[发明专利]用于内燃机的活塞以及制造该活塞的至少一部分的方法

说明书

本发明涉及一种用于内燃机的活塞及制造该活塞的至少一部分的方法，该活塞包括至少一个冷却通道(14)，插塞(16、22)沿着大致活塞轴方向和大致径向方向在冷却通道(14)中延伸，和/或冷却通道(14)具有起伏部、拓宽部和/或锥形部。在用于制造用于内燃机的该类型的钢制或铝制活塞的至少一部分的方法中，使用了叠加性制造方法。

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的钢制或铝制活塞以及用于制造用于内燃机的钢制或铝制活塞的至少一部分的方法。

内燃机的活塞靠近燃烧室，并且这些活塞因而会经受非常高的温度和机械应力。为了将热量从活塞消散出去，通常在活塞中形成有一个或多个大致环形的冷却通道，在冷却通道中注入冷却油，该冷却油在离开冷却通道去往别处之前吸收热量。

背景技术

在本文中，例如WO 2014/059221 A1描述了冷却通道，散热翅片延伸至该冷却通道中。

此外，在DE 10 2010 046 468 A1、DE 2013 205 244A1和DE 10 2006 049 216 A1的每个中均公开了使用金属粉末的生产性制造方法。

发明内容

考虑到这个背景，基于该问题的本发明提供了一种用于内燃机的钢制或铝制活塞，该活塞具有改进的冷却通道设计并且可以高效地制造该活塞。还介绍了一种相应的制造方法。

前述问题一方面通过本公开所描述的活塞得以解决，该活塞具有至少一个冷却通道，插塞沿着大致活塞轴方向和大致径向方向延伸于该活塞中。也可以将这些插塞描述为凸块或突出圆柱体，凸块或突出圆柱体在其基部或尖端处是圆形的，这些插塞有利地增加了传热表面并且也可以用于将活塞稳定在冷却通道中。由于使用了如根据本发明的叠加性或生产性制造方法，这些插塞彼此大致垂直的设计是可能的，并且带来了上述描述的一些优点。

关于上文和下文描述的插塞，应当注意的是，它们仅被认为是用作使用根据本发明的方法制造的结构的示例，然而，利用常规制造方法不可能制造出这种结构，或者仅仅可以以相当高昂的成本制造。作为对插塞的备选或者除了插塞以外，例如起伏部、拓宽部和/或锥形部是可能的。起伏部优选地从属于冷却通道的上边界和/或下边界。拓宽部优选地表示冷却通道横截面的增加或扩大，拓宽部优选地可以部分地设置。这类似地适用于冷却通道横截面的锥形部。

目前优选的是使沿着活塞轴方向和径向方向延伸的插塞相交，从而形成大致十字形的布置。由此，插塞的中心轴线优选地也相交。

进一步地，优选地，沿径向方向延伸的插塞从冷却通道的一个边界向另一个边界延伸。这可以有利地在径向方向上提供支撑。关于沿活塞轴方向延伸的插塞，优选地是，沿活塞轴方向延伸的插塞从比冷却通道的上侧部距离活塞头更远的冷却通道的底部延伸，但是并未到达冷却通道的上侧部。

上文描述的问题另外通过本公开所描述的方法得以解决。

据此，使用叠加性或生产性的制造方法制造了用于内燃机的钢制或铝制活塞的至少一部分。这些方法的示例包括3D打印和选择性金属激光熔化以及烧结工序。就这一点而言，还参考了上文阐述的现有技术以及DE112005002040 B4、 DE102004042775 B4、DE102010026000 A1、US7942987 B2、EP1163999 B1、 US6504127 B1、DE102004008122 B4、DE102006038858 A1、US5387380 A以及 US6676892 B2，其公开内容形成了本申请的主题。

应注意的是，将根据本发明的叠加性或生产性的制造方法用于制造活塞坯料或其一部分，在适当的情况下，在将活塞坯料或其一部分连接到活塞的另外的部分以后，再以通常的方式对活塞坯料或其一部分进行精加工。铝制活塞也被理解成包括由铝合金制成的活塞。