[发明专利]制造内燃机活塞的方法和装置及内燃机的活塞

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造内燃机活塞的方法和装置以及内燃机活塞。 

当用于柴油机时，内燃机活塞几乎百分之百借助于重力金属模铸造法来制造。此外，这对于大部分的汽油机活塞也适用。在开发越来越小但同时功率越来越大的发动机时出现了越来越大的压力载荷。这意味着第一活塞环和容纳该第一活塞环的活塞的第一环槽上的载荷更大。用于汽油机的载荷特别高的活塞将来必须设置有防磨损的加强件，以便改善活塞和活塞环的寿命以及工作性能。 

背景技术

在汽油机活塞的领域中公知在先使用的物品，其中，高载荷的第一环槽局部加固有电敷加的氧化铝层，以便承受第一环槽内较高的表面压力和磨损应力。 

对于柴油机活塞来说这已经是标准，而对于汽油机活塞，注入环槽镶圈 明显地是必要的，然而这在技术方面是非常复杂的。在所涉及的领域中，特别是对于通常具有冷却通道的柴油机活塞，此外还公知，将与冷却通道组合的环槽镶圈手动地插入金属模(Kokille)中。该环槽镶圈可以根据所谓的阿尔芬铸塑法在插入金属模之前浸入液态铝中并且因此在重铸时用部分固化的铝来完全润湿。这意味着环槽镶圈和周围的活塞材料之间特别好的金属连接。冷却通道可以具有例如由盐构成的模芯，该模芯在活塞坯件固化后可以被洗去。 

从DE 198 07 176 C2公知一种用于根据权利要求1的前序部分制造内燃机活塞的方法，其中，首先留空最上面的环槽和冷却通道的区域，然后被径向向内张紧的盖圈覆盖，因而，后续制出环槽的剩下的槽可以例如通过热喷涂来填充。 

根据DE 196 49 363 C2，所述区域由熔芯(Schmelzkern)构成，其外环之后被移除，以便用增强材料填充该区域。随后，熔芯的内部区域也被移除，以便形成冷却通道。 

EP 1 536 125 A1描述了一种活塞，其中，在活塞上部设置有间隙， 该间隙用单件式或者多件式覆盖元件来封闭，以便形成冷却通道。 

从DE 10 2004 003 980 A1中得知一种用于制造由锻钢制成的活塞的封闭的冷却通道的方法，其中，首先车削出一个径向向外的周向开口，该开口随后被两个半圆形的元件封闭。 

WO 82/03814A1涉及一种用于制造如下活塞的方法，即，活塞环槽的区域首先进行切削加工，随后为了形成合金区域而用电子射线或者激光射线来处理。随后，从这样处理的区域中制出活塞环槽来。 

最后DE 10 2005 047 035 B3描述了一种用于制造内燃机活塞的方法，其中，仅冷却通道用可去除的物质来填充，并且用增强材料来填充后续制出第一环槽的外径向槽。随后去除可移除的物质，从而留下环形的冷却通道。 

发明内容

本发明的任务在于，实现用于制造内燃机活塞的方法和装置，利用该方法可以特别有效地制造这样的活塞，并且此外满足对活塞的要求。此外，应生产出相应的活塞。 

该任务一方面通过权利要求1中所述的方法来解决。 

因此，在制造内燃机活塞时，首先留空在制成的活塞中具有冷却通道和活塞环槽的区域，接着，后面的冷却通道被覆盖或者封闭。用于容纳活塞环的材料被涂覆到“密封件”上。依据本发明的方法由此获得其特别的效率，即，使用长度大于对于单个活塞所需长度的线材来覆盖冷却通道。换言之，不是考虑其尺寸提供个别匹配的环或者类似物，而是线材可以例如从辊子中连续绕出，并设置在间隙中，以使冷却通道被覆盖，并且在达到需要的长度时线材可以被切断。前述以及众多接下来所述的优选的方法步骤可被自动化，从而使依据本发明的活塞的制造变得特别简单。 

在制成的活塞中具有冷却通道和活塞环槽的区域在浇铸时就已经可留出或者以合适的方式预加工。此外，对于冷却通道或者为增强材料和用作环槽镶圈的材料而设的槽的几何尺寸要求更少。冷却通道可以关于垂直于活塞轴线的并且穿过覆盖材料的中心的平面对称，然而它也可以主要位于所述平面以下，并且其上边缘可以位于覆盖材料 的上边缘的高度。此外，可设想冷却通道位于其朝向活塞轴线并因此如此朝向可能的燃烧室凹腔的区域内，即，冷却通道的几何尺寸与燃烧室凹腔的形状相匹配。例如可以在燃烧室凹腔和冷却通道之间保留沿活塞轴线厚度不变的材料。 

无论如何，可以通过提供具有较大长度的覆盖冷却通道的线材，并因此优选对于单个活塞所需的长度连续“不间断的”提供而实现更高的自动化程度，并且特别是可以省去迄今必需的手动的工作步骤，例如环槽镶圈的预加工和阿尔芬铸塑以及将环槽镶圈及模芯插入金属模中和模芯的洗去或者脱模。 

依据本发明的方法的优选改进方案在其它的权利要求中说明。