封閉腔活塞及其製造方法
2023-05-19 13:40:11
專利名稱：封閉腔活塞及其製造方法
技術領域：
本發明涉及諸如輸水、泵和電動機的流體靜力學技術領域。具體來說，涉及在液力裝置的缸體中可往復滑動的封閉腔或油容積減少的活塞。
因此，需要一種不需要使用專用鑽頭加工的製造封閉腔活塞的裝置和方法，以便減小製造成本。
本發明簡述本發明涉及用於流體靜力學技術領域的封閉腔活塞及其製造方法。本發明的封閉腔活塞包括一個伸長的活塞體以及與其分離形成的活塞蓋。所述活塞體包括一個封閉端和開口端，所述開口端在其中具有一個進入的開口和從該進入開口伸入到內部延伸的腔，以便限定一個靠近封閉端的底壁和一個靠近進入開口的在開口端的邊緣終止的外壁。所述活塞蓋包括一個伸長的杆和在所述杆上的頭部。活塞蓋的杆被慣性摩擦焊接到所述活塞體的底壁上；所述活塞蓋的邊緣被焊接到所述活塞體的邊緣上。活塞部件都是通過傳統的相對低成本的冷成型的技術製造而成。活塞蓋的杆被插入到活塞體的腔中直到與底壁接合。接著通過慣性摩擦焊接在杆/底壁和頭部/邊緣的界面將活塞蓋焊接到活塞體上。
現在參考圖3和4，本發明的活塞30包括一個鋼的活塞體32和鋼的活塞蓋34。活塞體32是伸長的並具有相反的開口和封閉端。活塞體32是圓柱狀的並具有位於中間的、基本為圓柱狀的內部空腔38。活塞體的開口端具有一個進入的開口，並且內部空腔38從進入開口向內延伸以便限定一個靠近封閉端的底壁40和終止於邊緣44的外壁42，所述邊緣44位於靠近進入開口的活塞體32的開口端。
底壁40具有在其中形成的插槽46，該插槽46包括一個凹陷的中間部分48和引導向中間部分48的埋頭孔50。在圖3和4所示的實施例中，凹陷的中間部分48是圓錐形的並且由一個在從90度到165度之間的夾角限定，更加優選的是，如果該部分不與底壁結構整體通過冷加工成型，可以使用具有118度夾角的標準鑽頭以便用大致為120度的夾角來限定。優選的是，埋頭孔50相對於一個垂至於活塞體32的中間縱向軸線的平面形成一個大約15度的夾角B。
活塞蓋34包括一個具有一中間縱向軸線的伸長的圓柱形杆52，所述杆52具有相反的第一和第二端以及在第一端的頭部54。頭部54沿著與杆的縱向軸線橫截的方向向外突出。頭部54的尺寸大小足夠蓋住活塞體32的進入開口。蓋34的頭部54可以包括一個可選的圍繞著杆52的環形凹槽58以便進一步減少活塞30的重量。
在圖3和4所述的實施例中，杆52的第二端是圓錐形的以便基本上與具有相似形狀的在活塞體32的底壁中的插槽46的中間凹陷部分48相互接合。插槽46的埋頭孔50幫助引導杆的第二端56進入到凹陷48中。杆的錐形的第二端具有一個在從大約90度到165度之間的夾角，優選的是大約為120度。
在圖5中所示的實施例與在圖3和4中所示的實施例類似，活塞蓋34A連接到活塞體32A上，該活塞體32A包括在其中具有中間內部空腔38A、一個具有邊緣44A的外壁42A和一個底壁40A。可是，杆52A的第二端具有一個平面，該平面垂至於杆的縱向軸線延伸。類似的是，插槽46A的凹陷的中間部分48A包括一個由一個垂至於活塞體32A的縱向軸線延伸的平面所限定的圓形區域。凹陷48A的圓形區域的直徑基本上與杆52A的第二端56A的直徑。設置了一個埋頭孔50A以便將杆引導進入到凹陷48A中。
為了製造本發明的活塞30和30A，其基本的方法和工藝是相同的。優選在焊接好的狀態下提供已經具有通過冷加工形成的杆和底壁的特徵的活塞體32，32A和活塞蓋34，34A。可選的是，所述部件可以通過一般的加工形成，而不需要進行昂貴的專用鑽頭的加工。
杆52，52A插入到內部空腔38，38A中直到它與底壁40，40A相接合。接著，部件32和34或32A和34A通過慣性摩擦焊接相對於彼此轉動並且相互連接。杆52，52A的長度略微大於腔38，38A的深度，以便補償由於慣性焊接而引起的長度的損失。這樣，杆的長度LS比腔的深度CD大一個足夠的量以便補償在杆/底壁界面和頭部/邊緣界面上產生的材料損失。可是，應當注意，LS超過CD的長度不能太大。否則，在邊緣上的焊接將受到不利的影響或杆將會變形。當以後穿過活塞通過杆鑽削傳統的小的縱向開口孔時，變形的杆將帶來問題。在兩個不同界面上形成慣性摩擦焊接，所述不同的界面位於至少兩個不同的平面上。而傳統的焊接是在一個單個平面上形成的。
從附圖
和上述的描述中可以理解的是，上述蓋、杆端、活塞體等部件的各自尺寸參數是可以調整的以便對慣性摩擦焊接形成的整體進行優化。
從上面的描述可以看出，本發明可以滿意地實現本發明所提出的目的。
