用于內(nèi)燃機(jī)的活塞及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造用于內(nèi)燃機(jī)的具有環(huán)繞的冷卻通道的活塞的方法，其中，鍛造活塞下部件的毛坯并制造活塞上部件的毛坯，對這兩個(gè)毛坯進(jìn)行初加工并且將它們接合成一個(gè)活塞毛坯件，該活塞毛坯件最終被加工成活塞。本發(fā)明此外還涉及一種用于制造用于內(nèi)燃機(jī)的活塞的方法，其中，鍛造活塞下部件的毛坯并制造活塞上部件的毛坯，對這兩個(gè)毛坯進(jìn)行初加工并且將它們接合成一個(gè)活塞毛坯件，該活塞毛坯件最終被加工成活塞。最后本發(fā)明涉及這種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞。
【背景技術(shù)】
[0002]直到目前，在經(jīng)鍛造的活塞部件中通過鉆孔的方式制造例如用于冷卻通道中的冷卻劑流入口和冷卻劑流出口的孔。在此出現(xiàn)銳利的剪切邊緣，大的張力在這些剪切邊緣上可能導(dǎo)致裂紋。由于這個(gè)原因必須手工或者用機(jī)器將這些剪切邊緣弄圓，這是非常昂貴的。此外必須以高的費(fèi)用銑削這些與圓形形狀稍有偏差的孔。還必須以高的費(fèi)用銑削或鑄造用于在銷孔上的螺栓保險(xiǎn)環(huán)的拆卸導(dǎo)槽。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，擴(kuò)展出這樣一種方法，即，能夠以簡單而經(jīng)濟(jì)的方式將孔和槽引入到活塞部件中。
[0004]一個(gè)實(shí)現(xiàn)方法在于，在鍛造過程中將至少一個(gè)凹陷部成型在活塞下部件的毛坯中，在初加工活塞下部件的毛坯時(shí)這樣做入環(huán)繞的冷卻通道下面部件，即，該至少一個(gè)凹陷部構(gòu)成用于冷卻劑流入口和/或冷卻劑流出口的孔。另一個(gè)實(shí)現(xiàn)方法在于，在鍛造過程中使至少一個(gè)缺口成型在活塞下部件的毛坯中，在初加工活塞下部件的毛坯時(shí)這樣做入一個(gè)銷孔，即，該至少一個(gè)缺口構(gòu)成螺栓保險(xiǎn)環(huán)的拆卸導(dǎo)槽。此外，本申請的保護(hù)對象還有能夠借助于這種方法制造的活塞。本申請的保護(hù)對象特別為具有一個(gè)活塞下部件和一個(gè)活塞上部件的活塞，其中活塞下部件和活塞上部件構(gòu)成環(huán)繞的、封閉的冷卻通道并且該冷卻通道具有至少一個(gè)用于冷卻油流入口和/或冷卻油流出口的孔，該孔由經(jīng)鍛造的凹陷部構(gòu)成。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的思想在于，在鍛造過程中使諸如鉆孔和槽這樣的構(gòu)造這樣成型在活塞部件中，即，不需要用于制造這種結(jié)構(gòu)的的切削加工(諸如鉆孔和銑削)。為了建立環(huán)繞的冷卻通道中的冷卻劑流入口或冷卻劑流出口，例如將凹陷部成型在活塞下部件的毛坯中。鍛造過程直接將凹陷部弄圓，從而沒有能夠?qū)е滦纬闪鸭y的有危險(xiǎn)的張力產(chǎn)生。不需要成本過高的鉆孔和銑削以及隨后的手工或者用機(jī)器弄圓的操作。在隨后將冷卻通道下面部分引入到活塞下部件的毛坯中時(shí)使凹陷部暴露出來從而形成冷卻劑流入口或冷卻劑流出口。在鍛造過程中可以以類似的方式使至少一個(gè)缺口成型在活塞下部件的毛坯的這樣的區(qū)域中，在已完成的活塞中在該區(qū)域中具有轂孔，這些缺口在制成轂孔之后構(gòu)成用于螺栓保險(xiǎn)環(huán)的拆卸導(dǎo)槽。該缺口的精加工同樣不是必需的。
[0006]進(jìn)一步的有利的擴(kuò)展方案由從屬權(quán)利要求得到。
[0007]優(yōu)選這樣做入該至少一個(gè)凹陷部，S卩，得到一個(gè)具有非圓的橫截面的用作冷卻劑流入口或冷卻劑流出口的孔。用于冷卻劑流入口或冷卻劑流出口的孔的橫截面可以根據(jù)需要自由選擇。
[0008]如果需要的話，可以對該至少一個(gè)用于螺栓保險(xiǎn)環(huán)的拆卸導(dǎo)槽進(jìn)行精加工，特別是在轂區(qū)域的表面加工過程中。
[0009]借助于焊接方法，例如借助于摩擦焊接、電子束焊、激光焊接等，方便地接合活塞上部件的毛坯和活塞下部件的毛坯。
【附圖說明】
[0010]以下將根據(jù)附圖詳細(xì)闡明本發(fā)明的實(shí)施例。在示意性的、未按精確比例顯示的圖示中:
[0011]圖1以剖面圖示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的活塞的經(jīng)鍛造的活塞下部件的毛坯的和經(jīng)鍛造的活塞上部件的毛坯的實(shí)施例；
