制造活塞的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]本申請(qǐng)要求2014年5月I日遞交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/986943以及2015年4月16日提交的US 14/688492的優(yōu)先權(quán)，由此它們的內(nèi)容特別通過(guò)整體引用而合并。
【背景技術(shù)】
[0002]
[0003]內(nèi)燃機(jī)制造商通常試圖去提高它們產(chǎn)品的功率輸出和燃油效率。通常提高效率和功率的一種方法是降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)量，例如活塞、連桿和發(fā)動(dòng)機(jī)其它運(yùn)動(dòng)部件的振動(dòng)量。努力提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率和/或效率還可導(dǎo)致運(yùn)行期間燃燒室中壓力和/或溫度升高。
[0004]由于與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的重量上的這些降低以及升高的壓力和溫度，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞處于增大的應(yīng)力下。因此，為了在發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命內(nèi)承受這些運(yùn)行條件下升高的壓力，活塞冷卻日趨重要。
[0005]為了降低活塞組件的運(yùn)行溫度，可圍繞活塞周?chē)O(shè)置冷卻通道。冷卻劑，諸如曲軸箱油可被引入冷卻通道中，并可通過(guò)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)圍繞冷卻通道分布，由此降低活塞的運(yùn)行溫度。同時(shí)，冷卻通道可提高活塞組件以及制造該活塞組件的整體復(fù)雜性。
[0006]將活塞組件緊固在一起的已知方法可要求冷卻通道構(gòu)造的某些折中方案。例如，摩擦焊接產(chǎn)生較大的焊縫旋度(weld curl)，該焊縫旋度占據(jù)通道內(nèi)的空間，由此減小冷卻通道的整體體積。激光焊接可產(chǎn)生附著至冷卻通道內(nèi)表面的焊渣，通常在完成焊接工藝之后需要額外的清理或機(jī)械加工。在產(chǎn)生較少的接合組件材料廢棄物(諸如焊縫旋度或焊渣)的同時(shí)，感應(yīng)加熱通常要求較大的感應(yīng)線圈以插入在待接合的活塞組件之間。兩個(gè)組件在加熱之后進(jìn)行接觸之前允許線圈從這兩個(gè)組件之間移除所需的延遲必然導(dǎo)致至少一些熱能損失，由此產(chǎn)生對(duì)被引入至接合部以使這些組件充分接合的額外能量的需要。
[0007]因此，存在對(duì)活塞和解決上述問(wèn)題的制造方法的需要。
【附圖說(shuō)明】
[0008]現(xiàn)參見(jiàn)附圖，詳細(xì)示出了示例性實(shí)施例。盡管附圖呈現(xiàn)了此處描述的示例性示例，附圖不一定必須要調(diào)整，并且可放大某些特征以更好地示出并解釋示例性圖示的發(fā)明性方面。此外，此處描述的示例性圖示不是窮舉的，或是限定為或受限于附圖中示出并在以下詳細(xì)說(shuō)明中公開(kāi)的精確形式和構(gòu)造。參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的示例性圖示如下:
[0009]圖1是示例性活塞組件的截面圖；
[0010]圖2是另一示例性活塞組件的截面圖；
[0011]圖3A和圖3B分別是用于形成圖1的示例性活塞的上部件的俯視圖和截面圖；
[0012]圖4A、圖4B和圖4C分別是用于形成圖1的示例性活塞的下部件的截面圖、俯視圖和側(cè)視圖；
[0013]圖5A至圖5E分別示出了使圖3和圖4的上部件和下部件接合以形成圖1的示例性活塞的示例性方法；以及
[0014]圖6是用于制造活塞的示例性方法的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]說(shuō)明書(shū)中提及“示例性實(shí)例”、“實(shí)施例”或類(lèi)似語(yǔ)言是指結(jié)合示例途徑描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在至少一種實(shí)例中。本說(shuō)明書(shū)中各處出現(xiàn)短語(yǔ)“在實(shí)例中”或類(lèi)似類(lèi)型的語(yǔ)言不一定必須是指相同的實(shí)例或?qū)嵤├?br>[0016]此處提供活塞和制造活塞的方法示例性實(shí)例。示例性方法通常包括提供限定活塞軸線和燃燒室上表面的至少一部分的活塞下部；并使活塞上部組裝至所述活塞下部。所述活塞上部和活塞下部共同作用以至少部分限定圍繞所述活塞延伸的環(huán)形冷卻通道。所述方法可進(jìn)一步包括使所述活塞上部和活塞下部沿著相應(yīng)的上配合表面和下配合表面進(jìn)行接觸；在所述上配合表面和所述下配合表面接觸的同時(shí)在所述上配合表面和下配合表面之間感應(yīng)出電流。在示例性途徑中，將電極施加至所述活塞以通過(guò)上配合表面和下配合表面感應(yīng)電流。
