内燃机的活塞的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有活塞头(13，113)和活塞裙(14，114)的内燃机活塞(10，110)，其中活塞(10，110)具有活塞主体(11，111)和活塞环部件(12，112)，特征在于，活塞主体(11，111)具有相对于活塞(10，110)中轴(M)径向偏移和/或倾斜的活塞顶凹坑(21，121)、活塞冠的部件(19a)以及活塞裙(14，114)，活塞环部件(12，112)具有活塞冠的部件(19b)、环形的活塞顶岸(22，122)和设置有环形槽的环形的活塞环带(23，123)，活塞主体(11，111)和活塞环部件(12，112)成型在活塞顶凹坑(21，121)区域的外部侧面(25，125)和活塞环带(23，123)区域的内部侧面(26，126)之间的环形的冷却通道(24，124)，活塞主体(11，111)和活塞环部件(12，112)在活塞冠(19a,19b)区域具有环形的接缝(28，128)并通过接缝不可分离的相互连接。
【专利说明】内燃机的活塞
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有活塞头和活塞裙的内燃机活塞，其中该活塞具有活塞主体和活塞环部件。
【背景技术】
[0002]德国专利申请DE 10 2011 111 319.7公开了一种具有降低了结构高度的活塞，其由活塞主体和活塞环部件组成并且具有活塞顶凹坑，其中活塞主体和活塞环部件在活塞顶凹坑区域具有环形的接缝，并通过接缝不可分离的相互连接。
[0003]问题在于，这样的活塞构造导致了具有非中心(不对称)的活塞顶凹坑的活塞的生产困难或者完全无法生产。为此，已经在完成的活塞中形成不对称结构的各个结构区域内，活塞主体和活塞环部件必须相互完美协调并且自身不对称成型。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于继续改善这一类的活塞，从而以尽可能简单的方式来生产具有不对称构造的活塞顶凹坑的活塞。
[0005]解决方案在于，活塞主体具有相对于活塞的中轴偏移和/或倾斜的活塞顶凹坑、活塞冠的部件以及活塞裙，活塞环部件具有活塞冠的部件、环形的活塞顶岸和设置环形槽的环形的活塞环带，活塞主体和活塞环部件成型延伸在活塞顶凹坑的壁区域和活塞环带的壁区域之间的环形的冷却通道，活塞主体和活塞环部件在活塞冠区域具有环形的接缝，并通过接缝不可分离的相互连接。
[0006]本发明的思想在于，活塞设置为具有作为单独部件成型的活塞环部件，其中环形的冷却通道部分由活塞主体，部分由活塞环部件构成并且其中接缝设置在活塞冠区域。这样的设计使得具有相对于活塞的中轴径向偏移和/或倾斜的活塞顶凹坑的活塞可以顺利生产，因为活塞顶凹坑完全由活塞主体构成。于是，这种不对称成型的活塞主体能够与轴对称成型的活塞环部件相连。另外，能够在后来的冷却通道区域内分开加工活塞主体和活塞环部件，冷却通道的内部结构及其冷却能力能够适应现代内燃机的各种需求。
[0007]从属权利要求给出了本发明有利的扩展方案。
[0008]按照本发明的活塞的设计，活塞顶凹坑设置为相对于活塞的中轴偏移最多3mm，这在迄今的活塞设计中是不可能的。
[0009]当活塞顶凹坑设置为倾斜于活塞的中轴时，活塞顶凹坑的中轴与活塞的中轴形成最多为10°的锐角α。
[0010]设置在活塞冠区域的接缝优选平行于活塞的中轴。
[0011]冷却通道的内壁可以平行于活塞的中轴。当活塞顶凹坑设置为倾斜于活塞的中轴时，冷却通道的内壁也可以平行于活塞顶凹坑的中轴。因而冷却通道的冷却能力得以优化。
[0012]在冷却通道中额外设置至少一个导热部件，该导热部件在活塞顶凹坑上或者在活塞冠上对于冷却通道中的冷却油有针对性地具有特别高的热负载。因而优选地冷却按照本发明的活塞的热负载特别强的区域。
[0013]优选的扩展方案是环形的凹槽成型在活塞头和活塞裙之间。这种具有热去耦裙的活塞特征在于高的负载能力。在该活塞中，冷却通道以已知的方式由密封部件关闭。接缝在活塞冠区中的定位还给具有热去耦裙的活塞带来了另外的优势，在接合活塞主体和活塞环部件的过程中可能产生的焊接残留物(例如，激光焊接过程中的焊珠)不会留在之后的冷却通道中，而是能够从尚未关闭的开口排出。
[0014]具有热去耦裙的活塞的密封部件优选保持在活塞环部件上的活塞环带区域中，该密封部件能够以特别简单的方式固定在该区域。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]接下来借助附图进一步阐明本发明的实施例。该实施例以非按比例的示意图示出:
