DE102018207874B4 - Method for multidirectional forging of a piston - Google Patents
Method for multidirectional forging of a piston Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018207874B4 DE102018207874B4 DE102018207874.2A DE102018207874A DE102018207874B4 DE 102018207874 B4 DE102018207874 B4 DE 102018207874B4 DE 102018207874 A DE102018207874 A DE 102018207874A DE 102018207874 B4 DE102018207874 B4 DE 102018207874B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- forging
- piston
- box wall
- wall
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/0076—Pistons the inside of the pistons being provided with ribs or fins
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F2200/00—Manufacturing
- F02F2200/04—Forging of engine parts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Verfahren zum multidirektionalen Schmieden eines Kolbens (10) für einen Verbrennungsmotor, bei dem eine Aushebenut (20) für einen Kolbenbolzen-Sicherungsring und eine Tasche (24) unterhalb eines Ringfeldes (12) geschmiedet wird, die tiefer ist als eine umgebende Kastenwand (16).Method for the multidirectional forging of a piston (10) for an internal combustion engine, in which a lifting groove (20) for a piston pin locking ring and a pocket (24) are forged below an annular field (12), which is deeper than a surrounding box wall (16) .
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum multidirektionalen Schmieden eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor.The invention relates to a method for multidirectional forging a piston for an internal combustion engine.
An Kolben von Verbrennungsmotoren besteht allgemein die Anforderung, dass diese mit möglichst geringem Gewicht ausgeführt sind und gleichzeitig den Belastungen während des Betriebs stand halten.The general requirement for pistons in internal combustion engines is that they are designed to be as light as possible while at the same time being able to withstand the loads during operation.
Stand der TechnikState of the art
Insbesondere Kolben aus Stahl werden üblicherweise in ein- oder zweiteiliger Ausführung geschmiedet. Diesbezüglich ist es aus der
Die
In der
Die
- - Einbringen eines erhitzten Stauchlings, aus dem der Kolbenrohling geschmiedet werden soll, derart in eine im Wesentlichen zylinderförmige Ausnehmung einer Schmiedevorrichtung, dass er auf einem auf der einen Seite der Ausnehmung angeordneten Schmiedeboden zu liegen kommt,
- - Einführen eines Mittelstempels, der aus einem Dorn mit einem daran angebrachten, konisch zulaufenden Ansatz mit einer der Innenfläche des Kolbenrohlings entsprechenden Form besteht, mit dem Ansatz voran in die andere Seite der Ausnehmung, wobei der Ansatz auf den Stauchling einwirkt und sich dabei die Kastenwände und die damit verbundenen Schaftelemente ausbilden
- - Herausziehen des Mittelstempels aus der Ausnehmung der Schmiedevorrichtung,
- - Auswerfen des Kolbenrohlings.
- - introducing a heated blank from which the piston blank is to be forged into a substantially cylindrical recess of a forging device in such a way that it comes to rest on a forging base arranged on one side of the recess,
- - Insertion of a center punch, which consists of a mandrel with an attached, conically tapered shoulder with a shape corresponding to the inner surface of the piston blank, with the shoulder first into the other side of the recess, the shoulder acting on the plunger and thereby the box walls and form the associated shaft elements
- - Pulling out the center punch from the recess in the forging device,
- - Ejecting the piston blank.
Die nachveröffentlichte
- a) Schmieden eines Kolbenoberteils (2) aus Stahl, das einen Kolbenboden (3) mit einer radial außen an eine Unterseite (7a) des Kolbenbodens (3) angeformten, nach unten gerichteten Ringwand (5) und einer radial innerhalb der Ringwand (5) angeordneten, an die Unterseite (7a) des Kolbenbodens (3) angeformten ringförmigen Abstützung (6) aufweist, wobei zwischen der Ringwand (5) und der Abstützung (6) ein (oberer) Teil eines Kühlkanals (9) gebildet wird,
- b) Plastisches Umformen von Ringwand (5) und/oder Abstützung (6) derart, dass ein Abstand (a) der beiden distalen, vom Kolbenboden (3) abgewandten Enden (28a, 28b) von Ringwand (5) und Abstützung (6) zueinander abnimmt.
