WO2013072151A1 - Giessform für einen kolben - Google Patents

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WO2013072151A1
WO2013072151A1 PCT/EP2012/070574 EP2012070574W WO2013072151A1 WO 2013072151 A1 WO2013072151 A1 WO 2013072151A1 EP 2012070574 W EP2012070574 W EP 2012070574W WO 2013072151 A1 WO2013072151 A1 WO 2013072151A1
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WO
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piston
casting
core
casting mold
supports
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PCT/EP2012/070574
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Inventor
Wolfgang Issler
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Mahle International Gmbh
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Publication date
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C21/00—Flasks; Accessories therefor
    • B22C21/12—Accessories
    • B22C21/14—Accessories for reinforcing or securing moulding materials or cores, e.g. gaggers, chaplets, pins, bars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/105—Salt cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/108—Installation of cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0009—Cylinders, pistons
    • B22D19/0027—Cylinders, pistons pistons
    • 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 present invention relates to a mold for a piston, preferably an internal combustion engine for a motor vehicle, having the features of
  • a piston is part of an internal combustion engine and well known. Such a piston is adjustable in a crankcase of the stroke
  • the piston usually has a cooling channel which is arranged or extends in a region close to the combustion chamber in the piston.
  • the production of cooling channel pistons usually takes place with the aid of a casting mold.
  • a releasable casting core is provided to form a cooling channel, which is held by supports in the casting mold and after the production of the piston, i. especially after the casting process is removed. This is done, for example, by rinsing the casting core or by dissolving the casting core with the aid of a suitable solvent.
  • the respective supports usually each have an end portion facing the casting core, which penetrates into the casting core and thus fixes the casting core to the support.
  • casting cores or corresponding methods for producing the piston are known, for example, from DE 101 31 725 B4 and from DE 10 2007 044 105 A1.
  • the disadvantage here is that the respective end portion forms an inlet or outlet of the cooling channel for a coolant flowing through the cooling channel. Consequently, the number of columns corresponds to the number of feeds or drains of the cooling channel. It is favorable for hydraulic or thermodynamic reasons and desirable to keep the number of openings of the cooling channel as low as possible, so that the coolant flows through the cooling channel better and longer. Therefore, the single feed and single drain design is preferred, which involves a number of two such supports. On the other hand, two such supports do not always ensure a sufficient or satisfactory support and / or positional fixation of
  • the present invention is concerned with the problem for a casting mold for a piston of an internal combustion engine and for a method for
  • the present invention is based on the general idea of forming at least one support of a casting mold for a piston in such a way that an end section of the support facing a casting core of the casting remains in the piston during demoulding carried out after a casting operation and a cooling channel of the piston formed by the casting core follows fluidically seals on the outside.
  • This makes it possible in particular to provide a plurality of supports for holding or fixing the casting core, wherein any number Such supports, but preferably two, during demolding form an inlet or a drain of the cooling channel, while any number of other supports only serve to hold or fix the casting core.
  • the latter supports each have an end portion of the said type, so that these end portions seal the cooling channel fluidly to the outside.
  • demoulding here means that the casting mold is released from the finished cast piston in any desired manner.
  • the mold can be pulled out of the piston, knocked out and flushed out.
  • the casting mold has at least two supports supporting the casting core, wherein at least one of the supports has such an end portion facing the casting core which penetrates into the casting core and thus fixes it to the support. At least one of the supports is further formed in two parts.
  • the two-part support has a Pinolenish and the end portion connected thereto.
  • the end portion and the associated Pinolenh form such that the Pinolenx remains wholly or partially in the piston. It is also conceivable that the end portion and the Pinolenh are made in one piece and are equipped with a function as a predetermined breaking point local cross-sectional reduction, at the defined tear in the removal of the cast piston Pinolenh.
  • the cooling channel of the piston is generally formed by releasing the releasable casting core from the piston after the casting process. This can be done, for example, by rinsing the casting core, for example with the aid of water, or by dissolving the casting core, for example with the aid of a suitable solvent.
