DE102011106655A1 - Method for producing a piston for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (1) für einen Verbrennungsmotor mit einem nahe dem Kolbenboden (2) radial außen angeordneten Ringträger (3) und mit einem radial innerhalb des Ringträgers (3) angeordneten Kühlkanal (10), wobei der Kühlkanal (10) unter Verwendung eines Salzkerns (4) hergestellt wird. Hierbei wird ein Rohlings des Salzkerns (4') durch Pressen hergestellt, wobei an die radiale Außenfläche des Salzkerns (4) mindestens drei, gleichmäßig über den Umfang des Salzkerns (4) verteilte Distanzrippen (6a bis 6e) angeformt werden. Ein Rohlings des Ringträgers (3) und der Salzkern (4) werden in der Gießform mittels Pinolen (5, 5') derart befestigt, dass der Salzkern (4) von den Distanzrippen (6a bis 6e) auf Abstand zum Rohling des Ringträgers (3) gehalten. Anschließend wird Schmelze in die Gießform gegossen, und der Kolben (1) durch spanende Fertigungsverfahren fertiggestellt.A method is proposed for producing a piston (1) for an internal combustion engine with a ring carrier (3) arranged radially on the outside of the piston head (2) and with a cooling channel (10) arranged radially inside the ring carrier (3), wherein the cooling channel (10 ) is produced using a salt core (4). In this case, a blank of the salt core (4 ') is produced by pressing, wherein at least three, uniformly over the circumference of the salt core (4) distributed spacer ribs (6a to 6e) are integrally formed on the radial outer surface of the salt core (4). A blank of the ring carrier (3) and the salt core (4) are fixed in the mold by means of sleeves (5, 5 ') such that the salt core (4) of the spacer ribs (6a to 6e) at a distance from the blank of the ring carrier (3 ) held. Subsequently, melt is poured into the mold, and the piston (1) completed by machining manufacturing processes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for producing a piston for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Ein Kolben mit einem Ringträger und mit einem radial innerhalb des Ringträgers angeordneten Kühlkanal, wobei der Kühlkanal unter Verwendung eines löslichen Kerns hergestellt wird, ist aus dem Deutschen Patent DE 102 18 999 bekannt. Der Kern, womit der Kühlkanal hergestellt wird und damit auch der Kühlkanal weisen hierbei wellenförmige Ausbuchtungen auf, die koaxial an den Ringträger grenzen uns diesen berühren. Beim Gießen des Kolbens unter Verwendung des wellenförmig ausgebildeten Kerns ergibt sich hierbei der Nachteil, dass nur wenig Raum zwischen dem Kern und dem Ringträger bleibt. Hierdurch muss die Schmelze beim Gießen des Kolbens einen großen Fließwiderstand überwinden, um durch den Raum zwischen Kern und Ringträger zu fließen, was die Gefahr mit sich bringt, dass der Ringträger nicht vollständig umgossen wird, und damit eine intakte Ringträgerbindung nicht mehr gewährleistet ist.A piston with a ring carrier and with a radially disposed inside the ring carrier cooling channel, wherein the cooling channel is made using a soluble core, is known from the German patent DE 102 18 999 known. The core, with which the cooling channel is produced and thus also the cooling channel in this case have wave-shaped bulges, the coaxial with the ring carrier boundaries touch us. When casting the piston using the corrugated core results in this case the disadvantage that only little space between the core and the ring carrier remains. As a result, the melt must overcome a large flow resistance during casting of the piston to flow through the space between the core and ring carrier, which involves the risk that the ring carrier is not completely encapsulated, and thus an intact ring carrier bond is no longer guaranteed.

Diesen Nachteil des Standes der Technik zu vermeiden ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.To avoid this disadvantage of the prior art is the object of the present invention.

Gelöst wird die Aufgabe mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches stehenden Merkmalen.The problem is solved with the features in the characterizing part of the main claim.

