阅读说明：本技术 具有一种结构形式的活塞 (Piston with one form of construction ) 是由 G·米勒 G·卢茨 A·贝尔宁格 E·奥特利奇基 M·法尔 于 2018-04-18 设计创作，主要内容包括：一种内燃机的活塞(1),所述活塞设计成如下结构形式,即,具有两个相对地布置的起承载作用的裙壁区段(2),其中,连接壁(3)分别从活塞销毂(4)开始向起承载作用的裙壁区段(2)的侧边缘方向延伸,其特征在于,在所述活塞(1)的内部区域中布置至少一个肋部(5、6、7),优选地三个肋部(5、6、7),并且使围绕所述至少一个肋部(5、6、7)的区域的材料减少。(Piston (1) of an internal combustion engine, designed in such a way that it has two oppositely arranged load-bearing skirt wall sections (2), wherein a connecting wall (3) extends in each case from a piston pin hub (4) in the direction of a side edge of the load-bearing skirt wall section (2), characterized in that at least one rib (5, 6, 7), preferably three ribs (5, 6, 7), is arranged in the interior region of the piston (1) and the material of the region surrounding the at least one rib (5, 6, 7) is reduced.)

具有一种结构形式的活塞

技术领域

本发明涉及根据两个独立权利要求的相应前序部分所述特征的一种内燃机的重量优化的活塞以及一种用于制造重量优化的活塞的方法。

背景技术

在用于内燃机的活塞中始终需要实现要求的强度、耐久性和重量。

在强度和耐久性方面，由锻造的活塞坯件制造活塞。

从专利文献DE 10 2004 031 513 A1中已知一种制造方法。在此，锻造活塞坯件，并且使伸出的凸缘成形，以由此在很大程度上实现活塞的最终形状，其中，在成形的凸缘后方产生空腔，该空腔例如可用作冷却通道。在完成活塞坯件的加工之后、尤其是通过将已成形的凸缘的自由端部与活塞坯件的基体焊接在一起并且在尺寸上进行最终加工，得到可供使用的活塞。

然而，已知的活塞在其重量方面还不是最优的，从而本发明的目标是，降低这种活塞的重量，而不带来耐久性或强度损失。

发明内容

由此，本发明的目的是，提供相对于已知的活塞改进的活塞以及用于制造尤其是这种类型的活塞的相应的改进的方法。

根据本发明，提供一种具有所述结构形式的活塞。

本发明包含优选地以锻造方法制造活塞坯件的基本方案，因为这在强度和耐久性方面提供了已知的优点。在锻造方法期间，以已知的方式产生伸出的凸缘，将所述伸出的凸缘成形，并且紧接着将成形的凸缘的自由端部与活塞坯件的基体材料锁合地连接，例如焊接。在已知的现有技术中，活塞具有三个环形槽，其中，接合区域大致位于最下方的环形槽的中心。

以上所述的结构形式的特征在于，活塞坯件在其内部区域中在确定的部位上设有肋部，并且同时使围绕该肋部的区域在其壁厚方面(相对于没有肋部的区域的壁厚)减小。在活塞基体以及因此之后完成的可供使用的活塞的内部区域中的至少一个肋部、优选地所有肋部引起所述肋部所在的区域的加强。同时，该加强部能实现肋部周围区域的材料厚度(壁厚)减小，从而虽然由于设置了肋部在该部位上聚集了少许材料，然而通过在加强部周围以与之相比更大的量减少了材料，还是实现了重量节省。

在本发明的改进方案中，作为活塞的这种结构形式(具有加强部和同时在加强部周围的材料去除)的备选或补充，在内部的活塞销毂的区域中设置空隙，该空隙围绕销孔的上顶点和下顶点延伸。已证实，材料去除不仅带来期望的重量减小，而且不损害活塞在内燃机中应用时的强度或耐久性。

在本发明的一种改进方案中，备选地或补充地规定，在成形的凸缘的自由的环绕的端部和活塞基体之间的接合区域设置在最下方的(第三)和中间的(第二)环形槽之间的区域中。由此，可增大起承载作用的裙壁区段的高度(裙上部长度)，由此，减小了活塞在内燃机的气缸中运行时产生的噪声。此外实现，减小最下方的(第三)环形槽的高度。