  • the cooling channel is thus formed as a cavity in the piston, wherein embodiments are preferred in which the casting core and thus the cooling channel are annular or substantially annular. In addition, embodiments are preferred in which the casting core or the cooling channel are arranged in a region of the casting mold or of the piston, which is mounted in an associated internal combustion engine state of
  • Piston facing a combustion chamber of the internal combustion engine or adjacent.
  • the mold has at least two supports which are so
  • these supports are formed so that they can be removed completely from the piston during removal from the mold or can be removed from the piston such that they form the inlet or the outlet of the cooling channel.
  • these supports are so
  • the mold has one or more other supports, which are designed such that the end portion remains during demolding in the piston and the associated Pinolenit is removed from the piston.
  • the supports are arranged annularly in the casting mold and thus fix the casting core uniformly.
  • the supports which form the inlet or the outlet are furthermore preferably arranged adjacent to each other so that a coolant flowing through the cooling channel, in particular oil, has a maximum flow path having within the cooling channel.
  • both the end portions remaining in the piston during demolding and the end portions of the supports forming the inlet or outlet can have such a projection.
  • the feed or drain forming pillars are removable from the piston. Even with these supports, the end portion may remain in the piston, but the cooling channel at the appropriate location not fluidly seal to the outside.
  • the remaining in demolding in the piston end portion is expedient from the associated Pinolenservable.
  • the end portion preferably has a blind hole in which the Pinolenish is inserted. That means that the
  • End portion can enclose the associated Pinolenx wholly or partially, wherein the connection between the end portion and the associated Pinolenx is realized detachably.
  • connection between the end portion and the associated Pinolenx is realized detachably.
  • embodiments are conceivable in which such an end portion and the associated Pinolenish are screwed together.
  • a further advantageous embodiment consists in a one-piece Pinolenish with molded end portion, wherein the transition between the two elements with a reduced cross-section, which serves as a predetermined breaking point is performed.
  • the end portion of steel or copper in particular be formed or manufactured. This is particularly advantageous when aluminum is used as the casting material for the casting process.
  • the Pinolenunk can be made of steel or copper.
  • the Pinolenunk can also be designed as a sand pen or salt pin so that it can be removed from the piston during demolding or after the casting process from the piston, in particular with the aid of water, from the piston is rinsed or with the aid of a suitable solvent from the piston is solvable.
  • the end portion remaining in the piston may generally be of any size and / or shape, provided that it closes the cooling passage at the associated location to the outside and thus seals.
  • the end portion may have a cylindrical bulged shape. This means that the end portion remains during demolding by a positive connection with the piston in the piston, while the associated Pinolenish is removable on the piston.
  • the casting core forming the cooling channel may be made of any material or material, provided that it can be released from the piston after the casting process.
  • the casting core is formed as a salt core.
  • embodiments are conceivable in which the casting core is formed as a sand core.
  • the piston is preferably produced by a method described below.
  • the soluble casting core is arranged on supports of the mold or raised and fixed. This can take place, for example, in that the needle-like or needle-like projections of associated end sections of the respective supports penetrate into the casting core.
  • the mold is closed. That is, the mold may have walls which close the mold to the outside and thus form a cavity in which the supports and the casting core are arranged.
  • the closed mold is then filled with a casting material.
  • the mold is separated from the finished cast piston. The separation of the mold from the piston takes place during so-called demoulding.
  • the pinole pins are removed, wherein the end portion of at least one of the supports remains in the piston and closes the cooling channel at this point.
  • the formation of the cooling channel takes place in that the casting core is dissolved.
  • 1 is a view of a mold
  • 2 shows a section through a piston according to the invention with still inserted pinole pin
  • Fig. 3 is a one-piece support with Pinolenh defined with
  • Predetermined breaking cross section and end section Predetermined breaking cross section and end section.
  • Fig. 1 shows a mold 1, which has a, a cooling channel 1 1 forming casting core 2 and three supports 3.
  • the respective support 3 serves to hold or fix the casting core 2.
  • at least one support 3 has a sleeve pin 4 and an end section 5 facing the casting core 2.
  • the respective end section 5 has a needle-like projection 6, which penetrates into the casting core 2 and thus fixes it.
  • the supports 3 are arranged on a molding 7 of the mold 1.
