專利名稱：內燃機活塞及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的內燃機活塞
以及一種根據權利要求5的前序部分所述的用于制造該活塞的方法。
背景技術：
在現有技術中已經廣泛地熟知一種具有環形通道的活塞，該環 形通道用于容納活塞頂和活塞環帶的冷卻油并且其起始于活塞頂借 助于切削加工工藝安置在活塞體中且隨后被封閉。
由德國公開出版物20 17 925及德國專利申請文件12 51 588 己知一種通過環形的封閉部件來封閉且安置在活塞頂中的環形通道， 該封閉部件采用載荷焊接法固定在環形通道中。這種焊接方法的缺點 在于，由于為此而要監測大量的參數，以至于費時、耗能且十分復雜。
由德國專利10 25 221、英國專利853， 382以及美國專利3， 181， 514已知一種安置在活塞頂中的環形通道，其首先通過環形部 件來進行封閉，由此填充在另外的凹槽中的、用于封閉環形通道的流 體金屬不會流入到環形通道中。此外還需要多個方法步驟，這些用于 制造環形通道的方法步驟非常復雜且耗費時間。
發明內容
由此，本發明的目的在于避免現有技術中的缺點，并且提出一 種用于制造具有環形通道的活塞的方法，該環形通道用于容納冷卻活 塞頂和活塞環帶的冷卻油，該方法能夠簡便且以較少的時間成本和能 耗來實施。
該目的通過獨立權利要求以及從屬權利要求的特征來實現。本 發明的有利的設計方案由從屬權利要求給出。
在此，根據本發明所使用的摩擦焊接法來制造活塞的優點在于，基于其簡易性而能夠良好地適合于自動化生產并且焊接時間較短，從 而也縮短了整個活塞的制造時間。
接下來本發明將根據附圖來詳細說明。
附圖示出了一個具有環形冷卻通道的內燃機活塞，該通道在活 塞頂側利用環形的封閉部件來封閉。
具體實施例方式
在附圖中以垂直于銷軸線2的截面圖示出了內燃機活塞l，在截 面圖中描繪了精加工后的活塞1的輪廓以及用于封閉環形通道4的具 有固著裝置6的環形封閉部件3，封閉部件3通過該固著裝置插入到 一摩擦焊接裝置(附圖中未示出)中。固著裝置6在截面上為箭頭形， 箭頭尖端由封閉部件3構成。
活塞1具有活塞頂5，該活塞頂帶有在其中成型的活塞頂凹坑7。 在靠近活塞頂5的徑向外側處，由三個活塞環槽組成的活塞環帶9 被添入到圓柱形活塞1的外殼表面8中。在活塞頂凹坑7和活塞環帶 9之間設置有封閉的環形通道4，其在活塞頂側通過封閉部件3封閉， 該封閉部件在截面上具有等邊梯形形狀且帶有在指向背離活塞頂方 向上漸近的側面16、 17。在側面16、 17上，封閉部件3借助于摩擦 焊接方法與活塞頂5焊接。環形通道4具有進油口 19和排油口 20， 這些油孔將環形通道4與活塞內腔18連接。
在活塞環帶9背離活塞頂的方向處連接到兩個相互對置的活塞 裙部10、 11上，這些活塞裙部分別在兩側通過連接條12、 13與兩個 相互對置的活塞銷座連接，由于截面圖的位置關系在附圖中僅以俯視 圖示出具有銷孔15的活塞銷座14。
活塞1和封閉部件3都由鋼制成，因此活塞1被賦予相對較大 的強度和負荷能力。在制造過程中，首先鍛造鋼坯件，該坯件具有粗 糙的活塞1的輪廓，其帶有用于活塞頂凹坑7和活塞內腔18的凹部。 隨后采用切削加工工藝來對活塞1進行精加工，例如車削、碾磨和開孔。由此而制成銷孔15、具有活塞環行凹槽的活塞環帶9、活塞裙部
10、 11的徑向外表面和活塞頂凹坑7。
接下來，借助于切削加工工藝在活塞頂凹坑7和活塞頂5外邊 緣之間的活塞頂5徑向外側區域中以活塞軸線22的方向造型出一個 凹部，該凹部具有環形通道4的形狀并且在活塞頂側具有環形的開口 21，該開口在橫截面上具有和封閉部件3—樣的梯形形狀。由活塞內 腔18向己制成的環形通道4中開孔形成一個進油口 19和排油口 20。
