DE102005006879A1 - Kolben für Arbeits- oder Kraftmaschinen - Google Patents

Kolben für Arbeits- oder Kraftmaschinen Download PDF

Info

Publication number
DE102005006879A1
DE102005006879A1 DE200510006879 DE102005006879A DE102005006879A1 DE 102005006879 A1 DE102005006879 A1 DE 102005006879A1 DE 200510006879 DE200510006879 DE 200510006879 DE 102005006879 A DE102005006879 A DE 102005006879A DE 102005006879 A1 DE102005006879 A1 DE 102005006879A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light metal
blank
piston
mold
carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200510006879
Other languages
English (en)
Other versions
DE102005006879B4 (de
Inventor
Karl-Heinz Laukoetter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE200510006879 priority Critical patent/DE102005006879B4/de
Publication of DE102005006879A1 publication Critical patent/DE102005006879A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102005006879B4 publication Critical patent/DE102005006879B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/0084Pistons  the pistons being constructed from specific materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0009Cylinders, pistons
    • B22D19/0027Cylinders, pistons pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/02Pistons  having means for accommodating or controlling heat expansion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/02Light metals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2203/00Non-metallic inorganic materials
    • F05C2203/08Ceramics; Oxides
    • F05C2203/0804Non-oxide ceramics
    • F05C2203/0808Carbon, e.g. graphite

