EP2934786A1 - Verfahren zur herstellung eines kolbens und zugehöriger kolben - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines kolbens und zugehöriger kolben

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Publication number
EP2934786A1
EP2934786A1 EP13801527.6A EP13801527A EP2934786A1 EP 2934786 A1 EP2934786 A1 EP 2934786A1 EP 13801527 A EP13801527 A EP 13801527A EP 2934786 A1 EP2934786 A1 EP 2934786A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
collar
region
transition region
cooling channel
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.)
Ceased
Application number
EP13801527.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Emmerich Ottliczky
Steffen Stork
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KS Kolbenschmidt GmbH
Original Assignee
KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KS Kolbenschmidt GmbH filed Critical KS Kolbenschmidt GmbH
Publication of EP2934786A1 publication Critical patent/EP2934786A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/18—Making machine elements pistons or plungers
    • B21K1/185—Making machine elements pistons or plungers with cooling channels
    • 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 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/20—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a cooling channel piston for an internal combustion engine, which has a cooling channel in its piston head, wherein the piston crown a piston base with Koibennaben, bolt holes and Kolben2020ften connects, initially a piston blank with a radially projecting in the region of the piston crown and circumferential collar and is manufactured with a Aniage Scheme for the collar in the transition region between the piston crown and the piston lower part, wherein the collar is then deformed in such a way until the outer radial circumferential edge comes almost or completely to rest with the investment area. Furthermore, the invention relates to a cooling channel piston.
  • the cooling channel piston has a cooling channel in its piston bottom, wherein the piston bottom is followed by a piston lower part with piston hubs, bolt holes and piston shanks.
  • a piston blank is first produced with a collar protruding radially in the region of the piston crown, the collar subsequently being shaped, wherein a contact region for the collar is formed in a transition region between the piston crown and the piston base and the collar is shaped in this way is until its outer radial circumferential edge very close or completely comes to rest on the investment area to a closed Cooling channel to form.
  • a positive connection can be formed between the collar and the abutment region by providing the end face of the collar with a groove which is pressed over a correspondingly shaped bead in the abutment region during forming of the collar (or vice versa).
  • the collar is inextricably connected in the contact area with the Koibenrohling, in particular by a soldering, welding, gluing or other method.
  • Another disadvantage is that the welding and soldering processes are very complex, especially in difficult or impossible to weld steels. Furthermore, the soldering, welding or bonding process is complicated and time-consuming.
  • the object of the invention is to produce a piston with a cooling channel, which is simple and inexpensive to produce. Furthermore, the object is to avoid the above-mentioned disadvantages.
  • the object is achieved in that shortly before or after the concerns at least a portion of the Kolbenrohüngs is plastically deformed such that the collar and the contact area are conditionally releasably or permanently connected to each other, so that forms a completely closed cooling channel.
  • the cooling channel piston is simple, quick and inexpensive to produce, since additional mating manufacturing processes such as welding, soldering or gluing are not necessary in the context of production. Furthermore, it is advantageous to produce a dense cooling channel by means of the plastic deformation.
  • the collar is reshaped until its outer, radially encircling edge comes almost or completely into abutment with the abutment region. Under a nearly come to the plants is understood that the edge has a distance from the investment area. When fully come to rest, at least the surface of the edge touches the abutment area.
  • the outer radial circumferential edge may be completely circumferential, as a certain portion or with a plurality of portions having a distance from each other, be circumferential.
  • At least a portion of the cooling channel alcohol is plastically deformed shortly before or after the application.
  • Plastic deformation shortly before contact is to be understood as meaning that at least one region of the piston blank is simultaneously also plastically deformed in contrast to plastic deformation according to which at least one region of the piston blank is understood to be first of all Collar is deformed and then at least a portion of the piston blank is plastically deformed.
  • the collar and the abutment region are connected to one another in a conditionally releasable or non-detachable manner.
  • a conditional solubility is to be understood according to the invention that the collar and the contact area under effort with possibly occurring damage of the collar and contact area are releasable again.
  • a non-detachable connection of the collar and investment area is to be understood according to the invention that collar and contact area can be solved only by complete destruction of collar and contact area from each other.
  • the collar in particular the outer radial circumferential edge of the collar, is preferably plastically deformed.
  • the collar is preferably plastically deformed by means of a forming tool warm and / or cold.
  • a region of the transition region is preferably plastically deformed.
  • the transition region having the abutment region can be deformed together with the abutment region or without the abutment region, so that once the abutment region is plastically deformed together with the transition region and once only the transition region without abutment region.
  • the contact area is preferably plastically deformed.
  • the investment area is part of the transition area.
  • the plastic deformation is preferably generated by the action of force, in particular by means of compressive force.
  • force By the piston blank is plastically deformed by force in the preferred range, the cooling channel can be completely closed, so that it is sealed after the plastic deformation.
  • the force acting on the piston blank can be generated for example by means of a tool. It is possible that the force is applied at any angle to the central axis of the piston blank, wherein at a force application to the piston crown, the force is preferably applied perpendicular to the piston crown surface, that is parallel to the central axis, as a compressive force on the piston blank and a force application is applied to the piston lower part preferably perpendicular or at a steep angle to the central axis as a compressive force on the piston blank.
  • the plastic deformation is preferably produced by means of forming, in particular cold forming with cold extrusion presses. Alternatively or additionally, hot forming with hot extrusion presses is also possible.
  • the forming material is preferably pressed into the contact area. This makes it possible for the collar and the abutment region to be connected to one another by means of the forming so that both are releasably or non-releasably connected to one another by means of the pressed-in material.
  • a region of the collar, in particular the outer, radially encircling edge of the collar, and / or an area of the collar are preferred Transition region compressed.
  • the collar is preferably made at its outer radial peripheral edge with a step preferably a conical step, a spring, a groove, a slope and / or an undercut.
  • the transition region is preferably made with a step, preferably a conical step, a groove, a spring, a bevel and / or a nose.
  • the collar and the abutment region can be combined particularly well with one another by means of the plastic deformation by virtue of their geometric configuration.
  • the contact area is designed as a negative shape of the collar.
  • a step is to be understood as meaning that the shape of the collar and / or the transitional region are designed in the manner of a step.
  • the surface of the step is conical at least in one region.
  • the shape of the collar and / or the transition region also have several stages, so that there is a stepped shape.
  • the surface of the cone on the collar and / or the transition region may also be formed curved, wherein the Kochgansbe can be formed rich with level and without stage.
