专利名称：：内燃机用两件式活塞的制作方法
技术领域：
：本发明涉及根据主权利要求及从属权利要求5、8和9的前序部分描述的一种内燃机用两件式活塞。
背景技术：
：文件号为102005.021427.4的德国专利申请描述了一种两件式内燃机用活塞，其由一活塞上部与一活塞下部组成。活塞上部构成了活塞顶，且包含一位于离活塞顶远端的底面上、与活塞同轴的带外螺纹的圆柱形螺栓。活塞下部包含一个薄壁式有弹性的上部基座，在其中心部位上加工出一个凸出向活塞顶方向的薄壁造型活塞销，使其具备一个伸縮性活塞销的功能。伸縮性活塞销中有一与活塞同轴的开口，通过开口可放置活塞上部的螺栓，通过一在螺栓上旋紧的螺母将活塞上部和下部紧固在一起。由于上部基座弹性和伸縮性活塞销的可伸展性，螺栓连接被置于预应力下，由此保证螺栓连接的高可靠性。此种设计的缺陷在于，带有如此造型活塞销的活塞下部上部基座制造非常昂贵。不论活塞下部是铸造还是锻造，都会需要漫长的上部基座中心区域的加工工作和专门制作伸縮性活塞销的切削加工工作。需要注意的是，此处还有严格的加工公差要求，这样才能让上部基座中间部位以及伸縮性活塞销拥有所期望的弹性特征。
发明内容因此，本发明的任务在于，简化这一活塞上部和下部通过一伸縮性活塞销相互连接的两件式活塞的生产过程，并降低其生产成本。根据本发明，该任务是通过主权利要求和从属权利要求的特征得以解决。根据本发明目的设计的装置在从属权利要求中说明。相比一个加工出伸縮性活塞销的上活塞座中间区，一个分离式伸縮性活塞销更有优势，它加工更方便，成本更低，且方便采用比制造整个活塞下部上活塞座的普通材料更加昂贵的材料。下面附图中介绍了几个本发明的实施例。图1示出了一两件式活塞，其两部分通过一个伸縮性活塞销彼此相连；图2示出了图1中两件式活塞的剖面图，图中示出贯通式冷却油通道；图3示出了用于将活塞的两部分紧固在一起所用螺母的俯视图；图4示出了图3中螺母的剖面图；图5示出了图3及图4中螺母的示意图；图6示出了依据本发明构思的另外一种活塞装置，其活塞两部分采用一个六角螺栓连接；图7为图6中A部分的放大图；图8为另一种活塞装置的放大图，其活塞两部分的螺栓连接采用了另一种形状的伸縮性活塞销；图9示出了图8另一种剖面图，其中六角螺母也为剖面图状态。具体实施方式图1示出了一两件式冷却活塞1，其由上部2和下部3组成。活塞上部2和下部3都可以由铝、钢或球墨铸铁(球墨铸铁为德国标准(DIN1693))制造。活塞顶4构成活塞上部2的轴向上表面，且内表面包围一个燃烧室凹坑5。活塞顶4的外廓上预制一道环岸6，在其靠近活塞顶一侧有一火力岸7，火力岸下侧为环槽8，用于将活塞安装在图中未展示的活塞环上。在活塞下部3离活塞顶4远端方向的底面上为两个螺栓头定位面9、9'，以及各相配的螺栓孔腔10、10'。两个螺栓头定位面9、9'通过活塞柄13相互连接。活塞1上部2与下部3通过一个内圈接触面14和一个与其同轴的外圈接触面15相互接触。活塞上部2和下部3各包含相对应的盲孔16和17,分别在活塞上部和下部正相对位置上。一个两头各安装在盲孔16、17中的定位销钉ll将活塞上部2和下部3按对应的旋转方位连接在一起。在活塞1上部2以及下部3的顶侧环状区域中，设置了冷却油外环通道22，其径向上由活塞外部环岸6构成外沿，由活塞下部3上表面上预制的底座18与活塞顶4拼合构成内沿，轴向上由活塞下部3构成下沿。通过至少一条冷却油导入道52(图2中)，可将冷却油导入冷却油通道22中。