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolben für Arbeits- oder Kraftmaschinen, gefertigt aus einer Zusammensetzung, die aus Leichtmetall und Kohlenstoff/Graphit besteht, wobei der Kolben eine schwammartige, offenporige Kohlenstoff-/Graphitstruktur aufweist und von Kanälen durchsetzt ist, die mit einer eine Stützmatrix bildenden Leichtmetallstruktur versetzt sind. Der Kolben weist einen oberen Verbrennungsabschnitt aus Kohlenstoff/Graphit mit einer offenporigen Struktur und Kanälen auf, der mit einer eine Stützmatrix bildenden Leichtmetallstruktur durchsetzt ist, und einen unteren Führungsabschnitt aus Leichtmetall oder einem keramischen Werkstoff. Der Außendurchmesser des oberen Verbrennungsabschnitts ist geringfügig größer als der des unteren Führungsabschnitts, der hohl ausgebildet ist und Lagervorrichtungen für einen Pleuel aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für Arbeits- oder Kraftmaschinen, gefertigt aus einer Zusammensetzung, die aus Leichtmetall und Kohlenstoff/Graphit besteht, wobei der Kolben eine schwammartige, offenporige Kohlenstoff-/Graphitstruktur aufweist und von Kanälen durchsetzt ist, die mit einer eine Stützmatrix bildenden Leichtmetallstruktur versetzt sind, sowie ein Verfahren und ein Werkzeug zur Herstellung eines solchen Kolbens.
  • Ein Kolben der gattungsgemäßen Art für einen Gegenkolbenmotor nach Art eines Zweitaktmotors mit den angegebenen Merkmalen ist aus der DE 103 44 737 B3 bekannt. Der dort beschriebene Zweitaktmotor ist ein Gegenkolbenmotor und weist zwei Kolben auf, die in zwei axial zueinander ausgerichteten Zylinderräumen eine Brennkammer bilden. Damit der Motor sehr hohe Temperaturen zulässt, ist der einzelne Kolben insgesamt aus einer Zusammensetzung, die aus Leichtmetall und Kohlenstoffgraphit besteht, gefertigt. Der Kolben als solcher weist eine schwammartige offenporige Kohlenstoffstruktur auf, die von Kanälen durchsetzt ist. Der so gebildete Körper ist mit einer eine Stützmatrix bildenden Leichtmetallstruktur versetzt. Der Leichtmetallanteil beträgt etwa 60 %. Zur Herstellung des Kolbens wird unter hohem Druck in die Kohlenstoffgraphitstruktur das die Stützmatrix bildende Leichtmetall, beispielsweise Magnesium- oder Aluminiumlegierungen, im flüssigen Zustand eingepresst.
  • Ein Leichtmetallkohlenstoffkolben der bekannten Art weist im Vergleich zu herkömmlichen Leichtmetallkolben ein bis zu 30 % reduziertes Eigengewicht auf, welches sich z.B. positiv auf die Motorlaufruhe auswirkt. Durch das reduzierte Eigengewicht werden nicht nur die oszillierenden Massen verringert sondern auch die Eigendynamik und die Sparsamkeit des Motors verbessert. Des Weiteren sind optimale Lauf- und Schmiereigenschaften des Kolbens sichergestellt. Die den Brennraum bildenden Kolbenböden sind vorzugsweise muldenförmig ausgebildet. Die Verbrennung erfolgt innerhalb der beiden den Brennraum bildenden aufeinander liegenden Kolbenmulden. Der eingespritzte Treibstoff kann dabei während der Gleichlaufphase der sich in der Laufbuchse bewegenden Kolben auf der muldenförmigen Kolbenoberfläche verdampfen und vermischt sich gleichzeitig durch einen schnell laufenden Luftwirbel mit der verdichteten Verbrennungsluft. Die Zündung erfolgt am Ende der Gleichlaufphase. Die Kompressionsdrücke liegen im Bereich von 1:12 bis 1:14. Die Treibstoffeinspritzung kann mittels einer Zapfendüse mit einem Einspritzdruck zwischen 60 und 180 bar eingestellt sein.
  • Durch den Einsatz von Kohlenstoff (Karbon) und der Stützmatrix aus Leichtmetall ist eine hohe Wärmespeicherfähigkeit im Kolben gegeben. Die Kolbenoberfläche ist extrem hoch temperiert, so dass eingespritzter Treibstoff, z. B. Diesel, sehr schnell verdampfen und sich mit der Verbrennungsluft homogen vermischen kann. Das in den Kolbenmulden befindliche Restgas dient dabei zur Temperaturerhöhung und gleichzeitig zur Schadstoffminimierung. Eine separate Abgasführung ist in der Regel nicht erforderlich.
