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CN101903632B - 用于在内燃机用活塞上固定环形件的方法 - Google Patents

用于在内燃机用活塞上固定环形件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在内燃机用活塞(1)上固定环形件(6)的方法，其中：环形件(6)通过设置在活塞顶(9)的内部部分(23)的径向外表面上的螺纹(5)拧在活塞基体(4)上，在活塞顶(9)中，在螺纹(5)的区域中成型有向上开发且环绕的槽(24)，将焊接材料(26、26′)填满槽(24)，加热活塞(1)，直至焊接材料(26、26′)被液化并且流入螺纹(5)的螺线间，随后冷却活塞(1)。由此而使得由环形件和活塞基体构成的冷却通道相对于处于高压下并且作用到活塞顶上的燃烧气体被密封。

Description

用于在内燃机用活塞上固定环形件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在内燃机用活塞上固定环形件的方法。
背景技术
在PCT申请WO 2004/111420A1中公开了，环形件与活塞基体进行螺纹连接，该环形件构成了活塞顶的径向外部的部件，并且此外与活塞基体构成了一个环绕、径向外部且临近于活塞顶设置的冷却通道。在此会为活塞导致持续高强度的热负载和机械负载，即活塞基体和环形件之间的螺纹连接会松驰，从而会导致气缸工作面的损害。
发明内容
本发明的目的在于，避免现有技术中的这些缺点，该目的通过这样一种用于在内燃机用活塞上固定环形件的方法来实现，其中，活塞具有活塞基体，该活塞基体构成活塞顶的径向内部的部分，并且活塞顶具有两个通过每一个毂架与活塞顶连接的销毂，销毂通过两个活塞裙部件相互连接；其中，环形件通过设置在活塞顶的径向内部的部分的径向外表面上的螺纹与活塞基体连接，环形件构成活塞顶的径向外部的部分并且与活塞基体构成环绕的、径向外部且临近于活塞顶设置的冷却通道；其中，环形件的下端面与环绕的成型部的彼此一致的表面相互接触，成型部以毂架的高度设置在活塞的径向外表面上。本发明的方法包括以下步骤：将表面紧接着径向向外扩宽的突起设置在成型部上；将活塞顶的径向内部的部分的径向外部边缘和径向外部的部分的径向内部边缘设有斜面；将环形件通过螺纹拧在活塞基体上，其中，活塞顶的径向内部的部分和径向外部的部分提供了截面V字型的槽；将焊接材料填满槽并且涂覆到突起的活塞顶侧的表面；加热活塞，直至焊接材料被液化并且流入螺纹的螺线间以及环形件的端面和活塞顶侧的表面之间；冷却活塞；切断突起的突出于环形件的径向外表面的部分。
通过根据本发明的额外的焊接提供了环形件在活塞基体上可靠的固定。此外，由此而使得由环形件和活塞基体构成的冷却通道相对于处于高压下并且作用到活塞顶上的燃烧气体被密封。
附图说明
本发明接下来根据附图进行说明。附图以一个分割为两部分的截面图示出了一个内燃机用的活塞，该截面图示出了两个以90度偏转的活塞纵向截面图。
附图标记
1        活塞
2        销毂孔的纵轴
3        销毂孔
4        活塞基体
5        螺纹
6        环形件
7        活塞顶岸
8        活塞环区
9        活塞顶
10       活塞顶凹坑
11、11′ 毂架
12、12′ 销毂
13、13′ 活塞裙部件
14       冷却通道
15       成型部
16       端面
17       活塞纵轴
18       凹槽
19        入口孔
20        出口孔
21        突起
22        活塞顶9的径向外部部分
23        活塞顶9的径向内部部分
24        槽
25        成型部的表面
26、26′  焊接材料
具体实施方式
附图以截面图示出了一个内燃机用活塞1，该截面图由两个部分构成，其中左边一半示出了活塞1一截面偏转90度之后的活塞1的纵向截面图。活塞1由活塞基体4构成，环形件5通过活塞顶侧的螺纹5与该活塞基体螺纹连接，该环形件承接活塞1的活塞顶岸7和活塞环区8。活塞基体4和环形件6可以由钢制成，例如在本实施例中由时效硬化的、铁素体-珍珠状的AFP钢，或铸铁制成。
活塞基体4一件式构成并且在活塞顶9的区域中具有活塞顶凹坑10。通过每一个毂架11、11′，在活塞顶9上成型有带有各个销毂孔3、3′的两个销毂12、12′，该销毂的端面16在活塞纵轴的方向上相对于环形件6回缩地设置。销毂12、12′通过活塞裙部件13、13′相互连接。活塞基体4在活塞裙部件13、13′和活塞1的承接环形件6的上方区域之间具有凹槽18，该凹槽在本实施例中局部环绕地设置在活塞基体4的活塞裙部件13、13′的区域中。
活塞基体4在活塞顶9的区域中与环形件6一同构成环形的冷却通道14，该冷却通道部分包含在活塞基体4中，部分包含在环形件6中。在销毂12的方向上，冷却通道14被活塞基体4的在径向外部、以毂架11、11′高度设置的成型部15覆盖。在活塞顶侧，成型部15在径向外部具有颈状的突起21，其径向尺寸大于活塞环区8的径向尺寸。在附图中也可以看出冷却通道14的出口孔20。
在制造活塞1时，活塞基体4和环形件6相互出现接触的面可以涂覆焊接材料，在此之前环形件6拧到活塞基体4上并且活塞1为液化焊接材料在炉中加热。
当制造活塞1时首先活塞顶9的径向外部的部分22(由环形件6构成)的径向内部的、活塞顶侧的边缘和活塞顶9的径向内部的部分23(由活塞基体4构成)的径向外部的、活塞顶侧的边缘都具有斜面时，制造过程将简单而廉价，从而在环形件6通过螺纹5拧到活塞基体4上时，直至活塞顶9的径向外部的部分22与活塞顶9的径向内部的部分23处于一个平面上时提供环绕的、横截面V字型的槽24。在此，环形件6的下端面抵靠到成型部15的表面25。
接下来，槽24填充焊接材料26′并且突起21在活塞顶侧也具有焊接材料26。在此证实，基于铜或镍制成的高熔点焊接膏都适合于作为焊接材料。也可以在槽24和突起21的表面设置焊丝或焊膜，其也都是基于铜或镍制成的。
在炉中，活塞1随后被加热到900℃到1300℃之间的温度，或者在本实施例中被加热到1050℃到1250℃之间，其中焊接材料26′就此而被液化，即其流入到螺纹5的螺线中。处于突起21表面上的焊接材料26也被液化并且进入到成型部15的表面25和环形件6的下端面之间。
活塞1随后从炉中取出，其中在活塞1所控制的冷却范畴内，通过5到50°K/每分钟的冷却速度冷却到低于600℃时，处在螺纹5和成型部15与环形件6的面之间的焊接材料26、26′被硬化，从而提供了活塞基体4和环形件6之间可靠的螺纹连接，并且将环形件6固定到成型部15上。在本实施例中，在冷却时获得了时效硬化。为了避免钢材表面生锈，冷却过程在无氧气的大气环境下进行，优选在真空下或在还原大气环境下。
从环形件6的径向外表面突出的突起21部分随后被切断。
通过焊接材料26′确保的螺纹连接的其他优点在于，由此而改善了高热负载的活塞顶凹坑10和环形件6之间的热量流动，从而降低了活塞顶9的径向内部部分23的热负载。另外，通过螺纹5中的焊接材料，冷却通道14相对于处于高压下并且作用到活塞顶9上的燃烧气体被密封。

