本發(fā)明涉及按照獨(dú)立權(quán)利要求相應(yīng)前序部分的特征的一種用于制造活塞的方法以及一種據(jù)此制造的活塞。

已知，制造活塞坯件以制造活塞。所述活塞坯件通常以鍛造方法、鑄造方法或者類似方法制造。在活塞坯件制成之后并且應(yīng)該經(jīng)過進(jìn)一步加工(尤其是精加工)時(shí)，要求在加工機(jī)床中將活塞固定在其位置中，由此可以借助該機(jī)床進(jìn)行進(jìn)一步加工。尤其是，當(dāng)所述活塞坯件在機(jī)床夾緊時(shí)，可能由作用在所述活塞坯件上的夾緊壓力以不利的方式造成變形。

因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種用于活塞的制造方法，借助該方法避免開頭所述缺點(diǎn)。此外應(yīng)該提供一種相應(yīng)的活塞坯件。

該目的通過權(quán)利要求1的特征來實(shí)現(xiàn)。

按照本發(fā)明規(guī)定，所述活塞坯件在制造期間和/或之后設(shè)有帶有環(huán)繞面的區(qū)域，所述環(huán)繞面帶有至少兩個(gè)突出的角部和/或倒圓部，以用于夾緊所述活塞坯件以進(jìn)行接下來的加工。

所述活塞坯件根據(jù)其使用目的，以適合的方法、例如鍛造方法、鑄造方法或者其他適用于制造活塞坯件的方法制造。這樣的活塞坯件還不是可以使用的，并且為了進(jìn)一步的加工、尤其是為了在外徑區(qū)域中的精加工或者其他加工而必須夾緊在相應(yīng)的機(jī)床中。在此為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的規(guī)定，所述活塞坯件在這樣的區(qū)域中，所述活塞坯件以這些區(qū)域在加工機(jī)床中夾緊、亦即位置固定以進(jìn)行進(jìn)一步加工，設(shè)有帶有至少兩個(gè)突出角部和/或倒圓部的環(huán)繞面的區(qū)域。當(dāng)所述活塞坯件以鑄造或者鍛造方法制成時(shí)，可以想到的是，為了之后將活塞坯件夾緊在加工機(jī)床中該區(qū)域已經(jīng)隨著活塞坯件的制造被加工出。在鑄造方法中，用于活塞坯件的鑄模具有相應(yīng)的幾何形狀。這同樣適用于鍛造方法和其他用于制造活塞坯件的方法。但還可以想到的是，首先以適合的方法制造不帶有具有環(huán)繞夾緊面的所述區(qū)域的活塞坯件，并且在制成活塞坯件之后才以適合的方式加設(shè)該區(qū)域。例如可以將所述帶有環(huán)繞夾緊面的區(qū)域作為附加構(gòu)件焊接、粘接、擰接或者以其他適合的方式固定在活塞坯件上。然而在此重要的是，所述附加區(qū)域在活塞坯件上的設(shè)置和固定以這樣的方法和方式實(shí)現(xiàn)，使得在加工中作用在活塞坯件上的力可以由所述夾緊區(qū)域承受。

補(bǔ)充于此，可以想到的是，所述帶有環(huán)繞面的區(qū)域部分隨著活塞坯件的制造而設(shè)置并且附加地補(bǔ)充于該部分區(qū)域，在所述活塞坯件中設(shè)置另一部分區(qū)域，由此得到用于夾緊活塞坯件以進(jìn)行進(jìn)一步加工的總區(qū)域。這例如對(duì)于如下情況而言具有優(yōu)點(diǎn)，即所述附加的夾緊區(qū)域可以再利用，其方式為所述加緊區(qū)域暫時(shí)可松脫地固定在活塞坯件上。僅保留在所述活塞坯件中的區(qū)域不需要進(jìn)一步加工或者需要部分加工或者完全加工，以便去除所述夾緊區(qū)域。

