[發明專利]用于內燃機的活塞的制造方法以及用于內燃機的活塞

無效

• 申請號: 201180046163.8
• 申請日: 2011-08-09
• 公開（公告）號: CN103118831A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 弗蘭克·施奈特;賴納·沙普;卡爾海因茨·賓
• 申請（專利權）人: 馬勒國際公司
• 主分類號: B23P15/10
• 分類號: B23P15/10;B23K11/04;B23K20/02;F02F3/00;F02F3/22;B23K13/06
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 張天舒;張杰

技術領域

本發明涉及一種用于內燃機的活塞的制造方法。

背景技術

這類方法在例如文獻US6,825,450B2中有所描述。通過感應焊接將活塞上部件和活塞下部件連接在一起，其中在活塞上部件和活塞下部件的接合面之間放置感應線圈。在將接合面加熱之后將感應線圈移除并且生成焊接。

在該方法中，感應線圈移除后，接合面開始冷卻降溫，因此不能達到最優化的焊接連接。此外該方法必須在保護氣氛中進行，以避免加熱后的接合面由于與空氣中的氧氣發生反應而受到不利的影響或發生不利的改變。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種用于內燃機的活塞的制造方法，通過其以盡量簡單的方式實現改善的焊接連接。

該目的由此實現，首先在步驟a）中制造具有至少一個接合面的活塞上部件，在步驟b）中制造具有至少一個接合面的活塞下部件，在步驟c）中制造活塞上部件的至少一個接合面和活塞下部件的至少一個接合面之間的直接接觸，在步驟d）中通過電感應或者通過直接在接合面上加載電流將活塞上部件和活塞下部件在直接接觸的接合面進行加熱，然后在步驟e）中通過壓制過程將活塞上部件和活塞下部件彼此連接形成活塞。

根據本發明這樣制成活塞上部件和活塞下部件的接合面之間的直接接觸，然后進行接觸面區域的加熱，從而將兩個組件在它們的受熱的接合面區域連接在一起。在活塞上部件和活塞下部件連接在一起之前避免接合面的冷卻降溫，從而相對于現有技術顯著改善了所獲得的焊接連接。此外可以不用在保護氣氛中進行操作，因為加熱過的接合面不會與環境空氣相接觸。接合面或者感應地（通過感應渦流），或者通過直接的電流進行加熱并且接著通過壓制過程（通過機械力的作用）彼此連接。由此可能就完成了活塞的精加工。

本發明的主題還涉及能夠根據本發明的方法制成的活塞。

最后本發明的主題還涉及一種用于內燃機的活塞，其具有活塞上部件和活塞下部件，其中活塞上部件具有燃燒室凹腔和內接合面以及外接合面，活塞下部件具有內接合面以及外接合面，其中活塞上部件和活塞下部件形成環繞的冷卻通道并且內接合面具有預先設定的寬度a，活塞下部件的內接合面由環繞的支撐部件形成，該支撐部件具有軸向長度b（b≥1.5*a），在環繞的支撐部件的下面形成在冷卻通道一側環繞的縮進部，其縮進深度為c（c≤0.8*a）。

根據本發明設置燃燒室凹腔的環繞的側壁，其將燃燒室凹腔與冷卻通道隔離開，并且具有預先設定的厚度，該厚度由活塞上部件和活塞下部件的內接合面的預先設定的寬度a給定。活塞下部件的內接合面由活塞下部件的環繞的支撐部件形成，其軸向長度b至少等于活塞下部件和活塞上部件的內支撐面的寬度a的1.5倍。此外在活塞下部件的環繞的支撐部件的下面設置有冷卻通道一側的環繞的縮進部，其縮進深度c最多等于活塞下部件和活塞上部件的支撐面的寬度a的0.8倍。

寬度a取決于各個活塞的大小和尺寸。原則上，支撐部件的長度b和縮進部的縮進深度c取決于支撐面的寬度a。該結構給出了對活塞穩定性的要求和將焊接支撐面控制得較小（從而優化在焊接過程中的熱能和壓力的導入和傳遞）的最佳的折中方案。以根據本發明的設計實現了，在焊接過程中，燃燒室凹腔的環繞的壁不會塌陷，從而在撤掉壓力的時候在焊縫處不會產生裂縫。此外根據本發明的設計達到了，在運行過程中點火壓力和點火熱能特別良好地到達活塞的下部區域。

在從屬權利要求中給出了有利的擴展設計。

根據本發明的方法的優選設計為，在活塞上部件的至少一個接合面區域和/或活塞下部件的至少一個接合面區域設置窄化部，其在步驟e）由活塞上部件或活塞下部件的材料填滿，優選達到接合面的額定橫截面。由此以有利的方式避免了沿著焊縫生成隆起部。窄化部可以形成為槽口、凹口或者收窄部分。

步驟d）和e）能夠以特別有利的方式在環境氣氛中進行，也就是說，可以不用保護氣體或者在將接合面加熱前將組成部分引入真空中。由此以有利的方式簡化了根據本發明的方法。

在步驟e）中優選將壓制過程與轉動過程相結合，即，活塞上部件和活塞下部件彼此相向地扭轉過一個小角度，以達到更好的固定焊接連接。

根據本發明的方法的另一個有利的擴展方案為，活塞上部件具有燃燒室凹腔和內接合面以及外接合面，活塞下部件具有內接合面以及外接合面，并且在活塞上部件和活塞下部件連接時形成環繞的冷卻通道。由此以特別簡單的方式制成了冷卻通道活塞。因為或者從活塞上部件的外側面，或者從燃燒室凹腔能夠到達活塞上部件的接合面，根據本發明的方法很好地適用于制造這類冷卻通道活塞。