EP1218130A2 - Verfahren zur herstellung eines kastenkolbens - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines kastenkolbens

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EP1218130A2 EP00930985A EP00930985A EP1218130A2 EP 1218130 A2 EP1218130 A2 EP 1218130A2 EP 00930985 A EP00930985 A EP 00930985A EP 00930985 A EP00930985 A EP 00930985A EP 1218130 A2 EP1218130 A2 EP 1218130A2
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    • 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 
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • B22D15/02—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor of cylinders, pistons, bearing shells or like thin-walled objects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49249—Piston making

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a box piston according to the preamble of claim 1.
  • Box pistons are to be understood as pistons which, below an approximately circular-cylindrical area receiving the piston rings, have an outer contour which deviates greatly from the circular shape in that the hubs and the box walls are drawn in towards the piston center axis and only in the area of the pressure and there are load-bearing shaft wall sections determined on the counter-pressure side by the piston diameter.
  • Such a piston is known from US 5,058,489. They are usually manufactured by casting an aluminum alloy in a metal mold. The recess or pouring between the hub support and the ring band (see FIG. 2 of the document) is produced by linearly displaceable core parts. Due to the purely linear displacement of the core, there are limits to the shape of the recesses and thus the possible weight reduction of the piston.
  • the invention is therefore concerned with the problem of enabling a variable shape of the recesses in box pistons with recesses between the ring band and hub support and, if necessary, to generate certain shape features in the region of the box wall in a simple manner.
  • This problem is solved by a method according to claim 1.
  • Advantageous further developments are the subject of the dependent claims.
  • the axial direction is understood to mean the direction of the piston longitudinal axis, the radial direction is a direction perpendicular to the longitudinal axis.
  • the pivotability of the casting cores producing the recesses makes it possible to produce undercuts, in particular in the area behind the ring grooves, without having to make the core division previously required for this with pistons.
  • the casting core producing the recess can be integral with the window insert of the casting mold, the casting core can be connectable to the window insert or the window insert and the casting core producing the recess can be pivoted independently of one another or the window insert can only be moved linearly.
  • the window insert is to be understood as that part of the mold which forms the piston, in particular in the region of the box walls pointing outwards and the adjacent hubs.
  • pivot point and the tightening angle are selected accordingly, provided that weight-reducing openings in the box walls are also to be produced, these openings can be produced without the use of quills by the rounding radii also being produced by pivoting window inserts, at least in the upper outer region of the openings.
  • a tightening slope or a tightening angle dependent on the pivot point of the casting core must be provided for the problem-free shaping of the casting, its position in contrast to the known ones Casting cores vary and their size can also vary locally.
  • Fig. 1 shows a cast box piston with pivotable casting core
  • Fig. 3 shows a section extending in the bolt direction next to the pin boss
  • the sleeves 2 are first drawn during the forming, which create openings 3 in the region of the pin eye. Only after the sleeve 2 has been pulled completely out of the pivotable window part 4 can it be folded down and shaped laterally by pivoting about the pivot point 5. The mold, not shown, can then be opened.
  • the casting cores 6 for producing the recesses 7 are an integral part of the pivotable window or mold parts 4 and are integrally connected to them.
  • the non-hatched area of curvature of the window part 4, which can be seen in FIG. 2, makes it clear that the recess 7 can extend over a larger circumferential angle - also more than 90 ° - of the piston.
  • the pivotable window parts 4 it is also possible with the pivotable window parts 4 to produce rounding radii at openings 8 through corresponding contours 9 on the window part 4.
  • the pivotable window parts 4 it is possible to produce a reinforcing collar 10 at the lower end of the box wall by corresponding contours 11 of the pivotable window part 4.