  • Two of the supports 3 are designed such that they can be removed completely from the finished cast piston 8 after a casting process. Consequently, these supports 3 form an inlet 9 or outlet 10 for the cooling channel 11 formed in the piston 8 with the aid of the casting core 2.
  • Fig. 2 shows a section through the finished cast piston 8, wherein a Pinolenit 4 is due to the presentation further arranged in the piston 8, while the remaining supports 3 have been removed during demolding completely from the piston 8. As already mentioned, these removed supports 3 form the inlet 9 or outlet 10 of the cooling channel 11.
  • the end portion 5 of the arranged in the piston 8 support 3 has a blind hole 12 in which the Pinolenit 4 of the support 3 is inserted.
  • the end portion 5 also has a cylindrically bulged shape, so that it is surrounded by the casting material during the casting process and is connected to the casting by positive engagement with the piston 8.
  • the illustrated end portion 5 has shown in FIG Section a hexagonal cross-sectional shape, on the cooling channel 1 1 and the casting core 2 facing side of the projection 6 is arranged, which is inserted into a bore on the casting core 2. On the side facing away from the cooling channel 1 1 side of the end portion 5 of the associated Pinolenbuild 4 is inserted into the blind hole 12.
  • the end portion 5 closes the cooling channel 1 1 at this point, so that a flowing through the cooling channel 1 1 coolant, such as oil, can not flow out of the cooling channel 1 1 at this point.
  • the casting core 2 can be seen in the representation shown in FIG. 2 in the piston 8 or in the region of the cooling channel 11. To solve the casting core 2 from the piston 8, for example, water or a suitable solvent is used. Accordingly, the casting core 2 is a salt core 13 or a sand core 14
  • Fig. 3 shows a further embodiment of a one-piece support 3.
  • End portion 5 is inserted into a bore on the casting core 2 for the cooling channel 1 1.
  • the thickening 15 corresponds to the end section 5.
  • the cross section of the sleeve pin 4 has a trained in the manner of a predetermined breaking point
  • the piston 8 is preferably made of aluminum.
  • the Pinolenit 4 and the end portion 5 may therefore be made of a material which has a higher melting temperature than aluminum, for example steel or copper.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gießform (1) für einen Kolben (8) einer Brennkraftmaschine sowie einen derartigen Kolben (8) und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kolbens (8). Die Gießform (1) weist zumindest zwei Stützen (3) auf, die einen Gießkern (2) der Gießform (1) fixieren, wobei ein Endabschnitt (5) zumindest einer der Stützen (3) in den Gießkern (2) eindringtund diesen somit fixiert. Erfindungswesentlich ist dabei, dass zumindest eine der Stützen (3) zumindest aus zwei Komponenten gebildet ist, nämlich aus einem Pinolenstift (4) und einem damit verbundenen Endabschnitt (5), wobei bei einem Entformen des Kolbens (8) der Pinolenstift (4) lös- oder entnehmbar ist, wogegen der Endabschnitt (5) im Kolben (8) eingegossen verbleibt und den Kühlkanal (11) an dieser Stelle verschließt.

Description

Gießform für einen Kolben
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gießform für einen Kolben, vorzugsweise einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1 .
Ein Kolben ist Bestandteil einer Brennkraftmaschine und hinlänglich bekannt. Ein derartiger Kolben ist hubverstellbar in einem Kurbelgehäuse der
Brennkraftmaschine angeordnet. Die aufgrund der im Brennraum stattfindenden Verbrennungen herrschenden Temperaturen stellen eine hohe Belastung für den Kolben dar, weshalb die Kolben häufig gekühlt werden. Hierzu weist der Kolben üblicherweise einen Kühlkanal auf, der in einem brennraumnahen Bereich im Kolben angeordnet ist bzw. verläuft. Die Herstellung von Kühlkanalkolben erfolgt üblicherweise mit Hilfe einer Gießform. Eine derartige gattungsgemäße Gießform ist beispielsweise aus der DE 19804168 A1 bekannt. Hierbei ist zur Bildung eines Kühlkanals ein lösbarer Gießkern vorgesehen, der von Stützen im Gießwerkzeug gehalten und nach der Herstellung des Kolbens, d.h. insbesondere nach dem Gießvorgang, entfernt wird. Dies erfolgt beispielsweise durch Ausspülen des Gießkerns bzw. durch Auflösen des Gießkerns mit Hilfe eines geeigneten Lösungsmittels. Die jeweiligen Stützen weisen gewöhnlich jeweils einen dem Gießkern zugewandten Endabschnitt auf, der in den Gießkern eindringt und den Gießkern somit an der Stütze fixiert.
