑向的內接觸面(21')，內接觸面與接觸面(19')靠合。8.內燃機用兩件式活塞(l')，-帶一活塞上部(2，)，其構成一活塞頂(4'，)；-在活塞上部(2')背離活塞頂(4'，)的底面上設有一與活塞軸線(12)同軸的帶內螺紋的螺栓孔(49);-帶一活塞下部(3')，在其底面上設有帶螺栓孔腔(l(T'、10，'')的兩個螺栓頭定位面(9'，、9'，，)以及將螺栓頭定位面(9，，、，，')相互連接的活塞柄13'。-活塞下部(3')具有一上活塞基座(25，，)，基帶一與活塞軸線(12)同軸的開口(27)，通過開口將活塞上部(2')與活塞下部(3')以一個旋緊在螺栓孔(49)中的六角螺栓(39)連接在一起；其特征在于--開口(27'，)內側包具有一沿徑向的環(huán)形內接觸面(21'，)；-六角螺栓(39)頭部(40)具有一徑向外側的朝向活塞頂方向的支撐面(51);-在支撐面(51)上安置一短環(huán)狀墊塊(41)，墊塊上表面(50)空間上位于活塞頂(4'，)與接觸面(21，')之間；-在環(huán)狀墊塊(41)支撐面(51)與接觸面(21，')之間安置一伸縮性活塞銷(26')，其靠近活塞頂一端包含一徑向內收環(huán)套(28，)，環(huán)套背離活塞頂一面上預制徑向內接觸面(20)，接觸面與墊塊上表面(50)接合；活塞銷離活塞頂遠端一側包含一朝向活塞頂方向的接觸面(19)，其與內接觸面(21'，)靠合。9.如權利要求8的前序部分特征的活塞，-活塞(r)在靠近活塞頂部分環(huán)狀區(qū)域具有一環(huán)狀冷卻油外環(huán)通道(22')，其通過至少一條冷卻油導入道(52')與活塞內室(36')相通；-活塞(T)在冷卻油外環(huán)通道(22')內側具有一條與活塞軸線(12)同軸的環(huán)狀冷卻油內環(huán)通道(24')，由六角螺栓(39)構成其內沿；其通過至少一條徑向的溢出通道(37')與冷卻油外環(huán)通道(22')相連；-在伸縮性活塞銷(26')環(huán)套(28')和六角螺栓(39)外壁之間存在一個環(huán)形空隙(33');其特征在于，-在六角螺栓(39)頭部(40)與環(huán)套(28，)之間安置一短環(huán)狀墊塊(41);-環(huán)狀墊塊(41)內徑大于六角螺栓(39)外壁直徑，使其之間存在第一環(huán)形間隙(53);-環(huán)狀墊塊(41)外徑小于伸縮性活塞銷(26，)內壁直徑，使其之間存在第二環(huán)形間隙(54);-環(huán)狀墊塊(41)預制了至少一個貫通的徑向通孔(42、42')作為第一環(huán)形間隙(53)與第二環(huán)形間隙(54)的通道；-六角螺栓(39)頭部(40)外徑小于伸縮性活塞銷(26，)內徑，使六角螺栓頭部(40)與伸縮性活塞銷(26，)之間存在第三環(huán)形間隙(35');-由此形成一條貫通的冷卻油通路，即為首先經冷卻油導入道(52，)，經冷卻油外環(huán)通道(22，)，經至少一條溢出通道(37，')，經冷卻油內環(huán)通道(24')，經環(huán)形空隙(33')，經第一環(huán)形間隙(53)，經墊塊(41)上至少一個通孔(42、42')，經第二環(huán)形間隙(54)到第三環(huán)形間隙(35，)。全文摘要本發(fā)明涉及一種內燃機用兩件式活塞(1)，其由一活塞上部(2)與一活塞下部(3)組成，活塞下部(3)包含一上部活塞基座(25)，基座包含一與活塞軸線(12)同軸的開口(27)，通過開口可安置一加工于活塞上部的螺栓(31)，通過旋緊在螺栓上的六角螺母(29)可將活塞上部(2)與活塞下部(3)緊固在一起。在活塞上部與下部之間安置一伸縮式活塞銷，其在靠近活塞頂一端包含一內收環(huán)套(28)，其與六角螺母(29)上表面(23)接合；活塞銷遠離活塞頂一端包含一個朝向活塞頂方向的接觸面(19)，與開口(27)內側接觸面(21)接合。通過這種方式可實現(xiàn)生產成本低廉的兩件式活塞，其上部下部通過伸縮式活塞銷中螺栓連接在一起，并由于加于螺栓上的彈性預應力可保證螺栓連接的可靠性。文檔編號F02F3/00GK101253322SQ200680032157公開日2008年8月27日申請日期2006年8月31日優(yōu)先權日2005年9月1日發(fā)明者迪特爾·梅斯默申請人:馬勒國際公司