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Abstract

Bei einem Giessverfahren zur Herstellung eines Kastenkolbens (1) mit Aussparungen (7) zwischen Nabenabstützung und Ringband soll das Gewicht des Kolbens weiter vermindert werden. Hierzu sind die die Ausparungen erzeugenden Giesskerne (6) beim Ausformen schwenkbar.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Kastenkolbens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kastenkolbens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Unter Kastenkolben sind dabei Kolben zu verstehen, die unterhalb eines etwa kreiszylindrischen, die Kolbenringe aufnehmenden Bereichs durchgehend eine Außenkontur aufweisen, die von der Kreisform stark abweicht, indem die Naben und die Kastenwände zur Kolbenmittelachse hin eingezogen sind und nur noch im Bereich der Druck- und der Gegendruckseite vom Kolbendurchmesser bestimmte, tragende Schaftwandabschnitte vorliegen.
Ein derartiger Kolben ist bekannt aus der US 5,058,489. Die Herstellung erfolgt im Regelfall durch Gießen einer Aluminiumlegierung in einer Metallkokille. Dabei wird die Aussparung bzw. Hochgießung zwischen Nabenabstützung und Ringband (vgl. Fig. 2 der Schrift) durch linear verschiebbare Kernteile hergestellt. Bedingt durch die rein lineare Verschiebung des Kerns sind der Formgebung der Aussparungen und damit auch der möglichen Gewichtsverminderung des Kolbens Grenzen gesetzt.
Die Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, bei Kastenkolben mit Aussparungen zwischen Ringband und Nabenabstützung eine variable Formgebung der Aussparungen zu ermöglichen und ggfs. bestimmte Formmerkmale im Bereich der Kastenwand auf einfache Weise zu erzeugen. Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Unter axialer Richtung ist dabei die Richtung der Kolbenlängsachse zu verstehen, unter radialer Richtung eine senkrecht zur Längsachse stehende Richtung.
Durch die Schwenkbarkeit der die Aussparungen erzeugenden Gießkerne wird es möglich, Hinterschneidungen, insbesondere im Bereich hinter den Ringnuten, zu erzeugen, ohne die bisher bei Kolben hierzu notwendige Kernteilung vornehmen zu müssen .
Dabei kann der die Aussparung erzeugende Gießkern einstük- kig mit dem Fenstereinsatz der Gießform sein, es kann der Gießkern mit dem Fenstereinsatz verbindbar sein oder der Fenstereinsatz und der die Aussparung erzeugende Gießkern sind unabhängig voneinander schwenkbar oder der Fenstereinsatz ist nur linear verschiebbar. Unter Fenstereinsatz ist derjenige Teil der Kokille zu verstehen, der den Kolben insbesondere im Bereich der nach außen weisenden Kastenwände und der benachbarten Naben formt .
Ferner wird es durch entsprechende Auswahl des Schwenkpunktes und des Anzugswinkels möglich, sofern auch gewichtsvermindernde Durchbrüche in den Kastenwänden erzeugt werden sollen, diese Durchbrüche ohne Verwendung von Pinolen herzustellen, indem die Verrundungsradien zumindest im oberen äußeren Bereich der Durchbrüche ebenfalls durch schwenkbare Fenstereinsätze erzeugt werden.
Ähnlich wie bei linear verschiebbaren Gießkernen ist für die problemlose Ausformung des Gußteils eine Anzugsschräge bzw. ein vom Drehpunkt des Gießkerns abhängiger Anzugswinkel vorzusehen, dessen Lage im Unterschied zu den bekannten Gießkernen variiert und dessen Größe ebenfalls lokal unterschiedlich sein kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen gegossenen Kastenkolben mit schwenkbarem Gießkern
Fig. 2 das Ausformen des schwenkbaren Kerns
Fig. 3 einen in Bolzenrichtung verlaufenden Schnitt neben den Bolzennaben
Fig. 4 wie Fig. 3, Gießkern geschwenkt
Nach dem Gießen des Kolbens 1 werden beim Ausformen zunächst die Pinolen 2 gezogen, die im Bereich des Bolzenauges Öffnungen 3 erzeugen. Erst nachdem die Pinole 2 ganz aus dem schwenkbaren Fensterteil 4 gezogen ist, kann dieses durch Schwenken um den Drehpunkt 5 seitlich nach unten geklappt und ausgeformt werden. Anschließend kann die nicht dargestellte Kokille aufgefahren werden. Die Gießkerne 6 zur Erzeugung der Aussparungen 7 sind integraler Bestandteil der schwenkbaren Fenster- bzw. Kokillenteile 4 und einstückig mit diesen verbunden.
Der in Fig. 2 erkennbare, nicht schraffierte Krümmungsbe- reich des Fensterteils 4 macht deutlich, daß sich die Aussparung 7 über einen größeren Umfangswinkel - auch mehr als o 90 - des Kolbens erstrecken kann. Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, ist es mit den schwenkbaren Fensterteilen 4 auch möglich, Verrundungsradien an Durchbrüchen 8 durch entsprechende Konturen 9 am Fensterteil 4 zu erzeugen. Ferner ist es mit den schwenkbaren Fensterteilen 4 möglich, am unteren Ende der Kastenwand einen Verstärkungsbund 10 durch entsprechende Konturen 11 des schwenkbaren Fensterteils 4 zu erzeugen.

Claims

Patentansprüche
Gießverfahren zur Herstellung eines Kastenkolbens (1) mit einem oberen, etwa kreiszylindrischen Bereich zur Aufnahme von zumindest zwei Ringnuten, und einem unteren Bereich, in dem die in Richtung der Bolzenachse zur Kolbenlängsachse hin zurückgesetzten Naben liegen und mit Aussparungen (7), die
- in Umfangsrichtung zumindest im Bereich vor den Naben vorhanden sind und die
- in axialer Richtung auf Höhe des kreiszylindrischen Bereichs und die
- in radialer Richtung zwischen der Nabenabstützung und dem kreiszylindrischen Bereich liegen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (7) durch beim Ausformen schwenkbare Gießkerne (6) erzeugt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Kastenkolbens (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schwenkbare Gießkern (6) einstückig mit einem Fenstereinsatz (4) ist, wobei der Fenstereinsatz (4) eine Bohrung zur Aufnahme einer separat entformbaren Pinole (2) aufweist und wobei die Pinole (2) beim Gießen des Kolbens (1) einen Durchbruch (3) für die Nabenbohrung erzeugt. Verfahren zur Herstellung eines Kastenkolbens nach Anspruch 2 mit Durchbrüchen ( 8 ) in den Verbindungswänden zwischen den Naben und den tragenden Schaftwandabschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß der Fenstereinsatz (4) Konturen (9) aufweist, die im Bereich der Durchbrüche (8) Verrundungsradien erzeugen.
Verfahren zur Herstellung eines Kastenkolbens nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Fenstereinsatz (4) eine Kontur (11) aufweist, die unterhalb der Kastenwand und der Nabe einen Verstärkungsbund (10) erzeugt.
EP00930985A 1999-05-19 2000-03-21 Giessform zur herstellung eines kastenkolbens Expired - Lifetime EP1218130B1 (de)

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