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CN101472705A - 用于制造一体式活塞的方法及其所制造的活塞 - Google Patents

用于制造一体式活塞的方法及其所制造的活塞 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种方法，用于由活塞坯件(10)制造出用于内燃机的一体式活塞(20)，所述活塞具有：在活塞顶(11)中环形延伸且向下开放的冷却通道(15)；以及在活塞顶(11)和活塞裙(13)之间形成的环形凹槽(16)，其中活塞顶(11)和活塞裙(13)借助于环形的活塞销座(16)相互连接，并且环形凹槽(16)和冷却通道(15)通过切削加工添置在活塞坯件(10)中。根据本发明而设计，为了切削加工冷却通道(15)，刀具(17)在旋转的活塞中以拱形摆动(A)通过凹槽(16)移动到冷却通道(15)的区域中并且加工冷却通道(15)。

Description

用于制造一体式活塞的方法及其所制造的活塞
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于制造一体式内燃机活塞的方法以及一种按照该方法所制造的活塞。
背景技术
在现实中已知这种由钢铸造的活塞。在此，为了要含有一个封闭的冷却通道，必须使用多个可取出的铸造型芯，其繁复了制造方法并且提高了成本。
由德国专利DE 100 13 395 C1已知一种一体式的、由浇铸的活塞坯件加工而成的活塞。为制造冷却通道，对此而需要两个不同的工作步骤，其必须在旋转的活塞上使用两种不同的车刀。在第一个工作步骤中将添入环形的凹槽，其随后补充另一个轴向的凹槽。该轴向的凹槽在第二工作步骤中将在最后加工成制成的冷却通道，在此，其缺点在于，为了插入车刀，活塞在其旋转运动中必须保持在一个预设的位置中，即在这样的位置中，车刀可以插入到活塞裙之间。在车刀插入之后，活塞又旋转地运动并且加工冷却通道。
在此，车刀仅仅以相对于活塞轴线的轴向方向和径向方向上运动。其结果是，这样制造而成的冷却通道的高度要依赖于活塞顶和箱型活塞裙之间凹槽的高度。冷却通道的高度则总会小于活塞顶和活塞裙之间凹槽的两倍高度，所以不仅该凹槽的高度，并且所使用的刀具的厚度都限制了冷却通道所能达到的高度。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于制造一体式活塞的方法以及一种这样制成的活塞，在该活塞中，冷却通道的高度将可以不依赖于活塞顶和活塞裙之间凹槽的高度来设计并且可以无需中断活塞旋转运动地来实现。
该目的通过具有权利要求1的特征的方法以及根据本发明方法而制成的活塞来实现。在此根据本发明而设计，即为了切削加工冷却通道，刀具在旋转的活塞中以拱形摆动而通过凹槽移动到冷却通道的区域中并加工冷却通道。
首先，根据本发明的方法可以使得冷却通道的高度不依赖于活塞顶和活塞裙之间凹槽的高度来设计。根据本发明的刀具拱形的摆动
(其并不平行于活塞销座的平面)起到的作用是，所使用的刀具的尺寸不限于活塞顶和活塞裙之间凹槽的高度。冷却通道的高度可以在任何时候匹配各种需制造的活塞的要求。因此，根据本发明的方法可以应用到各种不同类型的活塞上。
此外，本发明的特征在于，冷却通道可以在单一的工作步骤中通过单一的刀具来基于活塞顶和活塞裙之间环形的凹槽来制造。这将节省工作时间及刀具费用，由此而可以在总体上降低制造成本。
有利的改进方案由从属权利要求给出。
在优选的实施例中，刀具通过凹槽在冷却通道区域中的拱形摆动在旋转的活塞坯件中进行。活塞坯件也可以保持在持续的旋转运动中，这将进一步简化根据本发明的方法的流程并且节省时间及能源。
另一个有利的设计方案在于，冷却通道的切削加工在刀具的拱形摆动中进行。这不仅能够以相应较少的时间及成本实现持续的制造流程，而且根据本发明的方法也可以不依赖于活塞顶和活塞裙之间的凹槽高度来执行。
适用于本发明方法的刀具例如是一种车刀，尤其是一种钩状的车刀。
附图说明
接下来，本发明的实施例将根据附图来详细说明。附图示意性且未忠于比例尺地示出：
图1以截面中的侧视图示出了活塞坯件，其带有点划线表示的根据本发明活塞；
图2到6示出了车床刀具通过凹槽在根据本发明的冷却通道区域中的拱形摆动的图示。
具体实施方式
图1示出了一体锻造的活塞坯件10，其在实施例中根据已知的锻压法制成。制成的活塞20的轮廓以点化线表示。活塞坯件10包括带有后续的活塞环带12的活塞顶11、活塞裙13和添加到活塞顶11上的活塞销座14，并且该活塞坯件可以由锻造的钢或轻金属合金，例如铝合金制成。
在图2至6中示出了用于根据本发明而制造在活塞环带12的区域中的冷却通道15的方法步骤。
在第一个方法步骤中，在活塞坯件10中通过切削加工(在实施例中通过旋转)而设置凹槽16。凹槽16的高度必须仅仅是这样的大小，即刀具(实施例中为钩状的车刀17)可以在活塞旋转时以拱形摆动移动到待制造的冷却通道15的区域中。通过这样的凹槽16，活塞顶11仅仍旧通过活塞销座14与活塞裙13连接。
为了在活塞环带12的区域中制造环形的冷却通道15，钩状的车刀17在活塞旋转时以拱形摆动A在待制造的冷却通道15的区域中移动。基于这种的拱形摆动，凹槽16的高度可以实际上小于钩状车刀17的高度h。其结果是，车刀17的高度h能够可选择地大于凹槽16的高度，从而冷却通道15可以在轴向上被雕出，实际上该冷却通道的深度不仅仅可以大于凹槽16的高度，并且其深度也可以完全不依赖于凹槽16的高度来进行选择。通过刀具最佳的构造及运转方式可以实现冷却通道15完全任意的并且几乎没有限制的深度。因此，通过根据本发明的方法可以制成不同类型的一体式活塞，这些活塞可以良好地符合每种类型的发动机的要求。
此外还要强调的是，在旋转的活塞中通过单一的刀具17(例如上述的车刀)在单一的工作步骤中制成冷却通道15。
在图2至6中详细地描述了各个步骤中刀具(实施例中钩状的车刀17)的拱形摆动。在此，出于简明扼要的原因，活塞坯件10的图示由制成的活塞20的图示来代替。
图2示出了在翻转的角度位置中车刀17在活塞坯件上的放置。
图3示出了车刀17通过凹槽16插入到冷却通道15的区域中，其中车刀17不仅径向和轴向的运动，而且还可以围绕转折点S进行摆动。
图4示出了车刀17在围绕转折点S进行拱形摆动时，冷却通道15被加工而成的形状。
图5示出了车刀17围绕转折点S在过渡到另一轴向运动时在端部进行摆动。在该图示中可以清楚地看到，车刀17具有实际上大于凹槽16的高度。
图6随后示出了，车刀17到达其结束位置以及冷却通道15获得了其最终的形状及深度。
由所述的制造过程可以看出，通过安置在刀具头上的车刀16按照其围绕转折点S的拱形摆动可以制成带有任意深度的冷却通道15。
在制成冷却通道15之后可以以已知的方式设置销孔18，并且以切削加工制成活塞20的外部轮廓。
为了封闭向下开放的冷却通道16将以已知的方式设置两件式的盖环(例如分开的盘形弹簧)，其偏压到活塞顶11上的相应地支架中。盖环具有用于冷却油的进油孔和排油孔(未示出)。
通过根据本发明的方法，以特别简便而低廉的方式制造出根据本发明带有大容积冷却通道的一体式活塞，该活塞相对于以铸造法制成的活塞基于其自由的材料选择(锻造的钢或可锻造的轻金属合金)具有例如更高的强度，从而能够更好地适用于高负荷的柴油发动机。