在本發(fā)明的進(jìn)一步擴(kuò)展方案中，所述至少兩個(gè)突出的角部作為多角形加工到活塞坯件上。這樣的多角形例如為三角形、正方形、長方形、五角形或者帶有多于五個(gè)角部的多角形。所述加工機(jī)床的夾緊工具對(duì)應(yīng)地構(gòu)成并且適合于可松脫地容納具有所述附加的夾緊區(qū)域的活塞坯件，所述活塞坯件通過帶有環(huán)繞面的區(qū)域夾緊在在所述加緊工具中。

備選于此，按照本發(fā)明規(guī)定，所述至少兩個(gè)突出的倒圓部作為橢圓形或者梅花形引入到活塞坯件中。由此提供了備選于用于將活塞坯件夾緊到加工機(jī)床的夾緊工具中的多角形的形狀。

基于這些各種不同的備選方案(多角形、圓形或者還有它們的組合)，一方面可以不僅根據(jù)加工機(jī)床的夾緊工具，而且也根據(jù)實(shí)際加工過程來選擇盡可能好的夾緊區(qū)域，從而該加工過程可以最優(yōu)地執(zhí)行。另一方面，基于所述各種各樣的形狀可以選擇這樣的形狀，所述形狀適合于在夾緊和加工活塞坯件之后部分或者全部保留在所述活塞坯件上并且因此保留在以后的制成的并且因此可投入使用的活塞上。此外，按照本發(fā)明規(guī)定了這樣的可能性，所述帶有環(huán)繞面的區(qū)域在活塞坯件的精加工之后被完全去除或者部分去除或者完全保留在所述活塞坯件(沒有去除)上。關(guān)于所述活塞坯件在其加工之后的結(jié)構(gòu)，特別有利的是，所述夾緊區(qū)域完全保留在所述活塞坯件上，因?yàn)橛纱怂纬傻慕Y(jié)構(gòu)(無論是通過鍛造方法、鑄造方法還是其他方法制造)不會(huì)再被損害，因?yàn)樗鰥A緊區(qū)域不是必須被去除。然而當(dāng)附加的存在的夾緊區(qū)域部分或者甚至完全被去除時(shí)，可以忍受小的或甚至極小的結(jié)構(gòu)損害。這樣的損害是無關(guān)緊要的，當(dāng)所述被去除的夾緊區(qū)域存在于活塞這樣的區(qū)域中時(shí)，在所述區(qū)域中，這樣的結(jié)構(gòu)損害無關(guān)緊要或者只起次要的影響，或者所述區(qū)域還要經(jīng)歷進(jìn)一步的接下來的加工。從而所述夾緊區(qū)域在帶有燃燒室凹腔的活塞中以特別有利的方式設(shè)置在燃燒室凹腔邊緣的區(qū)域內(nèi)，其中所述夾緊區(qū)域不是構(gòu)成以后的燃燒室凹腔邊緣的區(qū)域，因?yàn)樗鰥A緊區(qū)域要被去除。當(dāng)在去除所述夾緊區(qū)域之后而后存在的燃燒室凹腔邊緣要經(jīng)過硬化(例如借助熔合工藝或類似工藝)時(shí)，所述夾緊區(qū)域在燃燒室凹腔邊緣區(qū)域中的布置還要更重要。