Hierbei weist der Salzkern zur Herstellung des Kühlkanals radial außen Distanzrippen auf, wodurch trotz möglicher gießtechnischer Lagetoleranzen des Salzkerns in der Gießform der Salzkern immer auf Abstand zum Ringträger gehalten wird, sodass sich zwischen dem Salzkern und dem Ringträger auch immer ein ausreichend großer über den Umfang verteilter Spalt ergibt, durch den beim Gießen des Kolbens die Schmelze ohne Widerstand fließen und damit den Ringträger umfließen kann.Here, the salt core for producing the cooling channel radially outside spacer ribs, which is held despite possible casting tolerances of the salt core in the mold of the salt core always at a distance from the ring carrier, so that between the salt core and the ring carrier always a sufficiently large distributed over the circumference Gap results, through which the melt flow during the casting of the piston without resistance and thus can flow around the ring carrier.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings. Show it

1 einen Schnitt durch den Kopf eines Kolbenrohlings mit einem Ringträger und einem Salzkern, 1 a section through the head of a piston blank with a ring carrier and a salt core,

2 den Ringträger und den Salzkern in Draufsicht, wie sie in der Gießform angeordnet sind, 2 the ring carrier and the salt core in plan view, as they are arranged in the mold,

3 einen gepressten Salzkernrohling und 3 a pressed salt core blank and

4 den Salzkern nach der Fertigbearbeitung. 4 the salt core after finishing.

1 zeigt einen Schnitt durch den Kopf eines Rohlings eines Kolbens 1 für einen Verbrennungsmotor, der nahe dem Kolbenboden 2 radial außen den Rohling eines Ringträgers 3 aufweist. Radial innerhalb des Ringträgers 3 ist ein Salzkern 4 angeordnet, der im Rohling des Kolbens 1 mit den Pinolen 5 und 5' verbunden ist, über die der Salzkern 4 in der Gießform für den Kolben 1 befestigt ist. 1 shows a section through the head of a blank of a piston 1 for an internal combustion engine, which is close to the piston crown 2 radially outside the blank of a ring carrier 3 having. Radially inside the ring carrier 3 is a salt core 4 arranged in the blank of the piston 1 with the quills 5 and 5 ' is connected, over which the salt core 4 in the mold for the piston 1 is attached.

Erkennbar ist in 1 eine Distanzrippe 6, die radial außen an den Salzkern 4 angeformt ist, und die einen Abstand 7' vom Ringträger 3 aufweist. Der sich hierbei bildende Spalt 7' weist eine Größe von mindestens 0,1 mm auf und ist in 1 und 2 vergrößert eingezeichnet. Angestrebt wird, den Salzkern so in der Gießform zu befestigen, dass zwischen allen Distanzrippen 6a bis 6e (2) und dem Ringträger 3 der Spalt 7' gleich groß ist.Is recognizable in 1 a spacer rib 6 radially outward to the salt core 4 is formed, and a distance 7 ' from the ring bearer 3 having. The resulting gap 7 ' has a size of at least 0.1 mm and is in 1 and 2 enlarged drawn. The aim is to secure the salt core in the mold so that between all spacer ribs 6a to 6e ( 2 ) and the ring bearer 3 the gap 7 ' is the same size.

Es kann aber wegen gießtechnisch bedingter Lagetoleranzen des Gießkerns 4 in der Gießform dazu kommen, dass eine Distanzrippe 6 in Kontakt mit dem Ringträger 3 kommt. In so einem Fall hat die betreffende Distanzrippe 6 die Aufgabe, den Salzkern 4 auf Distanz zum Ringträger 3 zu halten, wobei sich ein über den Umfang verteilter, ausreichend großer Spalt 7 ergibt, der dafür sorgt, dass beim Gießen des Kolbens 1 die Schmelze ungehindert zwischen Ringträger 3 und Salzkern 4 gelangen kann, sodass auch in dem Bereich, in dem eine Distanzrippe 6 den Ringträger 3 tangiert, ein ausreichend großer Spalt 7 von mindestens 2,5 mm bleibt, der gewährleistet, dass auch in diesem kritischen Bereich der Ringträger 3 umgossen wird. Hierbei kann der Kolben aus Aluminium oder aus Stahl gegossen werden.However, it may be due to casting-related conditional tolerances of the casting core 4 in the mold come to that a spacer rib 6 in contact with the ring carrier 3 comes. In such a case, the relevant spacer rib has 6 the task, the salt core 4 at a distance to the ring bearer 3 to hold, with a distributed over the circumference, sufficiently large gap 7 results, which ensures that when casting the piston 1 the melt unhindered between ring carrier 3 and salt core 4 so that even in the area where a spacer rib 6 the ring bearer 3 tangent, a sufficiently large gap 7 of at least 2.5 mm, which ensures that even in this critical area of the ring carrier 3 is poured over. Here, the piston can be cast from aluminum or steel.

