專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞。在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域中，通常必須提供對(duì)活塞的充分冷卻。此外，尤其在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中， 發(fā)動(dòng)機(jī)的特定功率輸出是連續(xù)增大的，這導(dǎo)致逐漸增大的高的活塞溫度。這可能影響壽命 和強(qiáng)度。因此，必須提供有效的冷卻，特別是在例如活塞的燃燒缽體邊緣和最高的環(huán)形凹槽 的關(guān)鍵部位處。
背景技術(shù)：
從JP 2002221086中可知一種活塞，其中將在活塞銷轂附近的冷卻通道在活塞銷 轂的方向上降低。WO 03/098022涉及一種活塞，其中冷卻通道在從入口到出口的較低水平面的方向上連續(xù)展開。

發(fā)明內(nèi)容
形成本發(fā)明的基礎(chǔ)的目的是制造一種用于尤其在關(guān)鍵區(qū)域中在冷卻方面得以改 進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)的活塞。所述目的通過權(quán)利要求1所述的活塞來實(shí)現(xiàn)。據(jù)此，所述活塞包括至少一個(gè)冷卻通道，該冷卻通道僅位于至少一個(gè)流入口和至 少一個(gè)流出口的區(qū)域中，所述冷卻通道設(shè)置在相對(duì)更遠(yuǎn)離活塞頭的較低的水平面處，否則 其被設(shè)置在相對(duì)更靠近活塞頭的始終較高的水平面處。由于布置在相對(duì)“高”的水平面處， 因此所述冷卻通道可以被構(gòu)造為其行進(jìn)的大部分特別靠近例如缽體邊緣和最高的環(huán)形凹 槽的關(guān)鍵部位。尤其，冷卻通道可以幾乎完全設(shè)置在活塞環(huán)墊塊的水平面水平高度處，以使 該關(guān)鍵區(qū)域能夠被特別有效地冷卻。這以相似的方式應(yīng)用到在活塞的旋轉(zhuǎn)軸的方向上毗鄰 的燃燒缽體的區(qū)域上。而且在這點(diǎn)上，根據(jù)本發(fā)明的活塞中的冷卻通道可以幾乎完全形成 在燃燒缽體的水平面處，以便能夠在這里實(shí)現(xiàn)特別好的冷卻效果。同時(shí)，在根據(jù)本發(fā)明的活塞中能夠特別充分地考慮在流入口和流出口處的需要。 換句話說，在這些區(qū)域，有益的是與冷卻通道的其它部分相比將冷卻通道的橫截面略放大， 以確保順利的流入和流出。如此，由于在根據(jù)本發(fā)明的活塞中在至少一個(gè)流入口和至少一 個(gè)流出口的區(qū)域中特別容易形成放大的流入口和流出口，因此將冷卻通道設(shè)置在較低的水 平面處，即在進(jìn)一步遠(yuǎn)離活塞頭的水平面處。在這些區(qū)域，因此將冷卻通道從最高的環(huán)形凹 槽和燃燒缽體之間的區(qū)域略降低，以便提供放大橫截面的冷卻通道而不危及到強(qiáng)度。也就 是說，相對(duì)于最高的環(huán)形凹槽和燃燒缽體，能夠保持足夠的材料厚度以便持續(xù)滿足強(qiáng)度需 要。由于事實(shí)是將冷卻通道僅設(shè)置在流入口和至少一個(gè)流出口中的較低水平面處，否 則其被保持在基本相同的較高水平面處，因此基本在整個(gè)周邊能夠確保對(duì)在最高的環(huán)形凹 槽和燃燒缽體處的關(guān)鍵區(qū)域的特別有效的冷卻。應(yīng)該注意到，冷卻通道可以進(jìn)一步包括流入口和流出口。尤其，優(yōu)選地將具有比較小的橫截面的一個(gè)或多個(gè)流出口設(shè)置在其整個(gè)行 進(jìn)中，以便潤滑在活塞桿和活塞銷之間的軸承。然而，冷卻通道不是必須處于這些流出口的 區(qū)域中的較低水平面處，因?yàn)樵谶@里放大不是必須的。在其它權(quán)利要求中進(jìn)一步描述了根據(jù)本發(fā)明的活塞的優(yōu)選實(shí)施例。關(guān)于冷卻通道處于較高水平面的布置，在第一種嘗試中，已經(jīng)證明有利的是在所 述水平面處的冷卻通道的下緣與最高的環(huán)形凹槽的活塞環(huán)墊塊的下緣基本處于相同的高 度。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)上述的關(guān)鍵區(qū)域的特別良好的冷卻。