发明内容

发明人注意到，在现有技术的方法中出现热膨胀的仅不充分补偿。这导致在工作状态下在销座底侧处的要避免或要降低的更高侧面载荷。

本发明的目的是减少所述缺点。

本发明通过权利要求1的主题来实现。在从属权利要求中限定了优选实施方式。本发明还由方法权利要求和装置权利要求来限定。

根据本发明，用于内燃发动机的活塞具有两个活塞销座。这种活塞可以是用于柴油发动机的活塞，但也可以是用于汽油发动机的活塞。活塞销座是活塞的如下部分，其设计用于容纳活塞销且在使用这种活塞时将活塞连接至连杆。该活塞销座具有基本恒定的横截面。它是指该活塞销座在容纳活塞销的部分中具有如下横截面，该横截面在活塞销座方向上没有明显扩宽或缩窄或以任何其它方式改变。基本恒定的横截面不必延伸穿过整个活塞销座，所述基本恒定的横截面仅延伸经过如下区域就行了，即，在使用活塞时借助该区域容纳和保持活塞销。

根据本发明，这种活塞基本呈圆柱形并且具有沿圆柱轴线延伸的轴线。垂直于该轴线的平面被定义为活塞的参考平面。

根据本发明，活塞销座的中心线关于参考平面倾斜。在此情况下，活塞销座的中心线是指由活塞销座的如下部分限定的线，该部分具有基本恒定的横截面。这些中心线分别延伸经过该横截面的面重心。该中心线最好如此倾斜，当人们从活塞外侧沿活塞销座运动向活塞内侧时，该活塞销座远离活塞顶地倾斜。

发明人注意到，通过活塞销座中心线的相应倾斜，在下活塞销座内的在运行灼热状态下在离心力下作用的应力可被减小。在此情况下，活塞销座的指向上游的即指向活塞顶的倾斜因为热膨胀被完全或部分补偿。

特别优选的是活塞销座中心线的关于参考平面的倾斜角度α在0.02°至1°范围内，尤其优选在0.02°至0.5°范围内。模拟已表明该角度范围很合格。

本发明被考虑用于所有类型的活塞，即不仅用于汽油发动机活塞、也用于柴油发动机活塞。主要应用是几乎总是由铝合金构成的汽油发动机活塞。实际上，也可以应用于一般由钢或铝合金构成的柴油发动机活塞。

还优选的是两个活塞销座的两条中心线与参考平面包夹出相同角度α。

还优选的是，两个活塞销座的中心线关于如下平面是相互镜像对称的，该平面包含所述活塞的轴线。所述平面例如是如下平面，其在两个活塞销座之间居中延伸并且垂直于两个活塞销座。

可选地，该活塞销座的横截面具有椭圆形轮廓。借助这种椭圆形轮廓可减小出现在活塞中的应力，这对于活塞的磨损特性是有利的。

用算术表达地，在一个坐标系KS₀中如下限定根据本发明的用于内燃发动机的活塞：

轴z₀对应于外接活塞的圆柱体的轴线并且指向活塞顶。轴x₀指向压力侧，轴y₀指向前侧。销平面被限定，其平行于y₀z₀平面以尺度d、即销错位在x₀方向上被移动。x₀y₀平面被称为环圈平面(销座平面)，x₀z₀平面被称为运行平面。

在销平面与环圈平面之间的相交直线在传统活塞中限定活塞销座的轴线。在所述直线上限定两个点A和B，它们分别以一半的销长度与运行平面间隔。所述点表示活塞销座的终点和用于锁止环的槽的起点。

不同于现有技术，提出一种活塞，在此，活塞销座的两个孔未处于连贯的水平轴线AB上，而是由两个相对于环圈平面以相同角度α倾斜的轴线限定。所述轴线延伸经过点A和B并且在另一个点C相交，其因为对称性而位于运动平面内。在两个轴上分别限定一个圆柱形坐标系KS₁、KS₂，其中，z轴从A或B指向C，r轴位于销平面内且指向活塞顶。

