專利名稱：輕型活塞的制作方法
輕型活塞本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分特征的活塞，其包括 一個(gè)具有活塞環(huán)區(qū)的活塞頂和一個(gè)在活塞頂上設(shè)置的活塞裙。這樣的活塞由DE 101 45 589A1已知。這種活塞具有一個(gè)活塞頂， 其由具有多個(gè)環(huán)形槽的活塞環(huán)區(qū)和必要時(shí)一個(gè)燃燒室凹腔構(gòu)成。在活 塞的運(yùn)動(dòng)方向上在活塞頂?shù)南路皆O(shè)置一個(gè)活塞裙，其中這個(gè)活塞裙由 兩個(gè)在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行過(guò)程中支承活塞的裙壁部段構(gòu)成，所述裙壁部段用 于在內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)引導(dǎo)活塞。裙壁部段經(jīng)由回縮的連接壁相互連接， 其中連接壁與氣缸的滑動(dòng)面沒(méi)有連接。在DE 101 45 589A1的活塞中 根據(jù)其中的權(quán)利要求1至3，連接壁具有一個(gè)拱形的走向，所述走向 可以是凸形的、凹形的或這兩者的組合。此外在這種已知的活塞中在 連接壁的區(qū)域內(nèi)活塞環(huán)區(qū)的下棱邊越過(guò)其伸出地構(gòu)成(凸出)并且在 那兒至少部分地掏空，從而為了節(jié)省重量形成了自由空間。本發(fā)明的目的在于，改善上述類型的活塞在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行中的特性， 特別是提高其強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。上述目的通過(guò)權(quán)利要求1的特征實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明設(shè)置，在活塞的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)在從螺栓孔向裙壁部段方 向的過(guò)渡處設(shè)置一個(gè)拱形區(qū)域。通過(guò)這個(gè)在活塞孔的外棱邊向裙壁部 段方向的過(guò)渡處的拱形區(qū)域可以一方面保留如此多的材料，從而滿足 活塞運(yùn)行中所需要的強(qiáng)度，而同時(shí)如此多的材料可以被去除，使得由 此在優(yōu)化活塞的疲勞強(qiáng)度的同時(shí)減小重量。由此通過(guò)本發(fā)明的在活塞 的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)的拱形的走向，與支承的裙壁部段的外部的拱形的走向 相聯(lián)系，在同時(shí)減小活塞重量的情況下提高活塞所需要的強(qiáng)度和疲勞 強(qiáng)度。此外這個(gè)結(jié)構(gòu)相應(yīng)如此進(jìn)一步構(gòu)成，使得從活塞環(huán)區(qū)的環(huán)形槽 出發(fā)朝螺栓孔的方向加工至少一個(gè)在活塞中的連接件。因此活塞的運(yùn) 行顯著改善，因?yàn)槲挥诃h(huán)形槽內(nèi)的油環(huán)(必要時(shí)多部分的刮油環(huán))搜集存在于活塞表面或氣缸壁表面上的油并且將油壓入連接件內(nèi)并且因 此可以朝螺栓孔方向被引導(dǎo)，以便在那兒潤(rùn)滑插入螺栓孔內(nèi)的螺栓。 這個(gè)連接件在同類型的活塞中是特別有利的，因?yàn)榛钊诠靶蔚倪B 接壁業(yè)已具有較小的重量和改善的強(qiáng)度，其中本發(fā)明的用于潤(rùn)滑插入 螺栓孔內(nèi)的螺栓的連接件顯著改善了由活塞、螺栓和連桿構(gòu)成的整個(gè) 結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度。通過(guò)將油從活塞表面向螺栓孔的方向輸送，潤(rùn)滑了 在那兒插入的螺栓并且不會(huì)消耗完。本發(fā)明的孔是鑄造的和/或通過(guò)鉆 孔過(guò)程(鉆孔)加工。在本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)造中在活塞環(huán)區(qū)后面的自由空間內(nèi)設(shè)置至少 一個(gè)用于支承活塞環(huán)區(qū)的肋條。