DE4134528C2 - Verfahren zur Herstellung eines gekühlten Kolbenkopfes und nach diesem Verfahren hergestellter Kolbenkopf - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines gekühlten Kolbenkopfes und nach diesem Verfahren hergestellter Kolbenkopf

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenkopfes, insbesondere des Kopfes eines gegliederten Gelenkkolbens oder eines zweiteiligen Kolbens, der mit einer geschlossen Kühlkammer an seinem oberen Teil versehen ist.
Aus DE 29 19 638 A1 ist ein zweiteiliger Kolben bekannt, bei welchem sich geschlossene Kühlkanäle dadurch ergeben, daß ein aus geschmiedetem Stahl bestehendes Oberteil sich mit an seiner Unterseite verlaufenden Rippen auf entsprechenden gegenüberliegenden Teilen eines gußeiserenen Unterteils abstützt. Das Ober- und das Unterteil sind miteinander verschweißt. Aufgrund der Paarung zweier unterschiedlicher Werkstoffe ist die Schweißverbindung jedoch problematisch, so daß diese üblicherweise über eine Zwischenschicht aus Nickel realisiert wird, was den Fertigungsaufwand erhöht.
Aus JP 59-118312 A ist ein einteiliger Kolben bekannt, bei welchem ein Kolbenkopfabschnitt, welcher an seiner Unterseite eine umlaufende Nut aufweist, und ein getrennt hergestellter Kolbenschaftabschnitt, welcher an seiner Oberseite eine umlaufende Nut aufweist, so miteinander verschweißt werden, daß die umlaufenden Nuten aufeinander zu liegen kommen und so einen geschlossener Ölumlaufkanal bilden.
Der Erfindung liegt die Hauptaufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenkopfes, insbesondere eines Kolbenkopfes eines gelenkig gegliederten Kolbens, sowie einen Kolbenkopf zu schaffen, der eine geschlossene Kühlkammer aufweist und der sich durch große mechanische Festigkeit auszeichnet.
Nach einem Aspekt der Erfindung weist das Verfahren zur Herstellung eines gekühlten Kolbenkopfes mit einer geschlossenen Kühlkammer folgende Schritte auf:
Herstellen einer Umfangsnut und einer zentralen Ausnehmung in einem Oberteil, so daß zwischen der Umfangsnut und der zentralen Ausnehmung ein Steg gebildet wird und randseitig eine Wand stehen bleibt;
Herstellen einer Umfangsnut und eines zentralen Loches an einem Zwischenteil, so daß zwischen der Umfangsnut und dem Loch ein weiterer Steg gebildet wird und randseitig eine Wand stehen bleibt;
Vorsehen einer zentralen Ausnehmung und einer randseitigen Ausnehmung auf einem Nabenteil;
Verbinden des Oberteiles mit dem Zwischenteil unter Aneinanderlegen der Wände und der Stege;
Verbinden der aus dem Oberteil und dem Zwischenteil bestehenden Einheit mit dem Nabenteil durch Schweißen.
Der gekühlte Kolbenkopf mit einer geschlossenen Kühlkammer gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf aus einem Oberteil, einem Zwischenteil und einem Nabenteil besteht, und daß die Teile durch Verschweißung miteinander verbunden sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: Einen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform, gemäß der der Kolbenkopf nach der Erfindung aus drei vorgeformten Werkstücken hergestellt wird;
Fig. 2: Einen Längsschnitt eines Kolbenkopfes, der erfindungsgemäß aus den in Fig. 1 dargestellten Werkstücken hergestellt worden ist.
Bei dem Ausführungsbeipiel gemäß der Fig. 1 ist ein erstes vorgeformtes Oberteil 1 vorgesehen, das eine umlaufende Nut 1a und eine zentrale Ausnehmung 1d aufweist. Ein zweites vorgeformtes Zwischenteil 2 ist mit einer umlaufenden Nut 2a und einer Durchbohrung 2d versehen. Ein drittes vorgeformtes Nabenteil 3 für den Kolbenbolzen ist mit einer zentralen Ausnehmung 3a und einer randseitigen Ausnehmung 3b versehen. Das vorgeformte Oberteil 1 und das vorgeformte Zwischenteil 2 werden durch Schweißung miteinander verbunden, wobei die Wände 1b und 2b und die Stege 1c und 2c zur gegenseitigen Anlage gebracht werden. Die aus den miteinander verbundenen Teilen 1 und 2 bestehende Einheit wird dann durch Verschweißung mit dem vorgeformten Nabenteil 3 verbunden, wodurch der Kolbenkopfrohling gemäß Fig. 3 erhalten wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Kühlkammer durch Aneinanderfügen der offenen Enden der umlaufenden Nut 1a des Oberteiles 1 und der umlaufenden Nut 2a des Zwischenteiles 2 gebildet.
Die Teile sind aus Stahlbarren gefertigt.
In nachfolgenden Verarbeitungschritten wird der Kolbenkopfrohling 4 einer Endbearbeitung unterzogen, wobei er seine Endabmessungen erhält und Ringnuten sowie Nabenlöchern vorgesehen werden. Diese Verfahrensschritte werden jedoch weder beschrieben noch illustriert, da sie nicht wichtig für die Erfindung sind.
Das Verfahren gemäß der Erfindung enthält vorzugsweise einen Reibverschweißungsschritt, jedoch sind auch andere Verschweißungsverfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, wie beispielsweise Schmieden oder Sintern, möglich.
Wenngleich nur ein Ausführungsbeispiel beschrieben ist, ist anzumerken, daß weitere Ausführungsbeispiele im Rahmen der Erfindung möglich sind.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines gekühlten Kolbenkopfes mit einer geschlossenen Kühlkammer, das folgende Schritte aufweist:
Herstellen einer ersten Umfangsnut (1a) und einer zentralen Ausnehmung (1d) in einem vorgeformten Oberteil (1);
Herstellen einer zweiten Umfangsnut (2a) und eines zentralen Loches (2d) an einem vorgeformten Zwischenteil (2);
Vorsehen einer zentralen Ausnehmung (3a) und einer randseitigen Ausnehmung (3d) auf einem vorgeformten Nabenteil (3);
Verbinden des vorgeformten Oberteiles (1) mit dem vorgeformten Zwischenteil (2) unter Aneinanderlegen der sich außerhalb der Umfangsnuten (1a und 2a) ergebenden Wände (1b und 2b) und der sich innerhalb der Umfangsnuten (1a und 2a) ergebenden Stege (1c und 2c);
Verbinden der aus dem Oberteil (1) und dem Zwischenteil (2) bestehenden Einheit mit dem Nabenteil (3) durch Schweißen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile aus Stahlbarren gefertigt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Teile durch Reibverschweißung erfolgt.
4. Gekühlter Kolbenkopf mit einer geschlossenen Kühlkammer der aus einem
vorgeformten Oberteil (1), einem vorgeformten Zwischenteil (2) und einem
vorgeformten Nabenteil (3) besteht, wobei die Teile durch Verschweißung miteinander verbunden sind.
5. Kolbenkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossene Kühlkammer dadurch gebildet ist, daß die offenen Enden umlaufender Nuten (1a, 2a), die in dem Oberteil (1) und dem Zwischenteil (2) vorgesehen sind, aneinandergefügt werden.
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