  • a slope is meant a linear deviation of the surface to another surface of the cooling channel piston, wherein the surface of the slope itself can be designed as well as curved.
  • the collar and the transition region each have a slope so that the slope of the collar and the transition region are respectively corresponding.
  • Under an undercut is a geometric configuration of the collar to understand, by means of which the collar is easily brought into abutment in at least a portion of its edge with the contact area.
  • the edge after forming the collar with increasing distance from the central axis of the piston at an increasing distance from the contact area is easily brought into abutment in at least a portion of its edge with the contact area.
  • the edge after forming the collar with increasing distance from the central axis of the piston at an increasing distance from the contact area Preferably, the shape of the contact area corresponds to the shape of the undercut.
  • the invention relates to adekanalkoiben, which is prepared by the method according to the invention or one of its preferred embodiments.
  • the cooling channel piston produced by means of the method according to the invention or one of its preferred embodiments consists in a preferred embodiment of steel, aluminum or aluminum alloy.
  • FIG. 1 shows a finished coolant channel piston for an internal combustion engine
  • FIG. 2 a cooling channel piston as a blank
  • FIG. 3 shows a cooling channel piston during production
  • FIG. 4 shows a section of a piston in the region of the collar and contact area
  • Figure 5 a section of an alternative piston in the region of the collar and contact area
  • Figure 6 a section of an alternative piston in the collar and abutment area.
  • FIG. 1 shows a ready-made cooling channel piston 1 for an internal combustion engine.
  • thedekanalkoiben 1 is shown in section such that the left of the lifting axis of thedekanalkolbens 1 shown view of thedekanaikolbens 1 is a side view and the right of the lifting axis of thedekanalkolbens 1 shown a 90 ° rotated side view of the cooling channel piston 1.
  • the lifting axis corresponds in the embodiment of the central axis of the cooling channel piston.
  • the cooling channel piston 1 consists in the embodiment of steel and is used in passenger cars (cars) and commercial vehicles (commercial vehicles).
  • the cooling channel piston 1 has, in its piston crown 2, a cooling channel 3 which is completely surrounded radially around the stroke axis.
  • the piston head 2 is also known by the term piston upper part.
  • a piston lower part 4 adjoins the piston head 2, which has two piston hubs 5, two bolt holes 6 and piston shanks 7.
  • the piston head 2 also has a combustion bowl 8 and a ring field 16.
  • a piston blank V is first produced.
  • Such a piston blank 1 ' is shown in Figure 2, left side of the central axis of the Kolbenrohiings 1 ' this in section in a side view and the right side of the central axis of the piston blank 1 ' in a rotated by 90 ° Side view is shown in section.
  • the same components are provided in Figure 2 with the same reference numerals and new components are provided with new reference numerals.
  • the piston blank is produced, for example, by means of a machining process such as turning or milling.
  • the piston blank 1 ' has according to Figure 2 in the region of the Koibêt 2 a radially projecting and completely circumferential collar 9.
  • the piston blank Y has a transition region 10, which is located between the piston head 2 and the piston lower part 3.
  • a contact region 11 for the collar 9 is arranged in the region of the transitional region 10, according to FIG. 2, the transition region 10 is located in the region of the upper edge of the upper end of the later-produced cooling channel piston 1.
  • the Koibenrohling 1 ' according to Figure 2 on a bulge between the collar 9 and transition region 10 for (hereinafter shown) Hersander of the cooling channel 3.
  • a region of the outer radially circumferential edge 12 completely comes to rest according to FIG. 3 for contact with the abutment region 1 1. After reshaping the collar 9, the deformed coarse blank V thus has a cooling channel 3.
  • Figure 4 shows a section of a Koibenrohlings 1 ' in section, which Mitteis a preferred embodiment to adekanaikolben 1 is produced.
  • the same components are provided in Figure 4 with the same reference numerals and new components are provided with new reference numerals.
  • the piston blank 1 ' has been produced in the region of the collar 9 at the outer edge 12, which runs radially around the center axis of the piston blank und, and in the region of the transition region 10, which extends radially in the central axis, with geometrical configurations.
  • the manufactured collar 9 of the piston blank ⁇ has an undercut 13, which is produced by the fact that the edge 12 of the collar 9 is inclined at an angle ⁇ according to FIG.
  • Such an undercut 13 can be produced, for example, by means of a tool for machining, for example by means of a turning tool in the form of a turning tool of a lathe.
  • the transition region 10 produced has a step 14, the lower region of which has a bevel 15 which is inclined by the angle ⁇ and which is corresponding to the undercut 13 of the collar 9.
  • Such a bevel 14 can also be produced, for example, by means of a tool for machining, for example a turning tool.
  • the edge 12 of the collar 9 may be made as a conical step surrounding the central axis corresponding to the transitional area 10 by forming the transitional area 10 as a corresponding conical step and thus forming the negative shape of the edge 12 (not shown in FIG ).
  • the collar 9 has already been reshaped from its initial position by means of forces acting in the direction of the deformation B1 by a certain range.
  • the starting position of the collar 9 corresponds to the position which has the similar collar 9 according to FIG.
  • the piston blank 1 ' After complete deformation of the collar 9 in the direction of deformation B1, the piston blank 1 'has a shape approximately according to FIG.
  • FIGS. 5 and 6 show the further particularly preferred, alternative embodiment for producing a cooling channel piston 1 for an internal combustion engine.
  • FIGS. 5 and 6 each show different geometric configurations of the collar 9 and of the transition cover 10 of a piston blank, wherein the piston blank V is shown in section as a detail in side view.
  • the collar 9 produced as part of the production of the piston blank V has, at its edge 12, a spring 17 which revolves radially around the central axis.
  • the transition region 10 produced in the context of the production of the piston blank 1 ' has a groove 18 which corresponds to the spring 17 and whose surface forms part of the contact region 11.
  • the collar 9 is reshaped with a force in the form of a compressive force in the direction of the deformation B1, so that the edge 12 of the collar 9 approaches the abutment region 11 according to FIG.
  • a compressive force is exerted on the piston blank 1 ' , preferably perpendicular to the center axis of the piston blank 1 ' in the direction of force B2, so that by means of this force material of the Koibenrohlings V is pressed into the contact area 11 by means of forming.
  • material is pressed into the abutment region 11 from the piston lower part 4 in the direction of the piston head 2, that is from bottom to top, with the material being located around the abutment region 11 in the transition region 10.
  • the spring 17 of the collar 9 and the groove 18 of the contact area 1 1 are each compressed, with a completely closed cooling channel is formed by the plastic deformation and the resulting compression, in addition, the spring 17 inseparable from the groove 18th is connected. Further, the other portions of the outer radial peripheral edge 12 are compressed.