  • Es hat sich gezeigt, dass die Wärmespeicherung über die Gesamtlänge der Kolben bekannter Art nicht von Vorteil ist, da dies zu Überhitzungen führen kann. Es liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Kolben so weiter zu bilden, dass dieser nicht über seine gesamte Länge Wärme zu speichern vermag, son dern die extreme Speicherung nur im Bereich der Kolbenoberseite gegeben ist, nämlich dort, wo sie gebraucht wird.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch Ausgestaltung des gattungsgemäßen Kolbens gemäß der im Anspruch 1 angegebenen technischen Lehre. Der Kolben weist einen oberen Verbrennungsabschnitt aus Kohlenstoff/Graphit mit einer offenporigen Struktur und Kanäle auf, der mit einer eine Stützmatrix bildenden Leichtmetallstruktur durchsetzt ist, und einen unteren Führungsabschnitt, der aus dem gleichen Leichtmetall besteht und mit der Leichtmetallstruktur verbunden ist oder aus einem anderen Leichtmetall oder einer Legierung oder aus einem keramischen Werkstoff besteht, wobei der Außendurchmesser des oberen Verbrennungsabschnitts geringfügig größer als der des unteren Führungsabschnittes ist, der hohl ausgebildet ist und innenseitig Lagervorrichtungen für einen Pleuel aufweist.
  • Verfahren zur Herstellung eines solchen Kolbens sind in den Ansprüchen 11 und 12 und Gießformen zur Herstellung in den Ansprüchen 15, 16 und 17 angegeben.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des Kolbens sind in den Ansprüchen 2 bis 10 und des Verfahrens in den Ansprüchen 12 bis 14 angegeben.
  • Es ist ersichtlich, dass ein Kolben, bestehend aus diesen beiden voneinander getrennten Zonen, wesentliche Vorteile gegenüber bekannten Leichtmetallkohlenstoffkolben aufweist. Die Matrixstruktur erstreckt sich bei einem solchen Kolben nicht über die gesamte Länge, so dass nur der eigentliche kopfseitige Verbrennungsabschnitt die Wärme speichert und damit eine extrem hohe Kammertemperatur im Motor ermöglicht.
  • Die Erfindung versteht unter dem Begriff Kolben für Arbeits- oder Kraftmaschinen eine Anordnung eines Kolbens in einem Zylinder einer Arbeits- oder Kraftmaschine, bei der die longitudinale Bewegung mittels eines Pleuels auf eine Kurbelwelle übertragen wird. Die Arbeits- oder Kraftmaschine kann dabei ein Verbrennungsmotor nach dem Otto- oder Dieselprinzip sein. Ebenso sind auch Erdgas und Wasserstoff einsetzbar. Die Erfindung kann bei allen Motorenkonstruktionen mit Kolben angewendet werden, beispielsweise V-Motoren, Boxermotoren, Reihenmotoren, Zweikolbenverbrennungsmotoren der eingangs beschriebenen Art sowie andere Motorenausbildungen.
  • Eine merkliche Kostenreduzierung bei der Herstellung eines Kolbens nach der Erfindung ist gegeben, wenn der obere Verbrennungsabschnitt kleiner als 50 % der Gesamthöhe des Kolbens ist. Vorzugsweise hat er eine Höhe von etwa 30 %. Der obere Verbrennungsabschnitt besteht aus einem Rohling aus Kohlenstoff/Graphit bzw. Karbon und wird nach dem bekannten eingangs beschriebenen Verfahren durch Einpressen von Leichtmetall infiltriert. Der Rohling sollte zweckmäßigerweise als Hohlscheibe ausgebildet sein, also nicht nur als ein scheibenförmiger Abschnitt, sondern hohl sein, so dass die äußere Wandstärke, sowohl die der Stirnwand als auch die der Mantelwand, relativ dünn gehalten werden kann, beispielsweise 5 bis 10 mm, wobei die Stirnwand und die Mantelwand durch ihre Offenporigkeit und eingezogenen Kanäle vollständig mit der Leichtmetallstruktur durchsetzbar sind. Das flüssige Metall dringt dabei in die Poren und Kanäle ein und füllt diese aus. Es können darüber hinaus aber auch Ausformungen in den