[发明专利]激光焊接的活塞组件以及组装和接合活塞的方法

说明书

本发明公开一种方法和活塞组件。示例性活塞可以包括活塞主体(102)，活塞主体具有主体径向内侧配合表面和主体径向外侧配合表面。活塞还可以包括冷却通道环(104)，冷却通道环与活塞主体协同形成连续的上燃烧碗表面以及冷却通道。冷却通道环(104)可以具有环径向内侧配合表面和环径向外侧配合表面，环径向内侧配合表面和环径向外侧配合表面抵靠着相应的主体径向内侧配合表面和主体径向外侧配合表面，从而使得冷却通道大致闭合。活塞主体(102)和冷却通道环(104)可以沿着径向内侧边界区域及径向外侧边界区域接合在一起，以形成基本上整体式的活塞组件。径向外侧边界区域可以沿与活塞轴线平行的方向延伸，例如，这有助于激光焊接接合处理。

本申请是申请日为2012年9月21日、申请号为201280046169.X、发明名称为“激光焊接的活塞组件以及组装和接合活塞的方法”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年9月21日提交的美国临时专利申请No.61/537,370以及2012年9月20日提交的美国专利申请No.13/623,632的优先权，这些申请的全部内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本申请涉及活塞制造领域，并且具体涉及一种组装和接合活塞的方法。

背景技术

内燃机制造商始终在想办法提高其产品的功率输出和燃料效率。一个常规的提高效率和功率的方法是减小发动机的振荡质量，例如，发动机的活塞、连杆以及其它移动部分的振荡质量。提高发动机功率和/或效率的努力还可能会导致在操作期间燃烧室内的压力和/或温度升高。

因此，由于这些重量的减小和与发动机操作相关的压力和温度的上升，发动机，特别是发动的活塞，将承受升高的应力。因此，对于在发动机的整个寿命中承受这种操作条件下的升高的应力来说，活塞冷却变得越发重要。

为了降低活塞部件的操作温度，可以围绕活塞的周部设置冷却通道。可以将诸如曲轴箱油等冷却剂引入冷却通道，并且可以借助活塞的往复运动来围绕冷却通道分散冷却剂，由此降低活塞的操作温度。

与此同时，冷却通道可能会增加活塞组件的整体复杂性以及制造活塞组件的整体复杂性。例如，冷却通道可能需要诸如冷却通道盖等附加的部件，以便通过临时地捕集(trap)通过冷却通道而循环的冷却剂(例如，油)来促进冷却剂在整个冷却通道中的适当循环。然而，诸如盖板等附加的部件同样增加了复杂性。另外，在诸如轻量活塞或轻载活塞等较小活塞的应用中，冷却通道可能是昂贵的和/或难以形成的。另外，诸如摩擦焊接等在整体式活塞中形成封闭的冷却通道的已知方法需要极高强度的活塞部件才能适当地形成活塞和冷却通道特征且在摩擦焊接处理期间不会产生意外的变形，由此导致活塞的尺寸和重量的增大。在摩擦焊接处理期间施加在活塞部件上的大的力还限制了焊接接头可处的位置。

因此，需要这样一种活塞，其中将活塞的整体重量和制造复杂性最小化，同时通过诸如设置冷却通道等而能够将活塞适当地冷却。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种组装和接合活塞的方法，包括：

提供活塞主体，所述活塞主体限定活塞轴线，所述活塞主体形成冷却通道的下表面，所述活塞主体包括主体径向内侧配合表面和主体径向外侧配合表面；

将冷却通道环与所述活塞主体组装起来，使得所述活塞主体与所述冷却通道环协同形成连续的上燃烧碗表面，所述连续的上燃烧碗表面包括由所述活塞主体所限定的径向内侧部分和由所述冷却通道环所限定的径向外侧部分，所述冷却通道环包括环径向内侧配合表面和环径向外侧配合表面；

沿着径向内侧边界区域将所述活塞主体与所述冷却通道环接合起来，所述径向内侧边界区域包括所述活塞主体的主体径向内侧配合表面和所述冷却通道环的相应的环径向内侧配合表面；