  • the edge 12 of the collar 9 in the further exemplary embodiment according to FIG. 6 has an undercut 13 which rotates radially around the central axis.
  • the transition region 10 has a radially around the central axis rotating stage 14.
  • the lower portion of the step 14 is designed conically according to FIG. According to FIG. 6, a part of the step 14 includes the contact region 1 1.
  • the piston blank 1 ' in the transition region 10 has a nose 19, which runs radially around the central axis, on the outside of the piston blank 1 ' .
  • the piston blank V according to FIG. 6 in this case has a position according to FIG. 3, which corresponds to the position represented dashed in FIG.
  • the force in the direction of force B2 has, according to FIG. 6, a steep angle to the central axis.
  • the piston blank 1 ' is further processed.
  • the ring field 16 is introduced according to Figure 1 in the piston head 2, for example by means of a cutting tool.
  • further processing steps for producing the combustion bowl 8 and bolt holes 6 and the finishing and finishing of the piston shanks 7 are carried out, so that after the production ofmékanaikolben 1 by way of example an embodiment according to FIG.
  • the reference numeral 20 basically an internal connecting web is designated, which connects the upper part of the piston (piston head 2) with the lower part (piston lower part 4 including piston skirt).
  • the surface of the cone on the collar 9 and / or the transition region 10 can also be curved (see FIG. 7: here, the abutment region 11 and the edge 12 are correspondingly curved, ie the transition region 10 is provided with a step 14 and an adjoining one curved area 1 1 and the collar 9 made with a correspondingly adapted curved edge 12), where alternatively the transition region 10 both with stage 14 (see again Figure 7) and without stage (see Figure 8: here goes the connecting web 20 without stage, ie flush in the contact area 11, ie the transition area 10 is flush from the connecting web 20 in a subsequent curved contact area 1 1 merging and the collar 9 made with a correspondingly adapted curved edge 12) may be formed.
  • the length of the collar 9 is of course chosen so that its edge 12 comes to rest on the contact area 11 when the collar 9 is deformed.
  • its edge 9 comes so on the contact area 1 1 to the plant that on the one hand no gap is formed and the collar 9 is supported on the piston shaft 7, on the other hand must be ensured by the choice of lengths that the edge 12 of the collar 9 with the deformation can also create at the Aniage Scheme 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens (1) für eine Brennkraftmaschine, der in seinem Kolbenboden (2) einen Kühlkanal (3) aufweist, wobei sich dem Kolbenboden (2) ein Kolben unterteil (4) mit Kolbennaben (5), Bolzenbohrungen (6) und Kolbenschäften (7) anschließt, wobei zunächst ein Kolbenrohling (1') mit einem im Bereich des Kolbenbodens (2) radial abstehenden und umlaufenden Kragen (9) und mit einem Anlagebereich (11) für den Kragen (9) im Übergangsbereich (10) zwischen dem Kolbenboden (2) und dem Kolbenunterteil (4) hergestellt wird, wobei der Kragen (9) anschließend derart umgeformt wird, bis dessen äußere radial umlaufende Kante (12) nahezu oder vollständig zur Anlage mit dem Anlagebereich (11) kommt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass kurz vor dem oder nach dem Anliegen zumindest ein Bereich des Kolbenrohlings (1') derart plastisch verformt wird, dass der Kragen (9) und der Anlagebereich (11) bedingt lösbar oder unlösbar miteinander verbunden sind, so dass sich ein vollständig geschlossener Kühlkanal (3) bildet. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kühlkanalkolben (1).

Description

B E S C H R E I B U N G
Verfahren zur Herstellung eines Kolbens und zugehöriger Kolben
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens für eine Brennkraftmaschine, der in seinem Kolbenboden einen Kühlkanal aufweist, wobei sich dem Kolbenboden ein Kolbenunterteil mit Koibennaben, Bolzenbohrungen und Kolbenschäften anschließt, wobei zunächst ein Kolbenrohling mit einem im Bereich des Kolbenbodens radial abstehenden und umlaufenden Kragen und mit einem Aniagebereich für den Kragen im Übergangsbereich zwischen dem Kolbenboden und dem Kolben unterteil hergestellt wird, wobei der Kragen anschließend derart umgeformt wird, bis dessen äußere radial umlaufende Kante nahezu oder vollständig zur Anlage mit dem Anlagebereich kommt. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kühlkanalkolben.
Aus der DE 10 2004 031 513 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens für eine Brennkraftmaschine und ein Kühlkanalkolben bekannt. Diese gattungsbildende Schrift offenbart den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und Patentanspruchs 1 1 . Gemäß der DE 10 2004 031 513 A1 weist der Kühlkanalkolben in seinem Kolbenboden einen Kühlkanal auf, wobei sich dem Kolbenboden ein Kolbenunterteil mit Kolbennaben, Bolzenbohrungen und Kolbenschäften anschließt. Zur Herstellung des Kühlkanalkolbens wird zunächst ein Kolbenrohling mit einem im Bereich des Kolbenbodens radial abstehenden und umlaufenden Kragen hergestellt, wobei der Kragen anschließend umgeformt wird, wobei in einem Übergangsbereich zwischen dem Kolbenboden und dem Kolbenunterteil ein Anlagebereich für den Kragen geformt wird und der Kragen derart umgeformt wird, bis dessen äußere radial umlaufende Kante sehr nah oder vollständig zur Anlage an den Anlagebereich kommt, um einen geschlossenen Kühlkanal zu bilden. Zur Herstellung eines dichten Kühlkanals kann zwischen Kragen und Anlagebereich ein Formschluss ausgebildet sein, indem die Stirnseite des Kragens mit einer Nut versehen ist, die beim Umformen des Kragens über eine entsprechend geformte Wulst im Anlagebereich gedrückt wird (oder umgekehrt). Insbesondere zur Steigerung der Festigkeit und auch zur Verbesserung der Dichtheit wird jedoch der Kragen im Anlagebereich mit dem Koibenrohling unlösbar verbunden, insbesondere durch ein Löt-, Schweiß-, Klebe- oder ein sonstiges Verfahren.
