用于內(nèi)燃機(jī)的雙接合兩件式的活塞的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及按照各獨(dú)立權(quán)利要求的相應(yīng)的前序部分的特征的一種內(nèi)燃機(jī)的活塞、特別是冷卻通道活塞以及一種用于制造活塞的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞在其終加工以后由一個(gè)整體構(gòu)成并且由彼此分開(kāi)制造并且隨后連接的至少兩個(gè)部件、優(yōu)選恰好兩個(gè)部件組成。
[0003]通常這兩個(gè)部件(上部部件和下部部件)在彼此分開(kāi)的工藝過(guò)程(例如鍛造、鑄造或類(lèi)似方式)中制造并隨后通過(guò)熔焊連接或釬焊連接來(lái)連接。DE 10 2010 056 220 Al例如描述一種可簡(jiǎn)單制造的例如通過(guò)鑄造制成的第一活塞構(gòu)件，該第一活塞構(gòu)件優(yōu)選借助于摩擦焊接方法可以與第二活塞構(gòu)件連接。
[0004]在公開(kāi)文件DE 22 12 922中描述了作為在活塞裙與活塞頭之間的防扭轉(zhuǎn)裝置的定位銷(xiāo)裝置?；钊古c活塞頭于是經(jīng)由螺紋連接相互連接。缺點(diǎn)是用于引入防扭轉(zhuǎn)裝置的附加工作步驟以及耗費(fèi)的螺紋連接。
[0005]EP I 878 902 A2描述了由上部部件和下部部件構(gòu)成的活塞的結(jié)構(gòu)，所述上部部件和下部部件經(jīng)由多個(gè)接合板條支撐于各接觸區(qū)的區(qū)域內(nèi)并且相互連接。在這里類(lèi)似于離合器地通過(guò)將上部部件相對(duì)于下部部件扭轉(zhuǎn)來(lái)產(chǎn)生夾緊連接。這在操作中是很麻煩的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，通過(guò)一種不同于熔焊過(guò)程或釬焊過(guò)程的接合來(lái)實(shí)現(xiàn)上部部件和下部部件的連接。
[0007]所述目的通過(guò)具有各獨(dú)立權(quán)利要求的特征的一種活塞和一種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0008]按照本發(fā)明規(guī)定，所述至少兩個(gè)活塞部件具有對(duì)應(yīng)于它們的連接區(qū)域的幾何形狀，以便實(shí)現(xiàn)形鎖合的連接。此外按照本發(fā)明規(guī)定，這兩個(gè)部件通過(guò)形鎖合持久地連接成一件式的活塞。所述形鎖合以及上部部件和下部部件的相應(yīng)構(gòu)成的形成該形鎖合的區(qū)域在此這樣構(gòu)成，使得這兩個(gè)部件在實(shí)施形鎖合過(guò)程以后持久地且不可拆地相互連接。因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)的活塞是由金屬材料(例如鋼、鋁或類(lèi)似物)構(gòu)成的構(gòu)件，所以可能需要將至少對(duì)于形鎖合所需要的區(qū)域、但也可能將整個(gè)上部部件和整個(gè)下部部件在連接之前加熱到比環(huán)境溫度明顯更高的溫度。沿一個(gè)接合方向完成下部部件與上部部件之間的形鎖合的連接。一個(gè)接合方向便于操作并且允許較高的生產(chǎn)節(jié)拍。
[0009]上部部件和下部部件的在接合之前相互面對(duì)并且最后形成形鎖合的區(qū)域以特別有利的方式構(gòu)成為燕尾槽和相應(yīng)構(gòu)成的對(duì)應(yīng)榫。
[0010]這樣一種連接被稱(chēng)為形鎖合，在該連接中，至少兩個(gè)待連接的元件機(jī)械地互鎖并且基于待連接的各元件在連接區(qū)域的它們的幾何形狀，該連接繼續(xù)保持。即使在待連接的元件之間未發(fā)生力傳遞或者待連接的各元件之間的力傳遞被中斷，該連接仍被保持。利用側(cè)凹、鉚釘連接或燕尾槽連接的連接例如算作形鎖合的連接。
[0011]當(dāng)在橫截面中看，榫或槽的形狀使人依稀想到燕子的尾巴的分叉的形狀時(shí)，則選擇名稱(chēng):燕尾槽輪廓或者燕尾槽連接。換言之，榫或槽在橫截面中的幾何形狀對(duì)應(yīng)于梯形、具有兩個(gè)彼此平行的邊的平四邊形。
[0012]此外可想到，將以其頂端連接到待連接的元件上的三角形、特別是等腰三角形作為榫在橫截面中的幾何形狀。槽于是具有相應(yīng)對(duì)應(yīng)的橫截面形狀用以容納榫。
[0013]內(nèi)燃機(jī)的活塞、特別是冷卻通道活塞包括至少一個(gè)下部部件和至少一個(gè)上部部件，其中，所述至少兩個(gè)活塞部件在它們的連接區(qū)域內(nèi)具有對(duì)應(yīng)的幾何形狀，以便實(shí)現(xiàn)形鎖合的連接。由此，在活塞的所述至少一個(gè)下部部件與活塞的所述至少一個(gè)上部部件之間建立牢靠的連接，該連接滿(mǎn)足在內(nèi)燃機(jī)中的使用要求并且因此長(zhǎng)期經(jīng)得起運(yùn)行條件。