- a) Forging a piston upper part (2) made of steel, which has a piston crown (3) with a downwardly directed annular wall (5) formed radially on the outside of an underside (7a) of the piston crown (3) and a radially inside the annular wall (5) arranged annular support (6) formed on the underside (7a) of the piston crown (3), an (upper) part of a cooling channel (9) being formed between the annular wall (5) and the support (6),
- b) Plastic forming of the annular wall (5) and/or support (6) in such a way that a distance (a) of the two distal ends (28a, 28b) of the annular wall (5) and support (6) facing away from the piston crown (3) decreases relative to each other.
Die
Die
Die
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kolben für einen Verbrennungsmotor insbesondere im Hinblick auf den Herstellungsaufwand weiter zu verbessern.Against this background, the invention is based on the object of further improving a piston for an internal combustion engine, particularly with regard to the manufacturing effort.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch das Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1.This problem is solved by the method according to claim 1.
Demzufolge wird im Rahmen eines multidirektionalen Schmiedens eine Aushebenut für einen Kolbenbolzen-Sicherungsring und eine Tasche unterhalb des Ringfeldes geschmiedet, die tiefer ist als die umgebende Kastenwand.Accordingly, as part of a multidirectional forging, a lifting groove for a piston pin retaining ring and a pocket are forged below the ring field, which is deeper than the surrounding box wall.
Zu der genannten Aushebenut sei erwähnt, dass sie üblicherweise spanend hergestellt wird, und im Wesentlichen eine Vertiefung darstellt, mittels derer ein Kolbenbolzen-Sicherungsring entnommen werden kann. Erfindungsgemäß wird eine derartige Vertiefung durch Schmieden hergestellt, so dass die spanende Bearbeitung, die bislang erforderlich ist, reduziert werden kann. Im Wesentlichen wird somit zusätzlich zu der Hauptschmiederichtung, die weiterhin im Wesentlichen parallel zur Kolbenachse verläuft, ein Schmieden im Wesentlichen senkrecht hierzu und im Wesentlichen parallel zur Kolbenbolzenachse durchgeführt, um die beschriebene Vertiefung zu erzeugen.Regarding the lifting groove mentioned, it should be mentioned that it is usually produced by machining and essentially represents a recess by means of which a piston pin retaining ring can be removed. According to the invention, such a recess is produced by forging, so that the machining that was previously required can be reduced. Essentially, in addition to the main forging direction, which continues to run essentially parallel to the piston axis, forging is carried out essentially perpendicular thereto and essentially parallel to the piston pin axis in order to produce the depression described.
Die genannte Richtung gilt ferner für die ergänzende erfindungsgemäße Maßnahme, wonach unterhalb des Ringfeldes eine Tasche, mit anderen Worten eine vergleichsweise großflächige Vertiefung ausgebildet wird. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise Gewicht eingespart werden. Gleichzeitig ist durch die beim Schmieden erfolgende Verfestigung des Gefüges die Belastbarkeit gewährleistet. Typischerweise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein ein- oder zweiteiliger Stahlkolben bearbeitet, der bevorzugt einen Kühlkanal aufweist.The direction mentioned also applies to the additional measure according to the invention, according to which a pocket, in other words a comparatively large depression, is formed below the ring field. This can advantageously save weight. At the same time, the solidification of the structure during forging ensures resilience. Typically, the method according to the invention processes a one- or two-part steel piston, which preferably has a cooling channel.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.Preferred developments of the method according to the invention are described in the further claims.
Eine Wirkung, die derjenigen der oben beschriebenen Tasche entspricht, kann durch die bevorzugte Maßnahme erreicht werden, wonach im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ferner die Wanddicke zumindest einer Kastenwand zumindest bereichsweise reduziert wird. Hierbei kann die Dickenreduzierung im Wesentlichen gleichmäßig erfolgen, so dass die Oberfläche der Kastenwand nach dem Schmieden im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche vor dem Schmieden ist.An effect that corresponds to that of the bag described above can be achieved by the preferred measure, according to which the wall thickness of at least one box wall is also reduced at least in areas as part of the method according to the invention. In this case, the thickness reduction can take place essentially uniformly, so that the surface of the box wall after forging is essentially parallel to the surface before forging.