引入合适的孔轴线的动机来自在工作灼热状态下的热膨胀的完全补偿或部分补偿，因此热活塞销座的两个孔轴线是基本同轴的，由此可以排除在下活塞销座处的边缘载荷的缺点。

为了实现销孔的精细轮廓，异型孔按照间隔[0,L_B]被限定，其中，L_B限定销孔的长度。异型孔从两个销孔A、B的起点起延伸向C并且以轴向偏转的连续凸形函数f的形式分别限定局部径向扩展R：

R₁＝f(z₁),R₂＝f(z₁), (1)

在此情况下，z₁和z₂限定沿各自销座轴线的各自位置。R表示各自销座表面距线A-C或B-C的距离。

异型孔R₁(z₁)和R₂(z₂)是按照间隔[0,L_B]的凸型函数，因此对于所有的u,v∈[0,L_B]和t∈[0,1]适用的是：

R(tu+(1-t)v)≤tR(u)+(1-t)R(v) (2)

作为在合适的坐标系中的旋转对称孔的扩展，在水平方向中引入椭圆度a(z)，其中，a(z)说明直径增大：

这意味着，水平方向上的直径为2*R(z)+a(z)，而竖向上存在直径2*R(z)。

同样地，引入竖向的椭圆度：

另外，可通过傅里叶列的定义来描述在合适的坐标系内的通用椭圆度：

根据本发明，也提供一种根据权利要求9的活塞制造方法。借助这样的方法可以制造根据前述权利要求中任一项的活塞。

在此情况下，根据本发明，将一个活塞坯安置在转盘上。这种活塞坯是应该由此制造成品活塞的物体。活塞坯从坯的一侧(成品活塞的周面侧)来加工(如通过车削加工)，以形成两个活塞销座中的一个。接着，使活塞坯绕待制造活塞的轴线转动(一般转动180°)。接着，它在第二位置上被从外向内减材加工以形成两个活塞销座中的第二个。因为人们因此只需设置唯一的装置用于减材加工活塞坯，故可以更容易实现这种方法。

或者也可行的是将活塞坯安置在平台上，平台可绕枢转轴线枢转，该枢转轴线垂直于待制造活塞的轴线和在成品活塞中连接两个活塞销座的直线。现在，在减材加工的第一步骤中形成第一和第二活塞销座，为此该活塞坯绕该枢转轴线以角度α转动。减材加工基本沿下述方向延伸，该方向沿着在成品活塞中连接两个活塞销座的直线延伸。一旦该工具已到达活塞中心轴线，就使活塞绕平台的枢转轴线以角度-2α返回枢转。随后是活塞坯的减材加工以形成两个活塞销座中的第二个活塞销座。减材加工同样基本沿着该方向进行(在第一步骤期间在该方向上完成了减材加工)。即，减材的方向除了角度α外在第一活塞销座制造和第二活塞销座制造之间无区别。这样的方法易实现，但在这里需要相应的“长形”工具用于减材加工。所述枢转以角度±α进行，即以关于参考平面的活塞销座倾斜角度进行。

本发明的另一个制造方法包括将活塞坯安置在平台上。而该平台可沿着待制造活塞的轴线移动。接着，该活塞坯朝向一个垂直于待制造活塞的轴线的方向被减材加工，以形成两个活塞销座中的一个活塞销座。与此同时，沿待制造活塞的轴线移动该活塞坯以形成第一活塞销座。通过沿活塞轴线的移动运动与垂直于活塞轴线的减材加工的组合，总体上得到活塞销座的倾斜取向，就像在此要求保护的那样。一旦该工具已到达活塞中心轴线，就维持工具的移动方向，但掉转活塞坯的移动方向，由此形成第二活塞销座。

也通过一种被设计用于执行根据权利要求9至11中任一项所述的方法的装置来实现本发明。