用于內(nèi)燃機(jī)的活塞及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】活塞頂(10a)和活塞裙(10b)，所述活塞裙(10b)具有相對(duì)的銷(xiāo)軸套(24)并且具有相對(duì)的裙壁(26)，所述相對(duì)的銷(xiāo)軸套(24)具有軸套孔(25)，所述相對(duì)的裙壁(26)具有運(yùn)轉(zhuǎn)表面(27)，罩設(shè)置在活塞(10)的下端。根據(jù)本發(fā)明，所述罩以與所述裙壁(26)一體的、在徑向上向內(nèi)延伸的基部部件(31、32)的形式形成在所述相對(duì)的裙壁(26)的自由端。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于內(nèi)燃機(jī)的活塞及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)、帶有活塞頂和活塞裙的活塞，其中活塞裙具有彼此相對(duì)的、帶有軸套孔的銷(xiāo)軸套，以及彼此相對(duì)的、帶有運(yùn)轉(zhuǎn)表面的裙壁，其中罩設(shè)置在活塞的下端。
【背景技術(shù)】
[0002]從德國(guó)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)DT2539470A1已知正在討論的類(lèi)型的活塞。所述已知的活塞具有布置在其下端用于冷卻油的收集槽。在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間，冷卻油通過(guò)所謂的“振動(dòng)效果”移動(dòng)，這導(dǎo)致提高的冷卻效果。然而，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間一定不能脫離，所以收集槽必須牢固且可靠地緊固至活塞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的為以如下方式開(kāi)發(fā)正在討論的類(lèi)型的活塞:設(shè)置在活塞的下端的罩牢固且可靠地緊固至活塞的下端，并且仍然以在技術(shù)上簡(jiǎn)單的方式。本發(fā)明的另一個(gè)目的為開(kāi)發(fā)用于制造這樣的活塞的方法。
[0004]效果在于罩形成在以基部部件的形式的、彼此相對(duì)的裙壁的自由端上，所述基部部件在徑向上向內(nèi)延伸并且與裙壁一體地形成。
[0005]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，至少活塞的活塞裙通過(guò)鍛造加工制造，在于裙壁延伸部通過(guò)鍛造一體地形成在相互面對(duì)的裙壁上，并且在于裙壁延伸部在整個(gè)徑向上向內(nèi)彎曲，以便產(chǎn)生在徑向上向內(nèi)延伸的基部部件。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提供的基部部件一體地(S卩，不可分離地)連接至活塞，優(yōu)選地通過(guò)鍛造加工。這構(gòu)成了用于制造根據(jù)本發(fā)明的活塞的在技術(shù)上簡(jiǎn)單的方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明提供的基部部件收集流回的冷卻油并且延遲冷卻油沿著曲柄軸方向的流走。冷卻油能夠通過(guò)油噴射嘴被直接導(dǎo)入到基部部件上方的活塞的內(nèi)部，或者能夠流出冷卻管道(如果存在)進(jìn)入到活塞的內(nèi)部。通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間發(fā)生的振動(dòng)效果，由基部部件收集的冷卻油以高頻率沿著軸套孔和活塞頂?shù)姆较蚯昂笠苿?dòng)。這導(dǎo)致改進(jìn)的冷卻效果。
[0008]通過(guò)測(cè)量已經(jīng)證明，活塞頂、環(huán)形溝槽以及軸套孔的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度能夠明顯地降低。相比于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的活塞的200攝氏度至220攝氏度的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度，在根據(jù)本發(fā)明的活塞的情況下的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度被降低了 30 %。
