用于内燃机的活塞及其制造方法
【专利摘要】活塞顶(10a)和活塞裙(10b)，所述活塞裙(10b)具有相对的销轴套(24)并且具有相对的裙壁(26)，所述相对的销轴套(24)具有轴套孔(25)，所述相对的裙壁(26)具有运转表面(27)，罩设置在活塞(10)的下端。根据本发明，所述罩以与所述裙壁(26)一体的、在径向上向内延伸的基部部件(31、32)的形式形成在所述相对的裙壁(26)的自由端。
【专利说明】
用于内燃机的活塞及其制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于内燃机、带有活塞顶和活塞裙的活塞，其中活塞裙具有彼此相对的、带有轴套孔的销轴套，以及彼此相对的、带有运转表面的裙壁，其中罩设置在活塞的下端。
【背景技术】
[0002]从德国公开说明书DT2539470A1已知正在讨论的类型的活塞。所述已知的活塞具有布置在其下端用于冷却油的收集槽。在发动机的运转期间，冷却油通过所谓的“振动效果”移动，这导致提高的冷却效果。然而，由于在发动机的运转期间一定不能脱离，所以收集槽必须牢固且可靠地紧固至活塞。
【发明内容】
[0003]本发明的目的为以如下方式开发正在讨论的类型的活塞:设置在活塞的下端的罩牢固且可靠地紧固至活塞的下端，并且仍然以在技术上简单的方式。本发明的另一个目的为开发用于制造这样的活塞的方法。
[0004]效果在于罩形成在以基部部件的形式的、彼此相对的裙壁的自由端上，所述基部部件在径向上向内延伸并且与裙壁一体地形成。
[0005]在根据本发明的方法中，至少活塞的活塞裙通过锻造加工制造，在于裙壁延伸部通过锻造一体地形成在相互面对的裙壁上，并且在于裙壁延伸部在整个径向上向内弯曲，以便产生在径向上向内延伸的基部部件。
[0006]根据本发明提供的基部部件一体地(S卩，不可分离地)连接至活塞，优选地通过锻造加工。这构成了用于制造根据本发明的活塞的在技术上简单的方法。
[0007]根据本发明提供的基部部件收集流回的冷却油并且延迟冷却油沿着曲柄轴方向的流走。冷却油能够通过油喷射嘴被直接导入到基部部件上方的活塞的内部，或者能够流出冷却管道(如果存在)进入到活塞的内部。通过在发动机的运转期间发生的振动效果，由基部部件收集的冷却油以高频率沿着轴套孔和活塞顶的方向前后移动。这导致改进的冷却效果。
[0008]通过测量已经证明，活塞顶、环形沟槽以及轴套孔的运转温度能够明显地降低。相比于根据现有技术的活塞的200摄氏度至220摄氏度的运转温度，在根据本发明的活塞的情况下的运转温度被降低了 30 %。
[0009]由于收集到的冷却油积累在裙壁的区域中，并且通过振动效果产生的改进的冷却效果以加强的方式发生在裙壁的区域，所以根据本发明提供的基部部件还允许裙壁的改进的冷却。
[0010]原则上，基部部件的轮廓能够根据需要挑选，并且能够适用于活塞的内部形状。为了获得最佳地改进的冷却效果，然而基部部件应覆盖活塞的下侧的最大可能的区域。仅需注意确保在发动机的运转期间可用的用于连接杆的移动的足够的空间。
[0011]根据本发明的方法允许在技术上特别简单地制造根据本发明的活塞。通过简单的锻造加工，具有延伸的裙壁的坯料在工作过程中被制造。由于通过简单的弯曲加工的裙壁延伸部，裙壁的突出区域在径向上向内弯曲，以便产生根据本发明的基部部件。
[0012]有益的发展从从属权利要求显现。
[0013]根据本发明提供的基部部件能够与裙壁围成直角或锐角。在后者的情况下，收集更大量的冷却油，并且因此进一步改进了冷却效果。
[0014]如果根据本发明的活塞用于带有喷射嘴的发动机中，至少一个基部部件方便地具有凹槽。
[0015]如果根据本发明的活塞额外设置有带有至少一个用于冷却油的供给开口的环绕的冷却管道，如果凹槽与至少一个供给开口对齐地形成则是有益的。在这种情况下，冷却管道还能够通过油喷射嘴供给冷却油。