活塞1还包括另一条与活塞轴线12同轴的环状冷却油内环通道24，它的直径小于冷却油外环通道22，且设置在冷却油外环通道22环绕内。冷却油内环通道24在轴向上由活塞顶4构成上沿，由活塞下部3上部基座25的上表面构成下沿，径向上由底座18构成外沿，由螺栓31构成内沿。此处活塞下部3上部基座25包含一个径向内侧开口27。螺栓31为圆柱形，与活塞轴线12同轴，被预制在活塞顶4的下表面上。螺栓31的末端方向为远离活塞顶，末端表面有外螺纹32(图2)，其对应一个六角螺母29的内螺纹，可让六角螺母29旋紧在外螺纹32上。通过六角螺母29，可通过一个位于六角螺母29上表面23和下部3上部基座25之间的伸縮性活塞销26，将活塞上部2和下部3旋紧在一起。为此目的，伸縮性活塞销26在靠近活塞顶一端有一个内收环套28，在远远离活塞顶一端处有一个沿远离活塞顶方向扩口的圆锥形接触面19。在将活塞上部2和下部3用螺栓旋紧过程中，首先应该将定位销钉11插入活塞下部3上部基座25上预制的盲孔17，然后将活塞上部2和下部3同轴拼接在一起。这里活塞下部3的靠近活塞顶方向边沿包含一个承重岸46，从剖面图上在其径向内侧、轴向在靠近活塞顶4方向上包含一个台阶。对应于此，环岸6下表面内侧壁制有一个圆柱形凹槽47，其内侧形状正与承重岸46的外侧形状吻合。组装时，首先通过承重岸46组合到凹槽47中，就可以实现上部2与下部3的同轴对准。在这里还需将上部2绕活塞轴线12转动，直到盲孔16对正定位销钉，此时可将承重岸46完全压入凹槽47，且可将定位销钉11插入盲孔16。然后可通过开口27将伸縮性活塞销26放入，并将六角螺母29旋紧在螺栓31的外螺纹32上。这样六角螺母29就通过它的上表面23压在环套28的背离活塞顶内接触面20上，且伸縮性活塞销26接触锥面19接触到开口27径向内侧的一段向下扩口的锥形内接触面21。此处锥形面21的锥度至少要大致等于接触锥面19的锥度。六角螺母29要以一定的扭矩旋紧，以使六角螺母29通过对环套28内接触面20的压力，以及因此而产生对伸縮性活塞销26施加的拉应力，使伸缩性活塞销26产生一定的伸展，这样就施加一个持续的预应力于螺栓连接上，来保证螺栓连接的高可靠性。由此螺栓31也会产生一个伸展，且活塞顶4的径向内侧部分也会产生一个指向为螺栓头定位面9、9'的盘形弹性凸起变形。此外伸縮性活塞销26采用一种贵金属合金钢制作，这样就保证活塞上部2和下部3之间螺栓连接的可靠性。在一种图中未示出的本发明装置中，伸縮性活塞销26离活塞顶方向远端的接触面19可为球形造型或碗型造型，对应于与其相接触的活塞下部3上部基座25内接触面21也应为一个相互填充的匹配造型。如图2清晰展示，环套28中含一圆型开口30，其直径要大于螺栓31直径，这样在螺栓31和环套28之间会存在一个环形空隙33。六角螺母29在它上表面23上加工有径向凹槽34、34',其径向内侧开口在环形空隙33上。伸縮性活塞销26的内径大于六角螺母29的外径，所以在六角螺母29和伸縮性活塞销26间也存在一圆柱状环形间隙35，其离活塞顶远端的开口于活塞内室36，其离活塞顶近端的开口与凹槽34、34'相连。冷却油外环通道22和冷却油内环通道24通过径向的预制溢出通道37、37'相连。如图中线38所示，由此形成了一条贯通的油路，为首先经冷却油导入道52将冷却油导入冷却油外环通道22，然后经过溢出通道37、37，流入冷却油内环通道24，再经过环形空隙33，到凹槽34、34'，最后经环形间隙35流回活塞内室36。