Nachteilig bei einem solchen Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanaikolbens ist, dass neben dem Umformen des Kragens zur Steigerung der Festigkeit und auch zur Verbesserung der Dichtheit des Kühlkanals ein Fügeverfahren in Form eines Löt-, Schweiß- oder Klebeverfahrens verwendet werden muss. Dadurch entstehen hohe Produktionskosten und ein zusätzlicher Fertigungsschritt. Weiterhin nachteilig ist, dass die Schweiß- und Lötprozesse insbesondere bei schwer beziehungsweise nicht schweißbaren Stählen sehr komplex sind. Ferner ist das Löt-, Schweiß- oder Klebeverfahren aufwendig und zeitintensiv.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kolben mit Kühlkanal herzustellen, der einfach und kostengünstig herstellbar ist. Ferner liegt die Aufgabe darin, oben genannte Nachteile zu vermeiden.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass kurz vor dem oder nach dem Anliegen zumindest ein Bereich des Kolbenrohüngs derart plastisch verformt wird, dass der Kragen und der Anlagebereich bedingt lösbar oder unlösbar miteinander verbunden sind, so dass sich ein vollständig geschlossener Kühlkanal bildet.
Vorteilhaft ist, dass der Kühlkanalkolben einfach, schnell und kostengünstig herstellbar ist, da zusätzliche fügende Fertigungsverfahren wie beispielsweise Schweißen, Löten oder Kleben nicht im Rahmen der Herstellung notwendig sind. Des Weiteren lässt sich vorteilhaft mittels der plastischen Verformung ein dichter Kühlkanal herstellen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Kühlkanalkolbens wird der Kragen umgeformt bis dessen äußere radial umlaufende Kante nahezu oder vollständig zur Anlage mit dem Anlagebereich kommt. Unter einem nahezu zur Anlagen kommen wird dabei verstanden, dass die Kante einen Abstand zum Anlagebereich aufweist. Beim vollständig zur Anlage kommen berührt zumindest die Oberfläche der Kante den Anlagebereich.
Die äußere radial umlaufende Kante kann vollständig umlaufend sein, als ein bestimmter Abschnitt oder mit mehreren Abschnitten, die einen Abstand zueinander aufweisen, umlaufend sein.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Kühlkanalkolbens wird kurz vor dem oder nach dem Anliegen zumindest ein Bereich des Kühlkanalkoibens plastisch verformt. Unter einer plastischen Verformung kurz vor dem Anliegen ist zu verstehen, dass ergänzend zur Umformung des Kragens zumindest ein Bereich des Kolbenrohlings gleichzeitig auch plastisch verformt wird, im Gegensatz dazu wird unter einer plastischen Verformung nach dem Anliegen zumindest eines Bereichs des Kolbenrohlings verstanden, dass zuerst der Kragen umgeformt wird und anschließend zumindest ein Bereich des Kolbenrohlings plastisch verformt wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kragen und der Anlagebereich bedingt lösbar oder unlösbar miteinander verbunden sind. Unter einer bedingten Lösbarkeit ist gemäß der Erfindung zu verstehen, dass der Kragen und der Anlagebereich unter Aufwand mit gegebenenfalls auftretender Beschädigung von Kragen und Anlagebereich wieder lösbar sind. Unter einer unlösbaren Verbindung von Kragen und Anlagebereich ist erfindungsgemäß zu verstehen, dass Kragen und Anlagebereich nur durch vollständige Zerstörung von Kragen und Anlagebereich voneinander lösbar sind.
Der Kragen, insbesondere die äußere radial umlaufende Kante des Kragens, wird bevorzugt plastisch verformt. Dabei wird der Kragen bevorzugt mittels eines Umformwerkzeugs warm und/oder kalt plastisch verformt. Alternativ oder ergänzend wird bevorzugt ein Bereich des Übergangsbereichs plastisch verformt. Bei der plastischen Verformung eines Bereichs des Übergangsbereichs kann der den Anlagebereich aufweisende Übergangsbereich mit dem Anlagebereich zusammen oder ohne den Anlagebereich verformt werden, so dass einmal der Anlagebereich zusammen mit dem Übergangsbereich und einmal nur der Übergangsbereich ohne Anlagebereich plastisch verformt wird.
Alternativ oder ergänzend wird bevorzugt der Anlagebereich plastisch verformt. Der Anlagebereich ist Teil des Übergangsbereichs.
Die plastische Verformung wird bevorzugt mittels Krafteinwirkung, insbesondere mittels Druckkraft, erzeugt. Indem der Kolbenrohling mittels Krafteinwirkung im bevorzugten Bereich plastisch verformt wird, lässt sich der Kühlkanal vollständig verschließen, so dass dieser nach der plastischen Verformung dicht ist. Die Krafteinwirkung auf den Kolbenrohling kann beispielsweise mittels eines Werkzeugs erzeugt werden. Dabei ist es möglich, dass die Kraft in einem beliebigen Winkel zur Mittelachse des Kolbenrohlings aufgebracht wird, wobei bei einer Kraftaufbringung auf den Kolbenboden die Kraft vorzugsweise senkrecht zur Kolbenbodenoberfläche, das heißt parallel zur Mittelachse, als Druckkraft auf den Kolbenrohling aufgebracht wird und bei einer Kraftaufbringung auf das Kolbenunterteil vorzugsweise senkrecht oder mit einem steilen Winkel zur Mittelachse als Druckkraft auf den Kolbenrohling aufgebracht wird.
Die plastische Verformung wird bevorzugt mittels Umformen, insbesondere Kaltumformung mit Kaltfließpressen, erzeugt. Alternativ oder ergänzend ist auch eine Warmumformung mit Warmfließpressen möglich.
Mittels des Umformens wird bevorzugt Werkstoff in den Anlagebereich gepresst. Dadurch ist es möglich, dass der Kragen und der Anlagebereich mittels des Umformens so miteinander verbunden werden, dass mittels des eingepressten Werkstoffs beide miteinander bedingt lösbar oder unlösbar verbunden sind.
Mittels des Umformens werden bevorzugt ein Bereich des Kragens, insbesondere die äußere radial umlaufende Kante des Kragens, und/oder ein Bereich des Übergangsbereichs gestaucht. Durch das Stauchen kommt es zu einer Werkstoffverdichtung, die für eine hohe Festigkeit der Verbindung zwischen Kragen und Aniagebereichs sorgt. Ferner wird dadurch eine hohe Temperaturfestigkeit und somit eine gute Betriebssicherheit während des Betriebes des Kühikanalkolbens in einer Brennkraftmaschine gewährleistet.
Der Kragen wird bevorzugt an seiner äußeren radial umlaufenden Kante mit einer Stufe vorzugsweise einer konischen Stufe, einer Feder, einer Nut, einer Schräge und/oder einem Hinterschnitt hergestellt. Der Übergangsbereich wird bevorzugt mit einer Stufe, vorzugsweise einer konischen Stufe, einer Nut, einer Feder, einer Schräge und/oder einer Nase hergestellt.