Wänden vorgesehen sein, um eine formschlüssige Materialverbindung herzustellen, damit zwischen dem Führungsteil und dem Verbrennungsabschnitt eine feste Verbindung besteht und ein Ablösen ausgeschlossen ist. Durch die Verwendung des Kohlenstoff/Graphits (Karbon) ist sichergestellt, dass die Verbrennungswärme gespeichert wird, so dass extreme Erwärmungen bereits für die Ver dampfung und Verbrennung genutzt werden können. Der Führungssteil hingegen besteht aus Leichtmetall und führt die Wärme in gewünschter, bekannter Art und Weise ab, so dass der Motor wesentlich effizienter arbeiten kann als ein Motor nach der eingangs beschriebenen Art. Als Leichtmetall kommen z.B. Magnesium- oder Aluminiumlegierungen in Frage. Andere Legierungen können aber auch verwendet werden.
  • Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die Porosität des Rohlings aus Kohlenstoff/Graphit und/oder die Anzahl der Kanäle und deren Ausbildungen sowie die Öffnungen für die Formschlussverbindungen so zu wählen, dass der Leichtmetallanteil des oberen Abschnittes des Kolbens 15 % bis ca. 40 % beträgt. Der untere Abschnitt ist ein reiner Leichtmetallabschnitt. Der Rohling selbst wird als vorgefertigtes gesintertes Bauteil in eine Kammer eines Gießwerkzeuges gelegt, wobei der Außendurchmesser der Kammer größer ist als der Durchmesser des Rohlings. Zwischen Stirnwand und Bodenwand der Kammer ist ebenfalls ein Abstandshalter eingefügt, der einen definierten Abstand sicherstellt, gleich ob nun in den Rohling eine gewölbte oder formprägende Oberseite eingearbeitet ist. In die Kammer wird sodann ein zweiter Teil des Gießwerkzeuges eingesetzt, der mittels eines Niederhalters den Rohling fixiert. Ferner weist er eine Formgebung auf, die zusammen mit der zylinderförmigen Aufnahme und der Innenseite des Rohlings die gewünschten Hohlräume bildet, die mit dem Leichtmetall ausgefüllt werden sollen. Sodann wird unter hohem Druck das flüssige Leichtmetall in die Form gepresst und umschließt den Rohling aus Karbon vollständig, so dass in die Stirn- und Mantelwände von der Außenseite und von der Innenseite her das Leichtmetall in die Kapillaren und in die größeren Öffnungen sowie in die Kanäle und Ausnehmungen für die Formschlussverbindung fließen kann. Der Rohling ist also vollständig mit einer Gitterstruktur aus dem Leichtmetall durchsetzt. Der hintere Teil, der auch Wandabflachungen für die Lagerungen des Pleuels aufweisen kann, weist im Übrigen einen Außendurchmesser auf, der der Zylinderbohrung der Arbeitsmaschine oder Kraftmaschine entspricht. Wenn notwendig, kann auch dieser Abschnitt überdreht werden. Der vordere Abschnitt hingegen muss in jedem Fall überdreht werden, damit das überstehende Metall von dem Rohling entfernt wird. Das stirnseitige Überdrehen ist ebenfalls notwendig, um das überstehende Metall zu entfernen, so dass der Kohlenstoff/Graphit außenseitig sichtbar ist und die gewünschte Wärmespeicherung vornehmen kann. Beim Abdrehen der Leichtmetallschichten können selbstverständlich auch die Nuten noch eingebracht werden, die auch vorgeformt im Rohling vorgesehen sein können. In diese Nuten werden sodann in bekannter Weise die Kolbenringe zur Abdichtung eingesetzt. Bei Kolben mit nicht runder Form muss die Oberfläche mittels entsprechender spanabhebender Arbeitsmaschinen oder Schleifmaschinen bearbeitet werden.
