冷却通道活塞及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用于内燃机的冷却通道活塞（1）。该冷却通道活塞具有与覆盖件（3）相连接的活塞主体（2），该覆盖件朝向所属的燃烧室。在此，该覆盖件（3）完全构成冷却通道活塞（1）的朝向燃烧室的活塞表面（4）。在活塞主体（2）的朝向燃烧室的表面中设置有环绕的凹陷部（5），其中覆盖件（3）至少与活塞主体（2）的朝向燃烧室的表面固定连接，并且还桥式跨过环绕的凹陷部（5），由此该环绕的凹陷部（5）与桥式跨过该凹陷部的覆盖件（3）一起形成了冷却通道（6）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种冷却通道活塞/带有冷却通道的活塞，并涉及一种制造由活塞主体和覆盖件构成的冷却通道活塞的方法。
技术介绍
冷却通道活塞及其制造例如从DE102007029307A1已知，它描述了用于内燃机的具有活塞主体的活塞，它面向另一与所属的燃烧室不可松脱地连接的构件。该另一构件在该处完整地构成为活塞的朝向燃烧室的活塞表面。在该活塞主体中，设置有由该活塞主体的材料所完全包围的冷却通道。发动机油可通过该冷却通道进行循环，以便冷却活塞的上方区域。在DE102007005268A1中说明了现有技术，冷却通道可如何通过丢去的型芯(Verlorenen Kern)来制造。该丢去的型芯这样设置在铸模中，即它可被完全包封。紧接着，该丢去的型芯的材料从构成的冷却通道中卸出来，其中必须注意，没有材料留在冷却通道中，以避免污染发动机油回路。作为制造冷却通道的备选方案，可在活塞主体的燃烧室侧中设置环绕的凹陷部，它例如借助带钢封闭。这样，活塞的构型会更高，并且它一方面必须使所用的材料在其热量和机械性能方面协调一致，而且另一方面带钢还必须通过冷却通道与燃烧室侧上的活塞主体接合在一起。DE102007005268A1的对象是指由活塞上方部件和活塞下方部件构成的多体钢制活塞，其中在活塞上方部件的区域内环形元件借助活塞上方部件构成同轴的且径向环绕的冷却通道。该环形元件的支承区域设有至少一个台肩形状，并且该环形元件不可松脱地接合在活塞主体上，其中至少一个接合位置位于钢制活塞的面向燃烧室的表面上。
技术实现思路
从引用的现有技术中得出本专利技术的目的，即提供一种优化的冷却通道活塞，它构造得简单且坚固，并由此成本低廉。此目的通过具有权利要求1特征的冷却通道活塞得以实现。本专利技术的另一目的是，实现一种简化的且有效的方法，用来制造上述经优化的冷却通道活塞，其中不必为形成冷却通道而设置和封闭丢去的型芯。此目的通过具有权利要求8的特征的方法得以实现。在从属权利要求中阐述了冷却通道活塞的改进方案及其制造方法。本专利技术尤其涉及一种用于内燃机的冷却通道活塞，其具有与覆盖件连接连的活塞主体，该覆盖件朝向所属的燃烧室，其中该覆盖件构成冷却通道活塞的朝向燃烧室的活塞表面。按本专利技术的冷却通道活塞的特征在于，在活塞主体的朝向燃烧室的表面中设置有环绕的凹陷部，其中覆盖件至少与活塞主体的朝向燃烧室的表面固定连接，并且还跨接/桥式跨过环绕的凹陷部，这样就通过该环绕的凹陷部以及跨接所述凹陷部的覆盖件形成了冷却通道。按本专利技术的冷却通道活塞构造得简单且坚固，并且在朝向燃烧室的活塞表面中没有接合位置，该接合位置通过活塞的运行温度尤其会在机械和热量方面加重负荷。