Im Rahmen der Fertigstellung des Kolbens 1 wird in den Ringträger 3 eine gestrichelt eingezeichnete Ringnut 8 eingedreht, werden die Pinolen 5, 5' aus dem Kolbenrohling entfernt und wird über die dabei entstehenden Kanäle 9, 9' der Salzkern 4 aus dem Kolben 1 ausgewaschen, sodass sich anstelle des Salzkern 4 ein geschlossenes Kühlkanal 10 ergibt. Im Motorbetrieb wird über die Kanäle 9, 9' Öl in den Kühlkanal 10 ein- und wieder ausgeleitet.As part of the completion of the piston 1 gets into the ring bearer 3 a dashed ring groove 8th screwed in, the quills are 5 . 5 ' removed from the piston blank and is over the resulting channels 9 . 9 ' the salt core 4 from the piston 1 washed out, so instead of the salt core 4 a closed cooling channel 10 results. In engine operation is via the channels 9 . 9 ' Oil in the cooling channel 10 in and out again.

2 zeigt den Ringträgerrohling 3 und den Salzkern 4 in Draufsicht, wie sie in der Gießform angeordnet sind, mit Distanzrippen 6a bis 6e, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, auf Abstand zum Ringträger 3 gehalten sind und dadurch dafür sorgen, dass auch bei kritischen Montagebedingungen der Spalt 7 zwischen Ringträger 3 und Salzkern 4 über den Umfang eine ausreichende Breite hat. Der Spalt 7 hat eine Breite von 2 bis 3 mm. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Schmelze ungehindert zwischen Ringträger 3 und Salzkern 4 hindurchfließen und den Ringträger 3 umgießen kann. 2 shows the ring carrier blank 3 and the salt core 4 in plan view, as they are arranged in the mold, with spacer ribs 6a to 6e , which are evenly distributed over the circumference, at a distance from the ring carrier 3 are maintained and thereby ensure that even under critical installation conditions, the gap 7 between ring bearer 3 and salt core 4 has a sufficient width over the circumference. The gap 7 has a width of 2 to 3 mm. This ensures that the melt unhindered between ring carrier 3 and salt core 4 flow through and the ring bearer 3 can repaint.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind alle Distanzrippen 6a bis 6e auf Abstand zum Ringträger 3 angeordnet. Wegen der Piniolen 5, 5' zur Halterung des Salzkerns 4 in der Gießform sind die Distanzrippen 6a bis 6e zur Fixierung des Salzkerns 4 nicht erforderlich. Die Distanzrippen 6a bis 6e sorgen ausschließlich dafür, dass der Spalt 7 zwischen Ringträger 3 und Salzkern 4 über den Umfang ausreichend groß ist und nicht kleiner als 2,5 mm wird, wenn der Salzkern 4 in eine Richtung verschoben wird. In the present embodiment, all spacer ribs 6a to 6e at a distance to the ring bearer 3 arranged. Because of the Piniolen 5 . 5 ' for holding the salt core 4 in the mold are the spacer ribs 6a to 6e for fixing the salt core 4 not mandatory. The spacer ribs 6a to 6e Just make sure that the gap 7 between ring bearer 3 and salt core 4 is sufficiently large across the circumference and not less than 2.5 mm, if the salt core 4 is moved in one direction.

3 zeigt einen Rohling des Salzkerns 4 mit den Distanzrippen 6a bis 6e, der durch Pressen hergestellt wird. Hierbei haben die Distanzrippen 6a bis 6e fertigungsbedingt die gleiche axiale Länge wie der Salzkernrohling 4. 3 shows a blank of the salt core 4 with the spacer ribs 6a to 6e which is made by pressing. Here are the spacer ribs 6a to 6e production-related the same axial length as the salt core blank 4 ,