图3示出了将活塞的上部2和下部3紧固在一起所用六角螺母29的俯视图。图4示出了其剖面图，图5示出了其示意图。图3示出了典型的凹槽34、34，布置方式，其中4条径向凹槽34至34，，，以其长轴48、48'、48''、48''，将上表面23周长均分为四。每两条长轴48-48，，48，-48，，，48，，-48，，，，48，，，-48都形成90度直角。图4示出了六角螺母29沿图3中剖线DD的剖面图，其中示出了凹槽构成的U形截面形状，由例如凹槽34'和凹槽34'，和34'，，中的径向内侧边缘的俯视图。图5示出了六角螺母29的示意图，其特别展示了凹槽34、34'、图6和图7示出了根据本发明开发的另一种装置，特别是，其与图l至5示出的装置区别在于，活塞1'上部2'与下部3'通过一个六角螺栓39彼此相连，六角螺栓39的头部40与伸縮性活塞销26，环套28'之间有一轴向短环状垫块41，其预制了一个或多个贯通的径向通孔42、42'，冷却油可通过它们从伸縮性活塞销26'环套28'与螺栓39外层之间的环形空隙33'，流入伸縮性活塞销26'与螺栓头部40之间的环形间隙35'。由此处冷却油可流回活塞内室36'。图7为图6中A部分的放大图。图8为部分剖面图，图9为全剖面图，介绍了包含另一种形状的縮性活塞销26''的活塞l''，其靠近活塞顶一端包含一径向内收环套28，其远离活塞顶一端包含一径向外张环套44。外张环套44上靠近活塞顶侧预制一沿径向的接触面19'。对应它的是在活塞下部3'上部基座25'里的开口27'内侧上预制的一个有弹性的悬空式支撑架45，其在远离活塞顶方向上收口，且在离活塞顶远端一侧下表面预制一沿径向的内接触面21'。在将活塞上部2'，与活塞下部3''旋紧过程中，接触面19'与21'接合在一起，这时伸縮性活塞销26''和螺栓31不仅有一轴向伸展，活塞顶4，的中部产生一朝向活塞轴的盘形弹性凸起变形且悬空式支撑架45也会有一朝向活塞顶4'的盘形弹性凸起变形。这些活塞组件的弹性形变产生加于螺栓连接上的预应力，保证了螺栓连接的高可靠性。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>30环套28上开口31螺栓32外侧螺纹33，33'环套28与螺栓31之间的环形空隙34，34'，34，，，34，，，六角螺母29上的凹槽35六角螺母29和伸縮性活塞销26间的环形间隙35'螺栓39头部40与伸縮性活塞销26'之间的第三环形间隙36，36'活塞内室37，37，，37，，溢出通道38指示线39六角螺栓40六角螺栓39头部41垫块42，42，垫块41上的通孔43伸縮性活塞销44环套45悬空式支撑架46承重岸47凹槽48，48，，48，，，48，，，凹槽34，34'，34，，，34，，，的纵向轴49盲孔50垫块41上表面51六角螺栓39头部40支承面52，52'冷却油导入道53六角螺母29螺杆与垫块41之间的第一环形间隙54垫块41与伸縮性活塞销26'之间的第二环形间隙权利要求1.