[0009]由于收集到的冷卻油積累在裙壁的區(qū)域中，并且通過(guò)振動(dòng)效果產(chǎn)生的改進(jìn)的冷卻效果以加強(qiáng)的方式發(fā)生在裙壁的區(qū)域，所以根據(jù)本發(fā)明提供的基部部件還允許裙壁的改進(jìn)的冷卻。
[0010]原則上，基部部件的輪廓能夠根據(jù)需要挑選，并且能夠適用于活塞的內(nèi)部形狀。為了獲得最佳地改進(jìn)的冷卻效果，然而基部部件應(yīng)覆蓋活塞的下側(cè)的最大可能的區(qū)域。僅需注意確保在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間可用的用于連接桿的移動(dòng)的足夠的空間。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的方法允許在技術(shù)上特別簡(jiǎn)單地制造根據(jù)本發(fā)明的活塞。通過(guò)簡(jiǎn)單的鍛造加工，具有延伸的裙壁的坯料在工作過(guò)程中被制造。由于通過(guò)簡(jiǎn)單的彎曲加工的裙壁延伸部，裙壁的突出區(qū)域在徑向上向內(nèi)彎曲，以便產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的基部部件。
[0012]有益的發(fā)展從從屬權(quán)利要求顯現(xiàn)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明提供的基部部件能夠與裙壁圍成直角或銳角。在后者的情況下，收集更大量的冷卻油，并且因此進(jìn)一步改進(jìn)了冷卻效果。
[0014]如果根據(jù)本發(fā)明的活塞用于帶有噴射嘴的發(fā)動(dòng)機(jī)中，至少一個(gè)基部部件方便地具有凹槽。
[0015]如果根據(jù)本發(fā)明的活塞額外設(shè)置有帶有至少一個(gè)用于冷卻油的供給開(kāi)口的環(huán)繞的冷卻管道，如果凹槽與至少一個(gè)供給開(kāi)口對(duì)齊地形成則是有益的。在這種情況下，冷卻管道還能夠通過(guò)油噴射嘴供給冷卻油。
[0016]至少一個(gè)基部部件在其面對(duì)活塞內(nèi)部的表面上優(yōu)選地具有至少一個(gè)凹陷，所述凹陷用作油收集容器，并且因此加強(qiáng)了冷卻效果。
[0017]至少一個(gè)孔或者至少一個(gè)在徑向上延伸的槽優(yōu)選地引入在至少一個(gè)裙壁和分配至其的基部部件之間。活塞裙的增加的剛性能夠因此被防止，并且因此在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間避免嚴(yán)重的磨損或者活塞裙的阻塞。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)的優(yōu)選的發(fā)展在于基部部件在它們的背對(duì)活塞的下表面上設(shè)置有用于確定中心并且將活塞固定在夾緊工具中的至少一個(gè)支撐表面。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的活塞的可能需要的最終加工，特別是最終機(jī)加工被簡(jiǎn)化。
[0019]本發(fā)明特別適合具有低壓縮高度的活塞。這些可以是具有或不具有冷卻管道的鋼或輕金屬活塞。例如在德國(guó)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)DE4110306A1中所描述的，使用的優(yōu)選領(lǐng)域涉及不具有冷卻管道的由鋁基材料制成的活塞。
【附圖說(shuō)明】
[0020]下面參照附圖更加詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在并非真正符合比例的示例性圖示中:
[0021]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的、帶有在整個(gè)徑向上向內(nèi)彎曲的裙壁延伸部的活塞的示例性實(shí)施例；