如果上述的較低水平面設(shè)置在上述的較高水平面下方大約3至5mm、尤其是3. 5至 4mm、以及特別優(yōu)選的是大約3. 8mm，則這以相似的方式應(yīng)用并且此外能夠使在流入口和流 出口的區(qū)域中的冷卻通道的期望的橫截面放大。雖然冷卻特性不是絕對(duì)必要的，但是考慮到上文概括的情況，與冷卻通道的其它 部分相比，優(yōu)選的是在至少一個(gè)流入口和/或流出口的區(qū)域中冷卻通道的橫截面被放大。關(guān)于從較低水平面至較高水平面以及反之亦然的轉(zhuǎn)換，例如，在傾斜的(oblique) 斜面和處于較高或較低水平面的區(qū)域之間設(shè)置了具有彎曲或梯級(jí)的逐漸傾斜的 (inclined)斜面。包括向較高水平面過渡的傾斜過渡的位于較低水平面處的冷卻通道的那些區(qū)域 各自可以占據(jù)大約50°至70°的角度，尤其是大約60°至65°的角度。當(dāng)前，優(yōu)選的是冷卻通道的橫截面設(shè)計(jì)很大程度上是橢圓形的，橢圓形的長(zhǎng)軸主 要在活塞的旋轉(zhuǎn)軸的方向上延伸，然而，其可相對(duì)于此方向略傾斜。當(dāng)前，關(guān)于此，優(yōu)選的是 傾斜角度為大約7°和/或該斜面在上側(cè)被向外指導(dǎo)。由于大致橢圓形的設(shè)計(jì)，因此能夠確 保對(duì)在最高的環(huán)形凹槽和燃燒缽體“之間”的區(qū)域的充分冷卻，并且同時(shí)能夠保持必要的材 料厚度。鑒于燃燒缽體的典型設(shè)計(jì)，故所述傾斜支持此效果。最后，當(dāng)前進(jìn)一步優(yōu)選的是流入口和流出口彼此徑向?qū)χ?。由此，?dāng)前進(jìn)一步優(yōu)選 的是相對(duì)于活塞的旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱，可在任何方向上裝入活塞且任何開口都可用作流入口或流 出口。


下面通過實(shí)例更詳細(xì)地闡述附圖中所示的示例性實(shí)施例。圖1示出了生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的活塞時(shí)使用的鹽芯的立體圖；圖2表示圖1中所示的鹽芯的一部分的剖面?zhèn)纫晥D；并且圖3表示根據(jù)本發(fā)明的活塞的剖視圖。
具體實(shí)施例方式首先，圖1所示為用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的活塞的鹽芯的立體圖。在所示實(shí)施例中， 還有隨后的冷卻通道的情況也是這樣，所述鹽芯包括兩個(gè)徑向?qū)χ玫膮^(qū)域，與冷卻通道的 其他部分相比，所述區(qū)域在它們的橫截面上更寬并且隨后用作流入口和流出口 14。如在圖 1中通過虛線已經(jīng)表明的，在流入口和流出口 14的區(qū)域中的冷卻通道處于比冷卻通道的其 它部分更低的水平面。在流入口和流出口 14的附近并且在流入口和流出口的兩側(cè)上，在較 高水平面處的冷卻通道的區(qū)域各自從較高水平面16經(jīng)由斜面18過渡到較低水平面12。另外，圖1中關(guān)于流入口和流出口 14明顯的是對(duì)所述實(shí)施例的橫截面的加寬出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)軸22 的方向上(參看圖2)。此外，圖2再次示出兩個(gè)水平面12和16以及在所示流入口或流出口 14的區(qū)域內(nèi) 的斜面18。特別是必須注意到，除了在流入口和流出口處的放大區(qū)域但是包括斜面18，冷 卻通道的橫截面大體上保持相同。在所示的冷卻通道的實(shí)施例中，橫截面大體上是橢圓形 的，其長(zhǎng)軸大體上平行于活塞的旋轉(zhuǎn)軸22或者在某些情況下與活塞的旋轉(zhuǎn)軸22成銳角延 伸。在所示實(shí)施例中，例如，在活塞的旋轉(zhuǎn)軸22和形成冷卻通道的橫截面的橢圓形的長(zhǎng)軸 之間形成大約7°的角度α。另外，從圖3中明顯可見，因根據(jù)本發(fā)明的方法的緣故，冷卻通道M是怎樣以有利 的方式設(shè)置在活塞環(huán)墊塊26和燃燒缽體觀的水平面處。