用于內(nèi)燃機(jī)的活塞的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種由鐵基材料構(gòu)成的內(nèi)燃機(jī)用活塞(10)，包括活塞頭部(11)和活塞裙部(12)，其中所述活塞頭部(11)具有活塞頂(13)、環(huán)繞式頂岸(15)以及包含環(huán)槽(17a，17b，17c)的環(huán)繞式環(huán)槽部分(16)。根據(jù)本發(fā)明，至少一個(gè)環(huán)槽(17a，17b)具有至少一個(gè)由鋅基材料構(gòu)成的嵌件(24，27)。
【專利說(shuō)明】用于內(nèi)燃機(jī)的活塞

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種由鐵基材料構(gòu)成的內(nèi)燃機(jī)用活塞，包括活塞頭部和活塞裙部，其中所述活塞頭部具有活塞頂、環(huán)繞式頂岸以及包含環(huán)槽的環(huán)繞式環(huán)槽部分。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)尤其是柴油機(jī)存在的問(wèn)題是，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣具有腐蝕性。這一問(wèn)題主要涉及的是由鐵基材料如鋼材構(gòu)成的活塞。此類活塞的環(huán)槽因這種腐蝕作用而受到進(jìn)一步的磨損。這會(huì)使環(huán)槽和容置在環(huán)槽中的活塞環(huán)過(guò)早地喪失其相對(duì)于活塞頂側(cè)燃燒空間進(jìn)行密封的功能。
[0003]WO 03/025365 Al揭示一種為由鐵基材料構(gòu)成的活塞配設(shè)非電沉積鎳基防腐層的方案。其缺點(diǎn)是，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，這類防護(hù)層會(huì)在環(huán)槽區(qū)域過(guò)早磨損，從而喪失防腐作用。此外以超過(guò)3μπι的厚度涂布這種防護(hù)層，對(duì)于批量生產(chǎn)而言成本過(guò)高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是對(duì)同類型活塞進(jìn)行改進(jìn)，以便能憑借盡可能簡(jiǎn)單的手段在至少一個(gè)環(huán)槽區(qū)域?qū)崿F(xiàn)有效的防腐保護(hù)。
[0005]達(dá)成該目的的解決方案為:至少一個(gè)環(huán)槽具有至少一個(gè)由鋅基材料構(gòu)成的嵌件。
[0006]本發(fā)明所設(shè)置的至少一個(gè)嵌件在腐蝕性環(huán)境中起犧牲陽(yáng)極的作用，亦即，本發(fā)明所設(shè)置的至少一個(gè)嵌件在腐蝕性環(huán)境中被氧化腐蝕。其中活塞材料不會(huì)被腐蝕，因?yàn)橛米骰钊牧系蔫F基材料在電化序中排在本發(fā)明所設(shè)置的至少一個(gè)嵌件的鋅基材料之后。由此產(chǎn)生的防腐保護(hù)效果能一直保持到所述至少一個(gè)嵌件的材料被完全氧化為止。
[0007]由此，借助本發(fā)明所設(shè)置的至少一個(gè)嵌件可以為本發(fā)明活塞的至少一個(gè)環(huán)槽提供符合個(gè)案要求的防腐保護(hù)。本發(fā)明的至少一個(gè)嵌件的位置和鋅基材料的量均能與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行條件達(dá)到最佳匹配。視情況可以將所述至少一個(gè)環(huán)槽的深度設(shè)計(jì)得比常規(guī)深度大，以便能容置本發(fā)明的至少一個(gè)嵌件，又不會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)安裝完畢后影響活塞環(huán)相對(duì)于氣缸工作面的位置。
[0008]另一優(yōu)點(diǎn)是，借助本發(fā)明所設(shè)置的至少一個(gè)嵌件而實(shí)現(xiàn)的防腐保護(hù)不僅只局限于直接接觸該嵌件的環(huán)槽區(qū)域。根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，緊鄰該嵌件的周邊區(qū)域直至距該嵌件數(shù)毫米之遠(yuǎn)的區(qū)域也得到了同樣的防腐保護(hù)。因此，待保護(hù)的區(qū)域不必完全與本發(fā)明所設(shè)置的嵌件直接接觸。只需要將所述至少一個(gè)嵌件的尺寸設(shè)計(jì)成使得該防腐保護(hù)效果基本覆蓋環(huán)槽，并且所提供的鋅基材料的量只需保證在活塞的使用期限內(nèi)活塞材料自身不被腐蝕。
[0009]進(jìn)一步的有益方案包含于從屬權(quán)利要求中。
[0010]本發(fā)明所設(shè)置的嵌件可一體成型且可松嵌在所述至少一個(gè)環(huán)槽中。在此情況下，本發(fā)明所設(shè)置的嵌件優(yōu)選處于一定的預(yù)應(yīng)力下，以確保在將活塞環(huán)插入環(huán)槽之前將該嵌件固定地保持在環(huán)槽中。
[0011]本發(fā)明所設(shè)置的至少一個(gè)嵌件也可以具體通過(guò)粘接、焊接或滾壓(Rollieren)的方式固定于所述至少一個(gè)環(huán)槽的槽底。
[0012]本發(fā)明所設(shè)置的至少一個(gè)嵌件優(yōu)選呈帶狀或線絲狀且可具有例如圓形、橢圓形、方形或矩形橫截面。
[0013]本發(fā)明所設(shè)置的至少一個(gè)嵌件的材料應(yīng)優(yōu)選含有至少50wt%的鋅。該材料也可由純鋅構(gòu)成。本發(fā)明所設(shè)置的嵌件的材料中的鋅含量主要取決于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)對(duì)鋅的需求，即取決于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的必要防腐保護(hù)的范圍。