Weitere derartige Gießkerne bzw. entsprechende Verfahren zur Herstellung des Kolbens sind zum Beispiel aus der DE 101 31 725 B4 sowie aus der DE 10 2007 044 105 A1 bekannt. Nachteilig dabei ist, dass der jeweilige Endabschnitt einen Zulauf bzw. Ablauf des Kühlkanals für ein den Kühlkanal durchströmendes Kühlmittel ausbildet. Folglich entspricht die Anzahl der Stützen der Anzahl der Zuläufe bzw. Abläufe des Kühlkanals. Dabei ist es aus hydraulischen bzw. thermodynamischen Gründen günstig und wünschenswert, die Anzahl der Öffnungen des Kühlkanals möglichst gering zu halten, damit das Kühlmittel den Kühlkanal besser und länger durchströmt. Deshalb wird die Ausführung mit einem einzelnen Zulauf und einem einzelnen Ablauf bevorzugt, womit eine Anzahl von zwei solchen Stützen einhergeht. Andererseits gewährleisten zwei derartige Stützen nicht immer eine ausreichende bzw. befriedigende Halterung und/oder Lagefixierung des
Gießkerns.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Gießform für einen Kolben einer Brennkraftmaschine sowie für ein Verfahren zur
Herstellung eines derartigen Kolbens einer Brennkraftmaschine, eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Halterung bzw. Fixierung eines Gießkerns in der Gießform auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der
unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zumindest eine Stütze einer Gießform für einen Kolben derart auszubilden, dass ein einem Gießkern der Gießform zugewandter Endabschnitt der Stütze bei einem nach einem Gießvorgang durchgeführten Entformen im Kolben verbleibt und einen durch den Gießkern ausgebildeten Kühlkanal des Kolbens nach außen fluidisch abdichtet. Hierdurch ist es insbesondere möglich, mehrere Stützen zur Halterung bzw. Fixierung des Gießkerns vorzusehen, wobei eine beliebige Anzahl derartiger Stützen, vorzugsweise jedoch zwei, beim Entformen einen Zulauf bzw. einen Ablauf des Kühlkanals ausbilden, während eine beliebige Anzahl anderer Stützen lediglich der Halterung bzw. Fixierung des Gießkerns dienen. Letztere Stützen weisen dabei jeweils einen Endabschnitt der besagten Art auf, sodass diese Endabschnitte den Kühlkanal fluidisch nach außen abdichten. Das
Entformen bedeutet hier insbesondere, dass die Gießform auf beliebige Weise aus dem fertig gegossenen Kolben gelöst wird. Beispielsweise kann die Gießform aus dem Kolben herausgezogen, herausgeschlagen sowie herausgespült werden.
Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist die Gießform zumindest zwei den Gießkern tragende Stützen auf, wobei zumindest eine der Stützen einen solchen und dem Gießkern zugewandten Endabschnitt aufweist, der in den Gießkern eindringt und diesen somit an der Stütze fixiert. Zumindest eine der Stützen ist ferner zweiteilig ausgebildet. Die zweiteilig ausgebildete Stütze weist einen Pinolenstift und den damit verbunden Endabschnitt auf. Beim Entformen, d.h. beim Lösen bzw. Trennen der Gießform vom fertig gegossenen Kolben, verbleibt der Endabschnitt im Kolben eingegossen, wo hingegen der Pinolenstift aus dem Kolben entnehmbar ist. Der im Kolben verbleibende Endabschnitt verschließt folglich den Kühlkanal an der Stelle, an der der Endabschnitt in den Gießkern eindringt bzw. den Gießkern kontaktiert. Verschließen bedeutet hierbei, dass der Endabschnitt den Kühlkanal an dieser Stelle fluidisch nach außen abdichtet. Es ist auch vorstellbar den Endabschnitt und den zugehörigen Pinolenstift derart auszubilden, dass auch der Pinolenstift gänzlich oder teilweise im Kolben verbleibt. Ebenfalls denkbar ist, dass der Endabschnitt und der Pinolenstift einstückig ausgeführt sind und mit einer als Sollbruchstelle fungierenden lokalen Querschnittsreduzierung ausgestattet sind, an der bei der Entfernung des gegossenen Kolbens der Pinolenstift definiert abreißt. Der Kühlkanal des Kolbens wird in der Regel dadurch ausgebildet, dass der lösbare Gießkern nach dem Gießvorgang aus dem Kolben gelöst wird. Dies kann beispielsweise durch ein Spülen des Gießkerns, etwa mit Hilfe von Wasser, bzw. durch das Auflösen des Gießkerns, zum Beispiel mit Hilfe eines geeigneten Lösungsmittels, erfolgen. Der Kühlkanal ist also als ein Hohlraum im Kolben ausgebildet, wobei Ausführungsformen bevorzugt sind, bei denen der Gießkern und somit der Kühlkanal ringförmig bzw. im Wesentlichen ringförmig ausgebildet sind. Zudem werden Ausführungsformen bevorzugt, bei denen der Gießkern bzw. der Kühlkanal in einem Bereich der Gießform bzw. des Kolbens angeordnet sind, der bei in einer zugehörigen Brennkraftmaschine montiertem Zustand des
Kolbens einem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandt bzw. benachbart ist.
Bevorzugt weist die Gießform wenigstens zwei Stützen auf, die derart
ausgebildet sind, dass sie beim Entformen gänzlich vom Kolben entnehmbar sind bzw. derart vom Kolben entnehmbar sind, dass sie den Zulauf bzw. den Ablauf des Kühlkanals ausbilden. Insbesondere sind diese Stützen also derart
ausgebildet, dass der Pinolenstift und der zugehörige Endabschnitt gemeinsam aus dem Kolben entnehmbar sind oder kein Endabschnitt vorhanden ist. Der Pinolenstift und der zugehörige Endabschnitt sind beispielsweise einstückig bzw. monolithisch ausgebildet. Zudem weist die Gießform eine oder mehrere andere Stützen auf, die derart ausgebildet sind, dass der Endabschnitt beim Entformen im Kolben verbleibt und der zugehörige Pinolenstift aus dem Kolben entnehmbar ist. Bevorzugt sind insbesondere Ausführungsformen, bei denen die Stützen ringförmig in der Gießform angeordnet sind und den Gießkern somit gleichmäßig fixieren. Die den Zulauf bzw. den Ablauf ausbildenden Stützen sind zudem vorzugsweise einander benachbart angeordnet, sodass ein den Kühlkanal durchströmendes Kühlmittel, insbesondere Öl, einen maximalen Strömungspfad innerhalb des Kühlkanals aufweist. Somit ist es insbesondere möglich, den Kolben effektiv und gleichmäßig zu kühlen.
Das Eindringen des jeweiligen Endabschnitts in den Gießkern kann
beispielsweise durch einen zugehörigen Vorsprung des jeweiligen Endabschnitts realisiert sein, wobei der Vorsprung nadelartig bzw. nadeiförmig ausgebildet sein kann und in den Gießkern eindringt. Der Endabschnitt fungiert also als ein teilweise in den Kühlkanal eindringender Stöpsel, womit der Kühlkanal an dieser Stelle nach außen verschlossen bzw. fluidisch abgedichtet ist. Hierbei können sowohl die beim Entformen im Kolben verbleibenden Endabschnitte als auch die Endabschnitte der den Zulauf bzw. Ablauf ausbildenden Stützen einen derartigen Vorsprung aufweisen. Die den Zulauf bzw. Ablauf ausbildenden Stützen sind jedoch aus dem Kolben herausnehmbar. Auch bei diesen Stützen kann der Endabschnitt im Kolben verbleiben, den Kühlkanal dabei an der entsprechenden Stelle jedoch nicht fluidisch nach außen abdichten.
