DE102012024406A1 - Piston for combustion engine, has piston head facing peripheral region of piston shaft, and ring carrier for retaining piston ring and connected with piston by smithy deformation of piston shaft and/or piston head - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung einen Kolben für Verbrennungsmotoren und ein Verfahren zu deren Herstellung. Dabei wird ausgegangen von einem Kolben, bei dem zumindest der dem Kolbenboden zugewandte Umfangsbereich des Kolbenschaftes aus einer schmiedefähigen Leichtmetalllegierung besteht und zumindest einen Ringträger zur Aufnahme eines Kolbenringes aufweist.The invention relates to a piston for internal combustion engines and a method for their production. In this case, it is assumed that a piston, in which at least the peripheral area of the piston skirt facing the piston crown, consists of a forgeable light metal alloy and has at least one ring carrier for receiving a piston ring.
Derartige geschmiedete Kolben sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Sie zeichnen sich gegenüber gegossenen Kolben durch höhere Festigkeit, bessere Wärmeleitung und geringeren Verzug aus. Sie werden daher vor allem bei Motoren mit hoher spezifischer Leistung eingesetzt.Such forged pistons are known in numerous embodiments. They are distinguished from cast pistons by higher strength, better heat conduction and less distortion. They are therefore used primarily in engines with high specific power.
So ist es durch die
Aufgrund dieser zahlreichen Fertigungsschritte verteuert sich die Herstellung dieses Kolbens erheblich.Due to these numerous manufacturing steps, the production of this piston is considerably more expensive.
Ähnlich liegen die Verhältnisse bei der
Schließlich ist es durch die
Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Kolben der eingangs beschriebenen Art hinsichtlich des Einbaues ihres Ringträgers zu verbessern. Außerdem soll sich der erfindungsgemäße Kolben durch hohe Belastbarkeit, gute Wärmeableitung, geringes Gewicht und günstige Herstellungskosten auszeichnen. Des Weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kolbens aufgezeigt werden.Based on this known prior art, the present invention has the object to improve the piston of the type described above with respect to the installation of their ring carrier. In addition, the piston according to the invention should be characterized by high load capacity, good heat dissipation, low weight and low production costs. Furthermore, a method for producing such a piston is to be shown.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Kolbens erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ringträger nicht mehr wie bisher durch Gießen, sondern durch Schmiede-Umformung des Kolbenschaftes und/oder des Kolbenbodens mit dem Kolben verbunden ist.This object is achieved in terms of the piston according to the invention that the ring carrier is no longer connected as before by casting, but by forging-forming the piston skirt and / or the piston crown with the piston.
Die erfindungsgemäße Verbindung durch Schmiede-Umformung hat den Vorteil, dass der Kolbenschaft auch in der Umgebung des Ringträgers ein homogenes dichtes Gefüge aufweist, so dass gerade dort, wo die Wärmeabfuhr über den Kolbenring erfolgt, eine bessere Wärmeleitung realisiert wird, als bei den herkömmlich eingegossenen Ringträgern. Außerdem ergibt sich durch das Schmieden eine innigere Verbindung zwischen Kolbenschaft und Ringträger. Dies erlaubt es in Verbindung mit der durch das Schmieden sich einstellenden höheren Festigkeit die Wandstärke des Kolbenschaftes lokal zu reduzieren und somit Gewicht einzusparen.The connection according to the invention by forging-forming has the advantage that the piston shaft also in the vicinity of the ring carrier has a homogeneous dense structure, so that just where the heat dissipation via the piston ring, better heat conduction is realized than in the conventional cast ring carriers. In addition, the forging results in a more intimate connection between piston skirt and ring carrier. This allows, in conjunction with the higher strength resulting from the forging, to locally reduce the wall thickness of the piston skirt and thus to save weight.
Für die erfindungsgemäße Schmiede-Umformung bieten sich dem Fachmann mehrere Möglichkeiten. Insbesondere kann der Ringträger in eine in Umfangsrichtung umlaufende Aussparung des Kolbenschaftes und/oder des Kolbens eingeschmiedet sein.For the forge-forming invention, the expert offers several options. In particular, the ring carrier can be forged into a peripheral circumferential recess of the piston skirt and / or the piston.