[0014]用于容置壓縮環(huán)的最上面一道(即與活塞頂相鄰的)環(huán)槽優(yōu)選設(shè)有至少一個(gè)本發(fā)明的嵌件。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]下面參照附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的實(shí)施例。以下各圖均是未按比例繪示的示意圖，其中:
[0016]圖1為本發(fā)明活塞的第一實(shí)施例剖面圖；
[0017]圖2為圖1所示活塞的部分放大剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1示出本發(fā)明活塞10的實(shí)施例。在實(shí)施例中，活塞10是一體式箱式活塞并具有活塞頭部11和活塞裙部12?；钊?0例如可由基于鑄鐵或鋼的材料制成。當(dāng)然，本發(fā)明的活塞也可以構(gòu)造成復(fù)合式活塞。
[0019]活塞頭部11具有包含燃燒室14的活塞頂13、環(huán)繞式頂岸15以及包含用于容置活塞環(huán)的環(huán)槽17a、17b、17c的環(huán)繞式環(huán)槽部分16。此外在燃燒室14和環(huán)槽部分16之間還形成一封閉的環(huán)繞式冷卻通道18。
[0020]活塞裙部12以已知方式具有轂19，這些轂借助轂連接件21連接在活塞頭部11的底面上。轂19設(shè)有用于容置活塞銷(未圖示)的轂孔22。轂18以已知方式通過(guò)工作面23彼此相連。
[0021]如圖1和圖2所不,最上面一道環(huán)槽17a設(shè)有第一嵌件24。在實(shí)施例中，嵌件24被構(gòu)造成一體式環(huán)且具有矩形橫截面。嵌件24由純鋅構(gòu)成，但也可由優(yōu)選含有至少50wt%鋅的鋅合金構(gòu)成。在實(shí)施例中，嵌件24例如通過(guò)點(diǎn)焊或滾壓(Einrollieren)的方式固定在最上面一道環(huán)槽17a的槽底25。當(dāng)然，環(huán)槽17a中也可以分布設(shè)置數(shù)個(gè)較小的嵌件。
[0022]圖2示出壓縮環(huán)26以闡明本發(fā)明，該壓縮環(huán)在活塞10安裝完畢后容置在最上面一道環(huán)槽17a中。
[0023]在本實(shí)施例中，第二道環(huán)槽17b中容置有第二嵌件27，此情況下未示出活塞環(huán)。在實(shí)施例中，嵌件27被構(gòu)造成一體式線絲環(huán)且具有圓形橫截面。嵌件27由純鋅構(gòu)成，但也可由優(yōu)選含有至少50wt%鋅的鋅合金構(gòu)成。在實(shí)施例中，嵌件27在預(yù)應(yīng)力下貼靠于第二道環(huán)槽17b的槽底28。當(dāng)然，環(huán)槽17b中也可以分布設(shè)置數(shù)個(gè)較小的嵌件并將其固定在槽底28。
【權(quán)利要求】
1.一種由鐵基材料構(gòu)成的內(nèi)燃機(jī)用活塞(10)，包括活塞頭部(11)和活塞裙部(12)，其中所述活塞頭部(11)具有活塞頂(13)、環(huán)繞式頂岸(15)以及包含環(huán)槽(17a，17b，17c)的環(huán)繞式環(huán)槽部分(16)，其特征在于，至少一個(gè)環(huán)槽(17a，17b)具有至少一個(gè)由鋅基材料構(gòu)成的嵌件(24，27)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述至少一個(gè)嵌件(27)—體成型且松嵌在所述至少一個(gè)環(huán)槽(17b)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞，其特征在于，所述至少一個(gè)嵌件(27)在預(yù)應(yīng)力下嵌入所述至少一個(gè)環(huán)槽(17b)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述至少一個(gè)嵌件(24)固定于所述至少一個(gè)環(huán)槽(17a)的槽底(25)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的活塞，其特征在于，所述至少一個(gè)嵌件(24)以滾壓方式固定于所述至少一個(gè)環(huán)槽(17a)的槽底(25)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述至少一個(gè)嵌件(24，27)呈帶狀或線絲狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的活塞，其特征在于，所述至少一個(gè)嵌件(24，27)具有圓形、橢圓形、方形或矩形橫截面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述至少一個(gè)嵌件(24，27)的材料含有至少50wt%的鋅。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，所述至少一個(gè)嵌件(24，27)的材料由純鋅構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于，至少最上面一道環(huán)槽(17a)具有至少一個(gè)嵌件(24)。
【文檔編號(hào)】F02B75/08GK104379903SQ201380033004
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月5日
【發(fā)明者】烏爾里希·比朔夫貝格爾, 斯特凡·蓋澤爾曼 申請(qǐng)人:馬勒國(guó)際公司