In bestimmten Anwendungsfällen hat es sich jedoch als günstig erwiesen, im Rahmen des Schmiedens zumindest eine Stufe auszubilden, um die verbleibende Wanddicke besonders genau an die bereichsweise herrschenden Anforderungen anzupassen. In diesem Zusammenhang sei ferner erwähnt, dass die oben beschriebene, erfindungsgemäße Tasche unterhalb des Ringfeldes auch bei wie vorangehend beschrieben geschmiedeter oder „eingedrückter“ Kastenwand tiefer ist als die umgebende Oberfläche der Kastenwand.In certain applications, however, it has proven to be advantageous to form at least one step during forging in order to adapt the remaining wall thickness particularly precisely to the requirements prevailing in certain areas. In this context, it should also be mentioned that the pocket according to the invention described above below the ring field is deeper than the surrounding surface of the box wall, even when the box wall is forged or “pressed in” as described above.
Insbesondere wird bevorzugt, dass die Tasche, ausgehend von den Verhältnissen vor dem Schmieden, um ein Vielfaches tiefer ausgebildet wird, als die umgebende Kastenwand. Mit anderen Worten beträgt die Dickenverringerung im Bereich der Kastenwand 10 % - 60 %. Die verbleibende Wanddicke im Bereich der Tasche in Folge des Schmiedens wird an die verbleibende Dicke der Kastenwand infolge des Schmiedens angepasst. Dadurch reduziert sich die Wanddicke im Bereich der Tasche um bis zu 80 % gegenüber der Geometrie vor dem Schmieden der Tasche.In particular, it is preferred that the pocket is made several times deeper than the surrounding box wall, based on the conditions before forging. In other words, the reduction in thickness in the area of the box wall is 10% - 60%. The remaining wall thickness in the area of the pocket as a result of forging is adjusted to the remaining thickness of the box wall as a result of forging. This reduces the wall thickness in the pocket area by up to 80% compared to the geometry before the pocket was forged.
Insbesondere um den Herstellungsaufwand in Grenzen zu halten, und weil eine Wanddickenverringerung im Bereich der Schaftflächen, die Teile einer Zylindermantelfläche darstellen, zu vermeiden ist, wird bevorzugt, dass die Schmiedebearbeitung an den Schaftwänden oder mit Abstand hierzu endet, sich mit anderen Worten nicht in die Schaftwände erstreckt.In particular, in order to keep the manufacturing effort within limits and because a reduction in wall thickness in the area of the shaft surfaces, which represent parts of a cylinder surface, is to be avoided, it is preferred that the forging ends on the shaft walls or at a distance from them, in other words not in the shaft walls extends.
Wie bereits angedeutet wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, von einer spanenden Bearbeitung der Aushebenut abzusehen. Allenfalls kann im Bedarfsfall ein Entgraten erfolgen.As already indicated, in the context of the method according to the invention, it is preferred to refrain from machining the excavation groove. If necessary, deburring can be carried out.
Wenngleich andere Richtungsbeziehungen möglich sind, wird derzeit bevorzugt, die beschriebenen Schmiederichtungen in einem Winkel von im Wesentlichen 90 ° zueinander vorzusehen. Although other directional relationships are possible, it is currently preferred to provide the described forging directions at an angle of substantially 90° to one another.
Ferner ist es zur Zeitersparnis möglich, die beiden Schmiedevorgänge im Wesentlichen zeitgleich durchzuführen, während es in bestimmten Anwendungsfällen Vorteile bietet, das Schmieden der Aushebenut und/oder der Tasche nach dem Schmieden der Konturen in der Hauptschmiederichtung durchzuführen.Furthermore, to save time, it is possible to carry out the two forging processes essentially at the same time, while in certain applications it offers advantages to carry out the forging of the excavation groove and/or the pocket after forging the contours in the main forging direction.