Mittels der jeweiligen geometrischen Ausgestaltung von Kragen und Übergangsbereich lassen sich der Kragen und der Anlagebereich mittels des plastischen Verformens durch ihre geometrische Ausgestaltung besonders gut miteinander verbinden. Bevorzugt ist dabei der Anlagebereich als Negativform des Kragens gestaltet.
Unter einer Stufe ist dabei zu verstehen, dass die Form des Kragens und/oder des Übergangsbereichs nach Art einer Treppenstufe ausgebildet sind Bei einer konischen Stufe ist dabei die Oberfläche der Stufe zumindest in einem Bereich konisch ausgebildet. Dabei kann die Form des Kragens und/oder des Übergangsbereichs auch mehrere Stufen aufweisen, so dass sich eine gestufte Form ergibt. Die Fläche des Konus am Kragen und/oder des Übergangsbereichs kann auch gekrümmt ausgebildet sein, wobei der Übergansbe reich mit Stufe als auch ohne Stufe ausgebildet sein kann.
Mittels einer Nut und einer korrespondierenden Feder können der Kragen und der Übergangsbereich verbunden werden, in dem der Kragen eine Feder und Übergangsbereich eine Nut aufweist (oder umgekehrt). Nut und Feder greifen dabei nach Art einer Verkiemmung beziehungsweise Verklammerung ineinander.
Unter einer Schräge ist eine lineare Abweichung der Oberfläche zu einer anderen Oberfläche des Kühlkanalkolbens zu verstehen, wobei die Fläche der Schräge selbst eben als auch gekrümmt ausgebildet sein kann. Bevorzugt weisen der Kragen und der Übergangsbereich jeweils eine Schräge so auf, dass die Schräge des Kragens und die des Übergangsbereichs jeweils korrespondierend sind.
Unter einem Hinterschnitt ist eine geometrische Ausgestaltung des Kragens zu verstehen, mittels dem der Kragen in zumindest einem Bereich seiner Kante mit dem Anlagebereich leicht zur Anlage bringbar ist. Bei einem Hinterschnitt weist die Kante nach dem Umformen des Kragens mit zunehmendem Abstand von der Mittelachse des Kolbens einen zunehmenden Abstand von dem Anlagebereich auf. Bevorzugt korrespondiert die Form des Anlagebereichs mit der Form des Hinterschnitts.
Unter einer Nase des Übergangsbereichs ist eine Werkstoffanhäufung, auch unter dem Begriff Werkstoffausbuchtung verwendet, zu verstehen, die besonders gut plastisch umformbar ist, da zusätzlicher Werkstoff in der Nase vorhanden ist.
Ferner betrifft die Erfindung einen Kühlkanalkoiben, der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner bevorzugten Ausgestaltungen hergestellt wird.
Der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner bevorzugten Ausgestaltungen hergestellten Kühlkanalkolbens besteht in einer bevorzugten Ausgestaltung aus Stahl, Aluminium oder Aluminiumlegierung.
In den Figuren sind bevorzugte Ausgestaltungen gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigen
Figur 1 : einen fertig hergestellten Kühlkanalkolben für eine Brennkraftmaschine,
Figur 2: einen Kühlkanalkolben als Rohling,
Figur 3: einen Kühlkanalkolben während der Herstellung, Figur 4: einen Ausschnitt eines Kolbens im Bereich des Kragens und Anlagebereichs,
Figur 5: einen Ausschnitt eines alternativen Kolbens im Bereich des Kragens und Anlagebereichs und
Figur 6; einen Ausschnitt eines alternativen Kolbens im Bereich des Kragens und Anlagebereichs.
Figur 1 zeigt einen fertig hergestellten Kühlkanalkolben 1 für eine Brennkraftmaschine. Gemäß Figur 1 ist der Kühlkanalkoiben 1 im Schnitt derart dargestellt, dass der links von der Hubachse des Kühlkanalkolbens 1 dargestellte Ansicht des Kühlkanaikolbens 1 eine Seitenansicht und die rechts von der Hubachse des Kühlkanalkolbens 1 dargestellte Ansicht eine um 90° gedrehte Seitenansicht des Kühlkanalkolbens 1 darstellt. Die Hubachse entspricht im Ausführungsbeispiel der Mittelachse des Kühlkanalkolbens 1 . Der Kühlkanalkolben 1 besteht im Ausführungsbeispiel aus Stahl und wird im Personenkraftwagen (PKW) und Nutzkraftwagen (NKW) eingesetzt.
Der Kühlkanalkolben 1 gemäß Figur 1 weist in seinem Kolbenboden 2 einen radial um die Hubachse vollständig umiaufenden Kühlkanal 3 auf. Der Kolbenboden 2 ist auch unter dem Begriff Kolbenoberteil bekannt. Gemäß Figur 1 schließt sich an den Kolbenboden 2 ein Kolben unterteil 4 an, das zwei Kolbennaben 5, zwei Bolzenbohrungen 6 und Kolbenschäfte 7 aufweist. Der Kolbenboden 2 weist ferner eine Brennraummulde 8 und ein Ringfeld 16 auf.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Kühlkanalkolbens 1 gemäß Figur 1 im Detail dargestellt.
Zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens 1 wird zunächst ein Kolbenrohling V hergestellt. Ein solcher Kolbenrohling 1 ' ist in Figur 2 dargestellt, wobei linksseitig der Mittelachse des Kolbenrohiings 1 ' dieser im Schnitt in einer Seitenansicht und rechtsseitig der Mittelachse der Kolbenrohling 1 ' in einer um 90° gedrehten Seitenansicht im Schnitt dargestellt ist. Gleiche Bauteile sind in Figur 2 mit gleichen Bezugsziffern versehen und neue Bauteile sind mit neuen Bezugsziffern versehen.
Der Kolbenrohling wird beispielsweise mittels eines spanenden Herstellungsverfahren wie Drehen oder Fräsen hergestellt. Der Kolbenrohling 1 ' weist gemäß Figur 2 im Bereich des Koibenbodens 2 einen radial abstehenden und vollständig umlaufenden Kragen 9 auf. Ferner weist der Kolbenrohling Y einen Übergangsbereich 10 auf, der sich zwischen dem Kolbenboden 2 und dem Kolbenunterteil 3 befindet. Im Bereich des Übergangsbereichs 10 ist gemäß Figur 2 ein Anlagebereich 1 1 für den Kragen 9 angeordnet. Gemäß Figur 2 befindet sich der Übergangsbereich 10 im Bereich der Schaftoberkante des später fertig hergestellten Kühlkanalkolbens 1 . Des Weiteren weist der Koibenrohling 1 ' gemäß Figur 2 eine Ausbuchtung zwischen Kragen 9 und Übergangsbereich 10 zur (folgend dargestellten) Hersteilung des Kühlkanals 3 auf.
Zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens 1 gemäß Figur 1 wird der Kragen 9 des in Figur 2 dargestellten Kolbenrohiings 1 ' derart umgeformt, bis dessen äußere radial vollständig umlaufende Kante 12 zur Anlage mit dem Anlagebereich 1 1 kommt.
Der umgeformte Kragen 9 bei dem Koibenrohling V ist in Figur 3 dargestellt. Gleiche Bauteile sind in Figur 3 mit gleichen Bezugsziffern versehen und neue Bauteile sind mit neuen Bezugsziffern versehen.
Im Ausführungsbeispiel kommt ein Bereich der äußeren radial umlaufenden Kante 12 vollständig gemäß Figur 3 zur Anlage mit dem Anlagebereich 1 1. Nach dem Umformen des Kragens 9 weist somit der umgeformte Koibenrohling V einen Kühlkanal 3 auf.
Nach dem Anliegen von äußerer radial umlaufender Kante 12 mit dem Anlagebereich 11 wird zumindest ein Bereich des Kolbenrohiings Γ derart plastisch verformt, dass Kragen 9 und Anlagebereich 1 1 danach unlösbar miteinander verbunden sind, so dass sich ein vollständig geschlossener und dichter Kühlkanal 3 gemäß Figur 3 ausbildet. Im Folgenden werden zwei besonders bevorzugte Ausgestaltungen zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens 1 für eine Brennkraftmaschine dargestellt.
Figur 4 zeigt einen Ausschnitt eines Koibenrohlings 1 ' im Schnitt, der mitteis einer bevorzugten Ausgestaltung zu einem Kühlkanaikolben 1 hergestellt wird. Gleiche Bauteile sind in Figur 4 mit gleichen Bezugsziffern versehen und neue Bauteile sind mit neuen Bezugsziffern versehen.
Der Kolbenrohling 1 ' wurde im Bereich des Kragens 9 an dessen äußerer radial um die Mittelachse des Kolbenrohlings Γ umlaufender Kante 12 und im Bereich des radial im die Mittelachse umlaufenden Übergangsbereichs 10 mit geometrischen Ausgestaltungen hergestellt.
Der hergestellte Kragen 9 des Kolbenrohlings Γ weist einen Hinterschnitt 13 auf, der dadurch erzeugt ist, dass die Kante 12 des Kragens 9 um einen Winkel α gemäß Figur 4 geneigt ist. Ein solcher Hinterschnitt 13 ist beispielsweise mittels eines Werkzeugs zur spanenden Bearbeitung, beispielsweise mittels eines Drehwerkzeugs in Form eines Drehmeißels einer Drehmaschine, herstellbar. Gemäß Figur 4 weist der hergestellte Übergangbereich 10 eine Stufe 14 auf, wobei deren unterer Bereich eine um den Winkel α geneigte Schräge 15 aufweist, die korrespondierend zu dem Hinterschnitt 13 des Kragens 9 ist. Eine solche Schräge 14 ist beispielsweise auch mittels eines Werkzeugs zur spanenden Bearbeitung, beispielsweise einem Drehmeißel, herstellbar.
Alternativ kann die Kante 12 des Kragens 9 als radial um die Mittelachse umlaufende konische Stufe hergestellt sein, die zu dem Übergangbereich 10 korrespondiert, indem der Übergangsbereich 10 als korrespondieren konische Stufe ausgebildet ist und somit die Negativform der Kante 12 bildet (nicht in Figur 4 dargestellt).
Bei dem in Figur 4 dargestellten Kolbenrohling 1 ' ist der Kragen 9 mittels Kräfte in Wirkung in Richtung der Umformung B1 schon um eine bestimmten Bereich aus seiner Ausgangslage umgeformt worden. Die Ausgangslage des Kragens 9 entspricht der Position, die der ähnliche Kragen 9 gemäß Figur 2 aufweist. Nach dem vollständigen Umformen des Kragens 9 in Richtung der Umformung B1 weist der Kolbenrohling 1 ' etwa eine Form gemäß Figur 3 auf.
Die äußere radial umlaufende Kante 12 des Kragens 9 kommt dabei gemäß Figur 4 vollständig zur Anlage mit dem Anlagebereich 11 des Kolbenrohlings 1 '. Diese vollständige Umformung des Kragens 9 ist in Figur 4 gestrichelt dargestellt.
Nach dem Anliegen von Kragen 9 mit dem Anlagebereich 1 wird der Kragen 9 mit einer um den Kragen 9 radial umlaufenden Druckkraft in Kraftrichtung B2 beaufschlagt, die auf die Oberseite des Kolbenbodens 2 wirkt. Die Druckkraft wirkt dabei gemäß Figur 4 im Ausführungsbeispiel senkrecht auf die Oberfläche des Kolbenbodens 2 und somit parallel zur Mittelachse. Diese Druckkraft lässt sich beispielsweise mittels eines Werkzeugs erzeugen, wobei das Werkzeug im Ausführungsbeispiel den gesamten Kragen 9 an der Oberseite des Kolbenbodens 2 bezogen auf die Mittelachse vollständig radial umläuft. Mittels dieser Krafteinwirkung wird eine plastische Verformung im Bereich des Kragens 9 und des Übergangsbereichs 10 erzeugt.
Mittels dieser Krafteinwirkung wird der Kragen 9, insbesondere die äußere radial umlaufende Kante 12 des Kragens 9 und ein Bereich des Übergangsbereichs 10, im Ausführungsbeispiel der Anlagebereich 1 1 , plastisch verformt, so dass dadurch Kragen 9 und Anlagebereich 1 1 durch die Werkstoffbewegung fest miteinander verklemmen. Mittels dieser mechanischen Verkiammerung wird die Bewegungsfreiheit in vertikaler und horizontaler Richtung auch unter thermischen Einfluss im Motorbetrieb behindert.
Nach der plastischen Verformung sind der Kragen 9 und der Anlagebereich 1 im Ausführungsbeispiei unlösbar miteinander verbunden, so dass sich ein vollständig geschlossener und dichter Kühlkanal 3 ausbildet.