[0016]附图1以截面图示出了按照本发明的活塞的首个实施例；
[0017]附图2以截面图示出了按照本发明的活塞的另一个实施例的局部视图；
[0018]附图3以放大的截面图示出了按照本发明的活塞的另一个实施例的局部视图；
[0019]附图4以截面图示出了按照现有技术的活塞的局部视图；
【具体实施方式】
[0020]附图1示出了按照本发明的活塞10的特别优选的实施例。活塞10具有活塞主体11和活塞环部件12。两个构件都可以由任意的适用于接合构件的金属材料制成。活塞主体11和活塞环部件12共同构成了活塞10的活塞头13和活塞裙14。实施例中，活塞10是具有所谓的热去耦活塞裙的活塞，也即，环形的凹槽15设置在活塞头13和活塞裙14之间。本发明同样适用于不具有热去耦活塞裙的活塞。
[0021]活塞裙14以已知的方式具有轮毂16，该轮毂具有用于插入活塞销(未示出)以及与轮毂16连接的滚动面18的轮毂孔17。
[0022]活塞王体11还在活塞头13的区域构成了活塞冠的内部19a以及活塞顶四坑21。按照本发明在实施例中活塞顶凹坑21相对于活塞10的中轴M偏移。为了阐明清楚，用虚线表示在活塞头13中未偏移的活塞顶凹坑的设置。径向的偏移距离d最高能够为3mm。另夕卜，活塞顶凹坑21还相对于活塞10的中轴M倾斜。这会导致活塞10的中轴M和活塞顶凹坑21的中轴A形成一个优选最多10°的锐角α。径向的偏移距离d还造成了，活塞冠的内部19a在圆周方向改变其径向宽度。此外，活塞顶凹坑21的垂直壁21a的径向厚度能够在圆周方向发生改变。毫无疑问按照本发明的活塞也能够具有仅相对于活塞的中轴M径向偏移或者仅相对活塞的中轴M倾斜的活塞顶凹坑。
[0023]活塞环部件12在活塞头13的区域构成了活塞冠的外部19b并且还具有环形的活塞顶岸22和用以插入活塞环(未示出)的环形的活塞环带23。
[0024]活塞主体11和活塞环部件12共同构成了成型在活塞顶凹坑21区域的外部侧面25和活塞环带23区域的内部侧面26之间的环形的冷却通道24。由于这里示出的实施例中涉及具有热去耦活塞裙的活塞，冷却通道24以已知的方式通过密封部件27关闭。在实施例中，密封部件27保持在活塞环部件12上的活塞环带15区域中。
[0025]由于活塞顶凹坑21的径向偏移d，圆周方向上的冷却通道24的横截面大小发生变化。如附图1所示，冷却通道24的一个内壁或者两个内壁能够平行于活塞10的中轴M。冷却通道24的至少一个内壁也能够平行于活塞顶凹坑21的中轴A。
[0026]附图1中示出的实施例中，活塞环部件12是完全对称的，也即，轴对称成型的。活塞冠的外部19b的径向宽度在圆周方向上保持不变。这意味着，能够将这种活塞环部件12与不同程度不对称成型的活塞主体结合起来。
[0027]活塞主体11和活塞环部件12通过接合，在实施例中优选通过激光焊接相互连接。在活塞冠的内部19a和外部19b之间成型接缝28，在该特别优选的实施例中该接缝平行于活塞10的中轴M。
[0028]附图2以局部视图示出了根据本发明的活塞110的另一个实施例的活塞头113。在该活塞I1中，活塞主体111在活塞头113的区域中同样构成了活塞冠的内部区域119a和同样相对于活塞110的中轴M径向偏移并且相对于活塞110的中轴M倾斜的活塞顶凹坑121。径向偏移距离d可以最高达到3mm。活塞110的中轴M和活塞顶凹坑121的中轴A形成一个优选最多10°的锐角α。在该活塞110中，活塞冠的内部119a在圆周方向改变其径向宽度。此外，活塞顶凹坑121的垂直壁121a的径向厚度能够在圆周方向发生改变。
[0029]活塞环部件112在活塞头113的区域构成了活塞冠的外部119b并且还具有环形的活塞顶岸122和用以插入活塞环(未示出)的环形的活塞环带123。
[0030]活塞主体111和活塞环部件112共同构成了成型在活塞顶凹坑121区域的外部侧面125和活塞环带123区域的内部侧面126之间的环形的冷却通道124。由于这里示出的实施例中涉及具有热去耦活塞裙的活塞，冷却通道124以已知的方式通过密封部件127关闭。在实施例中，密封部件127保持在活塞环部件112上的活塞环带115区域中。
[0031]由于活塞顶凹坑121的径向偏移d，圆周方向上的冷却通道124的横截面大小发生变化。如附图2所示，冷却通道124的一个内壁或者两个内壁能够平行于活塞110的中轴Mo冷却通道124的至少一个内壁也能够平行于活塞顶凹坑121的中轴A。
