在以铸造技术制造的活塞中的形成冷却通道的铸造型芯

摘要

本发明涉及一种铸造型芯(2)，所述铸造型芯具有可溶性并且呈环形结构，所述铸造型芯用于形成冷却通道，所述铸造型芯分别通过呈四分之一圆形的型芯弯曲部(17、18)而转入到两个几乎平行于活塞轴线(16)设置并远离于活塞顶(3)的区段(14、15)，其中，第二区段(14)转入到所述铸造型芯(2)形成所述冷却通道的进入口(12)的部分，而第一区段(15)转入到所述铸造型芯(2)形成所述冷却通道的排出口(13)的部分。所述铸造型芯(2)的这两个区段(14、15)相互呈一定距离设置，所述距离的最大值对应于这两个区段(14、15)之一的横截面直径的二倍。借此，使流经冷却通道的冷却液的流动加速，并且改善对活塞的冷却效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的上位概念所述的、在利用铸造技术制造的活塞中用于形成冷却通道的铸造型芯。

背景技术

公布号为2006090159A的日本专利申请公开了一种溶于水的盐制型芯，该盐制型芯用于形成用在内燃机上的铸造活塞的冷却通道，该盐制型芯呈环形结构并且具有一个平行于活塞轴线的区段，该区段形成冷却通道的冷却液排出装置并且通过一个四分之一圆形的型芯弯曲部而转入到冷却通道的环形部分。此外，该盐制型芯还具有一个平行于活塞轴线设置的区段，该区段形成冷却通道的冷却液进入装置，其中，所述盐制型芯在该区段的对面设有一凹口，该凹口用于形成柱分配器(Strahlteiler)，该柱分配器沿着所喷射的冷却液柱的方向上呈圆锥形收口。所述柱分配器的功能是，使冷却液柱分开进入到在两侧设置的各一半的冷却通道，其中，使冷却液进入两侧各一半的冷却通道的分配既取决于活塞相对于喷射冷却液的冷却液喷嘴的位置，又取决于横向加速度，所述横向加速度是冷却液柱由于装配有活塞的发动机的运动而产生的。由此得出这种技术方案的缺点是，进入两侧各一半的冷却通道的冷却液的数量存在波动，由此能够产生活塞的温度问题，而这些温度问题又能够导致装配有活塞的发动机受到损坏。

发明内容

为了避免现有技术的缺点，本发明的目的将通过独立权利要求的技术特征得到解决。从属权利要求提供了本发明的适合的结构。

附图说明

接下来根据附图对本发明的实施例进行说明。图中示出了：

图1为一半切开的利用铸造方法制造的活塞的立体示意图，其中，该活塞具有本发明用于形成冷却通道的可溶的铸造型芯；

图2为本发明的可溶的铸造型芯在放入活塞铸模中之前的立体示意图；

图3为铸造型芯的结构图，其中，该铸造型芯具有两个冷却液排出口以及沿着主排出口方向逐渐增大的横截面；以及

图4为铸造型芯的又一结构图，其中，该铸造型芯具有椭圆形进入口。

附图标记说明

1活塞

2铸造型芯

3活塞顶

4活塞顶凹坑

5活塞环区

6导槽

7、8活塞销毂

9、10销孔

11活塞裙部件

12进入口

13主排出口

14铸造型芯2的第二区段

15铸造型芯2的第一区段

15′铸造型芯23的第一区段

16活塞轴线

17、18、19型芯弯曲部

20活塞镶圈

21铸造型芯

22中间排出口

23铸造型芯

24进入口

25活塞半径

26铸造型芯23的中间区段

具体实施方式

图1示出了一半切开的用于内燃机的活塞1立体示意图，该活塞利用铸造方法而制造，其中，该活塞与由一块可取出的材料制成的铸造型芯2共同进行浇注。图1中完整地标示出铸造型芯2，该铸造型芯呈环形结构，并邻近活塞顶3而设置在活塞1的径向外部区域上。活塞1能够由铝或铸铁制成，而具有可溶性的铸造型芯2能够由盐或沙子制成，从而在活塞1铸造成型之后，能够通过水或其它适宜的液体将铸造型芯2从活塞1中冲洗出来。