以上所述的三种措施分别可单独地使用，然而，尤其有利的是，为了在可接受的运行安全性情况下使完成的活塞的重量与相似活塞相比减少至少10％，至少所述结构形式和在活塞销毂的内部区域中的空隙可相互组合。

附图说明

在图1至4中示出了实施例，在该实施例中可看出所述结构形式和在活塞销毂的内侧上的空隙。

具体实施方式

图1以三维视图从下方示出了活塞1，其中，相对置的起承载作用的裙壁区段2用附图标记2表示，将相对置的起承载作用的裙壁区段2相互连接的连接壁用附图标记3表示。连接壁3分别从活塞销毂4出发向起承载作用的裙壁区段2的侧边缘方向延伸。

在这点上应指出的是，在制造活塞1时，可使用根据专利文献DE10 2004 031 513A1已知的方法，但是不必一定使用该方法。因为形成之后完成的活塞1的活塞基体是锻造的，应注意的是，参与的元件(例如裙壁区段2、连接壁3、活塞销毂4和类似物)具有对于锻造过程所需的拔模斜度。除了锻造过程，显然也可考虑通过铸造过程进行制造。

活塞1的所述结构形式的特征在于在合适的部位上的至少一个肋部。

肋部为布置在相应的起承载作用的裙壁区段2的内侧上的肋部5，和/或在内部区域中使两个活塞销毂4相互连接的肋部6和/或横向于销孔轴线延伸的肋部7。

尤其优选的是肋部5、6、7的组合，如在图1中示出的那样。

以组合的方式或者必要时同样单独地，活塞1可在活塞销毂4的向内的侧上围绕活塞销毂的上顶点和/或下顶点分别具有空隙8。通过该空隙8节省了重量，然而不损害活塞销毂4的强度。

以上所述的特征也以组合的方式在图2中示出。在此，尤其是可看出肋部5和/或6和/或7的走向和布置方案。就此而言，应指出的是，对本发明来说尤其重要的是，在围绕肋部5、6、7的区域中减小壁厚或材料厚度。关于起承载作用的裙壁区段2示出，围绕肋部5，起承载作用的裙壁区段2具有减小的壁厚RW。

为了进一步说明，在图2中以10表示拆卸导槽并且以11表示用于冷却介质的开口，冷却介质可被导入活塞的冷却通道(在此未示出)中并且可从中导出。图3以根据图1的活塞1为基础，其中，为了说明肋部5、6、7的走向及其到具有减小的壁厚RW的区域中的过渡，绘出了网格线。

相同的内容适用于图4，图4以根据图2的活塞1为基础。在此，补充地还绘出了并且可见的是，围绕开口11布置环绕的***部12，其中，在围绕开口11的部分区域连同环绕的***部12的部分区域中形成凹部(盆形部13)。由此，不仅能减小重量，而且当活塞1在内燃机的气缸中上下运动时冷却介质喷溅到开口11中和开口11周围时，也可在盆形部13中收集该冷却介质。由此，环绕的***部12引起凹部，并且盆形部13不仅带来材料减少，而且形成用于冷却介质的储备器以进一步改进活塞1的冷却。以14表示在未详细示出的冷却通道之内的射流分配器，该射流分配器可以存在，但不是必须存在。

在图1至4中示出了该结构形式和在活塞销毂的内侧上的空隙的两种可能的措施，在图5和6中可看出在接合区域的位置方面的变化。

图5示出了例如从专利文献DE 10 2004 031 513 A1中已知的活塞中的情况。该已知的活塞具有三个环形槽15、16、17，其中，成形的凸缘的自由的环绕的边缘区域在接合区域18中材料锁合地与活塞坯件的基体相连接。该接合区域18位于最下方的(第三)环形槽17的区域中。

与此相反地，如下改变例如在图6中示出的根据本发明的活塞1，即，将接合区域18布置在中间的(第二)环形槽16和最下方的(第三)环形槽17之间的区域中。

以19表示环形地在活塞1的环区后方延伸的冷却通道。

附图标记列表

1 活塞

2 起承载作用的裙壁区段

3 连接壁

4 活塞销毂

5 肋部

6 肋部

7 肋部

8 空隙

9 销孔

10 拆卸导槽

11 开口

12 环绕的***部

13 盆形部

14 射流分配器

15 环形槽

16 环形槽

17 环形槽

18 接合区域

19 冷却通道