專利名稱：用于制造內(nèi)燃機活塞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造內(nèi)燃機活塞的方法，活塞具有活塞頂、活塞環(huán)帶和活塞裙，該活塞裙具有兩個相對設(shè)置的活塞銷轂，該方法具有以下步驟-制造一體式活塞坯件，該活塞坯件具有用于活塞裙和活塞銷轂的區(qū)域；或者制造由兩個構(gòu)件組成的活塞坯件，其中，一個構(gòu)件設(shè)置用于活塞頂，而另一個構(gòu)件設(shè)置用于具有活塞銷轂的活塞裙；-在活塞銷轂的區(qū)域中加工出銷孔；以及-制成活塞，其中，在活塞坯件的外表面的最后加工過程中成型有活塞裙縮進部， 活塞裙縮進部在活塞銷轂的徑向上位于外側(cè)的正端面的區(qū)域上沿著徑向延伸。
背景技術(shù)：
由歐洲專利申請文獻EP 0 167 791 A2公開一種開始所述類型的圓柱形活塞，該圓柱形活塞具有活塞裙縮進部，活塞裙縮進部在活塞銷轂的區(qū)域上延伸經(jīng)過活塞裙的整個軸向長度。該活塞裙縮進部通過車床在活塞裙中成型，其中，使活塞沿著縱向偏心地在車床上進行車削。這里的缺陷在于，利用現(xiàn)有技術(shù)公知的車削方式僅能夠制成這樣的活塞裙縮進部，即，該活塞裙縮進部的深度相對于活塞裙縮進部的邊逐漸縮進，從而使該活塞裙縮進部的橫截面呈橢圓形結(jié)構(gòu)。要想獲得橫截面不為橢圓形結(jié)構(gòu)的活塞裙縮進部，則只能利用銑床、例如借助于圓周銑床才能實現(xiàn)，因此在活塞的最后加工過程中除了慣用的車床以外還需要銑床，這樣就使制造成本顯著增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種簡單且經(jīng)濟的、用于制造具有活塞裙縮進部的活塞的方法，該活塞裙縮進部可以具有任意的形狀。上述目的這樣實現(xiàn)，即，活塞坯件的外表面的最后加工采用車床來進行，該最后加工包括在活塞環(huán)帶中加工出溝槽以及在活塞裙中加工出活塞裙縮進部，車床的車削工具能夠根據(jù)活塞的旋轉(zhuǎn)位置可自由編程地定位。利用車床，該車床的車削工具能夠根據(jù)活塞的旋轉(zhuǎn)位置可自由編程地定位，根據(jù)該方案能夠在活塞坯件的制造和銷孔的加工之后僅限于再進行另一個單獨的工作過程， 即，通過上述車床既能夠完成活塞環(huán)帶的溝槽的加工以及對于任意形狀的活塞裙縮進部的加工，又能夠完成對活塞外表面其它部分的加工。


接下來，結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細(xì)說明。圖中示出圖1示出了活塞的側(cè)視圖，其中，在活塞裙的活塞銷轂的正端面區(qū)域中形成縮進結(jié)構(gòu)；圖2示出了活塞沿著圖1中AA線的截面圖3A、B示出了縮進與沒有縮進的活塞裙區(qū)域之間的過渡區(qū)域的各個實施例的示意圖；圖4示出了具有可自由編程定位的車削工具的車床的示意圖。附圖標(biāo)記說明α、β、β'角度1活塞、活塞坯件2活塞頂3火力岸4活塞環(huán)帶5活塞裙6,6'活塞銷轂7、7'銷孔8,8'活塞銷轂6、6'的正端面9,9'活塞裙縮進部10活塞軸11,11'活塞裙5的沒有縮進的區(qū)域12,12'活塞裙縮進部9與區(qū)域11之間的過渡區(qū)域12a、12b活塞裙縮進部9與區(qū)域11之間的過渡區(qū)域13銷孔7的軸14活塞裙縮進部9的高度15活塞裙5的底端16連接直線17連接直線18,19過渡區(qū)域12a與活塞裙縮進部9或活塞裙5的沒有縮進的區(qū)域11之間的棱邊20旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置21進刀滑板22,23 箭頭24車削工具25旋轉(zhuǎn)箭頭26 車床27,28 直線