Die genannte Aussparung weist zweckmäßig eine etwa radial verlaufende Stufe auf, derart, dass der Kolben ausgehend von der Stufe zum Kolbenboden hin einen reduzierten Durchmesser aufweist und dass an dieser Stufe der Ringträger mit seiner einen etwa radial verlaufenden Flanke anliegt, wogegen seine andere gegenüberliegende Flanke durch einen zusätzlichen Haltering gehalten ist, der durch Schmieden mit dem Kolbenboden und/oder dem Kolbenschaft verbunden ist.Said recess expediently has an approximately radially extending step, such that the piston has a reduced diameter starting from the step towards the piston head and that at this stage the ring carrier abuts with its approximately radially extending flank, whereas its other opposite flank passes through an additional retaining ring is held, which is connected by forging with the piston crown and / or the piston skirt.
Noch günstiger ist es, wenn auf den zusätzlichen Haltering verzichtet wird und die Fixierung des Ringträgers durch Schmiede-Umformung in Form eines axialen Stauchvorganges des Kolbens und dadurch ausgelöstes Umfließen des Ringträgers an zumindest seiner freien, etwa radialen Flanke erfolgt.It is even better if the additional retaining ring is dispensed with and the fixation of the ring carrier by forging-forming takes place in the form of an axial compression process of the piston and thereby triggered flow around the ring carrier on at least its free, approximately radial edge.
Damit die Schmiede-Verbindung des Ringträgers mit dem Kolben besonders zuverlässig ist, empfiehlt es sich, dass der Ringträger in Radialrichtung und/oder in Umfangsrichtung formschlüssig mit seinem Kolben verbunden ist. Dies kann durch Hinterschneidungen, Vorsprünge oder Aussparungen des Ringträgers realisiert werden.Thus, the forging connection of the ring carrier with the piston is particularly reliable, it is recommended that the ring carrier is positively connected in the radial direction and / or in the circumferential direction with its piston. This can be realized by undercuts, projections or recesses of the ring carrier.
Besonders zweckmäßig ist es in diesem Zusammenhang, wenn der Ringträger zumindest an seiner dem Kolbenboden zugewandten Flanke eine Hinterschneidung, etwa in Form einer Stufe oder einer Profilierung aufweist, so dass sich an dieser Seite des Ringträgers ein formschlüssiger Eingriff mit dem Kolbenmaterial einstellt. Die genannte Flanke des Ringträgers kann radial oder schräg verlaufen.It is particularly expedient in this context if the ring carrier at least on its flank facing the piston crown has an undercut, for example in the form of a step or a profiling, so that adjusts a positive engagement with the piston material on this side of the ring carrier. The said flank of the ring carrier can run radially or obliquely.
Besonders zweckmäßig sind zusätzliche lokale Unstetigkeiten an der genannten Flanke, um eine Drehsicherung des Ringträgers zu gewährleisten.Particularly useful are additional local discontinuities on the said edge to ensure rotation of the ring carrier.
Der Ringträger selbst besteht zweckmäßig aus einem Werkstoff, der deutlich härter ist als der benachbarte Umfangsbereich des Kolbens. Die Härte des Ringträgers sollte auf jeden Fall mehr als 120 HBW 10/3000, vorzugsweise mehr als 140 HBW 10/3000 betragen. The ring carrier itself expediently consists of a material which is significantly harder than the adjacent peripheral region of the piston. The hardness of the ring carrier should in any case be more than 120
Hinsichtlich des Werkstoffes für den Ringträger eignet sich Stahl oder Stahlguss, insbesondere austenitischer Stahl oder Metalllegierungen, insbesondere auch mit Titan.With regard to the material for the ring carrier is suitable steel or cast steel, especially austenitic steel or metal alloys, especially with titanium.
Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kolbens ist gemäß einer ersten Alternative dadurch gekennzeichnet, dass von einem Kolben mit abgestufter Umfangsfläche ausgegangen wird, derart, dass der Kolben ausgehend von seiner Stufe zum Kolbenboden hin einen reduzierten Durchmesser aufweist, dass auf diese Stufe der Ringträger und anschließend ein Haltering aufgelegt wird und dass der Haltering wie auch der Ringträger durch Schmieden fest mit dem Kolbenschaft verbunden werden.A method for producing the piston according to the invention is characterized according to a first alternative characterized in that it is assumed by a piston with a stepped peripheral surface, such that the piston from its stage to the piston head down has a reduced diameter that at this stage the ring carrier and then a retaining ring is placed and that the retaining ring as well as the ring carrier are connected by forging firmly with the piston skirt.