[0016]至少一个基部部件在其面对活塞内部的表面上优选地具有至少一个凹陷，所述凹陷用作油收集容器，并且因此加强了冷却效果。
[0017]至少一个孔或者至少一个在径向上延伸的槽优选地引入在至少一个裙壁和分配至其的基部部件之间。活塞裙的增加的刚性能够因此被防止，并且因此在发动机的运转期间避免严重的磨损或者活塞裙的阻塞。
[0018]根据本发明的发动的优选的发展在于基部部件在它们的背对活塞的下表面上设置有用于确定中心并且将活塞固定在夹紧工具中的至少一个支撑表面。结果，根据本发明的活塞的可能需要的最终加工，特别是最终机加工被简化。
[0019]本发明特别适合具有低压缩高度的活塞。这些可以是具有或不具有冷却管道的钢或轻金属活塞。例如在德国公开说明书DE4110306A1中所描述的，使用的优选领域涉及不具有冷却管道的由铝基材料制成的活塞。
【附图说明】
[0020]下面参照附图更加详细地说明本发明的示例性实施例。在并非真正符合比例的示例性图示中:
[0021]图1示出了根据本发明的、带有在整个径向上向内弯曲的裙壁延伸部的活塞的示例性实施例；
[0022]图2示出了沿着图1中的箭头A的方向的视图中的根据图1的活塞；
[0023]图3示出了根据图1的、带有轴向裙壁延伸部的活塞的坯料。
【具体实施方式】
[0024]图1和图2示出了根据本发明的活塞10的示例性实施例。活塞10能够由钢材料或者轻金属材料，特别是铝基合金制造。活塞10优选地具有低压缩高度KH(例如KH/D = 0.27至
0.40)并且能够形成有或不形成有冷却管道。在示例性实施例中，活塞10为由彼此不可分离地连接的(例如通过焊接加工)活塞顶元件11和主活塞体21组成的整体完整的滑块裙活塞。活塞顶元件11具有活塞头12、燃烧凹槽13的壁区域、环绕的环形部16的环绕的燃烧区域15和最上方的环形沟槽17。主活塞体21具有燃烧凹槽13的基部区域22、环形部16的两个下环形沟槽23以及彼此相对的、带有用于接纳活塞销(未图示)的轴套孔25的活塞轴套24。活塞轴套24以已知的方式本身经由彼此相对的、具有运转表面27的裙壁26而彼此连接。活塞顶元件11和主活塞体21—起形成外部环绕冷却管道18，所述外部环绕冷却管道18与环形部16平齐地布置并且具有至少一个用于冷却油的供给开口 19。在活塞10的活塞裙1b仅由主活塞体21形成的问时，活塞顶兀件11和王活塞体21 —起形成活塞1的活塞顶I Oa。
[0025]活塞10在其下区域(S卩，与其运转表面27的下边缘28大约齐平)设置有形成活塞内部10’的罩的两个基部部件31、32。通过在示例性实施例中的锻造或弯曲加工，基部部件31、32—体地形成在裙壁26的自由端。基部部件31、32沿着活塞中心轴线M的方向在径向上向内延伸并且与裙壁26形成直角。然而，基部部件31、32也可以沿着活塞内部10’的方向弯起，以便它们与裙壁26形成如在图1中由虚线指示的锐角。基部部件31、32的轮廓能够根据需要挑选。为了实现最佳地改进的冷却效果，基部部件31、32应当，然而，覆盖活塞10的下侧的最大可能的区域，其中必须维持用于连接杆的已充分确定尺寸的通道开口 33。
[0026]如果根据本发明的活塞10意在设置有喷射冷却，在示例性实施例中的基部部件32中，用作从由喷射嘴显现的冷却油喷射通道的凹槽34设置在基部部件中的一个中。在示例性实施例中，凹槽34与冷却通道18中的供给开口 19基本上对准地布置，以便后者也能够供给有冷却油。
[0027]根据本发明设置的基部部件31、32—体地连接(S卩，不可分离地)至活塞并且捕获流回的冷却油并且延迟冷却油的沿着曲柄轴的方向的流走。通过在发动机的运转期间发生的振动效果，由基部部件31、32收集的冷却油以高频率沿着轴套孔和活塞顶1a的方向前后移动。这导致改进的冷却效果，特别是在裙壁26的区域，因为收集的冷却油在该区域积累。