Claims (7)

1.一种用于在内燃机用活塞(1)上固定环形件(6)的方法，所述活塞
-具有活塞基体(4)，所述活塞基体构成活塞顶(9)的径向内部的部分(23)，并且所述活塞顶具有两个通过每一个毂架(11、11′)与所述活塞顶(9)连接的销毂(12、12′)，所述销毂通过两个活塞裙部件(13、13′)相互连接，
-其中所述环形件(6)通过设置在所述活塞顶(9)的径向内部的部分(23)的径向外表面上的螺纹(5)与所述活塞基体(4)连接，所述环形件构成所述活塞顶(9)的径向外部的部分(22)并且与所述活塞基体(4)构成环绕的、径向外部且临近于所述活塞顶(9)设置的冷却通道(14)，
-其中所述环形件(6)的下端面与环绕的成型部(15)的彼此一致的表面(25)相互接触，所述成型部以所述毂架(11、11′)的高度设置在所述活塞(1)的径向外表面上，
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-将所述表面(25)紧接着径向向外扩宽的突起(21)设置在所述成型部(15)上，
-将所述活塞顶(9)的径向内部的部分(23)的径向外部边缘和径向外部的部分(22)的径向内部边缘设有斜面，
-将所述环形件(6)通过螺纹(5)拧在所述活塞基体(4)上，其中所述活塞顶(9)的径向内部的部分(23)和径向外部的部分(22)提供了截面V字型的槽(24)，
-将焊接材料(26、26′)填满所述槽(24)并且涂覆到所述突起(21)的活塞顶侧的表面，
-加热所述活塞(1)，直至所述焊接材料(26、26′)被液化并且流入所述螺纹(5)的螺线间以及所述环形件(6)的端面和活塞顶侧的表面之间，
-冷却所述活塞(1)，
-切断所述突起(21)的突出于所述环形件(6)的径向外表面的部分。
2.根据权利要求1所述的用于在内燃机用活塞(1)上固定环形件(6)的方法，其特征在于，
-采用由AFP钢材制成的所述活塞基体(4)和所述环形件(6)，
-采用基于铜或镍的所述焊接材料(26、26′)，
-将所述活塞(1)加热到1050℃到1250℃之间的温度，并且
-在无氧气的大气环境下，通过5到50K/每分钟的冷却速度将所述活塞(1)冷却到低于600℃的温度。
3.根据权利要求2所述的用于在内燃机用活塞(1)上固定环形件(6)的方法，其特征在于，在真空下冷却所述活塞(1)。
4.根据权利要求2所述的用于在内燃机用活塞(1)上固定环形件(6)的方法，其特征在于，在还原大气环境下冷却所述活塞(1)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于在内燃机用活塞(1)上固定环形件(6)的方法，其特征在于，采用焊接膏形式的所述焊接材料(26、26′)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于在内燃机用活塞(1)上固定环形件(6)的方法，其特征在于，采用焊丝形式的所述焊接材料(26、26′)。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于在内燃机用活塞(1)上固定环形件(6)的方法，其特征在于，采用焊膜形式的所述焊接材料(26、26′)。
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