Claims (6)

1.一种方法，用于由活塞坯件(10)制造出用于内燃机的一体式活塞(20)，所述活塞具有：在活塞顶(11)中环形延伸且向下开放的冷却通道(15)；以及在所述活塞顶(11)和活塞裙(13)之间形成的环形凹槽(16)，其中所述活塞顶(11)和所述活塞裙(13)借助于环形的活塞销座(14)相互连接，并且所述环形凹槽(16)和所述冷却通道(15)通过切削加工添置在所述活塞坯件(10)中，随后加工完成外部轮廓并封闭所述冷却通道，其特征在于，为了切削加工所述冷却通道(15)，刀具(17)在旋转的活塞中以拱形摆动(A)通过所述凹槽(16)移动到所述冷却通道(15)的区域中并且加工所述冷却通道(15)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刀具(17)通过所述凹槽(16)在所述冷却通道(15)的区域中的拱形摆动在旋转的所述活塞坯件(10)上进行。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却通道(15)的切削加工在所述刀具(17)的拱形摆动(A)中进行。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，一种车刀，尤其是一种钩状的车刀作为所述刀具(17)使用。
5.一种内燃机活塞(10)，所述活塞通过根据权利要求1至4中任一项所述的方法制造。
6.根据权利要求5所述的活塞，其特征在于，所述冷却通道(15)的轴线上的高度大于所述凹槽(16)的轴向上的高度。
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