In den Figuren 5 und 6 ist die weitere besonders bevorzugte, alternative Ausgestaltung zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens 1 für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Die Figur 5 und Figur 6 zeigen jeweils unterschiedliche geometrische Ausgestaltungen des Kragens 9 und des Übergangsberetchs 10 eines Kolbenrohlings , wobei der Kolbenrohling V als Ausschnitt in Seitenansicht im Schnitt jeweils dargestellt ist.
Gemäß Figur 5 weist der im Rahmen der Herstellung des Kolbenrohlings V hergestellte Kragen 9 an seiner Kante 12 eine radial um die Mittelachse umlaufende Feder 17 auf. Der im Rahmen der Herstellung des Kolbenrohlings 1 ' hergestellte Übergangsbereich 10 weist eine zu der Feder 17 korrespondierende Nut 18 auf, dessen Oberfläche einen Teil des Anlagebereichs 1 1 bildet.
Zur Herstellung eines Kolbenrohlings 1 ' gemäß Figur 3 wird der Kragen 9 mit einer Kraft in Form einer Druckkraft in Richtung der Umformung B1 umgeformt, so dass sich die Kante 12 des Kragens 9 dem Anlagebereich 11 gemäß Figur 5 nähert.
Nachdem der Kragen 9 weiter in Richtung der Umformung B1 umgeformt wird, so dass die Feder 17 in der Nut 18 positioniert ist (gestrichelt in Figur 5 dargestellt) und beide dadurch eine Formschlussverbindung bilden, wobei der Kolbenrohling 1 ' somit etwa eine Form gemäß des Kolbenrohlings 1 ' gemäß Figur 3 aufweist, wird anschließend im Ausführungsbeispiel mittels Kaltumformung mit Kaltfließpressung eine plastische Verformung im Bereich des Übergangsbereichs 10 erzeugt.
Dazu wird in Kraftrichtung B2 eine Druckkraft auf den Kolbenrohling 1 ', vorzugsweise senkrecht zur Mittelachse des Kolbenrohlings 1 ', ausgeübt, so dass mittels dieser Krafteinwirkung Werkstoff des Koibenrohlings V in den Anlagebereich 11 mittels des Umformens gepresst wird. Im Ausführungsbeispiel wird dabei Werkstoff in den Anlagebereich 11 von dem Kolbenunterteil 4 in Richtung Kolbenboden 2, das heißt von unten nach oben, gepresst, wobei sich der Werkstoff um den Anlagebereich 11 herum im Übergangsbereich 10 befindet. Mittels des Einpressens des Werkstoffs werden die Feder 17 des Kragens 9 und die Nut 18 des Anlagebereichs 1 1 jeweils gestaucht, wobei durch die plastische Verformung und die dabei erzeugte Stauchung ein vollständig geschlossener Kühlkanal gebildet wird, wobei zusätzlich die Feder 17 unlösbar mit der Nut 18 verbunden wird. Ferner werden die anderen Bereiche der äußeren radial umlaufenden Kante 12 gestaucht.
Alternativ weist die Kante 12 des Kragens 9 in dem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 einen radial um die Mittelachse umlaufenden Hinterschnitt 13 auf. Der Übergangsbereich 10 weist eine radial um die Mittelachse umlaufende Stufe 14 auf. Der untere Bereich der Stufe 14 ist dabei gemäß Figur 6 konisch ausgebildet. Einen Teil der Stufe 14 beinhaltet gemäß Figur 6 den Anlagebereich 1 1. Ferner weist der Kolbenrohling 1 ' im Übergangsbereich 10 eine radial um die Mittelachse umlaufende Nase 19 gemäß Figur 6 an der Außenseite des Kolbenrohlings 1 ' auf.
Nachdem der Kragen 9 in Richtung der Umformung B1 soweit mittels einer aufgebrachten Kraft, beispielsweise erzeugt mit Hilfe eines Umformwerkzeugs, umgeformt und umgeklappt worden ist, dass die Kante 12 mit dem Anlagebereich 1 1 vollständig zur Anlage kommt, wird anschließend in Kraftrichtung B2 eine andere Kraft im Bereich der Nase 16 aufgebracht. Der Kolbenrohling V gemäß Figur 6 weist dabei eine Position gemäß Figur 3 auf, die der in Figur 6 gestrichelt dargestellten Position entspricht. Die Kraft in Kraftrichtung B2 weist dabei gemäß Figur 6 einen steilen Winkel zur Mittelachse auf.
Mittels der so aufgebrachten Druckkraft zum Umformen in Kraftrichtung B2 verformt sich mittels einer plastischen Verformung des Übergangsbereichs 10 die Nase 19 in Richtung Anlagebereich 1 1 und Kante 12, wobei dabei Werkstoff aus dem Bereich des Übergangsbereichs 10 von unten her in den Anlagebereich 11 gepresst wird. Dabei wird auch die Kante 12 und der Anlagebereich 1 1 gestaucht. Nach vollständiger plastischer Verformung im Bereich des Übergangsbereichs 11 ist die Kante 12 und somit auch der Kragen 9 unlösbar mit dem Anlagebereich 11 verbunden, so dass sich ein vollständig geschlossener und dichter Kühlkanai 3 im Kolbenrohling 1 ' bildet.
Nach Herstellung des vollständig geschlossenen und dichten Kühlkanals 3 in dem jeweiligen Kolbenrohling 1 ' gemäß den Ausführungsbeispielen zu den Figuren 3, 4, 5 oder 6 wird der Kolbenrohling 1 ' weiter bearbeitet. Im Rahmen der Bearbeitung wird das Ringfeld 16 gemäß Figur 1 in den Kolbenboden 2 beispielsweise mittels eines spanenden Werkzeugs eingebracht. Ferner werden weitere Bearbeitungsschritte zur Herstellung der Brennraummulde 8 und Bolzenbohrungen 6 und der Herausarbeitung und Feinbearbeitung der Kolbenschäfte 7 durchgeführt, so dass nach der Herstellung der Kühlkanaikolben 1 beispielhaft eine Ausführung gemäß Figur 1 aufweist.
Mit der Bezugsziffer 20 ist grundsätzlich ein innenliegender Verbindungssteg bezeichnet, der den oberen Teil des Kolbens (Kolbenboden 2) mit dem unteren Teil (Kolbenunterteil 4 einschließlich Kolbenschaft) verbindet.