  • Die vorher beschriebene Bauausführung des Kolbens basiert darauf, dass für die Infiltration des Rohlings das gleiche Leichtmetall verwendet wird wie für den Führungsabschnitt. Die Erfindung ist aber auch grundsätzlich auf solche Ausführungen anwendbar, bei denen der Verbrennungsabschnitt und der Führungsabschnitt aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere aus Leichtmetalllegierungen oder aus Leichtmetallkohlenstoff einerseits und andererseits aus keramischen Stoff im Führungsteil, bestehen. In diesem Fall ist es notwendig, dass der Verbrennungsabschnitt im infiltrierten Zustand zunächst nachbearbeitet wird und Kanäle oder Öffnungen zur Formschlussverbindung in das im Hohlraum des topfförmigen Rohlings beim Infiltrieren eingebrachte Leichtmetall eingearbeitet werden. Diese Öffnungen können bereits beim Gießvorgang vorgefertigt und dann beispielsweise durch Ausdrehen nachgearbeitet werden, um Hinterschnitte zu erzielen, hinter die dann das Leichtmetall oder die keramische Masse des Führungsteils eingreifen kann, um so einen gesicherten Formschluss zu erzielen. In einem zweiten Ar beitsgang wird dann in einem weiteren Werkzeug der Führungsabschnitt angeformt. Im Falle der Verwendung von keramischen Massen sind solche zu verwenden, die durch Sintern aushärten.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele ergänzend erläutert.
  • In der Zeichnung zeigen die Figuren:
  • 1 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Kolben in der Seitenansicht in einem Mittenschnitt,
  • 2 eine Teildraufsicht auf den Kolben gemäß 1 und zwar auf eine Hälfte mit Einblick in eine vorgesehene Verbrennungsausnehmung, und
  • 3 eine seitliche Teilansicht des Kolbens nach 1.
  • Der in den Figuren dargestellte Kolben 1 für Arbeits- oder Kraftmaschinen weist einen oberen Verbrennungsabschnitt 2 und einen unteren Führungsabschnitt 4 auf. Der obere Verbrennungsabschnitt 2 besteht aus einem Rohling aus Kohlenstoff/Grafit bzw. Karbon mit einer offenporigen Struktur sowie mit Ausnehmungen 8 für die Formschussverbindung mit dem unteren Führungsabschnitt 4. Der Rohling weist ferner eine Verbrennungsausnehmung 11 in der oberen Stirnwand 6 auf. Der Rohling wird in eine Gießform eingesetzt, und zwar in eine Kammer, wobei sowohl stirnseitig als auch mantelflächenseitig ein geringer Abstand zur Gießformwand als Freiraum hin bestehen bleibt. Sodann wird die zweite Werkzeughälfte mit ihrem Formansatz in den Formzylinder eingesetzt, um den Hohlraum für den unteren Führungsabschnitt zu definieren. In den so gebildeten Hohlraum wird, unter hohem Druck, Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung eingebracht. Diese füllt nicht nur die vorgesehenen Öffnungen 8 für die Formschlussverbindung aus, sondern die Kanäle und Poren in dem Rohling aus Grafit, bzw. Carbon. Dieser wird dabei durch eine eine Stützmatrix bildende Leichtmetallstruktur 3 durchsetzt. Des Weiteren ist bei diesem Vorgang außenseitig auf dem Rohling ebenfalls das Leichtmetall vorhanden, da es auch von außen einzudringen vermag. Gleichzeitig ist der Führungsabschnitt 4 mit der Lagervorrichtung 5 für eine Pleuel angeformt. Durch entsprechende Einsätze kann erreicht werden, dass in die Verbrennungskammer 11 kein Leichtmetall eindringen kann, so dass die Ausformung bestehen bleibt und die Leichtmetallgitterstruktur von der Innenseite her in das Wandmaterial eindringt.
  • Nach der Entnahme des Kolbens wird dieser nachgearbeitet. Dabei werden die überschüssigen Metallteile von der Mantelfläche 7 abgedreht und die mit dem Leichtmetall verfüllten Ringe 12 und 13 eingestochen, in die bei der Endmontage Kolbenringe bzw. Dichtungsringe eingesetzt werden.
  • Der Durchmesser des Führungsabschnittes 4 des Kolbens 1 ist geringfügig kleiner als der des Verbrennungsabschnittes 2, so dass dieser praktisch mit der Zylinderwand vom Zylinder des Motors nicht in Berührung kommt. Die nutenförmigen Ringe 12 und 13 sind in 3 deutlich sichtbar und dienen in bekannter Weise der Lagerung von Kolbenringen. 3 zeigt ferner in der Seitenansicht einen Teil des Kolbens 1 mit einer Abflachung 10 der Mantelwand 9, so dass spiegelbildlich angeordnete Lagervorrichtungen 5 entstehen, um die Pleuel aufnehmen zu können.