内燃机用两件式活塞(1，1”)，-带一构成有活塞顶(4，4’)的活塞上部(2，2”)；-在活塞上部(2，2”)离活塞顶(4，4’)远端的下表面上预制一与活塞轴线(12)同轴的且有外螺纹(32)的圆柱形螺栓(31)；-带一活塞下部(3，3”)，其底面设有带螺栓孔腔(10、10’)的螺栓头定位面(9、9’)以及与螺栓头定位面(9、9’)相连的活塞柄(13)；-活塞下部(3，3’，3”)具有一上部基座25，其包含一个与活塞轴线(12)同轴的开口(27)，穿过它可放置螺栓(31)，用它可通过一在螺栓(31)上旋紧的螺母(29)将活塞上部(2，2”)和下部(3，3”)旋紧在一起；其特征在于，-开口(27)径向内侧具有一朝向活塞柄的环状接触面(21)，其设于比六角螺母(29)上表面(23)离活塞顶(4)更远处的位置上；-在六角螺母上表面(23)和开口环状接触面(21)之间设有一伸缩性活塞销(26)，它一方面在靠近活塞顶一端具有一内收环套(28)，环套背离活塞顶一侧为其内接触面(20)，六角螺母(29)上表面(23)靠在此面上；另一方面，活塞销(26)在远离活塞顶区域具有一个朝向活塞顶方向的接触面(19)，与开口环状接触面(21)靠接。2.如权利要求l所述的活塞，其特征在于，伸縮性活塞销(26)在背离活塞顶远端处的接触面(19)以及开口(27)径向内侧的环状接触面(21)造型为沿远离活塞顶的方向扩口。3.如权利要求l所述的活塞，其特征在于，伸縮性活塞销(26)离活塞顶远端处的接触面(19)为球形造型。4.如权利要求l所述的活塞，其特征在于，伸縮性活塞销(26)离活塞顶远端处的接触面(19)为碗形造型。5.带权利要求l前序部分特征的活塞，其中，-活塞(1，T')在靠近活塞顶部分环状区域中具有一环状冷却油外环通道(22)，它通过至少一条冷却油导入道(52)与活塞内室(36)相通；-活塞(1，T，)在冷却油外环通道(22)内侧具有一条与活塞轴线(12)同轴的、由螺栓(31)构成内沿的环状冷却油内环通道(24)，它通过至少一条径向的溢出通道(37，37')与冷却油外环通道(22)相连；-在伸縮性活塞销(26)环套(28)和螺栓(31)之间存在一个环形空隙(33);其特征在于，-六角螺母(29)在其上表面(23)上具有至少一条径向凹槽(34、34，、34，，、34，，，)，其径向内侧开口在环形空隙(33)上；-在六角螺母(29)和伸縮性活塞销(26、26'')间存在一间隙(35)，其离活塞顶近端的开口与至少一条凹槽(34、34，、34'，、34，'，)相连；-间隙(35)其离活塞顶远端的开口于活塞内室(36);-由此形成一条贯通的冷却油通路，即为首先经冷却油导入道(52)，经冷却油外环通道(22)，经至少一条溢出通道(37、37')，经冷却油内环通道(24)，经环套(28)和螺栓(31)之间的环形空隙(33)，经六角螺母(29)上表面(23)至少一条凹槽(34、34'、34'，、34，'，)，到六角螺母(29)和螺栓(31)之间的间隙(35)。6.如权利要求5所述的活塞，其特征在于，六角螺母(29)在其上表面(23)具有将上表面周长均分为四的4条径向凹槽(34，34'，34，，，34，'，)。7.如权利要求1，5或6所述的活塞，其特征在于，在伸縮性活塞销(26'，)远离活塞顶一端设有一径向外张环套(44)，环套靠近活塞顶侧预制一沿径向的接触面(19，)，在开口(27')内壁上预制一个有弹性的悬空式支撑架(45)，其在远离活塞顶方向上收口，且在离活塞顶远端一侧下表面预制一沿径向的内接触面(21')，内接触面与接触面(19')靠合。8.内燃机用两件式活塞(l')，-带一活塞上部(2，)，其构成一活塞顶(4'，)；-在活塞上部(2')背离活塞顶(4'，)的底面上设有一与活塞轴线(12)同轴的带内螺纹的螺栓孔(49);-带一活塞下部(3')，在其底面上设有带螺栓孔腔(l(T'、10，'')的两个螺栓头定位面(9'，、9'，，)以及将螺栓头定位面(9，，、，，')相互连接的活塞柄13'。