所述至少一個(gè)肋條有利地導(dǎo)致，活塞 環(huán)區(qū)的伸出的區(qū)域在回縮的連接壁的區(qū)域內(nèi)得到有效地支承，從而盡 可能減小活塞在運(yùn)行中的變形。在本發(fā)明的另外一個(gè)構(gòu)造中，在螺栓孔上方的左右側(cè)在自由空間 內(nèi)分別存在一個(gè)肋條。由此活塞環(huán)區(qū)支承在螺栓孔左右側(cè)的、構(gòu)成特 別的穩(wěn)定性的區(qū)域上。由此當(dāng)根據(jù)本發(fā)明在螺栓孔上方的左右兩側(cè)各 設(shè)置一個(gè)肋條時(shí)，在活塞運(yùn)動(dòng)中螺栓在螺栓孔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)的影響不會(huì)傳 遞至活塞環(huán)區(qū)。在本發(fā)明的另外的構(gòu)造中，連接件穿過(guò)所述至少一個(gè)肋條延伸， 特別是穿過(guò)多個(gè)或全部的肋條。在此不僅肋條而且連接件可以在制造 活塞坯件時(shí)業(yè)已考慮。補(bǔ)充地或替換地可以考慮，所述至少一個(gè)連接 件只有在制造活塞坯件后才制成。同樣可以考慮的是，例如當(dāng)連接件 的從環(huán)形槽至螺栓孔的走向?yàn)檎蹚澋幕虻箞A的時(shí)，連接件的一部分業(yè) 已利用活塞坯件的制造來(lái)構(gòu)成并且連接件的其它的剩余部分通過(guò)后續(xù) 的加工過(guò)程特別是鉆孔制成。如果連接件業(yè)已與活塞坯件的制造一起 提供，那么合適的是，在后來(lái)的連接件的區(qū)域內(nèi)設(shè)置一個(gè)芯體或銷， 其在活塞坯件制造后被移除。在本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)造中，在環(huán)形槽內(nèi)存在至少一個(gè)伸入自由空 間內(nèi)的排泄狹槽。在此，自由空間通過(guò)活塞坯件的制造(并且必要時(shí) 在后續(xù)的其它加工之后)如此構(gòu)成，即通過(guò)制成環(huán)形槽、特別是最下方的環(huán)形槽可以形成從外向自由空間的方向的連接件，其構(gòu)成伸入自 由空間內(nèi)的排泄狹槽。這意味著，通過(guò)加工環(huán)形槽、特別是通過(guò)一個(gè) 切削加工步驟自動(dòng)地制成了排泄狹槽。所加工的排泄狹槽導(dǎo)致，在活 塞的表面或氣缸內(nèi)壁的表面上存在的油被朝活塞的內(nèi)部區(qū)域的方向排 出。排泄狹槽的位置或結(jié)構(gòu)方式與至今已知的油孔相比提高了疲勞強(qiáng) 度。此外不存在環(huán)形支承面的中斷，從而由此減小槽磨損和油消耗。在另外一個(gè)構(gòu)造中，螺栓孔具有一個(gè)用于保持環(huán)的拆卸導(dǎo)槽，其 中拆卸導(dǎo)槽在自由空間下方且在螺栓孔的上頂點(diǎn)上設(shè)置。通過(guò)這個(gè)自 由空間可以實(shí)現(xiàn)，將拆卸凹槽設(shè)置在螺栓孔的上頂點(diǎn)上。這具有優(yōu)點(diǎn)， 即拆卸導(dǎo)槽設(shè)置在沒(méi)有損害活塞強(qiáng)度的區(qū)域內(nèi)。這以有利的方式導(dǎo)致 增大的慣性力安全性。在本發(fā)明的另外一個(gè)構(gòu)造中，在活塞環(huán)區(qū)下方在回縮的連接壁的 區(qū)域內(nèi)的棱邊倒圓。在制造活塞坯件后，活塞坯件通常借助于切削加 工最終制成，特別是車削。這導(dǎo)致在活塞環(huán)區(qū)下方在回縮的連接壁的 區(qū)域內(nèi)的棱邊是非常尖邊的并且必要時(shí)具有毛刺，這在操作、特別是 組裝活塞時(shí)可能導(dǎo)致組裝人員的受傷。為此目的，有利地這種在活塞 環(huán)區(qū)下方的尖銳的棱邊是倒圓的或具有倒圓部。這種倒圓同樣可以通 過(guò)切削將特別是銑削過(guò)程制成。本發(fā)明的實(shí)施例在下面描述并且借助于附圖詳細(xì)闡述，但是本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。其中