Claims (17)

  1. Kolben für Arbeits- oder Kraftmaschinen, gefertigt aus einer Zusammensetzung, die aus Leichtmetall und Kohlenstoff/Graphit besteht, wobei der Kolben eine schwammartige, offenporige Kohlenstoff-/Graphitstruktur aufweist und von Kanälen durchsetzt ist, die mit einer eine Stützmatrix bildenden Leichtmetallstruktur versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1) einen oberen Verbrennungsabschnitt (2) aus Kohlenstoff/Graphit mit einer offenporigen Struktur und Kanälen aufweist, der mit einer eine Stützmatrix bildenden Leichtmetallstruktur (3) durchsetzt ist, und einen unteren Führungsabschnitt (4) aus Leichtmetall oder einem keramischen Werkstoff, wobei der Außendurchmesser des oberen Verbrennungsabschnitts (2) geringfügig größer als der des unteren Führungsabschnitts (4) ist, der hohl ausgebildet ist und Lagervorrichtungen (5) für einen Pleuel aufweist.
  2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leichtmetallstruktur (3) und der Führungsabschnitt (4) aus demselben Leichtmetall oder aus unterschiedlichen Leichtmetallen oder Leichtmetalllegierungen bestehen.
  3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Verbrennungsabschnitt (2) eine Höhe aufweist, die kleiner als 50 % der Gesamthöhe des Kolbens (1) ist.
  4. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Verbrennungsabschnitt (2) aus einem Rohling aus Kohlenstoff/Graphit besteht, der von Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung infiltriert ist.
  5. Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Verbrennungsabschnitt (2) aus einem Rohling aus Kohlenstoff/Graphit in Form einer Topfscheibe, aufweisend eine obere Stirnwand (6) und eine ringförmige unten offene Mantelwand (7), besteht und dass der Rohling sowohl von der Hohlkörperseite als auch von der äußeren Mantel- und Brennfläche her von dem Leichtmetall durchsetzt ist.
  6. Kolben nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stirn- und/oder Mantelwand (6, 7), zur Seite des Führungsabschnitts (4) hin, im Verbrennungsabschnitt (2) oder infiltrierten Rohling oder nicht infiltrierten Rohling Kanäle und/oder Öffnungen (8) zur Formschlussverbindung zwischen dem unteren Führungsabschnitt (4) und dem oberen Verbrennungsabschnitt (2) des Kolbens (1) vorgesehen sind, die von dem Leichtmetall oder keramischen Werkstoff ausgefüllt sind.
  7. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Leichtmetall Magnesium oder Aluminium oder eine Magnesium- oder Aluminiumlegierung eingesetzt ist.
  8. Kolben nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität des Rohlings aus Kohlenstoff/Graphit und/oder die Anzahl der Kanäle und deren Ausbildungen sowie die Öffnungen (8) für die Formschlussverbindungen so gewählt sind, dass der Leichtmetallanteil des oberen Abschnitts des Kolbens 20 % bis 40 % beträgt.
  9. Kolben nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Führungsabschnitt zu spiegelbildlichen Seitenwänden verformte Mantelwandabschnitte (10) aufweist, die den Hohlraum zusammen mit dem Boden der Mantelwand bilden, wobei in oder an den spiegelbild lichen Mantelwandabschnitten (10) in dem Hohlraum des Führungsabschnittes (4) vorstehend die Lagervorrichtungen (5) für den Pleuel vorgesehen sind.
  10. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er stirnseitig einen eingearbeiteten Verbrennungshohlraum (11) aufweist, der mit dem Zylinderkopf die Brennkammer, bildet.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens nach Anspruch 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgefertigter, aus Kohlenstoff/Graphit bestehender, den oberen Verbrennungsabschnitt bildender Rohling in eine Kammer eines Gießwerkzeugs eingelegt wird, deren Außendurchmesser größer ist als der Durchmesser des Rohlings, dessen Stirnwand zur Bodenwand der Kammer hin ebenfalls in einem definierten Abstand gehalten ist, um eine allseitige Umspritzung mit flüssigem Leichtmetall zu gewährleisten, und dass die Form des unteren Führungsabschnitts durch das Einführen des Formeinsatzes in die zylinderförmige Aufnahme der Gießform bis zur oder in die Kammer mit dem Rohling gebildet wird, wobei die zylinderförmige Aufnahme und der Formeinsatz derart bemessen sind, dass nach der Entnahme des Kolbens aus der Gießform der untere Führungsabschnitt gegenüber dem oberen Verbrennungsabschnitt abgestuft ist und der gewünschten Querschnittsform und dem gewünschten Durchmesser entspricht oder nahezu entspricht, und dass das überschüssige Leichtmetall auf der Außenseite des Rohlings durch Abdrehen in einem weiteren Arbeitsschritt entfernt wird, während der untere Abschnitt unbearbeitet bleibt oder nur geringfügig abgedreht oder nachgearbeitet wird.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass ein vorgefertigter, aus Kohlenstoff/Graphit bestehender, den oberen Verbrennungsabschnitt bildender Rohling in eine Kammer eines Gießwerkzeugs eingelegt wird, deren Außendurchmesser größer ist als der Durchmesser des Rohlings, dessen Stirnwand zur Bodenwand der Kammer hin ebenfalls in einem definierten Abstand gehalten wird, um eine allseitige Umspritzung mit flüssigem Leichtmetall zu gewährleisten, dass in dem Leichtmetall im Inneren des topfförmigen infiltrierten Rohlings Kanäle und/oder Öffnungen für die Formschlussverbindung mit dem Leichtmetall oder der keramischen Masse des Führungsabschnitts eingebracht werden und – dass in einer weiteren Gießform der Führungsabschnitt aus Leichtmetall oder keramischer Masse angeformt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in die Mantelwand des oberen Verbrennungsabschnitts außenseitig Nuten für Kolbenringe nach dem Abdrehen der Leichtmetallschicht eingebracht oder eingestochen werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die eingebrachte keramische Masse gesintert wird.
  15. Gießform zur Herstellung eines Kolbens nach Anspruch 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Kammer aufweist, die am Umfang verteilt mindestens drei Stützlager aufweist, die den Rohling zentrieren, und dass stirnseitig eine Stütze vorgesehen ist, die den Abstand zur Bodenwand der Gießform bestimmt, und dass nach dem Einlegen des Rohlings die Verschlusshälfte oder der Formeinsatz der Gießform mit einem Niederhalter innenseitig den Rohling axial fixieren und mit der Außenkontur und der zylinderförmigen Einsetzöffnung den Hohlraum für die Bildung der Form des Führungsabschnitts bilden.
  16. Gießform zur Herstellung eines Kolbens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Kammer aufweist, die am Umfang verteilt mindestens drei Stützlager aufweist, die den Rohling zentrieren, und dass stirnseitig eine Stütze vorgesehen ist, die den Abstand zur Bodenwand der Gießform bestimmt, und dass nach dem Einlegen des Rohlings die Verschlusshälfte oder der Formeinsatz der Gießform mit einem Niederhalter innenseitig den Rohling axial fixiert und mit vorstehenden Ansätzen Kanäle und Öffnungen zur Formschlussverbindung vorplatziert.
  17. Gießform zur Herstellung eines Kolbens nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Kammer aufweist, in die der infiltrierte und bereits bearbeitete, Kanäle und/oder Öffnungen zur Formschlussverbindung aufweisende Rohling eingelegt ist, und dass in die zylinderförmige Aufnahme, die sich an die Kammer anschließt, ein Formeinsatz oder eine Verschlusshälfte eingesetzt ist, die den Hohlraum zusammen mit der zylinderförmigen Aufnahme des Führungsabschnitts definiert, und dass der so gebildete Hohlraum mit Leichtmetall oder keramischen Sinterwerkstoffen unter Druck verfüllt wird.
DE200510006879 2005-02-14 2005-02-14 Kolben für Arbeits- oder Kraftmaschinen Expired - Fee Related DE102005006879B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510006879 DE102005006879B4 (de) 2005-02-14 2005-02-14 Kolben für Arbeits- oder Kraftmaschinen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510006879 DE102005006879B4 (de) 2005-02-14 2005-02-14 Kolben für Arbeits- oder Kraftmaschinen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102005006879A1 true DE102005006879A1 (de) 2006-08-17
DE102005006879B4 DE102005006879B4 (de) 2007-07-19