在上述的附圖和描述中，描述了本發明的優選實施例，儘管在描述中使用了一些特定的術語，但是它們都是為了解釋和說明的目的並不對本發明構成任何限制。在不脫離本發明的範圍和精神下，可以對上述的內容進行一些改變。
權利要求
1.一種封閉腔的活塞，包括一個伸長的活塞體，包括一個封閉端和開口端，所述開口端在其中具有一個進入的開口和從該進入開口伸入到內部延伸的腔，以便限定一個靠近封閉端的底壁和一個靠近進入開口的在開口端的邊緣終止的外壁；一個與所述活塞體分離的活塞蓋，包括一個具有中間縱向軸線的伸長的杆，所述杆具有相反的第一和第二端部和在所述第一端部的頭部，所述頭部沿著與所述杆的縱向軸線橫截的方向向外突出；所述活塞蓋的杆被連接到所述活塞體的底壁上；所述活塞蓋的頭部具有足夠大的尺寸並且被連接到所述活塞體的邊緣上，以便蓋住所述活塞體的進入開口並密封地圍住所述內部腔。
2.根據權利要求1所述的活塞，其特徵在於，所述杆的第二端與一個在所述活塞體的底壁中形成的凹陷插槽相互接合。
3.根據權利要求2所述的活塞，其特徵在於，所述插槽包括一個凹陷的中間部分和一個引導進入所述中間部分的埋頭孔部分。
4.根據權利要求3所述的活塞，其特徵在於，所述凹陷的中間部分為錐形。
5.根據權利要求3所述的活塞，其特徵在於，所述凹陷的中間部分位於一個垂至於活塞體的縱向軸線延伸的平面上並包括一個用於與所述杆的第二端接合的圓形區域。
6.根據權利要求5所述的活塞，其特徵在於，所述杆的第二端終止於一個基本上垂至於所述杆的縱向軸線的端部平表面。
7.根據權利要求6所述的活塞，其特徵在於，所述杆的第二端的端部平表面是圓形的並且所具有的區域面積基本等於所述活塞體的底壁的凹陷的中間部分的圓形區域的面積。
8.根據權利要求4所述的活塞，其特徵在於，所述杆的端部是錐形的，並具有一個在90度到165度之間夾角。
9.根據權利要求8所述的活塞，其特徵在於，所述杆的端部具有一個等於120度的夾角。
10.根據權利要求1所述的活塞，其特徵在於，所述活塞體通過冷成型加工方法被成型為一個焊接好的狀態，藉此使活塞蓋到活塞體的連接加工不需要介入在活塞體上的加工操作。
11.一種形成封閉腔的活塞的方法，包括以下步驟提供一個伸長的活塞體，包括一個封閉端和開口端，所述開口端在其中具有一個進入的開口和從該進入開口伸入到內部延伸的腔，以便限定一個靠近封閉端的底壁和一個靠近進入開口的在開口端的邊緣終止的外壁；提供一個與所述活塞體分離的活塞蓋，包括一個具有中間縱向軸線的伸長的杆，所述杆具有相反的第一和第二端部和在所述第一端部的頭部，所述頭部沿著與所述杆的縱向軸線橫截的方向向外突出；將所述活塞蓋的杆插入到所述活塞體的底壁上直到所述杆與所述底壁接合；將所述活塞蓋的杆慣性摩擦焊接到所述活塞體的底壁上；將所述活塞蓋的邊緣焊接到所述活塞體的邊緣上；藉此，所述活塞蓋和活塞體被密封地接合在一起以便圍住所述內部腔。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，通過慣性摩擦焊接完成活塞體的邊緣到活塞蓋的邊緣的焊接。
13.根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，在所述活塞體和活塞蓋相對於彼此旋轉時，同時完成活塞蓋的杆到活塞體的慣性摩擦焊接和活塞蓋的邊緣到活塞體的邊緣的慣性摩擦焊接。
14.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述活塞體通過冷成型加工方法成型。
15.根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述活塞蓋通過冷成型加工方法成型。
全文摘要
本發明涉及一種封閉腔活塞(10)及其製造方法,該封閉腔活塞包括:一個伸長的活塞體(12)以及與其分離形成的活塞蓋(14)。所述活塞體包括一個封閉端和開口端,帶有一個具有靠近封閉端的底壁(40)的腔(18)和一個在開口端的邊緣終止的外壁(42)。所述活塞蓋包括一個伸長的杆(20)和在所述杆上的頭部(54)。活塞蓋的杆被慣性摩擦焊接到所述活塞體的底壁上,活塞蓋的邊緣被焊接到所述活塞體的邊緣上,以便密封地形成一個腔(18)。活塞部件都是通過傳統的相對低成本的冷成型的技術製造而成。活塞蓋的杆被插入到活塞體的腔中直到與底壁接合。接著通過慣性摩擦焊接在杆/底壁和頭部/邊緣的界面將活塞蓋焊接到活塞體上。
文檔編號F04B53/14GK1355385SQ0113617
公開日2002年6月26日 申請日期2001年11月15日 優先權日2000年11月27日
發明者羅伯特·J·斯託佩克 申請人:索爾-丹福斯公司