然后，采用摩擦焊接方法來封閉環形通道4，其中成型后的活塞 1被壓入到摩擦焊接裝置的固定襯墊中，并且帶有封閉部件3的固著 裝置6被壓入到摩擦焊接裝置的可轉動襯墊中。可轉動襯墊進行旋 轉，同時隨之轉動的封閉部件3被按進固定的活塞1的活塞頂5中的 環形開口21中，其中在封閉部件3的側面16、 17和開口21的徑向 外表面中由于活塞1和封閉部件3之間的相對運動而造成摩擦生熱。 在產生足夠熱量之后停止相對運動，隨之封閉部件3在增強的力的作 用下在開口 21中接縫。基于由此而在活塞頂5和封閉部件3之間形 成的焊接，環形通道4的開口 21被封閉。
摩擦焊接法的優點在于，能良好地適合于自動化生產并且焊接 時間較短。
在最后的工序中，固著裝置6與封閉部件3分離并且對活塞頂5 的表面進行平滑處理。內燃機活塞1
銷軸線2
封閉部件3
環形通道4
活塞頂5
封閉部件3的固著裝置6
活塞頂凹坑7
夕卜殼表面8
活塞環帶9
活塞裙部10、11
連接條12、13
活塞銷座14
銷孔15
封閉部件3的側面16、17
活塞內腔18
進油口19
排油口20
環形開口21
活塞軸線22
權利要求
1. 一種內燃機活塞(1)，所述活塞具有-活塞頂(5)；-設置在所述活塞頂(5)附近且在所述活塞(1)的徑向外側上的活塞環帶(9)；-設置在所述活塞頂(5)附近且徑向向外的環形通道(4)，所述環形通道在活塞頂側具有環形的開口(21)，所述開口在截面上具有梯形形狀且帶有在指向背離活塞頂方向上漸近的側邊，其中所述環形通道(4)通過進油口(19)和排油口(20)與活塞內腔(18)連接；-在背離活塞頂的方向上連接到所述活塞環帶(9)處且相互對置的活塞裙部(10、11)；以及-相互對置且與所述活塞裙部(10、11)連接的活塞銷座(14)，所述活塞銷座各自帶有銷孔(15)；其特征在于，所述開口(21)通過所述環形的封閉部件(3)來封閉，所述封閉部件在截面上具有和所述開口(21)相同的梯形形狀，從而所述封閉部件(3)可以借助于摩擦焊接法固定在開口(21)中。
2. 根據權利要求1所述的活塞(1)，其特征在于，所述開口 (21)和所述封閉部件(3)在截面上都具有等邊梯形形狀。
3. 根據權利要求1或2所述的活塞(1)，其特征在于，所述 活塞由鋼制成。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的活塞(1),其特征在 于，所述封閉部件(3)由鋼制成。
5. —種用于制造所述內燃機活塞(1)的方法，所述方法有以 下步驟-鍛造活塞坯件，所述活塞坯件具有用于活塞內腔(18)的凹部；-采用一個或多個切削加工工藝對所述活塞坯件進行精加工， 用于制成銷孔(15)、活塞環帶(9)以及活塞裙部(10、 11)的徑 向夕卜表面；-采用切削加工工藝來成型一個位于活塞軸線(22)方向上的 凹部，所述凹部用作具有環形、活塞頂側的且開口于活塞頂(5)的 開口 (21)的環形通道(4)，其中所述開口 (21)在截面上具有梯 形形狀且所述梯形帶有在指向背離活塞頂方向上漸近的側邊；以及-在所述環形通道(4)中添設進油口 (19)和排油口 (20);其特征在于，-制造環形的封閉部件(3)，所述封閉部件具有和所述開口 (21) 相同的直徑和相同的橫截面形狀，以及-采用摩擦焊接法將所述封閉部件(3)固定到所述開口 (21)中。
6. 根據權利要求5所述的用于制造活塞(1)的方法，其特征 在于，使用鋼材來鍛造所述活塞坯件。
7. 根據權利要求5或6所述的用于制造活塞(1)的方法，其 特征在于，采用鋼材來制造所述封閉部件(3)。
全文摘要
本發明涉及一種內燃機活塞(1)，所述活塞具有設置在活塞頂(5)附近且設置在徑向外側的、封閉的環形通道(4)，所述環形通道在活塞頂側具有環形的開口(21)，所述開口在截面上具有梯形的形狀且所述梯形帶有在指向背離活塞頂方向上漸近的側邊，所述開口通過環形的封閉部件(3)來封閉，所述封閉部件在截面上具有和開口(21)相同的梯形形狀，其中封閉部件(3)借助于摩擦焊接固定在開口(21)中。
文檔編號F02F3/22GK101466938SQ200780021952
公開日2009年6月24日 申請日期2007年6月8日 優先權日2006年6月13日
發明者賴納·沙普 申請人:馬勒國際公司