[0032]活塞主体111和活塞环部件112通过接合，在实施例中优选通过激光焊接相互连接。在活塞冠的内部119a和外部119b之间成型接缝128，在该特别优选的实施例中该接缝平行于活塞110的中轴M。
[0033]附图2中示出的实施例中，活塞环部件112同样是不对称的。这意味着，活塞冠的外部119b的径向宽度在圆周方向上发生变化。
[0034]为了阐明本发明，附图4中示出了按照现有技术的活塞50，其同样由活塞主体51和活塞环部件52共同构成。该活塞中，两个部件间的接缝55处在活塞顶凹坑53的壁区域54。例如附图1和附图2中所示出的那样，这样的构造至少使得生产具有偏移和/倾斜的活塞顶凹坑21，121的活塞10，110变得极其困难。
[0035]按照本发明的活塞10，110的构造使得在活塞主体11，111和活塞环部件12，112接合前，之后的内部的冷却通道24，124的内部可以为了达到优化的冷却油流动效果和改善冷却能力而发生改变。
[0036]附图3示出了冷却通道24，124的实施例，其中成型了在活塞顶岸区域在冷却通道24，124方向上发挥优选的导热作用的导热部件32。导热部件32能够在活塞主体的例如成型中，又例如锻造中一件式成型或者在活塞主体11，111和活塞环部件12，112接合前就牢固安装到或者例如焊接到活塞主体11，111外表面上。
【权利要求】
1.一种具有活塞头(13，113)和活塞裙(14，114)的内燃机的活塞(10，110)，其中所述活塞(10，110)具有活塞主体(11，111)和活塞环部件(12，112)，其特征在于， -所述活塞主体(11，111)具有相对于所述活塞(10，110)的中轴(M)径向偏移和/或倾斜的活塞顶凹坑(21，121)、活塞冠的部件(19a)以及活塞裙(14，114)， -所述活塞环部件(12，112)具有活塞冠的部件(19b)、环形的活塞顶岸(22，122)和设置环形槽的环形的活塞环带(23，123)， -所述活塞主体(11，111)和所述活塞环部件(12，112)成型延伸在活塞顶凹坑(21，121)区域的外部侧面(25，125)和活塞环带(23，123)区域的内部侧面(26，126)之间的环形的冷却通道(24，124)， -所述活塞主体(11，111)和所述活塞环部件(12，112)在所述活塞冠(19a，19b)区域具有环形的接缝(28，128)，并通过所述接缝不可分离的相互连接。
2.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞顶凹坑(21，121)设置为相对于所述活塞(10，110)的中轴(M)偏移大约最多3mm。
3.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞顶凹坑(21，121)的中轴(A)与所述活塞(10，110)的中轴(M)形成最多为10°的锐角(a)0
4.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述接缝(28，128)平行于所述活塞(10，110)的中轴(M)。
5.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述冷却通道(24，124)的内壁平行于所述活塞(10，110)的中轴(M)。
6.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述冷却通道(10，110)的内壁平行于所述活塞顶凹坑(21，121)的中轴(A)。
7.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，在所述冷却通道(24，124)中设置至少一个导热部件(32)。
8.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，环形的凹槽(15)成型在所述活塞头(13，113)和所述活塞裙(14，114)之间，所述冷却通道(24，124)由密封部件(27，127)关闭。
9.根据权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述密封部件(27，127)保持在所述活塞环部件(12，112)上的活塞环带(15，115)区域。
【文档编号】F02B23/06GK104487687SQ201380038402
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年7月18日 优先权日:2012年7月18日
【发明者】蒂莫·林克 申请人:马勒国际公司