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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor, die Verwendung einer Aussparung am unteren Rand eines solchen Kolbens sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kolbens.
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Im Rahmen der Herstellung von Kolben für Verbrennungsmotoren müssen die Kolben für die Bearbeitung oder die Bestückung von Bearbeitungsmaschinen sowie in unterschiedlichsten Messmaschinen oder beim Palettieren in einer definierten Weise, insbesondere im Hinblick auf die Drehung um die Kolbenhubachse, ausgerichtet sein.
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Stand der Technik
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Derzeit findet hierbei ein Vorsprung an der Außenseite der Kolbenbolzennabe Verwendung, der zur Erfassung der Ausrichtung des Kolbens verwendet wird. Eine in diesem Zusammenhang verwendete Verdrehsicherung muss in negativer Weise für jeden Kolben individuell angepasst werden.
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Aus der
DE 10 2014 226 058 A1 geht ein Kolben für einen Verbrennungsmotor hervor, bei dem die Wanddicke im Bereich von Kasten- und/oder Schaftwänden des Kolbens vom unteren Rand her über einen gewissen Bereich entlang der Kolbenhubachse derart verringert ist, dass hier ein Eingriff mit sich weitgehend in Kolbenhubachse erstreckenden Vorsprüngen möglich ist.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen Kolben, sowie die zugehörige Verwendung, das Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung zu schaffen, mit deren Hilfe die Eigenschaften des Kolbens verbessert sowie die Erfassung der Ausrichtung ebenfalls verbessert und/oder einfacher gestaltet werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt zum einen durch den im Patentanspruch 1 beschriebenen Kolben.
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Demzufolge weist dieser an seinem unteren Rand eine Aussparung auf, die für einen Eingriff mit einem senkrecht zur Kolbenhubachse verlaufenden Vorsprung geeignet ist. Ein derartiger Vorsprung kann als Mitnehmer an einer im Rahmen der Herstellung des Kolbens zum Einsatz kommenden Förder-, Bestückungs- oder Bearbeitungseinheit sowie einer Messmaschine, einem Palettierer, insbesondere einem Palettierroboter oder dergleichen zum Einsatz kommen. Die beschriebene Aussparung bietet gegenüber dem bisher verwendeten, an der Kolbenbolzennabe außen ausgebildeten Vorsprung, der dort vorgesehenen Erhebung oder „Nase“ den Vorteil, dass Gewicht eingespart werden kann, zum einen durch den Wegfall des Vorsprungs und zum anderen durch das Vorsehen der Aussparung. Ferner muss die Verdrehsicherung nicht individuell für jeden Kolben angepasst werden.
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Ferner kann im Hinblick auf die Festigkeit durch den Wegfall des Vorsprungs an der Kolbenbolzennabe der Übergang von der Kolbenbolzennabe zur Kastenwand des Kolbens, welche die tragenden und an dem Zylinder oder der Zylinderlaufbuchse anliegenden Schaftwände miteinander verbindet, optimiert und einfacher gestaltet werden. Auch die Detektion der Ausrichtung des Kolbens ist mittels der erfindungsgemäßen Aussparung eindeutiger, als anhand des bislang verwendeten Vorsprungs.
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Es sei erwähnt, dass aus der
DE 44 39 582 A1 ein Kolben mit einer Aussparung am unteren Rand hervorgeht, die jedoch der Aufnahme einer Kühlöldüse dient. Unter einer Aussparung, die für einen Eingriff mit einem weitgehend senkrecht zur Kolbenhubachse verlaufenden Vorsprung geeignet ist, wird im Wesentlichen ein unterer Rand des Kolbens verstanden, der zumindest über ein kurzes Stück näher zum Kolbenboden ist, als der übrige untere Rand des Kolbens.
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Gemäß dem oben genannten Grundgedanken der Erfindung wird für die Kolbenbolzennabe bevorzugt, dass sie an ihrer Außenseite frei von Vorsprüngen ist. Mit anderen Worten ist die Außenkontur der Kolbenbolzennabe über einen weiten Verlauf, insbesondere an der Unterseite, konzentrisch zu der Kolbenbolzenbohrung und weist keine, insbesondere keine asymmetrisch vorgesehenen Vorsprünge auf.
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Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kolbens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Die Erfindung manifestiert sich ferner in der Verwendung gemäß Anspruch 2, sowie dem Verfahren zur Herstellung eines Kolbens gemäß Anspruch 3.
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Im Hinblick auf die Hersteller wird bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Aussparung unmittelbar beim Gießen oder Schmieden ausgebildet wird, was in fertigungstechnischer Hinsicht vorteilhaft ist. Insbesondere können Werkzeugstandzeit und/oder -komplexität verglichen mit dem bislang verwendeten Vorsprung an der Kolbenbolzennabe verringert werden.
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Besonders gute Eigenschaften werden erwartet, wenn mehrere Aussparungen am unteren Rand des Kolbens symmetrisch zur Laufebene des Kolbens vorgesehen werden.
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Im Hinblick auf die bislang beschriebenen Aspekte der Erfindung wird für die Aussparung bevorzugt, dass diese im Wesentlichen die Form eines Kreisbogens oder Splines aufweist. Hierdurch können die vorangehend beschriebenen Vorteile genutzt werden, und der Eingriff mit einem Vorsprung mit weitgehend zylindrischer oder an Splines angepasster Oberfläche wird besonders zuverlässig ausgebildet.