Der in 4 dargestellte Salzkern 4 ergibt sich nach der Reduzierung der axialen Länge des Salzkerns 4 und insbesondere nach der Verringerung der axialen Länge der Distanzrippen 6a bis 6e. Diese Fertigbearbeitung des Salzkerns erfolgt durch Drehen, wobei die hierdurch bearbeiteten Flächen 12, 12' in 4 schwarz gezeichnet sind.The in 4 illustrated salt core 4 results after the reduction of the axial length of the salt core 4 and especially after the reduction of the axial length of the spacer ribs 6a to 6e , This finishing of the salt core is done by turning, with the surfaces processed thereby 12 . 12 ' in 4 are drawn in black.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kolbenpiston
22
Kolbenbodenpiston crown
33
RingträgerRingbearer
44
Salzkernsalt core
5, 5'5, 5 '
PinolePinole
6a bis 6e6a to 6e
DistanzrippeDistance rib
7, 7'7, 7 '
Spaltgap
88th
Ringnutring groove
9, 9'9, 9 '
Kanalchannel
1010
Kühlkanalcooling channel
12, 12'12, 12 '
Fläche des Salzkerns 4 Area of the salt core 4

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10218999 [0002] DE 10218999 [0002]

Claims (1)

Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (1) für einen Verbrennungsmotor mit einem nahe dem Kolbenboden (2) radial außen angeordneten Ringträger (3) und mit einem radial innerhalb des Ringträgers (3) angeordneten Kühlkanal (10), wobei der Kühlkanal (10) unter Verwendung eines Salzkerns (4) hergestellt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: – Herstellen eines Rohlings des Salzkerns (4) durch Pressen, wobei an die radiale Außenfläche des Salzkerns (4) mindestens drei, gleichmäßig über den Umfang des Salzkerns (4) verteilte Distanzrippen (6a bis 6e) angeformt werden, – Fertigstellen des Salzkerns (4) durch Drehen, wobei die axiale Länge des Salzkerns (4) und der Distanzrippen (6a bis 6e) verringert werden, Befestigung eines Rohlings des Ringträgers (3) in einer Gießform für den Kolben (1), – Befestigung des Salzkerns (4) in der Gießform mittels Pinolen (5, 5') derart, dass zwischen allen Distanzrippen (6a bis 6e) und dem Ringträger (3) ein Abstand von mindestens 0,1 mm eingehalten wird, und dass sich dabei ein Spalt (7) von 2 bis 3 mm, mindestens jedoch von 1 mm zwischen dem Salzkern (4) und dem Rohling des Ringträgers (3) ergibt, – Gießen von Schmelze in die Gießform, wobei der Spalt (7) mit Schmelze ausgefüllt wird, – Eindrehen einer Ringnut (8) in den Rohling des Ringträgers (3), – Entfernen der Pinolen (5, 5') aus der Gießform zur Bildung von Kanälen (9, 9') zwischen dem Salzkern (4) und der axial unteren Außenfläche des Kolbenrohlings, – Auswaschen des Salzkerns (4) über die Kanäle (9, 9') zur Bildung eines Kühlkanals (10), – Fertigstellen des Kolbens (1) durch spanende Fertigungsverfahren.Method for producing a piston ( 1 ) for an internal combustion engine with a near the piston head ( 2 ) radially outwardly arranged ring carrier ( 3 ) and with a radially inside the ring carrier ( 3 ) arranged cooling channel ( 10 ), wherein the cooling channel ( 10 ) using a salt core ( 4 ), characterized by the following process steps: - producing a blank of the salt core ( 4 ) by pressing, wherein the radial outer surface of the salt core ( 4 ) at least three evenly over the circumference of the salt core ( 4 ) distributed spacer ribs ( 6a to 6e ), - completion of the salt core ( 4 ), whereby the axial length of the salt core ( 4 ) and the spacer ribs ( 6a to 6e ), attachment of a blank of the ring carrier ( 3 ) in a casting mold for the piston ( 1 ), - fixing the salt core ( 4 ) in the casting mold by means of sleeves ( 5 . 5 ' ) such that between all spacer ribs ( 6a to 6e ) and the ring carrier ( 3 ) a distance of at least 0.1 mm is maintained, and that there is a gap ( 7 ) from 2 to 3 mm, but at least 1 mm between the salt core ( 4 ) and the blank of the ring bearer ( 3 ), casting molten metal into the casting mold, the gap ( 7 ) is filled with melt, - screwing in an annular groove ( 8th ) in the blank of the ring bearer ( 3 ), - removing the sleeves ( 5 . 5 ' ) from the mold to form channels ( 9 . 9 ' ) between the salt core ( 4 ) and the axially lower outer surface of the piston blank, - washing out of the salt core ( 4 ) over the channels ( 9 . 9 ' ) to form a cooling channel ( 10 ), - finishing the piston ( 1 ) by machining processes.
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