具體實施例方式圖1示出了用于內(nèi)燃機的活塞1，該活塞形成為圓柱形活塞、由鋁構(gòu)成并且通過鍛造的方法制成?；钊?具有活塞頂2、火力岸3、活塞環(huán)帶4和活塞裙5，該活塞裙具有活塞銷轂6、6'和銷孔7、7'。活塞裙5在活塞銷轂6、6'的正端面8、8'的區(qū)域上具有活塞裙縮進部9、9 ‘，也就是說，活塞裙5在該區(qū)域上沿著徑向縮進0. 5mm至2mm，因此，區(qū)域9、9 ‘到活塞軸10的距離相比于活塞裙5的沒有縮進的區(qū)域11、1Γ到活塞軸的距離要小于0. 5mm至2mm。在此如圖1的實施例所示，可以使活塞裙縮進部9、9'與活塞裙5的沒有縮進的區(qū)域11、11'之間的過渡區(qū)域12、12'相互平行設(shè)置，或者(在圖1中未示出)以圓錐形式朝向活塞頂2的方向相靠近延伸。此外，活塞裙縮進部9、9'例如形成為圓柱體的側(cè)面。然而，活塞裙縮進部還可以在垂直于活塞軸10的橫截面上觀察而具有橢圓形結(jié)構(gòu)，其中，銷孔7的軸13(圖2)為該橢圓形的短軸。在該實施例中，活塞裙縮進部9、9'的高度14延伸經(jīng)過活塞裙5的整個軸向長度， 也就是說，從活塞環(huán)帶4 一直到達活塞裙5的背向活塞頂?shù)牡锥?5。高度14可以根據(jù)活塞 1的制造方法任意選擇。圖2中示出了活塞1沿著圖IAA線的截面圖，其中示出了，活塞裙縮進部9、9'以及活塞裙5的沒有縮進的區(qū)域11、11'的范圍延伸可以結(jié)合角度α而受到限制，該角度指的是直線16和直線17之間的夾角，直線16垂直于銷孔7的軸13并同時垂直于活塞軸10， 直線17是連接活塞軸10與過渡區(qū)域12'的直線。在該實施例中，角度α為32°。然而， 該角度還可以在5°和85°之間。圖3Α、Β示出了活塞裙縮進部9與活塞裙5的沒有縮進的區(qū)域11之間的過渡區(qū)域 12a和12b的兩個實施例。圖3A的過渡區(qū)域1 分別具有對應(yīng)于區(qū)域9和11的棱邊18和 19，這兩條棱邊延伸經(jīng)過活塞裙縮進部9的整個高度14。圖;3B的過渡區(qū)域12b連續(xù)且無棱邊地連接兩個區(qū)域9和11。通過直線27J8之間的角度β、β ‘可以限定過渡區(qū)域12a和12b的范圍延伸， 這兩條直線指的是分別連接區(qū)域11和9的各自邊緣與活塞軸10(圖3未示出)、并垂直于該活塞軸10的直線。角度β、β ‘可以在5°和20°之間。鍛件的制造是現(xiàn)有技術(shù)(例如DE 10 2005 041 000 Al)公知的，這里不再詳細(xì)說
明。在此僅需要注意的是，采用用于活塞內(nèi)部成型的沖頭和用于活塞外部成型的沖模來鍛造坯件。然后，利用鉆床加工出銷孔?；钊獗砻娴钠溆嗉庸?諸如活塞環(huán)帶4的溝槽和活塞裙縮進部9、9'的成型、以及活塞外表面的最后加工)通過圖4所示的車床沈來進行，該車床的車削工具M可以根據(jù)活塞1的旋轉(zhuǎn)位置而可自由編程地定位。圖中示出了可旋轉(zhuǎn)地固定在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置20上的活塞坯件1。車削工具M固定在進刀滑板21上，并且該車削工具既可以在箭頭22的方向上平行于活塞軸10運動，又可以在箭頭23的方向上垂直于活塞軸10運動；該車削工具能夠加工出活塞1的外表面，諸如活塞裙5。在此，活塞坯件1通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置20而在旋轉(zhuǎn)箭頭25的方向上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。通過設(shè)置在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置20中的旋轉(zhuǎn)位置傳感器獲取到活塞坯件1的旋轉(zhuǎn)位置，并且傳遞給在該圖中未示出的控制單元。根據(jù)活塞坯件1的旋轉(zhuǎn)位置以及車削工具M在活塞軸10方向上的位置，由控制單元使車削工具M沿著箭頭23的方向運動到活塞1上，從而開始車削的材料損耗，由此使活塞裙縮進部和溝槽在活塞坯件1的外表面中車削成型。通過活塞裙縮進部9、9'使活塞裙5的與氣缸內(nèi)表面相接觸的區(qū)域11、11'減小， 這樣的優(yōu)點在于，改善了活塞的滑動性能。此外，相對于方形活塞，具有活塞裙縮進部的圓柱形活塞由于活塞銷轂在徑向上相對于活塞環(huán)帶縮進的正端面而具有更長的銷孔，并因而提供了用于活塞螺栓的更大的支撐面。除了用于制造一體式且由鋁鍛造而成的活塞之外，本發(fā)明的方法還可以用于制造兩件式結(jié)構(gòu)的活塞，其中，使兩個構(gòu)件直接焊接或焊料焊接在一起，或者螺紋連接在一起。 在此，構(gòu)件可以由鋼鍛造而成，或者由鋁或鑄鐵澆鑄而成，其中，每個構(gòu)件均借助于車床沈而完成車削。此外，本發(fā)明的方法還適用于制造擺動式柱形活塞的柱形構(gòu)件。在任何情況下，本發(fā)明的方法都利于在用于活塞銷轂的活塞構(gòu)件中成型有活塞裙縮進部。此外，本發(fā)明方法的優(yōu)勢還在于，活塞裙縮進部可以具有任意形狀。