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Ferner wird derzeit bevorzugt, die Aussparung in einer Schaftwand des Kolbens auszubilden. Zumindest im Bereich der übrigen Schaftwand verläuft der untere Rand des Kolbens auf einem im Wesentlichen bezüglich der Kolbenhubachse gleichbleibenden Niveau. Die erfindungsgemäße Aussparung kann mit einer Verringerung der Wanddicke am unteren Rand der Schaftwand und/oder Kastenwänden kombiniert sein, die einen nicht auf einem Niveau verbleibenden unteren Rand, sondern einen sich zumindest bereichsweise in Richtung des Kolbenbodens erstreckenden Verlauf haben.
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Für bestimmte Anwendungsfälle wird im Hinblick auf eine in einer Schaftwand ausgebildete Aussparung ferner bevorzugt, diese weitgehend zentral in der Schaftwand vorzusehen.
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Entsprechend dem Grundgedanken der Erfindung besteht diese ferner in einer Vorrichtung zur Herstellung eines Kolbens, die einen Vorsprung aufweist, der für einen Eingriff mit einer an dem Kolben ausgebildeten Aussparung, wie oben beschrieben, geeignet ist.
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Derzeit wird für den Vorsprung bevorzugt, dass dieser durch einen Bolzen gebildet wird, dessen Achse sich im Wesentlichen senkrecht zur Kolbenhubachse erstreckt. Der Bolzen kann beispielsweise als Schraube mit Gewinde und/oder Kopf vorgesehen sein. Der Eingriff mit der Aussparung kann hierbei insbesondere im Bereich des Kopfes erfolgen.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines beispielhaft in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kolben in einer perspektivischen Unteransicht.
- 2 zeigt den erfindungsgemäßen Kolben und einen damit zusammenwirkenden Vorsprung.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
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Wie anhand 1 zu erkennen ist, weist der erfindungsgemäße Kolben 10 in der dargestellten Ausführungsform an seinem unteren Rand im Bereich einer (einzigen) Schaftwand 12 eine Aussparung 14 auf, die in dem gezeigten Fall als Kreisbogen über einen Winkel von etwa 90° gestaltet ist. In diesem Bereich erstreckt sich der untere Rand 16 des Kolbens einige Millimeter in Richtung des Kolbenbodens (in 1 links). Mit anderen Worten ist die Aussparung 14 durch die gesamte Dicke der Schaftwand ausgebildet. Wie in 1 zu erkennen ist, ist die Dicke der Schaftwand in dem gezeigten Fall über den gesamten Verlauf der Schaftwand am unteren Rand reduziert, so dass eine Stufe 18 ausgebildet wird, die für die weitere Positionierung, insbesondere in Richtung parallel zur Kolbenhubachse, genutzt werden kann.
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Dies gilt gleichermaßen für die beiden Auflageflächen 20, die an den Kolbenbolzennaben 22 ausgebildet sind. Im Übrigen folgt die Außenseite der Kolbenbolzennaben 22 jedoch jeweils, insbesondere in ihrer unteren Hälfte, einer Kreiskontur, die zu der Kolbenbolzenbohrung im Wesentlichen konzentrisch ist, und auf bislang typischerweise seitlich zu der Auflagefläche 20 vorgesehene Erhebungen oder „Nasen“ zur Ausrichtung des Kolbens kann verzichtet werden.
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Im Bereich der Kastenwände 24 ist an dem gezeigten Kolben erkennbar, dass ihr unterer Rand nicht auf einem gleichbleibenden Niveau verläuft, sondern sich ausgehend von der angrenzenden Schaftwand in Richtung des Kolbenbodens erstreckt und im weiteren Verlauf zu der Unterseite der jeweiligen Kolbenbolzennabe 22 geführt ist. Dieser Verlauf ist jedoch mit der erfindungsgemäßen lokalen und an einem unteren Rand des Kolbens, der im Übrigen auf einem weitgehend gleichbleibenden Niveau verläuft, zu erkennenden Aussparung 14 nicht zu verwechseln. In diese kann erfindungsgemäß ein senkrecht zur Kolbenhubachse verlaufender Vorsprung, insbesondere der Kopf einer Schraube, eingreifen.
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Typischerweise kann die Achse des Vorsprungs nicht nur in einer senkrecht zur Kolbenhubachse ausgerichteten Ebene liegen, sondern die Kolbenhubachse schneiden.
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In 2 ist ergänzend der Kolben gemäß 1 und ein damit zusammenwirkender Vorsprung in Form einer Schraube 24, deren Achse sich im Wesentlichen senkrecht zur Zeichenebene erstreckt, zu erkennen. Die Schraube 24 sorgt in vorteilhafter Weise für eine Ausrichtung und Verdrehsicherung des Kolbens im Rahmen von dessen Herstellung und Bearbeitung, wie eingangs beschrieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014226058 A1 [0004]
- DE 102005041404 A1 [0005]
- DE 102004009023 A1 [0005]
- DE 4439582 A1 [0010]