Der beim Entformen im Kolben verbleibende Endabschnitt ist zweckmäßig vom zugehörigen Pinolenstift trennbar. Der Endabschnitt weist dabei vorzugsweise ein Sackloch auf, in dem der Pinolenstift eingesteckt ist. Das heißt, dass der
Endabschnitt den zugehörigen Pinolenstift gänzlich oder teilweise umschließen kann, wobei die Verbindung zwischen dem Endabschnitt und dem zugehörigen Pinolenstift lösbar realisiert ist. Insbesondere sind auch Ausführungsformen vorstellbar, bei denen ein derartiger Endabschnitt und der zugehörige Pinolenstift miteinander verschraubbar sind. Eine weitere zweckmäßige Ausbildung besteht in einem einstückigen Pinolenstift mit angeformtem Endabschnitt, wobei der Übergang zwischen beiden Elementen mit einem reduzierten Querschnitt, der als Sollbruchstelle dient, ausgeführt wird. Zweckmäßig kann der Endabschnitt aus Stahl oder insbesondere Kupfer ausgebildet bzw. hergestellt sein. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn als Gießmaterial für den Gießvorgang Aluminium verwendet wird.
Dementsprechend kann auch der Pinolenstift aus Stahl bzw. Kupfer hergestellt sein. Der Pinolenstift kann jedoch auch als Sandstift oder Salzstift ausgebildet sein, sodass er beim Entformen aus dem Kolben entnehmbar ist bzw. nach dem Gießvorgang aus dem Kolben, insbesondere mit Hilfe von Wasser, aus dem Kolben ausspülbar ist oder mit Hilfe eines geeigneten Lösungsmittels aus dem Kolben lösbar ist.
Der im Kolben verbleibende Endabschnitt kann im Allgemeinen eine beliebige Größe und/oder Form aufweisen, sofern er den Kühlkanal an der zugehörigen Stelle nach außen verschließt und somit abdichtet. Insbesondere kann der Endabschnitt eine zylindrische gebauchte Form aufweisen. Das heißt, dass der Endabschnitt beim Entformen durch eine formschlüssige Verbindung mit dem Kolben im Kolben verbleibt, während der zugehörige Pinolenstift auf dem Kolben entnehmbar ist.
Der den Kühlkanal ausbildende Gießkern kann aus einem beliebigen Material bzw. Werkstoff hergestellt sein, sofern er sich nach dem Gießvorgang aus dem Kolben herauslösen lässt. Bevorzugt ist der Gießkern als Salzkern ausgebildet. Auch sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der Gießkern als Sandkern ausgebildet ist.
Der Kolben wird vorzugsweise durch ein im nachfolgenden beschriebenes Verfahren hergestellt. Hierbei wird der lösliche Gießkern auf stützen der Gießform angeordnet bzw. aufgeständert und fixiert. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die nadeiförmigen bzw. nadelartigen Vorsprünge von zugehörigen Endabschnitten der jeweiligen Stützen in den Gießkern eindringen. Anschließend wird die Gießform geschlossen. Das heißt die Gießform kann Wände aufweisen, welche die Gießform nach außen abschließen und somit einen Hohlraum bilden, in dem die Stützen und der Gießkern angeordnet sind. Die geschlossene Gießform wird anschließend mit einem Gussmaterial gefüllt. Danach wird die Gießform vom fertig gegossenen Kolben getrennt. Die Trennung der Gießform vom Kolben erfolgt beim sogenannten Entformen. Für das
Entfernen des Gießkerns werden zunächst die Pinolenstifte entfernt, wobei der Endabschnitt zumindest einer der Stützen im Kolben verbleibt und den Kühlkanal an dieser Stelle verschließt. Die Ausbildung des Kühlkanals erfolgt dadurch, dass der Gießkern aufgelöst wird.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch
Fig. 1 eine Ansicht einer Gießform, Fig. 2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kolben mit noch eingestecktem Pinolenstift,
Fig. 3 eine einstückige Stütze mit Pinolenstift mit definiertem
Sollbruchquerschnitt und Endabschnitt.