Family

ID=36746056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200510006879 Expired - Fee Related DE102005006879B4 (de) 2005-02-14 2005-02-14 Kolben für Arbeits- oder Kraftmaschinen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005006879B4 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008092294A1 (fr) * 2007-01-17 2008-08-07 Dennis Tien Lam Piston de moteur à combustion interne
WO2009000420A1 (de) * 2007-06-22 2008-12-31 Daimler Ag Kolben für eine brennkraftmaschine und verfahren zu dessen herstellung
CN102202617A (zh) * 2008-10-30 2011-09-28 泰克诺拉斯完美视觉股份有限公司 用于提供激光照射文件的设备和方法
WO2018153410A1 (de) 2017-02-24 2018-08-30 Sls Technologies Gmbh Verfahren zum herstellen eines arbeitskolben

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH228280A (de) * 1942-05-04 1943-08-15 Gmbh Karl Schmidt Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen.
FR1135344A (fr) * 1955-07-07 1957-04-26 Marocaine D Applic De Matiere Perfectionnements aux pistons de moteurs à explosions
DE2018653A1 (de) * 1970-04-18 1971-11-04 Karl Schmidt Gmbh, 7107 Neckarsulm Leichtmetallkolben
EP0143330B1 (de) * 1983-10-26 1988-12-21 Ae Plc Versteifter Kolben
DD264480A1 (de) * 1986-08-07 1989-02-01 Thaelmann Fahrzeug Jagdwaffen Kolben
JPH07180606A (ja) * 1993-12-24 1995-07-18 Mitsubishi Chem Corp 繊維強化金属製ピストン
DE10344737B3 (de) * 2003-09-26 2004-08-26 LAUKÖTTER, Karl-Heinz Gegenkolbenmotor nach Art eines Zweitaktmotors