[0012]圖2示出了在初加工之后的根據(jù)圖1的毛坯；
[0013]圖3以剖面圖示出了由根據(jù)圖2的部件所制成的用于根據(jù)本發(fā)明的活塞的活塞毛坯件；
[0014]圖4以剖面圖示出了由根據(jù)圖3的活塞毛坯件制成的根據(jù)本發(fā)明的活塞；
[0015]圖5以立體圖示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的活塞的經(jīng)鍛造的活塞下部件的毛坯的另一個(gè)實(shí)施例；
[0016]圖6以剖面圖示出了由根據(jù)圖5的活塞下部件以及由活塞上部件所制成的根據(jù)本發(fā)明的活塞。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖4示出了已完成的根據(jù)本發(fā)明的活塞10的實(shí)施例。活塞10是由活塞下部件11和活塞上部件12組成的?；钊虏考?1是由任何的適合于鍛造的金屬材料構(gòu)成。活塞上部件12可以由任何的能夠與活塞下部件11的材料連接成活塞毛坯件的金屬材料構(gòu)成。
[0018]在本實(shí)施例中活塞下部件11由鋼材(例如42CrMo4)制成?；钊虏考?1具有活塞裙15，該活塞裙以已知的方式設(shè)有用于容納活塞銷(未示出)的轂16和轂孔17以及具有工作面18的軸區(qū)域。活塞上部件12在本實(shí)施例中同樣由鋼材(例如38MnVS6)制成?；钊喜考?2具有活塞頂19以及環(huán)繞的活塞頂岸21?；钊虏考?1和活塞上部件12在本實(shí)施例中構(gòu)成了用于容納活塞環(huán)(未示出)的環(huán)繞的活塞環(huán)區(qū)22以及燃燒室凹腔23。此外，活塞下部件11和活塞上部件12還構(gòu)成環(huán)繞的、封閉的冷卻通道24?；钊虏考?1和活塞上部件12在本實(shí)施例中以已知的方式通過摩擦焊接相互連接在一起。
[0019]如同在圖1至3中所看到的一樣，以下面所描述的方式制造根據(jù)本發(fā)明的活塞10。
[0020]活塞下部件11和在本實(shí)施例中的活塞上部件12都是經(jīng)鍛造的部件。根據(jù)圖1首先鍛造活塞下部件11的毛坯11’以及活塞上部件12的毛坯12’。根據(jù)本發(fā)明在鍛造過程中在毛坯11’中的以一個(gè)圓所示出的區(qū)域中成型有一個(gè)凹陷部25。該凹陷部25設(shè)置在毛坯11’的這樣的區(qū)域中，在經(jīng)初加工的毛坯11’、12’接合之前使冷卻通道24的部分區(qū)域做入在該區(qū)域中。此外毛坯11’、12’具有用于之后容納活塞環(huán)區(qū)22的平坦的側(cè)面區(qū)域26、27。此外活塞上部件12的毛坯12’具有環(huán)形環(huán)繞的凹槽28，該凹槽設(shè)置在毛坯12’的這樣的區(qū)域中，在經(jīng)初加工的毛坯11’、12’接合之前使冷卻通道24的部分區(qū)域做入該區(qū)域中。
[0021]圖2示出了活塞下部件11和活塞上部件12的經(jīng)初加工的為接合而準(zhǔn)備好的毛坯11’、12’。在本實(shí)施例中燃燒室凹腔23的底部區(qū)域31和側(cè)壁區(qū)域的一部分32做入(例如車削入)到活塞下部件11的毛坯11’中。然后做入(例如車削入)冷卻通道24的、環(huán)繞的冷卻通道下面部分24a。將冷卻通道下面部分24a這樣引入到毛坯11’中，S卩，使凹陷部25暴露出來并且構(gòu)成孔33，該孔在已完成的活塞中可以用作冷卻劑流入口和/或冷卻劑流出口?？?3可以根據(jù)凹陷部25的布置具有特別是圓形或者橢圓形的橫截面。由于將凹陷部25成型在毛坯11’中的鍛造過程直接將孔33的下邊緣34弄圓，即，該孔絕不會(huì)具有銳利的邊緣，從而在這個(gè)區(qū)域沒有能夠?qū)е滦纬闪鸭y的有危險(xiǎn)的張力產(chǎn)生。此外將活塞銷座16、轂孔17和工作面18做入到毛坯11’中。在本實(shí)施例中將燃燒室凹腔23的側(cè)壁區(qū)域的剩余的部分32’做入(例如車削入)到活塞上部件12的毛坯12’中。然后做入冷卻通道24的環(huán)繞的冷卻通道上面部分24b。然后將活塞頂19做入到毛坯12’中。
[0022]根據(jù)圖3以已知的方式將兩個(gè)毛坯11’、12’連接成一個(gè)活塞毛坯件10’，在本實(shí)施例中借助于摩擦焊接進(jìn)行連接。活塞毛坯件10’大體上對應(yīng)于根據(jù)圖4的已完成的活塞10，因此相同的構(gòu)造具有同樣的附圖標(biāo)記并且對此可以參照以上對圖4的描述。以已知的方式、取決于毛坯11’、12’的構(gòu)造，對活塞毛坯件10’進(jìn)行精加工或最后加工。例如可以對外形、表面、燃燒室凹腔23、轂孔17等等進(jìn)行最后加工。特別是做入活塞環(huán)區(qū)22，并且去除外部的摩擦焊接凸起部。結(jié)果就得到以上根據(jù)圖4所描述的已完成的活塞。