[0014]按照本發(fā)明，對(duì)于活塞而規(guī)定，對(duì)應(yīng)的幾何形狀實(shí)施為槽和榫。由此建立可靠的形鎖合連接，這是因?yàn)椴蹆?yōu)選具有側(cè)凹，該側(cè)凹由榫在后面嵌接。為此所需要的幾何形狀可以用合理的費(fèi)用大規(guī)模地制造。
[0015]按照本發(fā)明，對(duì)于活塞而規(guī)定，榫至少在接合以后具有槽的對(duì)應(yīng)榫的輪廓。在這里可想到，榫在接合之前已具有槽的幾何形狀。在此，在接合過(guò)程中完成榫的暫時(shí)的優(yōu)選彈性的變形。在本發(fā)明的另一種設(shè)計(jì)方案中，榫僅在接合過(guò)程中占據(jù)槽的幾何形狀。在此可以可靠地補(bǔ)償來(lái)自制造過(guò)程的公差，這是因?yàn)閮H在接合過(guò)程中才形成固定機(jī)構(gòu)的精確的幾何形狀。在兩種所描述的情況下，在活塞的所述至少一個(gè)下部部件與所述至少一個(gè)上部部件之間形成牢靠的形鎖合連接。
[0016]按照本發(fā)明，對(duì)于活塞而規(guī)定，槽在其截面中具有燕尾槽輪廓的負(fù)形。由此形成側(cè)凹，所述側(cè)凹可以由榫可靠地在后面嵌接。因此形成可受載的形鎖合連接。
[0017]按照本發(fā)明，對(duì)于活塞而規(guī)定，榫至少在接合以后在截面上具有燕尾槽輪廓。在接合之前，榫在橫截面中的形狀可以不同于槽的形狀。在接合以后，榫幾乎、優(yōu)選完全填滿(mǎn)槽。
[0018]按照本發(fā)明，對(duì)于活塞而規(guī)定，下部部件和上部部件在實(shí)施形鎖合過(guò)程以后持久地且不可拆地相互連接。在可以以高的生產(chǎn)節(jié)拍完成的接合步驟中產(chǎn)生一件式的活塞。不將附加的熱導(dǎo)入材料中，該熱導(dǎo)入可能導(dǎo)致在合金或金屬內(nèi)的組織的改變。完全保持原始材料的材料特性。
[0019]用于在用于內(nèi)燃機(jī)的活塞的下部部件與上部部件之間制造形鎖合連接的方法，所述活塞特別是冷卻通道活塞，其中，在工作步驟中以一個(gè)接合方向制造形鎖合連接。因此，在高的生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)可靠地制造連接?？梢越?jīng)由在接合時(shí)記錄力來(lái)監(jiān)視接合過(guò)程。取消后續(xù)例如在材料結(jié)合的連接中所需要的對(duì)接合點(diǎn)進(jìn)行的耗費(fèi)的監(jiān)視。因?yàn)橹豁殞?shí)現(xiàn)一個(gè)接合方向，所以也降低了用于操作工具的費(fèi)用和成本。
[0020]按照本發(fā)明，對(duì)于方法而規(guī)定，將至少一個(gè)部件、即上部部件或下部部件在連接之前加熱到比環(huán)境溫度明顯更高的溫度。為了支持接合過(guò)程而可以在連接之前加熱待接合的部件之一。當(dāng)榫和槽在接合之前具有不同的幾何形狀時(shí)，一個(gè)元件的加熱便于找到榫的新形狀。
[0021]按照本發(fā)明，對(duì)于方法而規(guī)定，榫在接合過(guò)程中占據(jù)槽的幾何形狀。由此產(chǎn)生無(wú)間隙的形鎖合連接。
[0022]按照本發(fā)明，對(duì)于方法而規(guī)定，通過(guò)熱變形在活塞的下部部件與上部部件之間形成不可拆的至少形鎖合的連接。由此，在活塞的所述至少一個(gè)下部部件與所述至少一個(gè)上部部件之間的連接這樣構(gòu)成，使得該連接在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行期間不可能松開(kāi)。
[0023]按照本發(fā)明的形鎖合這樣構(gòu)成，使得該形鎖合抵抗在運(yùn)行時(shí)在內(nèi)燃機(jī)中遭受的力。這些力主要是其矢量平行于活塞的中心縱軸線(xiàn)延伸的力。
【附圖說(shuō)明】
[0024]結(jié)合附圖來(lái)闡述本發(fā)明的更詳細(xì)的細(xì)節(jié)。其中:
[0025]圖1示出兩件式的活塞在接合之前的剖視圖，
[0026]圖2A和B示出在接合過(guò)程之前和以后的剖視圖，
[0027]圖3A和B示出已接合的活塞坯件，
[0028]圖4A和B示出成品活塞和成品活塞的剖視圖，
[0029]圖5作為剖視圖示出活塞上部部件(NKW活塞)的另一實(shí)施例，
[0030]圖6示出在按圖5的活塞被接合以后的剖視圖和
[0031]圖7A和B示出按圖5的成品活塞以及成品活塞的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]圖1至4B示出按照本發(fā)明的活塞的第一實(shí)施例，而圖5至7B示出按照本發(fā)明的活塞的另一實(shí)施例。對(duì)于這兩個(gè)實(shí)施例，對(duì)于相同的元件給予相同的附圖標(biāo)記。
[0033]在以下的附圖描述中，概念如上面、下面、左邊、右邊、前面、后面等僅針對(duì)在各相應(yīng)的圖中所選擇的示例性視圖以及針對(duì)裝置的和不同元件的位置。這些概念不應(yīng)被局限地理解，也就是說(shuō)通過(guò)不同的位置和/或鏡面對(duì)稱(chēng)的設(shè)計(jì)或類(lèi)似物可以改變這些關(guān)系。
[0034]圖1示出上部部件3 (在這里構(gòu)成為車(chē)削件)和下部部件2，該下部部件構(gòu)成為活塞I的鍛造