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH228280A (de) * 1942-05-04 1943-08-15 Gmbh Karl Schmidt Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen.
FR1135344A (fr) * 1955-07-07 1957-04-26 Marocaine D Applic De Matiere Perfectionnements aux pistons de moteurs à explosions
DE2018653A1 (de) * 1970-04-18 1971-11-04 Karl Schmidt Gmbh, 7107 Neckarsulm Leichtmetallkolben
EP0143330B1 (de) * 1983-10-26 1988-12-21 Ae Plc Versteifter Kolben
DD264480A1 (de) * 1986-08-07 1989-02-01 Thaelmann Fahrzeug Jagdwaffen Kolben
JPH07180606A (ja) * 1993-12-24 1995-07-18 Mitsubishi Chem Corp 繊維強化金属製ピストン
DE10344737B3 (de) * 2003-09-26 2004-08-26 LAUKÖTTER, Karl-Heinz Gegenkolbenmotor nach Art eines Zweitaktmotors

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008092294A1 (fr) * 2007-01-17 2008-08-07 Dennis Tien Lam Piston de moteur à combustion interne
WO2009000420A1 (de) * 2007-06-22 2008-12-31 Daimler Ag Kolben für eine brennkraftmaschine und verfahren zu dessen herstellung
CN102202617A (zh) * 2008-10-30 2011-09-28 泰克诺拉斯完美视觉股份有限公司 用于提供激光照射文件的设备和方法
WO2018153410A1 (de) 2017-02-24 2018-08-30 Sls Technologies Gmbh Verfahren zum herstellen eines arbeitskolben

Also Published As

Publication number Publication date
DE102005006879B4 (de) 2007-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0504780B1 (de) Kolben für hydrostatische Axial- und Radialkolbenmaschinen und Verfahren zu dessen Herstellung
DE3506069C2 (de)
DE3607427C2 (de) Verfahren zur Herstellung des Kolbens einer Verbrennungskraftmaschine sowie dieser Kolben
DE102005027462B4 (de) Zylinderblock
DE3307791A1 (de) Komposit-bauteil und verfahren zu dessen herstellung
DE2644272A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen von mit fasern verstaerkten erzeugnissen
EP0106935A1 (de) Kolbentrieb für Hubkolben-Brennkraftmaschinen, wie Dieselmotoren u.a.
DE3320556A1 (de) Kuehlwand der verbundkuehlart fuer eine raketenbrennkammer und verfahren zu ihrer herstellung
DE102005006879B4 (de) Kolben für Arbeits- oder Kraftmaschinen
DE102006016147A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Wabendichtung
DE10304971B4 (de) Gegossenes Bauteil für eine Brennkraftmaschine
DE19612500A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Zylinderköpfen für Verbrennungsmotoren
DE112008000859T5 (de) Mehrteilige dünnwandige Metallpulver-Zylinderbuchse
EP2832980A1 (de) Motorgehäuse einer Brennkraftmaschine sowie damit ausgestattete Brennkraftmaschine
DE102006045729A1 (de) Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE4201695A1 (de) Verfahren zum herstellen eines formteiles durch sintern
WO2007025733A1 (de) Verlaufende bolzenbohrungsgeometrie für einen kolben einer brennkraftmaschine
DE10109596A1 (de) Kolben für einen hydrostatischen Zylinderblock
EP1185776B1 (de) Formteil aus leichtmetall, insbesondere kurbelgehäuse für einen verbrennungsmotor
DE3707256C1 (en) Core for the casting of grey cast iron cylinder blocks
EP1336449B2 (de) Hohlkolben und Verfahren zu dessen Herstellung durch Diffusionsschweissen oder Sintern
DE102010002708B4 (de) Verfahren zum Herstellen von Kohlenstoffkolben und Kohlenstoffkolben
DE3723763A1 (de) Verfahren zur herstellung eines zusammengesetzten koerpers aus einem gesinterten keramischen material und einem metall
EP1336756B1 (de) Hohlkolben mit Hohlkugelfüllung
DE4314138C1 (de) Welle mit mindestens zum Teil nichtzylindrischer Außenfläche

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licenses declared (paragraph 23)
8380 Miscellaneous part iii

Free format text: PFANDRECHT

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee