專利名稱：在以鑄造技術(shù)制造的活塞中的形成冷卻通道的鑄造型芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的上位概念所述的、在利用鑄造技術(shù)制造的活塞中用于形成冷卻通道的鑄造型芯。
背景技術(shù)：
公布號為2006090159 A的日本專利申請公開了 一種溶于水的鹽制型芯，該鹽制型芯用于形成用在內(nèi)燃機(jī)上的鑄造活塞的冷卻通道，該鹽制型芯呈環(huán)形結(jié)構(gòu)并且具有一個(gè)平行于活塞軸線的區(qū)段，該區(qū)段形成冷卻通道的冷卻液排出裝置并且通過一個(gè)四分之一圓形的型芯彎曲部而轉(zhuǎn)入到冷卻通道的環(huán)形部分。此外，該鹽制型芯還具有一個(gè)平行于活塞軸線設(shè)置的區(qū)段，該區(qū)段形成冷卻通道的冷卻液進(jìn)入裝置，其中，所述鹽制型芯在該區(qū)段的對面設(shè)有一凹口，該凹口用于形成柱分配器(Strahlteiler)，該柱分配器沿著所噴射的冷卻液柱的方向上呈圓錐形收口。所述柱分配器的功能是，使冷卻液柱分開進(jìn)入到在兩側(cè)設(shè)置的各一半的冷卻通道，其中，使冷卻液進(jìn)入兩側(cè)各一半的冷卻通道的分配既取決于活塞相對于噴射冷卻液的冷卻液噴嘴的位置，又取決于橫向加速度，所述橫向加速度是冷卻液柱由于裝配有活塞的發(fā)動機(jī)的運(yùn)動而產(chǎn)生的。由此得出這種技術(shù)方案的缺點(diǎn)是，進(jìn)入兩側(cè)各一半的冷卻通道的冷卻液的數(shù)量存在波動，由此能夠產(chǎn)生活塞的溫度問題，而這些溫度問題又能夠?qū)е卵b配有活塞的發(fā)動機(jī)受到損壞。

發(fā)明內(nèi)容
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的將通過獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征得到解決。從屬權(quán)利要求提供了本發(fā)明的適合的結(jié)構(gòu)。


接下來根據(jù)附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。圖中示出了
圖1為一半切開的利用鑄造方法制造的活塞的立體示意圖，其
中，該活塞具有本發(fā)明用于形成冷卻通道的可溶的鑄造型芯；
圖2為本發(fā)明的可溶的鑄造型芯在放入活塞鑄模中之前的立體
示意圖3為鑄造型芯的結(jié)構(gòu)圖，其中，該鑄造型芯具有兩個(gè)冷卻液排出口以及沿著主排出口方向逐漸增大的橫截面；以及
圖4為鑄造型芯的又一結(jié)構(gòu)圖，其中，該鑄造型芯具有橢圓形進(jìn)入口。
附圖標(biāo)記i兌明
1活塞
2鑄造型芯
3活塞頂
4活塞頂凹坑
5活塞環(huán)區(qū)
6導(dǎo)槽
7、8活塞銷轂
9、10銷孔11活塞裙部件
12進(jìn)入口
13主排出口
14鑄造型芯2的第二區(qū)段
15鑄造型芯2的第一區(qū)段
15'鑄造型芯23的第--區(qū)段
16活塞軸線
17、 18、 19 型芯彎曲部20 活塞鑲?cè)?1 鑄造型芯
22 中間排出口
23 鑄造型芯
24 進(jìn)入口
25 活塞半徑
26 鑄造型芯23的中間區(qū)段
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一半切開的用于內(nèi)燃機(jī)的活塞1立體示意圖，該活塞利用鑄造方法而制造，其中，該活塞與由一塊可取出的材料制成的鑄造型芯2共同進(jìn)行澆注。圖1中完整地標(biāo)示出鑄造型芯2，該鑄造型芯呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，并鄰近活塞頂3而設(shè)置在活塞1的徑向外部區(qū)域上?；钊?能夠由鋁或鑄鐵制成，而具有可溶性的鑄造型芯2能夠由鹽或沙子制成，從而在活塞l鑄造成型之后，能夠通過水或其它適宜的液體將鑄造型芯2從活塞1中沖洗出來。
活塞1設(shè)有形成在活塞頂3中的活塞頂凹坑4，并且活塞1在徑向外側(cè)鄰近活塞頂處設(shè)有活塞環(huán)區(qū)5，其中，位于活塞頂3附近的導(dǎo)槽6設(shè)有一例如由高鎳合金制成的活塞鑲?cè)?0，該活塞鑲?cè)τ糜谠谠搱D中未示出的密封環(huán)。而且，活塞1在活塞1背對活塞頂3的一側(cè)設(shè)有兩個(gè)相互面對面設(shè)置的活塞銷轂(Bolzennaben) 7、 8，每個(gè)活塞銷轂各設(shè)有一個(gè)銷孔9、 10;此外，活塞1還設(shè)有將活塞銷轂7、8相互連接、并成型在活塞頂3上的活塞裙部件，根據(jù)圖l的活塞l的示意圖中僅能夠看到活塞裙部件11。圖1所示的活塞1是這樣被切開的，即，能夠清楚辨認(rèn)出由鑄造型芯2形成的冷卻通道的進(jìn)入口12和主排出口 13。圖2中示出了，鑄造型芯2在進(jìn)入口 12和主排出口 13的區(qū)域上分別設(shè)有較短的區(qū)段14、 15，這兩個(gè)區(qū)段至少具有近于相等的橫截面直徑，并且每個(gè)區(qū)段都通過一個(gè)四分之一圓形的型芯彎曲部17、 18而轉(zhuǎn)入到鑄造型芯2的環(huán)形部分。在這種情況下，形成進(jìn)入口 12的區(qū)段14設(shè)置成至少幾乎平行于活塞軸線16。鑄造型芯2的兩個(gè)區(qū)段14和15相互呈較短的距離設(shè)置，在本實(shí)施例中，該距離接近于區(qū)段14或15的橫截面直徑，該距離的最大值則對應(yīng)于區(qū)
段14或15的橫截面直徑的二倍。在這種情況下，第二區(qū)段14直至通到鑄造型芯2的這樣的端部，即，該端部形成冷卻通道的進(jìn)入口12。
在冷卻通道的主排出口 13區(qū)域上，鑄造型芯2還能夠設(shè)有另一個(gè)型芯彎曲部19，通過該型芯彎曲部使鑄造型芯2的平行于活塞軸線16的第一區(qū)段15轉(zhuǎn)入到鑄造型芯2的形成主排出口 13的部分，在這種情況下該主排出口是這樣進(jìn)行定向的，即，如圖1可見，使由該主排出口流出的冷卻液沿著活塞銷(圖1中未示出)的方向噴射出。借此，冷卻液在對活塞1進(jìn)行冷卻處理之后同時(shí)還用于冷卻該活塞1的活塞銷，并且還能夠用于潤滑與活塞連接的聯(lián)桿的較小的聯(lián)桿吊耳(Pleuelauge)。
鑄造型芯2在進(jìn)入口 12的區(qū)域和主排出口 13的區(qū)域上分別設(shè)有平行于活塞軸線16的區(qū)段14和15并且還設(shè)有型芯彎曲部17至19，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，冷卻液不受活塞l位置的限制而例如能夠在高壓下從設(shè)置在曲柄區(qū)域上的冷卻液噴嘴噴射到由鑄造型芯2形成的油進(jìn)入口12中，其中，所述冷卻液噴嘴是這樣設(shè)置的，S卩，冷卻液噴嘴將冷卻液向平行于活塞軸線16的方向噴射，并同時(shí)噴射到進(jìn)入孔12中。冷卻液接下來到達(dá)并經(jīng)過冷卻通道由型芯彎曲部17形成的部分以僅僅很小的流體阻力再到達(dá)冷卻液通道的環(huán)形部分中，冷卻液很快穿過這段環(huán)形部分，然后到達(dá)并經(jīng)過冷卻通道由型芯彎曲部18和19形成的部分，又以很小的流體阻力而到達(dá)主排出口 13，從而由此確保了大量的冷卻液的流過，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的冷卻液的工作過程實(shí)現(xiàn)了對活塞1改善的冷卻處理。
此外，在由鑄造型芯2的平行于活塞軸線16的區(qū)段14和15形成的部分冷卻通道之間的較小距離具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，使活塞1僅有極少部分沒有受到冷卻液的冷卻。
與圖2所示的鑄造型芯2相比，圖3所示的鑄造型芯21的實(shí)施例中設(shè)有遠(yuǎn)離活塞頂3設(shè)置的中間區(qū)段26，該中間區(qū)段形成一個(gè)中間排出口 22，并且該中間區(qū)段設(shè)置在鑄造型芯21的用于進(jìn)入口 12和主排出口 13的區(qū)段14和15'的對面。由此得出，從其中間區(qū)段 26延伸到形成主排出口 13的區(qū)段的鑄造型芯21的橫截面逐漸增大。 在這種情況下，整個(gè)制造型芯21的橫截面呈橢圓形結(jié)構(gòu)，該橫截面 的橢圓率位于活塞軸線16的方向上。由鑄造型芯21形成的冷卻通道 具有的優(yōu)點(diǎn)是，由于附加的中間排出口 22和沿著第一區(qū)段15'的方 向上逐漸增大的橫截面，使在進(jìn)入口 12導(dǎo)入的冷卻液只承受很小的 流體阻力，從而由此進(jìn)一步增加冷卻液流經(jīng)冷卻通道的數(shù)量并且改善 對活塞1的冷卻效果。
圖4中示出了鑄造型芯23的結(jié)構(gòu)，該鑄造型芯的進(jìn)入口24呈 橢圓形結(jié)構(gòu)，其中，該進(jìn)入口的橢圓率位于垂直于活塞半徑25的方 向上。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，設(shè)置在曲柄區(qū)域的、將冷卻液加入到冷卻 通道活塞中的冷卻液噴嘴不用必須如此定向，即，冷卻液噴嘴只能將 冷卻液在平行于活塞軸線16的方向上進(jìn)行噴射。根據(jù)冷卻液噴嘴安 裝的位置，可以將冷卻液進(jìn)行傾斜噴射，也就是說，與活塞軸線16 成一定角度地沿著進(jìn)入口 24的方向進(jìn)行噴射，其中，冷卻液噴嘴必 須是這樣定向的，S卩，使冷卻液柱不依賴于活塞1在頂部和底部死點(diǎn) 之間的位置而匯集在進(jìn)入口 24處。