Im Hinblick auf eine gute Kombination von Gewichtsreduzierung und Belastbarkeit hat sich die Ausbildung einer minimalen Wanddicke im Bereich der Kastenwand von 2 % – 4 % des Kolbendurchmessers als vorteilhaft erwiesen.With regard to a good combination of weight reduction and load capacity, the formation of a minimum wall thickness in the area of the box wall of 2% - 4% of the piston diameter has proven to be advantageous.
Schließlich bietet es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens weitere Vorteile, wenn zusätzlich die spätere Bolzenbohrung durch Schmieden bearbeitet wird, um deren nachfolgende Herstellung zu erleichtern.Finally, within the scope of the method according to the invention, it offers further advantages if the later bolt drilling is also carried out using lubricant which is processed in order to facilitate their subsequent production.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausbildungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen erfindungsgemäß erzeugten Kolben in einer Seitenansicht; und -
2 einen Teil des Kolbens von1 in einer Schnittansicht.
-
1 a side view of a piston produced according to the invention; and -
2 part of the piston from1 in a sectional view.
Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der ErfindungDetailed description of a preferred embodiment of the invention
Wie in
Dies kann erfindungsgemäß durch Schmieden in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Zeichenebene gemäß
Dies gilt gleichermaßen für Vertiefungen 22 in den Kastenwänden, deren Ränder sich im Wesentlichen parallel zu den Rändern der Schaftwände 14, an der Innenseite im Wesentlichen parallel hierzu und parallel zum unteren Kolbenrand erstrecken. Insbesondere sind die Kastenwände im Wesentlichen vollständig, mit Ausnahme eines wenige mm breiten Randes, vertieft. Die Ränder der Schaftwände 14 verlaufen bei dem gezeigten Beispiel im Wesentlichen parallel zur Kolbenbolzenachse.This also applies to
Erfindungsgemäß sind die Kastenwände ferner in einem oberen Bereich, d.h. unmittelbar unterhalb des Ringfeldes 12 zu deutlich tieferen Taschen 24 vertieft, deren seitliche Ränder im gezeigten Fall in Richtung der Kolbenbolzenbohrung 18 geneigt verlaufen. An ihrem oberen Rand die die Taschen 24 in dem gezeigten Fall unmittelbar unterhalb des Ringfeldes, mit anderen Worten unterhalb der dritten Ringnut ausgebildet.According to the invention, the box walls are further recessed in an upper area, i.e. directly below the
Wie insbesondere in
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018207874.2A DE102018207874B4 (en) | 2018-05-18 | 2018-05-18 | Method for multidirectional forging of a piston |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018207874.2A DE102018207874B4 (en) | 2018-05-18 | 2018-05-18 | Method for multidirectional forging of a piston |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018207874A1 DE102018207874A1 (en) | 2019-11-21 |
DE102018207874B4 true DE102018207874B4 (en) | 2023-10-26 |
Family
ID=68419746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018207874.2A Active DE102018207874B4 (en) | 2018-05-18 | 2018-05-18 | Method for multidirectional forging of a piston |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018207874B4 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63130238A (en) | 1986-11-19 | 1988-06-02 | Honda Motor Co Ltd | Method for forging piston |
DE3811200A1 (en) | 1988-04-01 | 1989-10-19 | Berchem & Schaberg Gmbh | PISTON BLANK FOR A FORGED PISTON |
DE10113629A1 (en) | 2001-03-21 | 2002-10-02 | Thyssen Krupp Automotive Ag | Production of pistons or piston components such as piston heads for internal combustion engines comprises pre-forging a base body in a specified axial direction and forging the pre-formed piston body in one further axial direction |
EP1327089B1 (en) | 2000-10-18 | 2009-07-22 | Federal-Mogul Corporation | Multi-axially forged piston |
DE102011115048A1 (en) | 2011-10-07 | 2013-04-11 | Mahle International Gmbh | A forging apparatus for producing a piston blank and a method for producing the piston blank using the forging apparatus |
WO2015016122A1 (en) | 2013-08-01 | 2015-02-05 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Method for manufacturing piston for internal combustion engine, and piston for internal combustion engine |
CN204953787U (en) | 2015-09-14 | 2016-01-13 | 温州欧凯机械有限公司 | Take fenestrate multidirectional hydraulic forging press of level |