[0022]圖2示出了沿著圖1中的箭頭A的方向的視圖中的根據(jù)圖1的活塞；
[0023]圖3示出了根據(jù)圖1的、帶有軸向裙壁延伸部的活塞的坯料。
【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的活塞10的示例性實(shí)施例?；钊?0能夠由鋼材料或者輕金屬材料，特別是鋁基合金制造?；钊?0優(yōu)選地具有低壓縮高度KH(例如KH/D = 0.27至
0.40)并且能夠形成有或不形成有冷卻管道。在示例性實(shí)施例中，活塞10為由彼此不可分離地連接的(例如通過(guò)焊接加工)活塞頂元件11和主活塞體21組成的整體完整的滑塊裙活塞。活塞頂元件11具有活塞頭12、燃燒凹槽13的壁區(qū)域、環(huán)繞的環(huán)形部16的環(huán)繞的燃燒區(qū)域15和最上方的環(huán)形溝槽17。主活塞體21具有燃燒凹槽13的基部區(qū)域22、環(huán)形部16的兩個(gè)下環(huán)形溝槽23以及彼此相對(duì)的、帶有用于接納活塞銷(xiāo)(未圖示)的軸套孔25的活塞軸套24?；钊S套24以已知的方式本身經(jīng)由彼此相對(duì)的、具有運(yùn)轉(zhuǎn)表面27的裙壁26而彼此連接?；钊斣?1和主活塞體21—起形成外部環(huán)繞冷卻管道18，所述外部環(huán)繞冷卻管道18與環(huán)形部16平齊地布置并且具有至少一個(gè)用于冷卻油的供給開(kāi)口 19。在活塞10的活塞裙1b僅由主活塞體21形成的問(wèn)時(shí)，活塞頂兀件11和王活塞體21 —起形成活塞1的活塞頂I Oa。
[0025]活塞10在其下區(qū)域(S卩，與其運(yùn)轉(zhuǎn)表面27的下邊緣28大約齊平)設(shè)置有形成活塞內(nèi)部10’的罩的兩個(gè)基部部件31、32。通過(guò)在示例性實(shí)施例中的鍛造或彎曲加工，基部部件31、32—體地形成在裙壁26的自由端?；坎考?1、32沿著活塞中心軸線M的方向在徑向上向內(nèi)延伸并且與裙壁26形成直角。然而，基部部件31、32也可以沿著活塞內(nèi)部10’的方向彎起，以便它們與裙壁26形成如在圖1中由虛線指示的銳角?；坎考?1、32的輪廓能夠根據(jù)需要挑選。為了實(shí)現(xiàn)最佳地改進(jìn)的冷卻效果，基部部件31、32應(yīng)當(dāng)，然而，覆蓋活塞10的下側(cè)的最大可能的區(qū)域，其中必須維持用于連接桿的已充分確定尺寸的通道開(kāi)口 33。
[0026]如果根據(jù)本發(fā)明的活塞10意在設(shè)置有噴射冷卻，在示例性實(shí)施例中的基部部件32中，用作從由噴射嘴顯現(xiàn)的冷卻油噴射通道的凹槽34設(shè)置在基部部件中的一個(gè)中。在示例性實(shí)施例中，凹槽34與冷卻通道18中的供給開(kāi)口 19基本上對(duì)準(zhǔn)地布置，以便后者也能夠供給有冷卻油。
[0027]根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的基部部件31、32—體地連接(S卩，不可分離地)至活塞并且捕獲流回的冷卻油并且延遲冷卻油的沿著曲柄軸的方向的流走。通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間發(fā)生的振動(dòng)效果，由基部部件31、32收集的冷卻油以高頻率沿著軸套孔和活塞頂1a的方向前后移動(dòng)。這導(dǎo)致改進(jìn)的冷卻效果，特別是在裙壁26的區(qū)域，因?yàn)槭占睦鋮s油在該區(qū)域積累。
[0028]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，至少活塞10的活塞裙1b通過(guò)鍛造加工制造。在示例性實(shí)施例中，主活塞體21通過(guò)鍛造加工制造。如能夠從圖3采集到的，在鑄造期間裙壁延伸部26’一體地形成在裙壁26上。根據(jù)本發(fā)明提供的鍛造方法還使得能夠限定裙壁延伸部26’的輪廓，以便用于連接桿的通道開(kāi)口33和可選的用于冷卻油的進(jìn)入的凹槽34在成品活塞10中制造不需進(jìn)一步的加工步驟。
[0029]因此，裙壁延伸部26’通過(guò)適當(dāng)?shù)膹澢庸ぱ刂钊行妮SM的方向在整個(gè)徑向上向內(nèi)彎曲，以便它們形成根據(jù)圖1和圖2的在徑向上向內(nèi)延伸的基部部件31、32，以及通道開(kāi)口 33和可選的凹槽34。