Die Fig. 1 zeigt eine Gießform 1 , die einen, einen Kühlkanal 1 1 bildenden Gießkern 2 sowie drei Stützen 3 aufweist. Die jeweilige Stütze 3 dient der Halterung bzw. Fixierung des Gießkerns 2. Hierzu weist zumindest eine Stütze 3 einen Pinolenstift 4 und einen dem Gießkern 2 zugewandten Endabschnitt 5 auf. Der jeweilige Endabschnitt 5 weist einen nadelartig ausgebildeten Vorsprung 6 auf, der in den Gießkern 2 eindringt und diesen somit fixiert. Die Stützen 3 sind dabei auf einer Ausformung 7 der Gießform 1 angeordnet.
Zwei der Stützen 3 sind derart ausgebildet, dass sie nach einem Gießvorgang gänzlich aus dem fertig gegossenen Kolben 8 entnehmbar sind. Diese Stützen 3 bilden folglich einen Zulauf 9 bzw. Ablauf 10 für den mit Hilfe des Gießkerns 2 ausgebildeten Kühlkanal 1 1 im Kolben 8.
Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den fertig gegossenen Kolben 8, wobei ein Pinolenstift 4 darstellungsbedingt weiterhin im Kolben 8 angeordnet ist, während die restlichen Stützen 3 beim Entformen komplett aus dem Kolben 8 entnommen worden sind. Diese entnommenen Stützen 3 bilden, wie bereits erwähnt, den Zulauf 9 bzw. Ablauf 10 des Kühlkanals 1 1 . Der Endabschnitt 5 der im Kolben 8 angeordneten Stütze 3 weist ein Sackloch 12 auf, in dem der Pinolenstift 4 der Stütze 3 eingesteckt ist. Der Endabschnitt 5 weist zudem eine zylindrisch gebauchte Form auf, sodass er beim Gießvorgang vom Gussmaterial umgössen wird und nach dem Gießvorgang durch Formschluss mit dem Kolben 8 verbunden ist. Der gezeigte Endabschnitt 5 weist im in der Fig. 2 dargestellten Schnitt eine sechseckige Querschnittsform auf, auf deren dem Kühlkanal 1 1 bzw. dem Gießkern 2 zugewandten Seite der Vorsprung 6 angeordnet ist, der in eine Bohrung am Gießkern 2 eingesetzt ist. Auf der vom Kühlkanal 1 1 abgewandten Seite des Endabschnitts 5 ist der zugehörige Pinolenstift 4 in das Sackloch 12 eingesteckt.
Somit ist es möglich den Pinolenstift 4 aus dem Kolben 8 zu entnehmen, während der Endabschnitt 5 im Kolben 8 verbleibt. Dies kann beispielsweise durch das Herausziehen des zugehörigen Pinolenstifts 4 erfolgen.
Dementsprechend verschließt der Endabschnitt 5 den Kühlkanal 1 1 an dieser Stelle, sodass ein durch den Kühlkanal 1 1 strömendes Kühlmittel, beispielsweise Öl, an dieser Stelle nicht aus dem Kühlkanal 1 1 abfließen kann. Der Gießkern 2 ist in der in Figur 2 gezeigten Darstellung im Kolben 8 bzw. im Bereich des Kühlkanals 1 1 zu sehen. Um den Gießkern 2 aus dem Kolben 8 zu lösen, wird beispielsweise Wasser oder ein geeignetes Lösungsmittel eingesetzt. Dem entsprechend ist der Gießkern 2 als Salzkern 13 bzw. als Sandkern 14
ausgebildet.