沿著活塞軸10 的方向，可以使活塞裙縮進部9與活塞裙5的沒有縮進的區(qū)域11之間的過渡區(qū)域12具有任意形狀，例如波紋型結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種用于制造內(nèi)燃機活塞(1)的方法，所述活塞具有活塞頂O)、活塞環(huán)帶(4)和活塞裙(5)，所述活塞裙具有兩個相對設(shè)置的活塞銷轂(6、6')，所述方法具有以下步驟-制造一體式活塞坯件，所述活塞坯件具有用于活塞裙( 和活塞銷轂(6、6')的區(qū)域；或者制造由兩個構(gòu)件組成的活塞坯件，其中，一個構(gòu)件設(shè)置用于活塞頂0)，而另一個構(gòu)件設(shè)置用于具有活塞銷轂(6、6')的活塞裙(5)；-在活塞銷轂(6、6')的區(qū)域中加工出銷孔(7、7')；以及-制成活塞(1)，其中，在活塞坯件的外表面的最后加工過程中成型有活塞裙縮進部， 所述活塞裙縮進部在活塞銷轂(6、6')的徑向上位于外側(cè)的正端面(8、8')的區(qū)域上沿著徑向延伸；其特征在于，活塞坯件的外表面的最后加工采用車床06)來進行，所述最后加工包括在活塞環(huán)帶中加工出溝槽以及在活塞裙(5)中加工出活塞裙縮進部(9、9')，所述車床的車削工具能夠根據(jù)活塞(1)的旋轉(zhuǎn)位置可自由編程地定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使所述活塞裙縮進部(9、9')以0.5mm 和2mm之間的深度制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述活塞裙縮進部(9、9')與所述活塞裙(5)的沒有縮進的區(qū)域(11、11')之間成型有過渡區(qū)域(1 ),所述過渡區(qū)域?qū)?yīng)于所述活塞裙縮進部(9、9')和沒有縮進的區(qū)域(11、11')分別具有棱邊(18、19)，這兩條棱邊延伸經(jīng)過活塞裙縮進部(9、9')的整個高度(14)，并且，在所述棱邊(18、19)之間具有平坦的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述活塞裙縮進部(9、9')與所述活塞裙(5)的沒有縮進的區(qū)域(11、11')之間成型有過渡區(qū)域(12b)，所述過渡區(qū)域連續(xù)且無棱邊地連接所述活塞裙縮進部(9、9')和活塞裙(5)的沒有縮進的區(qū)域(11、11')。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述過渡區(qū)域(12a、12b)這樣構(gòu)成， 即，使所述過渡區(qū)域平行于活塞軸(10)設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述過渡區(qū)域(12a、12b)這樣構(gòu)成， 即，使所述過渡區(qū)域以圓錐形式朝向活塞頂O)的方向相靠近延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述過渡區(qū)域(12a、12b)這樣構(gòu)成， 即，使所述過渡區(qū)域以圓錐形式朝向活塞裙( 的背向活塞頂?shù)牡锥?1 的方向相靠近延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造內(nèi)燃機活塞(1)的方法，所述活塞具有活塞頂(2)、活塞環(huán)帶(4)和活塞裙(5)，該活塞裙具有兩個相對設(shè)置的活塞銷轂(6、6′)，其中，在對活塞坯件的外表面的最后加工范圍的過程中成型有活塞裙縮進部，活塞裙縮進部、在活塞銷轂(6、6′)的徑向上位于外側(cè)的正端面(8、8′)的區(qū)域上沿著徑向延伸。簡單且經(jīng)濟地實現(xiàn)了，在此，活塞坯件的外表面的最后加工采用車床(26)來進行，該最后加工包括在活塞環(huán)帶(4)中加工出溝槽以及在活塞裙(5)中加工出活塞裙縮進部(9、9′)，所述車床的車削工具能夠根據(jù)活塞(1)的旋轉(zhuǎn)位置可自由編程地定位。
文檔編號B23B5/18GK102574209SQ201080045856
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者斯特凡·舍戴, 約阿希姆·燦德爾, 菲利普·拉爾, 賴納·奧特米勒 申請人:馬勒國際公司