因此，換言之，本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是一種活塞坯件。該活塞坯件例如以鍛造方法或者鑄造方法或者類似方法制造。接著需要對(duì)活塞進(jìn)行進(jìn)一步的加工。為了該進(jìn)一步的加工規(guī)定，所述活塞坯件在這樣的區(qū)域中設(shè)有環(huán)繞面，該活塞坯件借助所述區(qū)域在機(jī)床中位置固定以進(jìn)行進(jìn)一步的加工，所述環(huán)繞面帶有至少兩個(gè)突出的角部和/或倒圓部，其可以是三角形的形狀、正方形的形狀，長方形的形狀、橢圓形的形狀或者帶有多于四個(gè)角部和/或倒圓部的形狀。所述倒圓部相對(duì)于活塞的軸線、尤其是相對(duì)于活塞沖程軸線構(gòu)成為凹形的和/或凸形的。這表示，所述面向外或者向內(nèi)定向地部分地在周緣上分布構(gòu)成。通常由此在活塞中成型多角形、尤其是對(duì)稱的或者非對(duì)稱的多角形(在橫截面中觀察)，以便由此提供固定區(qū)域，通過該固定區(qū)域，所述活塞在機(jī)床中位置固定以進(jìn)行進(jìn)一步的加工。這樣的多角形也可以構(gòu)成為梅花形。

區(qū)域(在其中設(shè)有按照本發(fā)明的多角形)或者僅是這樣的區(qū)域，該區(qū)域由活塞坯件構(gòu)成，并且該區(qū)域在活塞之后應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)中時(shí)是不需要的并且因此在精加工時(shí)被完全去除。然而該區(qū)域也可以是活塞的元件的組成部分。在這種情況下，所述區(qū)域例如為在活塞的精加工之后制造的燃燒室凹腔。所制造的燃燒室凹腔的幾何形狀在活塞坯件中如此成型，使得前述多角形加工在以后的燃燒室凹腔區(qū)域中。通過所述夾緊區(qū)域，所述活塞坯件位置固定在機(jī)床中以進(jìn)行進(jìn)一步的加工(例如鍛造方法、切削加工或者鉆孔方法)。在進(jìn)行了所述進(jìn)一步的加工步驟之后，接下來還要去除在此之前構(gòu)成的多角形的區(qū)域并且給予接近加工完成的活塞坯件在該區(qū)域中的最終形狀。

前述制造方法的使用不限于之后制成的活塞的燃燒室凹腔區(qū)域，而也可以設(shè)計(jì)在另一位置(例如在之后的桿之內(nèi)的內(nèi)部區(qū)域)以及其他區(qū)域上。

因此，提供了一種用于制造活塞的方法以及據(jù)此所制造的活塞，其中在預(yù)制的活塞坯件中設(shè)置多角形，通過該設(shè)置到活塞坯件中的多角形，活塞在機(jī)床中位置固定以進(jìn)行進(jìn)一步的加工。