Die Fläche des Konus am Kragen 9 und/oder des Übergangsbereichs 10 kann auch gekrümmt ausgebildet sein (siehe Figur 7: hier sind Anlagebereich 1 1 und Kante 12 einander entsprechend gekrümmt ausgebildet, d. h. der Übergangsbereich 10 wird mit einer Stufe 14 und einem sich daran anschließenden gekrümmten Anlagebereich 1 1 sowie der Kragen 9 mit einer entsprechend angepassten gekrümmten Kante 12 hergestellt), wobei alternativ der Übergangsbereich 10 sowohl mit Stufe 14 (siehe wieder Figur 7) als auch ohne Stufe (siehe Figur 8: hier geht der Verbindungssteg 20 ohne Stufe, d. h. bündig in den Anlagebereich 11 über, d. h. der Übergangsbereich 10 wird bündig von dem Verbindungssteg 20 in einen sich daran anschließenden gekrümmten Anlagebereich 1 1 übergehend sowie der Kragen 9 mit einer entsprechend angepassten gekrümmten Kante 12 hergestellt) ausgebildet sein kann.
Die Länge des Kragens 9 ist selbstverständlich so gewählt, dass dessen Kante 12 an dem Anlagebereich 1 1 zur Anlage kommt, wenn der Kragen 9 umgeformt wird. Vorzugsweise kommt dessen Kante 9 so an dem Anlagebereich 1 1 zur Anlage, dass einerseits kein Spalt entsteht und sich der Kragen 9 an dem Kolbenschaft 7 abstützt, wobei andererseits durch die Längenwahl sichergestellt sein muss, dass sich die Kante 12 des Kragens 9 mit dessen Umformung auch an dem Aniagebereich 10 anlegen lässt. Bezugszeichen liste
1 Kühlkanalkolben
1 ' Kolbenrohling
2 Kolbenboden
3 Kühlkanal
4 Kolbenunterteil
5 Kolbennabe
6 Bolzen bohrung
7 Kolbenschaft
8 Brennraummulde
9 Kragen
10 Übergangsbereich
11 Anlagebereich
12 Kante
13 Hinterschnitt
14 Stufe
15 Schräge (der Stufe 14)
16 Ringfeld
17 Feder
18 Nut
19 Nase
20 Verbindungssteg
B1 Richtung der Umformung
B2 Kraftrichtung
α Winkel (der Kante 12 / der Schräge 5)

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1.
Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens (1 ) für eine Brennkraftmaschine, der in seinem Kolbenboden (2) einen Kühlkanal (3) aufweist, wobei sich dem Kolbenboden (2) ein Kolben unterteil (4) mit Kolbennaben (5), Bolzenbohrungen (6) und Kolbenschäften (7) anschließt, wobei zunächst ein Kolbenrohling ( ) mit einem im Bereich des Kolbenbodens (2) radial abstehenden und umlaufenden Kragen (9) und mit einem Anlagebereich (11) für den Kragen (9) im Übergangsbereich (10) zwischen dem Kolbenboden (2) und dem Kolbenunterteil (4) hergestellt wird, wobei der Kragen (9) anschließend derart umgeformt wird, bis dessen äußere radial umlaufende Kante (12) nahezu oder vollständig zur Anlage mit dem Anlagebereich (1 1) kommt, dadurch gekennzeichnet, dass kurz vor dem oder nach dem Anliegen zumindest ein Bereich des Kolbenrohlings (1 ') derart plastisch verformt wird, dass der Kragen (9) und der Anlagebereich (1 1 ) bedingt lösbar oder unlösbar miteinander verbunden sind, so dass sich ein vollständig geschlossener Kühlkanal (3) bildet.
2.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (9), insbesondere die äußere radial umlaufende Kante (12) des Kragens (9), plastisch verformt wird.
3.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Bereich des Übergangsbereichs (10) plastisch verformt wird.
4.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anlagebereich (1 1) plastisch verformt wird.
5.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die plastische Verformung mittels Krafteinwirkung, insbesondere mittels Druckkraft, erzeugt wird.
6.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die plastische Verformung mittels Umformen, insbesondere Kaltumformung mit Kaltfließpressen, erzeugt wird.
7.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Umformens Werkstoff in den Anlagebereich (1 1 ) gepresst wird.
8.
Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Umformens ein Bereich des Kragens (9), insbesondere die äußere radial umlaufende Kante (12) des Kragens (9), und/oder ein Bereich des Übergangsbereichs (10) gestaucht werden.
9.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (9) an seiner äußeren radial umlaufenden Kante (12) mit einer Stufe, vorzugsweise einer konischen Stufe, einer Feder (17), einer Nut, einer Schräge und/oder einem Hinterschnitt (13) hergestellt wird.
10.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (10) mit einer Stufe (14), vorzugsweise einer konischen Stufe, einer Nut (18), einer Feder, einer Schräge (15) und/oder einer Nase (19) hergestellt wird.
11 .
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (10) mit einer Stufe (14) und einem sich daran anschließenden gekrümmten Anlagebereich (11) sowie der Kragen (9) mit einer entsprechend angepassten gekrümmten Kante (12) hergestellt wird.
12.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (10) bündig von dem Verbindungssteg (20) in einen sich daran anschließenden gekrümmten Anlagebereich (1 1 ) übergehend sowie der Kragen (9) mit einer entsprechend angepassten gekrümmten Kante (12) hergesteilt wird.
13.
Kühlkanalkolben (1 ), hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
Kühlkanalkolben (1 ) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanalkoiben (1 ) aus Stahl, Aluminium oder einer Aluminiumiegierung besteht.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH230566A (de) * 1942-03-24 1944-01-15 Mahle Kg Verfahren zur Herstellung von geschmiedeten Kolben für Brennkraftmaschinen.
DE1103698B (de) * 1959-10-23 1961-03-30 Schmidt Gmbh Karl Durch Schmieden oder Pressen hergestellter Kolben, vorzugsweise aus einer Aluminium-legierung fuer Brennkraftmaschinen und Kompressoren
DE3713191C1 (en) * 1986-12-24 1988-07-14 Mahle Gmbh Method for the manufacture of a forged head of a two-part piston for internal combustion engines
EP1452250B1 (de) * 2003-03-01 2008-11-12 KS Kolbenschmidt GmbH Herstellungsverfahren für einen Kühlkanalkolben mit umformbarem Bund
DE102004031513A1 (de) 2004-06-30 2006-01-26 Ks Kolbenschmidt Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens für eine Brennkraftmaschine
DE102007027337B4 (de) * 2007-06-14 2009-07-30 Ks Kolbenschmidt Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens für eine Brennkraftmaschine

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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