圖1至3分別示出內(nèi)燃機(jī)的活塞1，其可以構(gòu)成為輕型活塞，但 不是必要的。如果在此涉及一個(gè)輕型活塞，那么首先活塞坯體由一種 輕型材料、特別是鋁鑄造并且而后借助于切削加工最終制成?；钊? 包括一個(gè)活塞頂2，其具有懸掛的活塞裙3，其中活塞頂2和活塞裙3 一體構(gòu)成或者由兩個(gè)部分構(gòu)成，它們?cè)谄渲圃旌蠼M裝。此外，活塞1具有一個(gè)活塞環(huán)區(qū)4，其在通常情況下具有三個(gè)環(huán) 形槽。活塞裙3由支承活塞1的裙壁部段5構(gòu)成，其中裙壁部段5通 過(guò)回縮的連接壁6彼此連接。連接壁6具有筆直的、拱形的或其它的 走向，其中有關(guān)連接壁6的拱形的走向，參考根據(jù)DE 101 45 589 Al的權(quán)利要求1至3的可能的構(gòu)造。參考拱形的走向(從一個(gè)裙壁部段 至其它的裙壁部段和/或在活塞運(yùn)動(dòng)軸線的走向中為凹形和/或凸形)， 因?yàn)檫@種走向在重量節(jié)省方面是特別重要的，同時(shí)保持所需要的強(qiáng)度。 同樣重要的是，根據(jù)活塞1的幾何構(gòu)造和應(yīng)用目的可以是筆直的連接 壁6?；乜s的連接壁6此外具有用于容納螺栓的螺栓孔7，以便將活塞 1與一個(gè)未示出的連桿連接。此外在圖1中示出，在活塞頂2的區(qū)域 內(nèi)在活塞環(huán)區(qū)4后方且在螺栓孔7上方存在一個(gè)自由空間8。在第一 構(gòu)造中，如其在圖l中所示， 一個(gè)連接件10從活塞環(huán)區(qū)4的環(huán)形槽9 出發(fā)朝螺栓孔7的方向延伸，以便潤(rùn)滑位于那兒的(未示出的)螺栓。 在根據(jù)圖l的連接件IO的構(gòu)造中，其為一個(gè)鉆孔，其一部分由環(huán)形槽 9并且另外一部分由活塞裙3朝向活塞頂2引入。圖1的右下方的視 圖是圖l右上方的視圖的剖視圖A-A。圖2示出根據(jù)圖1的相同的活塞l,其中在螺栓孔7上方在螺栓 孔7左右側(cè)的自由空間8內(nèi)分別設(shè)置一個(gè)肋條11。這個(gè)肋條11用于 在活塞1工作時(shí)支承活塞環(huán)區(qū)4,從而作用在活塞頂2上的力經(jīng)由肋 條11導(dǎo)入回縮的連接壁6內(nèi)。此外在圖2中示出，螺栓孔7具有一個(gè) 拆卸導(dǎo)槽12用于一個(gè)用于螺栓的保持環(huán)(夾緊環(huán))，其中拆卸導(dǎo)槽 12在自由空間8的下方并且在螺栓孔7的上頂點(diǎn)上設(shè)置。在圖2的視 圖中在右側(cè)示出一個(gè)排泄狹槽13,其位置和設(shè)置也在圖3中給出。這 個(gè)排泄狹槽13設(shè)置在環(huán)形槽9的區(qū)域內(nèi)，從而當(dāng)環(huán)形槽9引入活塞坯 體內(nèi)時(shí)，形成從環(huán)形槽9向自由空間8內(nèi)的連接。排泄狹槽13在環(huán)形 槽9后面的區(qū)域，即在自由空間8的區(qū)域內(nèi)，可以構(gòu)成為杯形的。在 環(huán)形槽9內(nèi)使用特別是三部分的油環(huán)時(shí)，可以經(jīng)由排泄狹槽13將油從 活塞1的表面或者氣缸滑動(dòng)面朝向活塞1的內(nèi)部區(qū)域排出。為此排泄 狹槽13位于回縮的連接壁6的區(qū)域內(nèi)，其中特別是在螺栓孔7的左右、 特別是對(duì)稱地分別設(shè)置一個(gè)排泄狹槽，因?yàn)樵诖藶樗懦龅挠吞峁┳?夠的空間。然而在附圖中未示出，連接件IO，如其例如在圖l中所示，可以 從環(huán)形槽9出發(fā)穿過(guò)肋條11朝著螺栓孔7延伸。觀察圖3可以發(fā)現(xiàn)，在活塞l的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)設(shè)置拱形的區(qū)域15， 其從螺栓孔7出發(fā)朝向裙壁部段5 (其位于內(nèi)部的表面)的方向延伸。 這個(gè)拱形的區(qū)域15可以具有沿著圓周方向和/或活塞運(yùn)動(dòng)軸線方向的 持續(xù)的或不持續(xù)的走向，并且因此與活塞1的內(nèi)部區(qū)域的相應(yīng)的幾何 形狀相適配。拱形的區(qū)域15可以通過(guò)活塞1的鑄造或者通過(guò)后續(xù)的加 工制成，特別是借助于銑刀的切削加工。拱形的區(qū)域15的走向和/或延伸此外還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在活 塞的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)提供一個(gè)自由空間，其對(duì)于梯形連桿的空間需要是必 須的，活塞可以通過(guò)所述梯形連桿與曲軸連接。附圖標(biāo)記清單1 活塞2 活塞頂3 活塞裙4 活塞環(huán)區(qū) 5裙壁部段 6連接壁7 螺栓孔 8自由空間 9環(huán)形槽 10連接件 11肋條 12拆卸導(dǎo)槽 13排泄狹槽 14倒圓部 15拱形的區(qū)域