由于冷卻通道M在活塞10的旋 轉(zhuǎn)軸22的方向上的橢圓形形狀，因此所述冷卻通道M裝配在活塞環(huán)墊塊沈和燃燒缽體28 之間的區(qū)域中，并且能夠以特別有效的方式冷卻這些關(guān)鍵區(qū)域而不會(huì)因?yàn)椴牧虾穸刃《?及強(qiáng)度。尤其，從圖3中明顯可見，在所示實(shí)施例中，冷卻通道M關(guān)于其下緣基本設(shè)置在活 塞環(huán)墊塊沈的下緣的水平面處，且甚至略高于燃燒缽體觀的底部。如結(jié)合圖2明顯可見， 也可在根據(jù)圖3的設(shè)計(jì)中放大在流入口和流出口處的區(qū)域，由于冷卻通道M在這些區(qū)域被 降低到較低水平面12，因此不會(huì)危及在活塞環(huán)墊塊沈和燃燒缽體28之間的材料厚度。 權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞(10)，包括至少一個(gè)冷卻通道(M)，所述冷卻通道04)僅位 于至少一個(gè)流入口和至少一個(gè)流出口(14)的區(qū)域中，所述冷卻通道04)設(shè)置在相對(duì)更遠(yuǎn) 離活塞頭的較低水平面(1 處，否則所述冷卻通道04)設(shè)置在更靠近所述活塞頭的始終 較高的水平面(16)處，并且所述冷卻通道04)包括設(shè)置在所述較低水平面(1 處和所述 較高水平面(16)處的區(qū)域之間的傾斜斜面(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞(10)，其特征在于，在較高水平面(16)處，所述冷卻通 道04)設(shè)置有與活塞環(huán)墊塊06)的下緣基本處于相同水平面的下緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的活塞(10)，其特征在于，所述較低水平面設(shè)置在所述較 高水平面(16)下方大約3至5mm，尤其是大約3. 5至4mm，并且優(yōu)選的是大約3. 8mm。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的活塞(10)，其特征在于，在至少一個(gè)流入口和/ 或流出口(14)的區(qū)域中，與所述冷卻通道04)的行進(jìn)的其余部分相比，所述冷卻通道的橫 截面被放大。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的活塞(10)，其特征在于，包括向所述較高水平面 (16)過渡的傾斜過渡(1 的位于所述較低水平面(1 處的所述冷卻通道04)的區(qū)域占 據(jù)大約50°至70°的角度，尤其是大約60°至65°的角度。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的活塞(10)，其特征在于，所述冷卻通道08)具有 帶有長(zhǎng)軸的橢圓形的橫截面，所述長(zhǎng)軸基本在所述活塞(10)的旋轉(zhuǎn)軸0 的方向上延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的活塞(10)，其特征在于，在橫截面中較長(zhǎng)的冷卻通道的軸相 對(duì)于所述活塞(10)的所述旋轉(zhuǎn)軸02)向外傾斜大約5°至10°，尤其是大約7°。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的活塞(10)，其特征在于，所述流入口和流出口 (14)彼此徑向?qū)χ谩?br> 全文摘要
一種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞(10)，所述內(nèi)燃機(jī)包括僅位于至少一個(gè)流入口和至少一個(gè)流出口(14)的區(qū)域中的至少一個(gè)冷卻通道(24)，所述冷卻通道(24)設(shè)置在相對(duì)遠(yuǎn)離活塞基部的較低水平面(12)處，以及設(shè)置在更靠近活塞基部的始終較高的水平面(16)處，所述冷卻通道包括位于在所述較低水平面(12)處和所述較高水平面(16)處的區(qū)域之間的陡峭的斜面(18)。
文檔編號(hào)F02F3/22GK102046953SQ200980119274
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者馬庫斯·弗賴德海格 申請(qǐng)人:菲特爾莫古紐倫堡有限公司