用于構(gòu)成多角形的區(qū)域可以根據(jù)在活塞中的使用位置以及根據(jù)幾何形狀被完全去除、部分保留或者根據(jù)幾何形狀甚至完全保留。

尤其有利的是，所述活塞坯件由至少兩個(gè)部件構(gòu)成。這剛好兩個(gè)部件(例如帶有活塞環(huán)區(qū)的上部，該上部可選地還帶有燃燒室凹腔或者帶有至少一個(gè)冷卻通道；以及至少帶有活塞裙的下部)或者可選地多于兩個(gè)部件分開以相同的或者不同的方法(例如鑄造、鍛造或者其他適合的方法)以及由相同的或者不同的材料(例如鋼材、鋁材以及類似材料)制造，并且借助適合的接合方法不可松脫地接合成一體式的活塞坯件，該活塞坯件要經(jīng)過進(jìn)一步的加工(例如中間加工，以便加工接合區(qū)域，尤其是去除摩擦焊接時(shí)產(chǎn)生的焊珠；或者最終加工，例如為了實(shí)現(xiàn)所需的最終尺寸)。在此尤其有利的是，所述活塞坯件在制造期間和/或之后設(shè)有帶有環(huán)繞面的區(qū)域，所述環(huán)繞面帶有至少兩個(gè)突出的角部和/或倒圓部，用于夾緊所述活塞坯件以進(jìn)行接下來的加工，以便保證所述活塞坯件加工機(jī)床的夾緊工具中可靠的保持。非常有利的是，所述兩個(gè)部件之一設(shè)有或者兩個(gè)部件都設(shè)有帶有環(huán)繞面的區(qū)域，所述環(huán)繞面帶有至少兩個(gè)突出的角部和/或倒圓部，用于夾緊所述活塞坯件，并且接下來的加工是摩擦焊接工藝，以便將所述兩個(gè)部件不可松脫地接合到一起。由于在這樣的摩擦焊接工藝中有非常大的力作用在所述部件上，所述力可以非常好地經(jīng)由按照本發(fā)明的區(qū)域從所述加工機(jī)床的夾緊工具傳遞到夾緊的部件上，從而所述部件在夾緊工具中可靠地以及位置精確地保持并且避免了打滑。此外，提供了如下優(yōu)點(diǎn)，借助所述區(qū)域，要加工的、尤其是要接合的部件在夾緊工具中位置正確的預(yù)定位置可以得以保持。這是重要的，當(dāng)在連接過程之后一個(gè)部件的某些元件(例如貫通部)與另一部件相應(yīng)的元件必須相對(duì)應(yīng)(在位置中相符或者重合)時(shí)。這也適用于彼此對(duì)應(yīng)的幾何形狀(例如冷卻通道區(qū)域，其中所制造活塞的冷卻通道由兩個(gè)部件構(gòu)成，并且在一個(gè)部件中的入口或者出口應(yīng)該相對(duì)于另一部件定位規(guī)定的位置上)。

圖1示例性地示出帶有向內(nèi)定向的弧形的多角形。根據(jù)圖1，各個(gè)弧形彼此不同，但它們也可以構(gòu)成為全部相同的，亦即構(gòu)成為對(duì)稱的。這同樣適用于在圖2中示出的多角形。在此也可以想到，向外定向的倒圓部和/或向內(nèi)定向的倒圓部構(gòu)造為全部相同、部分相同或者全部彼此不同的。

圖3原則上示出活塞坯件的上部(活塞頂或者活塞頭)，該上部用附圖標(biāo)記1標(biāo)示。未完全示出的活塞的內(nèi)部區(qū)域用附圖標(biāo)記2標(biāo)示，用附圖標(biāo)記3標(biāo)示冷卻通道，該冷卻通道可以存在但并不必須存在。在圖3中示出的活塞坯件1以鍛造或者鑄造方法或者類似的方法制成，其中已經(jīng)部分預(yù)制有燃燒室凹腔4。所述燃燒室凹腔4還未完全構(gòu)造完成，而是存在優(yōu)選環(huán)繞的部分區(qū)域5，所述部分區(qū)域設(shè)有例如根據(jù)圖1或者圖2的多角形或者其他形狀。通過所述多角形區(qū)域5，所述活塞坯件1在機(jī)床中位置固定以進(jìn)行其進(jìn)一步的加工。在所述進(jìn)一步的加工完成之后，陰影線區(qū)域5通過接下來的加工同樣被去除，從而所述燃燒室凹腔4得到其最終輪廓。

圖4作為備選方案示出，活塞坯件1例如與根據(jù)圖3的活塞坯件1同樣地構(gòu)成，在其制造時(shí)帶有附加的區(qū)域6(陰影線)。根據(jù)圖4的陰影線區(qū)域6，如同根據(jù)圖3的陰影線區(qū)域5一樣，具有多角形區(qū)域，尤其是多角形的環(huán)繞的側(cè)向區(qū)域(從上方沿著活塞沖程軸線觀察)。通過所述相應(yīng)構(gòu)造的附加區(qū)域6，根據(jù)圖4的活塞坯件1可以位置固定在機(jī)床中以進(jìn)行其進(jìn)一步的加工。在這完成之后，所述區(qū)域6被去除，其中，或者不設(shè)置有燃燒室凹腔4(從而形成大約平坦的活塞頂)，或者還附加地成型燃燒室凹腔4。