活塞1设有形成在活塞顶3中的活塞顶凹坑4，并且活塞1在径向外侧邻近活塞顶处设有活塞环区5，其中，位于活塞顶3附近的导槽6设有一例如由高镍合金制成的活塞镶圈20，该活塞镶圈用于在该图中未示出的密封环。而且，活塞1在活塞1背对活塞顶3的一侧设有两个相互面对面设置的活塞销毂(Bolzennaben)7、8，每个活塞销毂各设有一个销孔9、10；此外，活塞1还设有将活塞销毂7、8相互连接、并成型在活塞顶3上的活塞裙部件，根据图1的活塞1的示意图中仅能够看到活塞裙部件11。图1所示的活塞1是这样被切开的，即，能够清楚辨认出由铸造型芯2形成的冷却通道的进入口12和主排出口13。图2中示出了，铸造型芯2在进入口12和主排出口13的区域上分别设有较短的区段14、15，这两个区段至少具有近于相等的横截面直径，并且每个区段都通过一个四分之一圆形的型芯弯曲部17、18而转入到铸造型芯2的环形部分。在这种情况下，形成进入口12的区段14设置成至少几乎平行于活塞轴线16。铸造型芯2的两个区段14和15相互呈较短的距离设置，在本实施例中，该距离接近于区段14或15的横截面直径，该距离的最大值则对应于区段14或15的横截面直径的二倍。在这种情况下，第二区段14直至通到铸造型芯2的这样的端部，即，该端部形成冷却通道的进入口12。

在冷却通道的主排出口13区域上，铸造型芯2还能够设有另一个型芯弯曲部19，通过该型芯弯曲部使铸造型芯2的平行于活塞轴线16的第一区段15转入到铸造型芯2的形成主排出口13的部分，在这种情况下该主排出口是这样进行定向的，即，如图1可见，使由该主排出口流出的冷却液沿着活塞销(图1中未示出)的方向喷射出。借此，冷却液在对活塞1进行冷却处理之后同时还用于冷却该活塞1的活塞销，并且还能够用于润滑与活塞连接的联杆的较小的联杆吊耳(Pleuelauge)。

铸造型芯2在进入口12的区域和主排出口13的区域上分别设有平行于活塞轴线16的区段14和15并且还设有型芯弯曲部17至19，这种结构的优点在于，冷却液不受活塞1位置的限制而例如能够在高压下从设置在曲柄区域上的冷却液喷嘴喷射到由铸造型芯2形成的油进入口12中，其中，所述冷却液喷嘴是这样设置的，即，冷却液喷嘴将冷却液向平行于活塞轴线16的方向喷射，并同时喷射到进入孔12中。冷却液接下来到达并经过冷却通道由型芯弯曲部17形成的部分以仅仅很小的流体阻力再到达冷却液通道的环形部分中，冷却液很快穿过这段环形部分，然后到达并经过冷却通道由型芯弯曲部18和19形成的部分，又以很小的流体阻力而到达主排出口13，从而由此确保了大量的冷却液的流过，与现有技术相比，本发明的冷却液的工作过程实现了对活塞1改善的冷却处理。

此外，在由铸造型芯2的平行于活塞轴线16的区段14和15形成的部分冷却通道之间的较小距离具有这样的优点，即，使活塞1仅有极少部分没有受到冷却液的冷却。

与图2所示的铸造型芯2相比，图3所示的铸造型芯21的实施例中设有远离活塞顶3设置的中间区段26，该中间区段形成一个中间排出口22，并且该中间区段设置在铸造型芯21的用于进入口12和主排出口13的区段14和15′的对面。由此得出，从其中间区段26延伸到形成主排出口13的区段的铸造型芯21的横截面逐渐增大。在这种情况下，整个制造型芯21的横截面呈椭圆形结构，该横截面的椭圆率位于活塞轴线16的方向上。由铸造型芯21形成的冷却通道具有的优点是，由于附加的中间排出口22和沿着第一区段15′的方向上逐渐增大的横截面，使在进入口12导入的冷却液只承受很小的流体阻力，从而由此进一步增加冷却液流经冷却通道的数量并且改善对活塞1的冷却效果。

图4中示出了铸造型芯23的结构，该铸造型芯的进入口24呈椭圆形结构，其中，该进入口的椭圆率位于垂直于活塞半径25的方向上。这种结构的优点是，设置在曲柄区域的、将冷却液加入到冷却通道活塞中的冷却液喷嘴不用必须如此定向，即，冷却液喷嘴只能将冷却液在平行于活塞轴线16的方向上进行喷射。根据冷却液喷嘴安装的位置，可以将冷却液进行倾斜喷射，也就是说，与活塞轴线16成一定角度地沿着进入口24的方向进行喷射，其中，冷却液喷嘴必须是这样定向的，即，使冷却液柱不依赖于活塞1在顶部和底部死点之间的位置而汇集在进入口24处。