[0030]在基部部件31、32的彎曲之前，例如在鍛造期間或者通過(guò)沖壓加工，由于待采用的面對(duì)一個(gè)基部部件或者兩個(gè)基部部件31、32的活塞內(nèi)部的表面上的至少一個(gè)凹陷36、37，能夠增強(qiáng)所述用作油收集容器的凹陷，并且因此增強(qiáng)冷卻效果。
[0031]而且，為了在用于進(jìn)一步的加工步驟(特別是活塞10的最終機(jī)加工中)的夾緊裝置中提供活塞10的支撐，在基部部件31、32的彎曲之后，能夠在基部部件31、32的至少一個(gè)的背對(duì)活塞的下側(cè)采用至少一個(gè)支撐表面35。在活塞10的最終加工后，所述支撐表面35被再次移去。例如，在裙壁延伸部26’的鍛造期間，或者在通過(guò)基部部件31、32的部分沖壓的彎曲之后，特別是在凹陷36、37的制造期間，能夠采用支撐表面35。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞(10)，其具有活塞頂(1a)和活塞裙(10b)，其中所述活塞裙(1b)具有彼此相對(duì)的、帶有軸套孔(25)的銷(xiāo)軸套(24)，以及彼此相對(duì)的、帶有運(yùn)轉(zhuǎn)表面(27)的裙壁(26)，其中罩設(shè)置在所述活塞(10)的下端，其特征在于所述罩以基部部件(31、32)的形式形成在所述彼此相對(duì)的裙壁(26)的自由端上，所述基部部件(31、32)在徑向上向內(nèi)延伸并且與所述裙壁(26) 一體地形成。2.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于所述基部部件(31、32)與所述裙壁(26)—體地鍛造。3.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于所述基部部件(31、32)與所述裙壁(26)圍成直角或者銳角。4.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于至少一個(gè)基部部件(32)具有凹槽(34)。5.如權(quán)利要求4所述的活塞，其特征在于所述活塞頂(1a)具有帶有至少一個(gè)用于冷卻油的供給開(kāi)口(19)的圍繞的冷卻管道(18)，并且所述凹槽(34)與至少一個(gè)所述供給開(kāi)口(19)對(duì)齊地形成。6.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于至少一個(gè)基部部件(31、32)在其面對(duì)活塞內(nèi)部的表面上具有至少一個(gè)凹陷(36、37)。7.如權(quán)利要求1所述的活塞，其特征在于至少一個(gè)孔(38、39)或者至少一個(gè)在徑向上延伸的槽引入在至少一個(gè)裙壁(26)和分配至其的所述基部部件(31、32)之間。8.—種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞(10)的制造方法，所述活塞(10)帶有活塞頂(1a)和活塞裙(1b)，其中所述活塞裙(1b)具有彼此相對(duì)的、帶有軸套孔(25)的銷(xiāo)軸套(24)，以及彼此相對(duì)的、帶有運(yùn)轉(zhuǎn)表面(27)的裙壁(26)，其中罩設(shè)置在所述活塞(10)的下端，其特征在于至少一個(gè)所述活塞裙(1b)通過(guò)鍛造加工制造，裙壁延伸部(26’)通過(guò)鍛造一體地形成在所述彼此相對(duì)的裙壁(26)上，并且所述裙壁延伸部(26’)在整個(gè)徑向上向內(nèi)彎曲，以便產(chǎn)生在徑向上向內(nèi)延伸的基部部件(31、32)。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述基部部件(31、32)在它們的背對(duì)所述活塞(10)的下表面上設(shè)置有用于確定中心并且將活塞(10)固定在夾緊工具中的至少一個(gè)支撐表面(35)。
【文檔編號(hào)】F02F3/20GK105874192SQ201480071305
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2014年10月28日
【發(fā)明人】沃爾夫?qū)ひ了谷R爾
【申請(qǐng)人】馬勒國(guó)際有限公司