Fig. 3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine einteilige Stütze 3. Der
Endabschnitt 5 wird in eine Bohrung am Gießkern 2 für den Kühlkanal 1 1 eingesetzt. Eine Verdickung 15, die auch mit einem sechseckigen Querschnitt ausgeführt sein kann, sorgt wiederum dafür, dass im fertigen Zustand am Kolben 8 an der Stelle der Stütze 3 am Kühlkanal 1 1 keine Öffnung nach außen entsteht. Die Verdickung 15 entspricht dabei dem Endabschnitt 5. Der Querschnitt des Pinolenstifts 4 weist eine in der Art einer Sollbruchstelle ausgebildete
Querschnittsreduzierung 16 auf, so dass er beim Aufbringen einer Zugkraft am Pinolenstift 4 an der Stelle 16 definiert bricht und sich somit der Pinolenstift 4 vom Kolben 8 trennen lässt. Der Kolben 8 ist vorzugsweise aus Aluminium hergestellt. Der Pinolenstift 4 bzw. der Endabschnitt 5 können also aus einem Material, welches eine höhere Schmelztemperatur als Aluminium aufweist, beispielsweise Stahl oder Kupfer, hergestellt sein.

Claims

Ansprüche
1 . Gießform (1 ) für einen Kolben (8) einer Brennkraftmaschine,
vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, mit einem lösbaren Gießkern (2) zur Bildung eines Kühlkanals (1 1 ) und mit zumindest zwei darin
eingesetzten, den Gießkern (2) tragenden Stützen (3), wobei zumindest eine solche Stütze (3) einen dem Gießkern (2) zugewandten
Endabschnitt aufweist, der in den Gießkern (2) eindringt und diesen dadurch an der Stütze fixiert,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine der Stützen (3) zumindest aus zwei Komponenten gebildet ist, nämlich aus einem Pinolenstift (4) und einem damit verbundenen Endabschnitt (5), wobei bei einem Entformen des Kolbens (8) der Pinolenstift (4) lös- oder entnehmbar ist, wogegen der
Endabschnitt (5,15) im Kolben (8) eingegossen verbleibt und den
Kühlkanal (1 1 ) an dieser Stelle verschließt.
2. Gießform nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Endabschnitt (5) einen nadelartigen Vorsprung (6) aufweist, der in den Gießkern (2) eindringt.
3. Gießform nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Endabschnitt (5) ein Sackloch (12) aufweist, in welches der Pinolenstift (4) eingesteckt ist.
4. Gießfornn nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Endabschnitt (5) eine zylindrisch gebauchte Form aufweist.
5. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der Endabschnitt (5) aus Stahl oder aus Kupfer ausgebildet ist, und/oder
- dass der Pinolenstift (4) aus Stahl, aus Kupfer oder als Sand- oder Salzstift ausgebildet ist.
6. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die den löslichen Gießkern (2) tragende Stütze (3) einstückig ausgebildet ist, eine den Endabschnitt (5) bildende lokale Verdickung (15) sowie eine lokale Querschnittsreduzierung (16) im Bereich des Pinolenstifts (4) auf der dem Gießkern (2) abgewandten Seite aufweist.
7. Gießform nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stütze (3) aus Stahl oder Kupfer ausgebildet ist.
8. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gießform (1 ) zumindest drei solche Stützen (3) aufweist, wobei zumindest zwei Stützen (3) derart ausgebildet sind, dass sie zur
Ausbildung von einem Zu-/Ablauf (9, 10) des Kühlkanals (1 1 ) beim Entformen des Kolbens (8) von diesem trennbar sind.
9. Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gießkern (2) als Salzkern (13) oder als Sandkern (14) ausgebildet ist .
10. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (8) einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, mit einer Gießform (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
ein löslicher Gießkern (2) auf Stützen (3) der Gießform (1 ) aufgeständert und fixiert wird,
die Gießform (1 ) geschlossen wird,
ein Gussmaterial in die Gießform (1 ) eingebracht wird,
die Gießform (1 ) vom fertig gegossenen Kolben (8) getrennt wird, nach dem Entformen des Kolbens (8) zumindest ein Pinolenstift (4) entnommen wird, wogegen zumindest ein Endabschnitt (5, 15) im
Kolben (8) eingegossen verbleibt und den Kühlkanal (1 1 ) an dieser
Stelle verschließt,
der lösliche Gießkern (2) aufgelöst, insbesondere ausgespült, wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kolben (8) aus Aluminium gegossen wird.
12. Kolben (8) für eine Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines
Kraftfahrzeugs, der nach einem Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 und/oder mit Hilfe einer Gießform (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist.
*****
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