此外，对该冷却通道活塞进行制造不需要丢去的芯型，因此也不存在着下述危险，即该丢去的芯型的固体留在制好的冷却通道活塞中并例如污染发动机油。已被证实为有利的是，覆盖件与活塞主体之间的固定连接是铸造连接(Gussverbindung),该铸造连接通过把覆盖件至少局部地注入/铸入活塞主体中得以实现；或者是材料结合或形锁合的接合，因为由此实现了可靠的、持久且简单的待建立连接。根据覆盖件和活塞主体所用的材料，通过注入覆盖件的部段，可选择合适的固定连接或多种固定连接的组合，并且根据冷却通道活塞的几何形状来改造另一覆盖件并且形锁合地连接。在本专利技术的改进方案中，覆盖件构成盖壁，并且构成冷却通道的侧壁的至少一个部段，还至少局部地构成活塞主体的外圆周侧。在此可能的是，借助该覆盖件还构成外圆周侧的尤其在热量方面负载的区域，该区域离燃烧室最近。有利的是，可在覆盖件的部段(该部段至少局部地构成活塞主体的外圆周侧)中设置至少一个用于活塞环的环形凹槽，借此可在外圆周侧的在热量方面尤其负载的区域中设置至少一个第一活塞环。此外，该覆盖件可局部地构成活塞主体的外圆周侧，并且在此区域中形锁合地接合起来。在冷却通道活塞的另一实施例中，覆盖件的材料具有比活塞主体的材料更高的传热性，以便将在燃烧室侧出现的温度从活塞主体上排出。在此，覆盖件的材料是铁素体钢、铝、铝合金或石墨材料(优选是石墨纤维垫)，而活塞主体的材料是奥氏体钢、铝、铝合金、钛、钛合金、铸铁、石墨材料或复合材料。优选作为覆盖件材料的石墨纤维垫尤其作为热量密封件用于活塞主体。通过适当地选择覆盖件和活塞主体的材料对，可提供一种适用于不同温度范围和应用范围的冷却通道活塞。合适的材料组合例如是:由铁素体钢构成的覆盖件/由奥氏体钢构成的活塞主体、由铁素体钢构成的覆盖件/由铝构成的活塞主体、由铝构成的覆盖件和活塞主体。对于活塞主体来说优选的材料是借助N1、Mn、N加以稳定的奥氏体钢，其具有在16 X KT6IT1至21 X KT6IT1范围内的热膨胀系数。该奥氏体钢尤其是Fe-Cr-Ni奥氏体，其成份包含按重量计0.2%至0.4%的C、按重量计8%至18%的N1、按重量计15%至26%的Cr、按重量计0.5%至2%的S1、按重量计可达12%的Mn、按重量计可达2%的W、按重量计可达2%的Nb、按重量计可达2%的Al、按重量计0.05%至0.3%的N以及Fe，其中Fe占剩余份额，以达到钢合金的100%的重量。如果覆盖件由铝构成，则通过所定义的奥氏体钢的热膨胀系数，所述奥氏体尤其适合当作按本专利技术的活塞主体的材料。此外，由所述奥氏体钢构成的活塞主体尤其适合用于由铝构成的气缸套工作面上。本专利技术还涉及一种用来制造上述冷却通道活塞的方法。该方法包含以下步骤:-至少在活塞主体的朝向燃烧室的表面与覆盖件之间提供固定连接，在所述表面中设置环绕的凹陷部；以及-桥式跨过该环绕的凹陷部，并因此通过所述环绕的凹陷部和桥接的覆盖件构成冷却通道。按本专利技术的方法，不必为制造冷却通道而在活塞中设置丢去的芯型。而是在制造活塞主体时(例如通过压铸)就已经在朝向燃烧室的侧面中置入环绕的凹陷部。该环绕的凹陷部可通过覆盖件桥接，因此能以简单的方式和方法构成冷却通道。在本专利技术的改进方案中，还包括:通过把覆盖件局部地铸入活塞主体中，通过覆盖件与活塞主体的材料锁合的接合和/或通过覆盖件与活塞主体的形锁合的接合，来将覆盖件与活塞主体连接起来。