[0028]在根据本发明的方法中，至少活塞10的活塞裙1b通过锻造加工制造。在示例性实施例中，主活塞体21通过锻造加工制造。如能够从图3采集到的，在铸造期间裙壁延伸部26’一体地形成在裙壁26上。根据本发明提供的锻造方法还使得能够限定裙壁延伸部26’的轮廓，以便用于连接杆的通道开口33和可选的用于冷却油的进入的凹槽34在成品活塞10中制造不需进一步的加工步骤。
[0029]因此，裙壁延伸部26’通过适当的弯曲加工沿着活塞中心轴M的方向在整个径向上向内弯曲，以便它们形成根据图1和图2的在径向上向内延伸的基部部件31、32，以及通道开口 33和可选的凹槽34。
[0030]在基部部件31、32的弯曲之前，例如在锻造期间或者通过冲压加工，由于待采用的面对一个基部部件或者两个基部部件31、32的活塞内部的表面上的至少一个凹陷36、37，能够增强所述用作油收集容器的凹陷，并且因此增强冷却效果。
[0031]而且，为了在用于进一步的加工步骤(特别是活塞10的最终机加工中)的夹紧装置中提供活塞10的支撑，在基部部件31、32的弯曲之后，能够在基部部件31、32的至少一个的背对活塞的下侧采用至少一个支撑表面35。在活塞10的最终加工后，所述支撑表面35被再次移去。例如，在裙壁延伸部26’的锻造期间，或者在通过基部部件31、32的部分冲压的弯曲之后，特别是在凹陷36、37的制造期间，能够采用支撑表面35。
【主权项】
1.一种用于内燃机的活塞(10)，其具有活塞顶(1a)和活塞裙(10b)，其中所述活塞裙(1b)具有彼此相对的、带有轴套孔(25)的销轴套(24)，以及彼此相对的、带有运转表面(27)的裙壁(26)，其中罩设置在所述活塞(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对的裙壁(26)的自由端上，所述基部部件(31、32)在径向上向内延伸并且与所述裙壁(26) 一体地形成。2.如权利要求1所述的活塞，其特征在于所述基部部件(31、32)与所述裙壁(26)—体地锻造。3.如权利要求1所述的活塞，其特征在于所述基部部件(31、32)与所述裙壁(26)围成直角或者锐角。4.如权利要求1所述的活塞，其特征在于至少一个基部部件(32)具有凹槽(34)。5.如权利要求4所述的活塞，其特征在于所述活塞顶(1a)具有带有至少一个用于冷却油的供给开口(19)的围绕的冷却管道(18)，并且所述凹槽(34)与至少一个所述供给开口(19)对齐地形成。6.如权利要求1所述的活塞，其特征在于至少一个基部部件(31、32)在其面对活塞内部的表面上具有至少一个凹陷(36、37)。7.如权利要求1所述的活塞，其特征在于至少一个孔(38、39)或者至少一个在径向上延伸的槽引入在至少一个裙壁(26)和分配至其的所述基部部件(31、32)之间。8.—种用于内燃机的活塞(10)的制造方法，所述活塞(10)带有活塞顶(1a)和活塞裙(1b)，其中所述活塞裙(1b)具有彼此相对的、带有轴套孔(25)的销轴套(24)，以及彼此相对的、带有运转表面(27)的裙壁(26)，其中罩设置在所述活塞(10)的下端，其特征在于至少一个所述活塞裙(1b)通过锻造加工制造，裙壁延伸部(26’)通过锻造一体地形成在所述彼此相对的裙壁(26)上，并且所述裙壁延伸部(26’)在整个径向上向内弯曲，以便产生在径向上向内延伸的基部部件(31、32)。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述基部部件(31、32)在它们的背对所述活塞(10)的下表面上设置有用于确定中心并且将活塞(10)固定在夹紧工具中的至少一个支撑表面(35)。
【文档编号】F02F3/20GK105874192SQ201480071305
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2014年10月28日
【发明人】沃尔夫冈·伊斯莱尔
【申请人】马勒国际有限公司