具体实施方式

在图1-6中大体上示出了根据示例实施例的用于内燃机的活塞20。活塞20包括形成在冷却通道表面26和/或冠部下表面36中的锯齿22，例如在碗缘54和/或碗顶46的区域中，以降低活塞20的温度，这有助于避免氧化和腐蚀，而不会显着增加冷却通道表面26和/或冠部下表面36的温度。可替代地，活塞20可以包括过量的材料或飞边，呈上、下焊接卷边28a，28b的形式，位于活塞20的上部和下部之间。在制造活塞20的过程中，有意地使上、下焊接卷边28a，28b成型，以增加冷却通道表面26的面积，从而降低活塞20的温度。降低温度将有助于减少焦化油沉积物和机油降解。

如图所示，活塞20包括由金属材料(例如钢)形成的主体，该主体围绕中心轴线A圆周地延伸，并且沿着中心轴线A从上端30到下端32纵向延伸。该主体包括上部，例如冠部24，其具有燃烧表面34，该燃烧表面在用于内燃机中期间暴露于燃烧室。上部或冠部24还具有与燃烧表面34相对的冠部下表面36。

冠部24包括冷却通道表面26的至少一部分，并且冷却通道表面26沿着冠部24的至少一部分延伸，并且围绕一定体积的空间，该空间可以容纳冷却介质。主体包括上壁38，下壁40，外侧壁42和内侧壁44，它们一起提供冷却通道表面26。在示例性实施例中，上部设有上壁38，并且下部提供下壁40。每个部分提供外侧壁42的一部分和内侧壁44的一部分。该冷却通道表面26围绕中心轴线A周向地延伸。由该冷却通道表面26形成的该一定体积的空间或腔室和该冷却通道表面26围绕位于活塞20的中心轴线A处并围绕其的冠部下表面36。冷却通道表面26仅沿着冠部24的上壁38的一部分设置并与该中心轴线A径向间隔开。外侧壁42和内侧壁44由肋形成，肋被连接在一起以限定由冷却通道表面26围绕的一定空间的体积。在本实施例中，该外肋通过焊接处50连接以形成外侧壁42，并且该内肋通过焊接处50连接以形成内侧壁44。这些肋也可以使用另一种连接方法彼此附接，例如粘结焊接处或机械附件。

如图1和2所示，壁38、40、42、44中的至少一个，通常是下壁40，包括开口52，该开口52用于允许冷却介质进入由冷却通道表面26包围的空间。在图1的实施例中，开口52例如通过塞子被密封。可替代地，可以通过在开口52中布置粘合剂，将材料焊接到开口52或铜焊开口52来密封开口52。在图1的实施例中，在活塞的操作期间，冷却介质被容纳在密封的冷却通道中。在图2的实施例中，有两个或多个开口52，它们没有被密封，而是保持敞开，从而冷却介质可以流入和流出冷却通道。例如，开口52之一可以包括入口孔和出口孔。根据另一替代方案，活塞20可以被铸造为包括冷却通道表面26所包围一定体积的空间的单件。

在示例实施例的活塞20中，主体的燃烧表面34在中心轴线A处具有顶点46，围绕顶点46的碗形以及围绕碗形的碗缘54。外侧壁42还包括多个环形凹槽56，环形凹槽56背向中心轴线A并且围绕中心轴线A周向地延伸。环形凹槽56通过凸台48彼此间隔开，并且凸台48呈现主体的外径。示例性实施例的活塞20进一步包括至少一个销毂58，但是通常包括一对销毂58，每个销毂58从冠部24的一个环形凸台48悬垂并且围绕中心轴线A圆周地延伸。至少一个销毂58具有垂直于中心轴线A延伸的销孔60，用于容纳腕销(未示出)。主体还包括至少一个裙部62，但是通常是一对裙部62，其从冠部24垂下并且围绕中心轴线A周向地延伸。至少一个裙部62连接到至少一个销毂58上。通常，裙部62通过销毂58围绕中心轴线A在圆周上彼此间隔开。应注意，活塞20的主体可以包括除附图中公开的设计之外的各种其他设计，而仍然包括锯齿22和/或成型的焊接卷边28a，28b。

在图1的示例性实施例中，活塞20包括沿着冷却通道表面26的锯齿22，例如，在冷却通道表面26的由上部提供的一部分上。在图26 2的实施例中，活塞20包括沿着位于活塞20的中心轴线A处和围绕中心轴线A的冠状下表面36的锯齿22。锯齿22增加了冷却通道表面26、燃烧表面34和/或下冠状表面36的表面积，其可以例如在碗缘54的区域中降低活塞20的温度，这有助于避免氧化和腐蚀而不会显着增加冷却通道表面26和/或下冠状表面36的温度。

