DE10064367A1

DE10064367A1 - Kolben mit geschmiedeten und eingeschweißten Bolzenaugen

Info

Publication number: DE10064367A1
Application number: DE2000164367
Authority: DE
Inventors: Markus Netz; Arno Kolb
Original assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Current assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: DE10064367B4

Abstract

Die Erfindung schlägt ein Verfahen zur Herstellung eines Kolbens oder eines Unterteiles eines mehrteiligen Kolbens einer Brennkraftmaschine vor, bei dem ein Schaft eines im Schmiedeverfahren hergestellten Grundkörpers mit Öffnungen versehen wird und in die Öffnungen ein Bolzenauge eingsetzt und mit dem Schaft verschweißt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens oder eines Kol benunterteiles eines mehrteiligen Kolbens einer Brennkraftmaschine, gemäß den Verfahrensschritten des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Kolben sind in ein- oder mehrteiliger (gebauter) Ausführung bekannt. Ein Grundkör per des Kolbens kann im Guß- oder Schmiedeverfahren hergestellt werden, wobei aus Festigkeitsgründen sowie der größeren Sicherheit vor Materialfehlern das Schmiedeverfahren Vorteile bietet.

Beim Schmiedeverfahren sind hinsichtlich der Form verfahrensbedingt Einschrän kungen in der Gestaltung der Geometrie zu berücksichtigen. Diese Einschränkungen erfordern oft einen erhöhten Bearbeitungsaufwand, um z. B. ein bestimmtes Gewicht zu erreichen oder eine sonstige Funktion zu gewährleisten.

Beim Gußverfahren ist die Innen- und Außenform einschließlich der Bolzenaugen einfacher herstellbar, jedoch mit der entsprechend niedrigeren Festigkeit des Guß werkstoffes.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens oder eines Kolbenunterteiles eines mehrteiligen Kolbens einer Brennkraft maschine bereit zu stellen, das die eingangs geschilderten Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der geschmiedete Schaft des Grundkörpers mit Öffnungen versehen wird und in die Öffnungen ein Bolzenauge eingesetzt und mit dem Schaft verschweißt wird. Dadurch ist es möglich, schnell, kostengünstig und vor allem mit der nötigen Festigkeit den Grundkörper im Schmiedeverfahren herzu stellen, ohne auf die Geometrie des Bolzenauges Rücksicht nehmen zu müssen.

Unter Beibehaltung der Festigkeit des Grundkörpers wird somit der Bearbeitungs aufwand reduziert und bei erhöhter Sicherheit gegen Materialfehler kann bei höherer Belastbarkeit mit dieser Konstruktion ein niedrigeres Gewicht als mit einem Gußteil erreicht werden.

Das Einbringen der Öffnung in den Kolbenschaft sowie das anschließende Einsetzen und Einschweißen des Bolzenauges können automatisiert werden, so daß auch der Herstellungsprozeß eines solchen Kolbens vereinfacht und beschleunigt wird. Damit können diese Kolben bzw. Kolbenunterteile in hochbelasteten Motoren eingesetzt werden, die über den Einsatzbereich von Gußteilen hinausgehen, jedoch mit diesen gewichtsgleich oder leichter sind.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß auch das Bolzenauge im Schmiedeverfahren hergestellt wird. Dies führt zu einer weiteren Erhöhung der Mate rialfestigkeit des gesamten Kolbens bzw. Kolbenunterteils. Weiterhin ist vorgesehen, daß der Verbundkörper nach dem Einschweißen der Bolzenaugen fertig bearbeitet wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich sowohl einteilige als auch mehr teilige Kolben herstellen. Nachdem der Grundkörper und ggfs. die Bolzenaugen im Schmiedeverfahren hergestellt und das Bolzenauge eingeschweißt wurde, kann der Verbund beider Teile in einer solchen Art und Weise behandelt werden, daß ein ferti ger Kolben oder ein fertiges Unterteil für einen gebauten Kolben entsteht, der im Motorbetrieb eingesetzt werden kann

Ein beispielhaft nach dem Verfahren hergestelltes Unterteil eines mehrteiligen Kol ben, wobei die Ausführung des Verfahrens nicht auf diesen Kolben beschränkt ist, ist im folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen geschmiedeten Grundkörper im Schnitt durch die spätere Richtung - der Bolzenachse,

Fig. 2 Schnitt des Grundkörpers mit Blick auf die eingeschweißte Nabe,

Fig. 3 Schnitt durch den Grundkörper und die eingeschweißte Nabe.

Fig. 1 zeigt einen geschmiedeten Grundkörper 1 eines Kolbenunterteils, wobei der Grundkörper 1 im Schmiedeverfahren derart gestaltet wurde, daß er in seinem obe ren Bereich Gestaltungs- und Konstruktionsmerkmale aufweist, um ihn mit einem Oberteil (nicht dargestellt) eines mehrteiligen Kolbens zu verbinden.

Wie in Fig. 1 erkennbar wird, wurde der Grundkörper 1 derart im Schmiedeverfah ren bearbeitet, daß er einen in Kastenform ausgestalteten Schaft 2 aufweist.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Grundkörpers 1 mit der in eine in den Schaft 2 einge brachten Öffnung 3 eingesetzten Nabe 4. Die Art und Weise, wie diese Öffnung 3 in den Schaft eingebracht wird, ist beliebig und en geometrischen Verhältnissen sowie dem Material des Grundkörpers anzupassen. Beispielhaft sei hier Bohren genannt.

Der Durchmesser der Öffnung 3 entspricht in etwa dem Außendurchmesser des ein gesetzten Bolzenauges 4, wobei die genaue Definition der beiden Durchmesser von den Gegebenheiten der Vorbereitung zum Schweißen und der Art des Schweißver fahrens abhängig ist. Das Schweißverfahren selbst ist beliebig, wobei als besonders vorteilhaft anzusehende Verfahren Elektronenstrahlschweißen, Plasmaschweißen oder Laserschweißen in Betracht kommen.

Fig. 3 zeigt den Schnitt durch den Grundkörper 1 mit dem eingesetzten und ver schweißten Bolzenauge 4. Die Außen- und Innenkonturen des Verbundkörpers wur den so bearbeitet, daß die beim Schweißen entstehende Überstände beseitigt sind.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens oder eines Kolbenunterteiles eines mehrteiligen Kolbens einer Brennkraftmaschine, bei dem ein Grundkörper im Schmiedeverfahren hergestellt wird, wobei der Grundkörper nach dem Schmie den zumindest einen Schaft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der ge schmiedete Schaft mit Öffnungen versehen wird und in die Öffnungen ein Bol zenauge eingesetzt und mit dem Schaft verschweißt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper nach dem Schmieden eine kastenförmige Gestaltung aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bolzenauge im Schmiedeverfahren hergestellt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Grundkörper nach dem Einschweißen des Bolzenauges fertig bear beitet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Grundkörper ein Unterteil eines mehrteiligen Kolbens ist und mit ei nem Oberteil des mehrteiligen Kolbens verbunden wird.