Eine andere, besonders zweckmäßige Alternative für die Herstellung des Kolbens besteht darin, dass wieder von dem zuvor beschriebenen abgestuften Kolben ausgegangen wird, auf dessen Stufe der Ringträger aufgelegt wird, dass jedoch anschließend der im Durchmesser reduzierte Bereich des Kolbens durch Schmieden axial gestaucht wird, so dass der Ringträger von dem beim Stauchen sich radial ausdehnenden Material umschmiedet wird. Der zusätzliche Haltering wird dadurch eingespart.Another particularly expedient alternative for the production of the piston is that it is again assumed that the stepped piston described above, is placed on the stage of the ring carrier, but that subsequently the reduced diameter portion of the piston is axially compressed by forging, so that the ring carrier is reforged by the radially expanding material during upsetting. The additional retaining ring is thereby saved.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und aus der Zeichnung; dabei zeigt:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment and from the drawing; showing:
Der erfindungsgemäße Kolben ist als Rohling zu sehen, der später noch feinbearbeitet wird. Er besteht aus einer geschmiedeten Aluminium-Knetlegierung, etwa nach
Gemäß
Sodann wird gemäß
Wesentlich ist nun, dass der Kolben nach dem Auflegen des Ringträgers
Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, mit höheren Schmiedetemperaturen zu arbeiten, um die Fließfähigkeit des Kolbenmaterials zu verbessern. Das erfindungsgemäße Schmieden soll also auch das sogenannte „liquid forging” umfassen.However, it is also within the scope of the invention to work with higher forging temperatures to improve the fluidity of the piston material. The forging according to the invention should therefore also include the so-called "liquid forging".
Sodann wird der Kolben mitsamt dem Ringträger
Während der Ringträger
Ebenso wäre es möglich, dass die Flanke
Bei allen Ausführungsformen können die Ringträger
Im Idealfall sind die Schmiedegesenke so bemessen, dass der fertig geschmiedete Kolben an seiner Umfangsfläche mit dem äußeren Umfang des Ringträgers
Der Ringträger
Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, einen bereits diese Führungsnut aufweisenden Ringträger zu verwenden. Allerdings wird man dann nach dem Schmieden noch eine Feinbearbeitung des Ringträgers vornehmen müssen, um die Maßhaltigkeit der Ringnut zu garantieren.However, it is also within the scope of the invention to use a ring carrier already having this guide groove. However, one will then have to make a fine machining of the ring carrier after forging in order to guarantee the dimensional accuracy of the annular groove.
Selbstverständlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, den Kolben mit Kühlkanälen, Luftspalten oder dergleichen zu versehen, um die Wärmeabfuhr zu begünstigen.Of course, it is also within the scope of the invention to provide the piston with cooling channels, air gaps or the like in order to promote heat dissipation.
Nach dem in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2005/046929 [0003] WO 2005/046929 [0003]
- DE 10352246 [0005] DE 10352246 [0005]
- DE 102007010839 [0006] DE 102007010839 [0006]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- DIN AlSi 12.5 MgCuNi [0027] DIN AlSi 12.5 MgCuNi [0027]
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017032624A1 (en) | 2015-08-26 | 2017-03-02 | Mahle International Gmbh | Method for producing a piston |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005046929A1 (en) | 2003-11-08 | 2005-05-26 | Mahle Gmbh | Method for producing a piston for an internal combustion engine |
DE10352246A1 (en) | 2003-11-08 | 2005-06-09 | Mahle Gmbh | Method for producing a piston for an internal combustion engine |
DE102007010839A1 (en) | 2007-03-06 | 2008-09-11 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Method for manufacturing piston for internal combustion engine, involves manufacturing circular reinforcement, which consists of two reinforcement segments and manufacturing piston blank |
-
2012
- 2012-12-14 DE DE201210024406 patent/DE102012024406A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005046929A1 (en) | 2003-11-08 | 2005-05-26 | Mahle Gmbh | Method for producing a piston for an internal combustion engine |
DE10352246A1 (en) | 2003-11-08 | 2005-06-09 | Mahle Gmbh | Method for producing a piston for an internal combustion engine |
DE102007010839A1 (en) | 2007-03-06 | 2008-09-11 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Method for manufacturing piston for internal combustion engine, involves manufacturing circular reinforcement, which consists of two reinforcement segments and manufacturing piston blank |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DIN AlSi 12.5 MgCuNi |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017032624A1 (en) | 2015-08-26 | 2017-03-02 | Mahle International Gmbh | Method for producing a piston |
DE102015216321A1 (en) | 2015-08-26 | 2017-03-02 | Mahle International Gmbh | Method for producing a piston |
DE102015216321A8 (en) * | 2015-08-26 | 2017-04-27 | Mahle International Gmbh | Method for producing a piston |
CN107921524A (en) * | 2015-08-26 | 2018-04-17 | 马勒国际有限公司 | Method for manufacturing piston |
US10208702B2 (en) | 2015-08-26 | 2019-02-19 | Mahle International Gmbh | Method for producing a piston |
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