根据示例实施例，每个锯齿22包括成圆角的底表面68，因此呈现凹形。底表面68通常相对于冷却通道表面26或冠部下表面36深约1至3mm。锯齿22可以通过机加工冷却通道表面26和/或冠部下表面36形成，例如在连接上部和下部之前。可选地，可以在用于形成活塞20的整个主体或主体的一部分的铸造工艺期间形成锯齿22。

除锯齿22之外或代替锯齿22，如图3-6所示，活塞20可包括上和下焊接卷边28a，28b，其被成型以增加冷却通道表面26，燃烧表面34和/或冠部下表面36的表面积。焊接卷边28a，28b是当活塞20的上部和活塞20的下部例如通过将上肋焊接到下肋以形成内侧壁44和外侧壁42而接合时形成的主体上的多余的金属材料或飞边。焊接步骤可以包括惯性焊接，摩擦焊接，混合感应焊接或另一种类型的焊接，其导致多余的材料存在于上下部分之间的焊接处50周围。多余的材料在连接步骤期间或之后成形，以提供成型的焊接卷边28a，28b，该焊接卷边8a，28b增加了表面积。

如图3-6所示，焊接卷边28a，28b可以形成在外侧壁42的内侧，内侧壁44的外侧和/或内侧壁44的内侧上。通常，这些位置中的每一个都包括在上部中的上焊接卷边28a和在下部中的下焊接卷边28b。焊接卷边28a，28b提供的表面积可以变化，使得上焊接卷边28a提供的表面积可以等于，大于或小于下焊接卷边28b提供的表面积。另外，由焊接卷边28a，28b提供的总表面积可以在上述每个位置(外侧壁42的内侧，内侧壁44的外侧和/或内侧壁的内侧)变化。例如，沿内侧壁44的内侧定位的焊接卷边的总表面积可以大于沿内侧壁44的外侧定位的焊接卷边28a，28b的总表面积。

例如，如图3所示，可以对多余的材料进行成形，以使下焊接卷边28b的表面积大于上焊接卷边28a在内侧壁外侧的表面积。在这种情况下，焊接卷边28a，28b通过惯性摩擦焊接形成。在图4的示例中，沿着内侧壁44的外侧定位的焊接卷边28a，28b通过直接驱动摩擦焊接工艺形成，以增加焊接卷边28a，28b的表面积。在这种情况下，挤推力在摩擦焊接过程的中间增加。在图5的示例中，通过具有惯性的摩擦焊接工艺形成焊接卷边28a，28b。焊接卷边28a，28b形成为使得沿着外侧壁42的内侧定位的焊接卷边28a，28b具有比沿着内侧壁42的外侧定位的焊接卷边28a，28b更大的表面积。在图6中，通过具有惯性的摩擦焊接形成焊接卷边28a，28b，使得位于内侧壁42的外侧上的下焊接卷边28b具有比位于内侧壁42的外侧上的上焊接卷边28a更大的表面积。

本发明的另一方面提供了一种制造活塞20的方法，该活塞20包括锯齿22和/或焊接卷边28a，28b。该方法通常包括提供由钢材形成的主体的步骤；以及形成沿着冷却通道表面26和/或沿着冠部下表面36的锯齿22。该方法替代或除了形成锯齿22之外，还可以包括形成成型的焊接卷边28a，28b。

形成锯齿22的过程可以包括在铸造活塞20的主体的同时形成锯齿22。可替代地，可以在形成活塞20的主体之后通过机械加工来形成锯齿22。

例如在焊接过程中，可以在将活塞20的上部连接到下部的同时完成形成成型的焊接卷边28a，28b的过程。根据一个实施例，摩擦焊接过程包括增加挤推力，使得在摩擦焊接过程中施加更大的挤推力。可以以其他方式修改接合过程，以在接合步骤期间形成成型的焊接卷边28a，28b。或者，可以在将上部连接到下部之后成形焊接卷边28a，28b。

显然，根据以上教导，可以对本发明进行许多修改和变型，并且可以在所附权利要求的范围内以与具体描述不同的方式来实践本发明。特别地，所有权利要求和所有实施例的所有特征可以彼此组合，只要它们彼此不矛盾即可。