權(quán)利要求
1.活塞(1)，包括一個(gè)具有活塞環(huán)區(qū)(4)的活塞頂(2)和一個(gè)在活塞頂上設(shè)置的活塞裙(3)，該活塞裙此外具有支承的裙壁部段(5)和回縮的連接壁(6)，所述連接壁將各裙壁部段(5)彼此連接并且具有螺栓孔(7)，其特征在于，在活塞(1)的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)在從螺栓孔(7)朝向裙壁部段(5)的過(guò)渡處設(shè)置一個(gè)拱形的區(qū)域(15)。
2. 如權(quán)利要求1所述的活塞(1),其特征在于，在活塞(l)內(nèi) 從活塞環(huán)區(qū)(4)的環(huán)形槽(9)朝向螺栓孔(7)加工至少一個(gè)連接件(10)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的活塞(1)，其特征在于，在自由空 間(8)內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)用于支承活塞環(huán)區(qū)(4)的肋條(11)。
4. 如權(quán)利要求3所述的活塞(1),其特征在于，在螺栓孔(7) 上方的左右側(cè)分別存在一個(gè)肋條(11)。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的活塞(1)，其特征在于，連接件(IO) 穿過(guò)所述至少一個(gè)肋條(11)延伸。
6. 如上述權(quán)利要求1至5之一項(xiàng)所述的活塞(1)，其特征在于， 在環(huán)形槽(9)內(nèi)存在至少一個(gè)伸入自由空間(8)內(nèi)的排泄狹槽(13)。
7. 如上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的活塞(1)，其特征在于，螺栓 孔(7)具有一個(gè)用于保持環(huán)的拆卸導(dǎo)槽(12)，其中拆卸導(dǎo)槽(12) 在自由空間(8)下方且在螺栓孔(7)的上頂點(diǎn)上設(shè)置。
8. 如上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的活塞(1)，其特征在于，在活 塞環(huán)區(qū)(4)下方在回縮的連接壁(6)的區(qū)域內(nèi)的棱邊是倒圓的。
9. 如上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的活塞(1)，其特征在于，裙壁 部段(5)具有拱形的走向。
10. 如上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的活塞(1)，其特征在于，在活 塞環(huán)區(qū)(4)的下方在螺栓孔(7)的區(qū)域內(nèi)存在一個(gè)在活塞頂(2)的 區(qū)域內(nèi)后切的自由空間(8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種活塞(1)，包括一個(gè)具有活塞環(huán)區(qū)(4)的活塞頂(2)和一個(gè)在活塞頂上設(shè)置的活塞裙(3)，該活塞裙此外具有支承的裙壁部段(5)和回縮的連接壁(6)，所述連接壁將各裙壁部段(5)彼此連接并且具有螺栓孔(7)，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置成，在活塞(1)的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)在從螺栓孔(7)朝向裙壁部段(5)的過(guò)渡處設(shè)置一個(gè)拱形的區(qū)域(15)。
文檔編號(hào)F01M11/02GK101278117SQ200680031894
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2006年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月29日
發(fā)明者A·哈伯爾, J·施佩曼, K·洛爾梅斯, R·布施貝克 申請(qǐng)人:Ks科爾本施密特有限公司