[0023]圖5示出了用于如圖6所示的根據(jù)本發(fā)明的活塞110的活塞下部件111的毛坯111’的另一個(gè)實(shí)施例?；钊鸌1在應(yīng)用活塞上部件12的毛坯12’的情況下與制造根據(jù)圖4的活塞10大致相同的方式制成，從而可以對此參照以上的描述。
[0024]根據(jù)本發(fā)明在鍛造過程中在毛坯111’中的以一個(gè)圓所示出的區(qū)域中成型有一個(gè)缺口 135。該缺口 135設(shè)置在毛坯111’的這樣的區(qū)域中，在經(jīng)初加工的毛坯111’、12’接合之前將轂16和轂孔17做入到該區(qū)域中。使轂孔17這樣引入到毛坯111’中，S卩，缺口 135在已完成的活塞中構(gòu)成用于螺栓保險(xiǎn)環(huán)(未示出)的拆卸導(dǎo)槽136，該螺栓保險(xiǎn)環(huán)以已知的方式在已完成的活塞110中收容在活塞銷擋圈槽137中。必要時(shí)可以對拆卸導(dǎo)槽136進(jìn)行精加工。由于將缺口 135成型在毛坯111’中的鍛造過程，直接將拆卸導(dǎo)槽136的邊緣弄圓，即，該拆卸導(dǎo)槽絕不會(huì)具有銳利的邊緣，從而在這個(gè)區(qū)域沒有能夠?qū)е滦纬闪鸭y的有危險(xiǎn)的張力產(chǎn)生。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于制造用于內(nèi)燃機(jī)的活塞(110)的方法，其中，鍛造活塞下部件(111)的毛坯(111’ )并制造活塞上部件(12)的毛坯(12’)，對所述毛坯進(jìn)行初加工并且將它們接合成活塞毛坯件，所述活塞毛坯件最后加工成活塞(110)，其特征在于，在鍛造過程中將至少一個(gè)缺口(135)成型到所述活塞下部件(111)的毛坯(111’)中，在對所述活塞下部件的毛坯(111’ )進(jìn)行初加工時(shí)這樣做入轂孔(17)，S卩，所述至少一個(gè)缺口(135)構(gòu)成了用于螺栓保險(xiǎn)環(huán)的拆卸導(dǎo)槽(136)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述至少一個(gè)拆卸導(dǎo)槽(136)進(jìn)行精加工。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，借助于焊接方法接合活塞下部件(111)的和活塞上部件(12)的毛坯。4.一種活塞(110)，其能夠借助于根據(jù)權(quán)利要求1的方法來制造。5.—種用于內(nèi)燃機(jī)的活塞(110)，其具有活塞下部件(111)、活塞上部件(12)、以及設(shè)有轂孔(17)的轂(16)，其特征在于，所述轂孔(17)具有用于螺栓保險(xiǎn)環(huán)的拆卸導(dǎo)槽(136)，所述拆卸導(dǎo)槽由經(jīng)鍛造的缺口(135)構(gòu)成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造用于內(nèi)燃機(jī)的具有環(huán)繞的冷卻通道(24)的活塞(10、110)的方法，其中，鍛造活塞下部件(11、111)的毛坯(11’、111’)并制造活塞上部件(12)的毛坯(12’)，對這兩個(gè)毛坯(11’、111’、12’)進(jìn)行初加工并且將它們接合成一個(gè)活塞毛坯件(10’、110’)，該活塞毛坯件最終被加工成活塞(10、110)。根據(jù)本發(fā)明提供有，在鍛造過程中將至少一個(gè)凹陷部(25)或至少一個(gè)缺口(135)成型到活塞下部件(11、111)的毛坯(11’、111’)中，其中，在成品活塞(10、110)中該至少一個(gè)凹陷部(25)構(gòu)成了用于冷卻劑流入口和/或冷卻劑流出口的孔(33)或者該至少一個(gè)缺口(135)構(gòu)成了用于螺栓保險(xiǎn)環(huán)的拆卸導(dǎo)槽(136)。
【IPC分類】F02F3/00, B23K20/12, B21K1/18, B23P15/00
【公開號(hào)】CN104942213
【申請?zhí)枴緾N201510259694
【發(fā)明人】賴納·沙普, 克勞斯·克勒
【申請人】馬勒國際公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2011年12月9日
【公告號(hào)】CN103619507A, DE102010053925A1, US8616161, US20120145112, WO2013097839A2, WO2013097839A3