權(quán)利要求
1.一種鑄造型芯(2、21、23)，所述鑄造型芯具有可溶性并且呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述鑄造型芯形成用于容納冷卻液的冷卻通道，其中，所述冷卻通道設(shè)在利用鑄造技術(shù)制成的活塞(1)中接近活塞頂(3)的位置，并且其中，所述鑄造型芯(2、21、23)通過呈四分之一圓形的型芯彎曲部(18)轉(zhuǎn)入到第一區(qū)段(15、15′)中，所述第一區(qū)段至少幾乎平行于活塞軸線(16)設(shè)置并遠(yuǎn)離于活塞頂(3)，所述第一區(qū)段形成所述冷卻通道的主排出口(13)，其特征在于，所述鑄造型芯(2、21、23)通過呈四分之一圓形的型芯彎曲部(17)轉(zhuǎn)入到第二區(qū)段(14)中，所述第二區(qū)段至少幾乎平行于活塞軸線(16)設(shè)置并遠(yuǎn)離于活塞頂(3)，所述第二區(qū)段形成所述冷卻通道的進(jìn)入口(12、24)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造型芯(2、 21、 23)，其特征在于，所述鑄造型芯(2)的第一區(qū)段(15)轉(zhuǎn)入到型芯彎曲部(19)，所述型芯彎曲部形成主排出口 (13)，并且所述型芯彎曲部是這樣定向的，即，使由所述主排出口流出的冷卻液沿著設(shè)置在活塞(1)上的活塞銷的方向進(jìn)行噴射。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鑄造型芯(2、 21、 23)，其特征在于，具有用于形成中間排出口 (22)的中間區(qū)段(26)，所述中間區(qū)段設(shè)置在用于所述進(jìn)入口 (12、 24)和所述主排出口 (13)的區(qū)段(14、 15、 15')的對面并遠(yuǎn)離于所述活塞頂。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的鑄造型芯(2)，其特征在于，所述鑄造型芯(2)的第一區(qū)段和第二區(qū)段(14、 15)至少具有近于相等的橫截面直徑，并且相互呈一定距離設(shè)置，所述距離的最大值對應(yīng)于這兩個(gè)區(qū)段(14、 15)之一的橫截面直徑的二倍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鑄造型芯(21、 23)，其特征在于， 從所述中間區(qū)段(26)延伸到所述第一區(qū)段(15')的所述鑄造型芯(21、 23)的橫截面逐漸增大。
6. 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的鑄造型芯(2、 21、 23)， 其特征在于，所述進(jìn)入口 (12、 24)呈橢圓形結(jié)構(gòu)，其中，所述進(jìn)入 口的橢圓率垂直于活塞半徑(25)的方向。
7. 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的鑄造型芯(2、 21、 23)， 其特征在于，所述鑄造型芯由鹽制成。
8. 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的鑄造型芯(2、 21、 23)， 其特征在于，所述鑄造型芯由沙子制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鑄造型芯(2)，所述鑄造型芯具有可溶性并且呈環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述鑄造型芯用于形成冷卻通道，所述鑄造型芯分別通過呈四分之一圓形的型芯彎曲部(17、18)而轉(zhuǎn)入到兩個(gè)幾乎平行于活塞軸線(16)設(shè)置并遠(yuǎn)離于活塞頂(3)的區(qū)段(14、15)，其中，第二區(qū)段(14)轉(zhuǎn)入到所述鑄造型芯(2)形成所述冷卻通道的進(jìn)入口(12)的部分，而第一區(qū)段(15)轉(zhuǎn)入到所述鑄造型芯(2)形成所述冷卻通道的排出口(13)的部分。所述鑄造型芯(2)的這兩個(gè)區(qū)段(14、15)相互呈一定距離設(shè)置，所述距離的最大值對應(yīng)于這兩個(gè)區(qū)段(14、15)之一的橫截面直徑的二倍。借此，使流經(jīng)冷卻通道的冷卻液的流動加速，并且改善對活塞的冷卻效果。
文檔編號B22C9/10GK101668599SQ200880013921
公開日2010年3月10日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者赫爾穆特·科洛特齊克 申請人:馬勒國際公司