[0017]現(xiàn)參照?qǐng)D1，示出了示例性活塞100a。示例性活塞可包括活塞上部104和活塞下部102a(或102b，如圖2中所示，下文進(jìn)一步描述)，它們分別沿著其對(duì)應(yīng)的上配合表面和下配合表面110、112，由此它們界定活塞100的環(huán)形接合部J?；钊喜?04可界定構(gòu)造用于在一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的活塞環(huán)槽(未示出)內(nèi)接收一個(gè)或多個(gè)活塞或控油環(huán)(未示出)的環(huán)岸106?；钊虏?02a可界定裙部103，該裙部103構(gòu)造用于通過(guò)滑動(dòng)或者與內(nèi)燃機(jī)的圓柱形孔表面(未示出)交界而在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中支撐活塞。活塞下部102a還可界定兩個(gè)活塞銷(xiāo)轂105，該活塞銷(xiāo)轂105具有構(gòu)造用于接收活塞銷(xiāo)的活塞銷(xiāo)孔107，例如用于使連桿(未示出)選擇性地緊固至活塞。
[0018]活塞上部和活塞下部104，102通常可共同作用以界定圍繞活塞10a環(huán)形延伸的冷卻通道108。如圖1所示，活塞下部102a可包括下凸緣114，其通常界定冷卻通道108的下邊界，并通常使活塞上部104限定的環(huán)形空間封閉，從而通常限定基本閉合的冷卻通道108。封閉的冷卻通道108可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)孔隙(未示出)接收冷卻劑或潤(rùn)滑劑，該孔隙可接收來(lái)自冷卻劑噴射器(未示出)的冷卻劑或潤(rùn)滑劑，構(gòu)造用于從發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱循環(huán)油。冷卻通道108可允許冷卻劑或潤(rùn)滑劑經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)孔隙(未示出)排出回到曲軸箱。盡管下凸緣114被例示為與環(huán)岸106的下邊緣進(jìn)行接觸以整體閉合通道，在一些示例性實(shí)例中，下凸緣114的徑向外端部和環(huán)岸106的下邊緣之間可設(shè)置間隙，以允許冷卻劑從冷卻通道注入或排出。
[0019]活塞上部和活塞下部104，102的上配合表面和下配合表面110，112分別可沿著燃燒室120接合，該燃燒室120沿著活塞10a的上表面延伸，例如如圖1和圖2所示。如下文將進(jìn)一步描述的，上配合表面和下配合表面110，112可在焊接工藝中接合，其中電流用于總體加熱鄰接上配合表面和下配合表面110，112的活塞上部和活塞下部104，102。
[0020]現(xiàn)參見(jiàn)圖2，示出另一示例性活塞100b?；钊?02b與圖1示出的活塞10a基本相同。然而，圖2中活塞下部102b缺少圖1的活塞10a中示出的下凸緣114。因此，由活塞上部和活塞下部104，102b界定的冷卻通道108通常對(duì)冷卻通道108下方空間開(kāi)口。通常開(kāi)口的冷卻通道通?？筛杂傻卦试S冷卻劑注入或排出，例如利用輸入冷卻噴射器。此夕卜，蓋板(未示出)可用于部分閉合或全部閉合活塞102b的冷卻通道108。
[0021]圖1和圖2中示出的通常兩個(gè)工件構(gòu)造的活塞100a，10b (統(tǒng)稱100)，即具有活塞上部和活塞下部104和102b，可通常在活塞上部和活塞下部104，102以及所得活塞100的大小和形狀方面能實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)性，例如實(shí)現(xiàn)較低的活塞整個(gè)壓縮高度和/或重心。此外，兩個(gè)工件的構(gòu)造還可有利于在冷卻通道108內(nèi)形成多種復(fù)合形狀，以允許更容易地制造有效大小的通道，該通道提供提高的冷卻能力。
[0022]活塞上部和活塞下部104，102可由任何便利的材料形成。在一個(gè)示例性途徑中，活塞上部和活塞下部104，102各自由鋼材料形成。在其它示例性途徑中，活塞上部和活塞下部104，102由不同材料形成。在將不同材料用于上部和下部104，102的途徑中，可為各個(gè)部件選擇材料，這些材料分別特用于上部和下部104，102的功能。僅作為例子，可選擇耐溫性更好的材料用于上部104，