EP1218130B1 - Giessform zur herstellung eines kastenkolbens - Google Patents

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EP1218130B1 EP00930985A EP00930985A EP1218130B1 EP 1218130 B1 EP1218130 B1 EP 1218130B1 EP 00930985 A EP00930985 A EP 00930985A EP 00930985 A EP00930985 A EP 00930985A EP 1218130 B1 EP1218130 B1 EP 1218130B1
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EP
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piston
mould
pivotable
producing
core
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EP00930985A
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Peter Tilch
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Mahle GmbH
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Mahle GmbH
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    • 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 
    • 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 casting mold for producing a box piston according to the preamble of claim 1.
  • Such a piston is known from the US 5,058,489 ,
  • the production is usually carried out by casting an aluminum alloy in a metal mold.
  • the recess or Hochg facedung between hub support and ring band (see Fig. 2 of the document) is produced by linearly displaceable core parts. Due to the purely linear displacement of the core, the shape of the recesses and thus the possible weight reduction of the piston limits.
  • a mold for producing a piston for an internal combustion engine from the EP 0 605 910 A1 discloses a mold for the production of a piston, in which a pivotable core is used describes. Cavities at the lower part of the piston are formed by linearly displaceable cores and through these linearly displaceable cores pinholes are in turn pushed linearly therethrough. The sleeve must therefore not be moved to open the mold, only for molding the finished piston.
  • the invention is therefore concerned with the problem of allowing a variable shape of the recesses by means of a novel mold in box piston with recesses between the ring band and hub support and, if necessary. to create certain shape features in the box wall in a simple way.
  • the casting core producing the recess may be integral with the window insert of the casting mold, the casting core may be connectable to the window insert, or the window insert and the casting core generating the recess are pivotable independently of each other or window insert is only linearly displaceable.
  • window insert is understood to mean that part of the mold which shapes the piston, in particular in the area of the outwardly pointing box walls and the adjacent hubs.
  • a suiting slope or a tightening angle dependent on the point of rotation of the casting core must be provided for the smooth formation of the casting, the position of which varies in contrast to the known casting cores and whose size can also be locally different.
  • the sleeves 2 are first drawn during the forming, which produce openings 3 in the region of the bolt eye. Only after the quill 2 is completely pulled out of the pivotable window part 4, this can be folded laterally by pivoting about the pivot point 5 and formed. Subsequently, the mold, not shown, can be ascended.
  • the casting cores 6 for producing the recesses 7 are an integral part of the pivotable window or Kokillenmaschine 4 and integrally connected thereto.
  • pivotable window parts 4 it is also possible with the pivotable window parts 4 to produce radii of curvature at openings 8 by means of corresponding contours 9 on the window part 4. Furthermore, it is possible with the pivoting window parts 4, at the lower end of the box wall to produce a reinforcing collar 10 by corresponding contours 11 of the pivotal window part 4.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gießform 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.
  • Ebenso sind herausschwenkbare Teile einer Gießform zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor aus der EP 0 605 910 A1 bekannt, die eine Form für die Herstellung eines Kolbens, bei dem ein schwenkbarer Kern eingesetzt wird, beschreibt. Hohlräume am unteren Teil des Kolbens werden durch linear verschiebbare Kerne geformt und durch diese linear verschiebbaren Kerne werden Pinolen wiederum linear hindurch geschoben. Die Pinole müssen also nicht zum Öffnen der Form verschoben werden, nur zum Ausformen des fertigen Kolbens.
  • Die Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, bei Kastenkolben mit Aussparungen zwischen Ringband und Nabenabstützung eine variable Formgebung der Aussparungen mittels einer neuartigen Gießform zu ermöglichen und ggfs. bestimmte Formmerkmale im Bereich der Kastenwand auf einfache Weise zu erzeugen.
  • Dieses Problem wird gelöst durch eine Gießform 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 Schwenkarbeit 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 einstückig 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 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 gemäß einer nicht beanspructen Variante 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 Krümmungsbereich des Fensterteils 4 macht deutlich, daß sich die Aussparung 7 über einen größeren Umfangswinkel - auch mehr als 90° - des Kolbens erstrecken kann.
  • Wie aus einer nicht beanspruchten Variante der Erfindung gemäß den Figuren 3 und 4 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 (2)

  1. Gießform zur Herstellung eines Kastenkolbens (1) mit einem oberen, etwas 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 axailer Richtung auf Höhe des kreiszylindrischen. Bereichs und die
    - in radialer Richtung zwischen der Nabenabstützung und dem kreiszylindrischen Bereich liegen,
    wobei die Gießform einen schwenkbaren Gießkern (6) und eine Pinole (2) umfaßt,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Pinole (2) im schwenkbaren Gießkern zur Erzeugung der Aussparung (7) translatorisch verschiebbar gelagert ist.
  2. Gießform nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der schwenkbare Gießkern (6) einstückig mit einem Fenstereinsatz (4) verbunden ist.
EP00930985A 1999-05-19 2000-03-21 Giessform zur herstellung eines kastenkolbens Expired - Lifetime EP1218130B1 (de)

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