-活塞下部(3')具有一上活塞基座(25，，)，基带一与活塞轴线(12)同轴的开口(27)，通过开口将活塞上部(2')与活塞下部(3')以一个旋紧在螺栓孔(49)中的六角螺栓(39)连接在一起；其特征在于--开口(27'，)内侧包具有一沿径向的环形内接触面(21'，)；-六角螺栓(39)头部(40)具有一径向外侧的朝向活塞顶方向的支撑面(51);-在支撑面(51)上安置一短环状垫块(41)，垫块上表面(50)空间上位于活塞顶(4'，)与接触面(21，')之间；-在环状垫块(41)支撑面(51)与接触面(21，')之间安置一伸縮性活塞销(26')，其靠近活塞顶一端包含一径向内收环套(28，)，环套背离活塞顶一面上预制径向内接触面(20)，接触面与垫块上表面(50)接合；活塞销离活塞顶远端一侧包含一朝向活塞顶方向的接触面(19)，其与内接触面(21'，)靠合。9.如权利要求8的前序部分特征的活塞，-活塞(r)在靠近活塞顶部分环状区域具有一环状冷却油外环通道(22')，其通过至少一条冷却油导入道(52')与活塞内室(36')相通；-活塞(T)在冷却油外环通道(22')内侧具有一条与活塞轴线(12)同轴的环状冷却油内环通道(24')，由六角螺栓(39)构成其内沿；其通过至少一条径向的溢出通道(37')与冷却油外环通道(22')相连；-在伸縮性活塞销(26')环套(28')和六角螺栓(39)外壁之间存在一个环形空隙(33');其特征在于，-在六角螺栓(39)头部(40)与环套(28，)之间安置一短环状垫块(41);-环状垫块(41)内径大于六角螺栓(39)外壁直径，使其之间存在第一环形间隙(53);-环状垫块(41)外径小于伸縮性活塞销(26，)内壁直径，使其之间存在第二环形间隙(54);-环状垫块(41)预制了至少一个贯通的径向通孔(42、42')作为第一环形间隙(53)与第二环形间隙(54)的通道；-六角螺栓(39)头部(40)外径小于伸縮性活塞销(26，)内径，使六角螺栓头部(40)与伸縮性活塞销(26，)之间存在第三环形间隙(35');-由此形成一条贯通的冷却油通路，即为首先经冷却油导入道(52，)，经冷却油外环通道(22，)，经至少一条溢出通道(37，')，经冷却油内环通道(24')，经环形空隙(33')，经第一环形间隙(53)，经垫块(41)上至少一个通孔(42、42')，经第二环形间隙(54)到第三环形间隙(35，)。全文摘要本发明涉及一种内燃机用两件式活塞(1)，其由一活塞上部(2)与一活塞下部(3)组成，活塞下部(3)包含一上部活塞基座(25)，基座包含一与活塞轴线(12)同轴的开口(27)，通过开口可安置一加工于活塞上部的螺栓(31)，通过旋紧在螺栓上的六角螺母(29)可将活塞上部(2)与活塞下部(3)紧固在一起。在活塞上部与下部之间安置一伸缩式活塞销，其在靠近活塞顶一端包含一内收环套(28)，其与六角螺母(29)上表面(23)接合；活塞销远离活塞顶一端包含一个朝向活塞顶方向的接触面(19)，与开口(27)内侧接触面(21)接合。通过这种方式可实现生产成本低廉的两件式活塞，其上部下部通过伸缩式活塞销中螺栓连接在一起，并由于加于螺栓上的弹性预应力可保证螺栓连接的可靠性。文档编号F02F3/00GK101253322SQ200680032157公开日2008年8月27日申请日期2006年8月31日优先权日2005年9月1日发明者迪特尔·梅斯默申请人:马勒国际公司