DE102017207431A1 (en) | 2017-05-03 | 2018-11-08 | Mahle International Gmbh | Method for producing a piston upper part and / or a piston lower part for a piston of an internal combustion engine |
-
2018
- 2018-05-18 DE DE102018207874.2A patent/DE102018207874B4/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63130238A (en) | 1986-11-19 | 1988-06-02 | Honda Motor Co Ltd | Method for forging piston |
DE3811200A1 (en) | 1988-04-01 | 1989-10-19 | Berchem & Schaberg Gmbh | PISTON BLANK FOR A FORGED PISTON |
EP1327089B1 (en) | 2000-10-18 | 2009-07-22 | Federal-Mogul Corporation | Multi-axially forged piston |
DE10113629A1 (en) | 2001-03-21 | 2002-10-02 | Thyssen Krupp Automotive Ag | Production of pistons or piston components such as piston heads for internal combustion engines comprises pre-forging a base body in a specified axial direction and forging the pre-formed piston body in one further axial direction |
DE102011115048A1 (en) | 2011-10-07 | 2013-04-11 | Mahle International Gmbh | A forging apparatus for producing a piston blank and a method for producing the piston blank using the forging apparatus |
WO2015016122A1 (en) | 2013-08-01 | 2015-02-05 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Method for manufacturing piston for internal combustion engine, and piston for internal combustion engine |
CN204953787U (en) | 2015-09-14 | 2016-01-13 | 温州欧凯机械有限公司 | Take fenestrate multidirectional hydraulic forging press of level |
DE102017207431A1 (en) | 2017-05-03 | 2018-11-08 | Mahle International Gmbh | Method for producing a piston upper part and / or a piston lower part for a piston of an internal combustion engine |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
CN 204953787 U (abstract). 13.01.2016. 1, |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102018207874A1 (en) | 2019-11-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE602004000246T2 (en) | Method of making a crimped nut and crimping nut made by this method | |
DE60204296T2 (en) | METHOD FOR THE PRODUCTION OF ONE PIECE PISTON | |
EP3129629B1 (en) | Elongated cooling channel inlet for cooling channel pistons, and method for operating the same | |
DE102007005268A1 (en) | Multi-part steel piston for an internal combustion engine with a cooling channel | |
DE4134529C2 (en) | Method for producing a piston head with a cooling chamber and piston head produced according to this method | |
DE102010033879A1 (en) | Method for producing a piston for an internal combustion engine and pistons for an internal combustion engine | |
EP3612727A1 (en) | Piston with a structured design | |
EP3108134A1 (en) | Piston without a closed cooling chamber for internal combustion engines with at least one cooling oil nozzle per cylinder and method for cooling said piston | |
DE102016114957A1 (en) | Piston for an internal combustion engine | |
DE102013215538B4 (en) | Piston for an internal combustion engine | |
DE3300676A1 (en) | FASTENING ELEMENT WITH THREAD AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
DE102007003679B4 (en) | Method for producing a piston for an internal combustion engine with a cooling channel, realized by joining the piston upper part and the piston lower part by means of a forging compression connection | |
DE102016103999A1 (en) | Stanznietmatrize | |
DE102018207874B4 (en) | Method for multidirectional forging of a piston | |
WO2018158092A1 (en) | Method for producing a piston | |
DE102017215834A1 (en) | piston | |
EP3458224A1 (en) | Method for manufacturing a piston rod unit and a hollow shaft | |
DE10230745B4 (en) | Method for producing a piston with a short compression height | |
DE10152316B4 (en) | Method for producing a piston | |
WO2017190952A1 (en) | Piston | |
DE102004039476A1 (en) | Connecting rod for internal combustion engine with reciprocating pistons, includes elliptical big end bearing opening with directly-deposited sprayed bearing surface | |
EP3365185A1 (en) | Method for producing a wheel | |
WO2014079406A1 (en) | Piston for an internal combustion engine | |
WO2011026480A1 (en) | Method for producing an aluminum piston for an internal combustion engine | |
WO2019007897A1 (en) | Method for producing a piston for an internal combustion engine, piston for an internal combustion engine, piston blank for producing the piston, and casting mold or forging die for producing a piston blank |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division |