按该方法的实施例，该方法包含以下步骤:-将覆盖件插入用于活塞主体的铸模的模腔中，其中该模腔的形状具有用于环绕凹陷部的负型，所述负型与所述覆盖件不接触(freigehalten)；-用活塞主体的材料填充铸模，在此至少局部地铸入覆盖件；-将具有铸入的覆盖件的活塞主体冷却和脱模；以及-使覆盖件的至少一个未经铸造的部段改变形状，从而桥式跨过环绕的凹陷部并且构成冷却通道。此实施例的重要优点在于，该覆盖件通过注入已与活塞主体构成固定连接。同时，通过负型在铸模中设置有用于冷却通道的环绕凹陷部。在冷却和脱模之后，环绕的凹陷部能以简单的方式和方法通过与覆盖件的桥接闭合成冷却通道，而不必设置丢去的芯型或类似物体。在按本专利技术的方法的另一实施例中，在桥式跨过该环绕的凹陷部之后，使覆盖件的至少另一未经铸造的部段改变形状，并且贴靠在外圆周侧上，因此覆盖件构成盖壁，并且构成冷却通道的侧壁的至少一个部段，并且该覆盖件至少局部地构成活塞主体的外圆周侦U。该具体实施例的优点是，覆盖件首先借助活塞主体注入，并因此提供固定连接，因此覆盖件可稳固地固定，并且还能可靠地改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.17 DE 102010051681.31.一种用于内燃机的冷却通道活塞(1)，该冷却通道活塞具有与覆盖件(3)相连的活塞主体(2)，所述覆盖件朝向所属的燃烧室，其中覆盖件(3)完全构成冷却通道活塞(I)的朝向所述燃烧室的活塞表面(4)，其特征在于，在活塞主体(2)的朝向燃烧室的表面中设置有环绕的凹陷部(5 )，其中覆盖件(3 )至少与活塞主体(2 )的朝向燃烧室的表面固定连接，并且还桥式跨过环绕的凹陷部(5)，使得环绕的凹陷部(5)与桥式跨过所述凹陷部的覆盖件(3)—起形成了冷却通道(6)。2.按权利要求1所述的冷却通道活塞(1)，其特征在于，所述固定连接是铸造连接，该铸造连接通过把覆盖件(3)至少局部地注入活塞主体(2)中来实现；或者所述固定连接是是材料结合或形锁合连接。3.按权利要求1或2所述的冷却通道活塞(1)，其特征在于，覆盖件(3)构成盖壁(7)以及冷却通道(6)的侧壁(8)的至少一个部段，并且覆盖件(3)至少局部地构成活塞主体(2)的外圆周侧(9)。4.按权利要求3所述的冷 却通道活塞(I)，其特征在于，在覆盖件(3)的部段中设置至少一个用于活塞环的环形凹槽，所述部段至少局部地构成活塞主体(2)的外圆周侧(9)。5.按权利要求1至4中至少一项所述的冷却通道活塞(1)，其特征在于，覆盖件(3)的材料具有比活塞主体(2)的材料更高的传热性，并且是铁素体钢、铝、铝合金或石墨，尤其是石墨纤维垫，并且活塞主体(2)的材料是奥氏体钢、铝、铝合金、钛、钛合金、铸铁、石墨或复合材料。6.按权利要求5所述的冷却通道活塞(1)，其特征在于，活塞主体(2)的材料是借助N1、Mn、N加以稳定的奥氏体钢，该奥氏体钢具有在16至21 X KT6IT1范围内的热膨胀系数。7.按权利要求6所述的冷却通道活塞(I)，其特征在于，该奥氏体钢是Fe-Cr-Ni奥氏体，其成份包含: -按重量计0....

【专利技术属性】
技术研发人员：T·凯泽，H·普费弗，W·莱姆，K·威斯科夫，
申请(专利权)人：戴姆勒股份公司，
类型：
国别省市：