WO2016083565A1 - Kolben, kolbenvorrichtung und verfahren zur herstellung eines kolbens - Google Patents

Kolben, kolbenvorrichtung und verfahren zur herstellung eines kolbens Download PDF

Info

Publication number
WO2016083565A1
WO2016083565A1 PCT/EP2015/077894 EP2015077894W WO2016083565A1 WO 2016083565 A1 WO2016083565 A1 WO 2016083565A1 EP 2015077894 W EP2015077894 W EP 2015077894W WO 2016083565 A1 WO2016083565 A1 WO 2016083565A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
base body
plastic
inserts
fixed
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/077894
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Claudia Stern
Walter Schuhmacher
Martin Schuster
Original Assignee
Elringklinger Ag
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
Priority claimed from DE102014224235.5A external-priority patent/DE102014224235A1/de
Priority claimed from DE102014224237.1A external-priority patent/DE102014224237A1/de
Application filed by Elringklinger Ag filed Critical Elringklinger Ag
Publication of WO2016083565A1 publication Critical patent/WO2016083565A1/de

Links

Classifications

    • 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 
    • 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 
    • F02F3/0084—Pistons  the pistons being constructed from specific materials

Definitions

  • the present invention relates to a piston which is used, for example, in a piston device and is arranged to be movable within a cylinder.
  • a piston device is for example a
  • a piston ring may be provided, which is arranged in particular movable on a base body of the piston.
  • Such a piston ring is known for example from DE 10 2013 206 729 AI.
  • the present invention has for its object to provide a piston which is simple and inexpensive to produce and at the same time allows reliable operation of a piston device.
  • a piston for a piston device which comprises:
  • a piston crown for receiving and / or generating compressive forces
  • a main body for transmitting power between the piston head and the bolt receptacle during operation of the piston.
  • the base body is formed of a plastic material. - -
  • the base body is formed from a sliding bearing material.
  • the piston head preferably has a surface which comes into direct contact with an operating gas, in particular a pressurized or pressurized operating gas, during operation of the piston.
  • a plastic material is for example a thermoplastic material, a thermosetting material and / or an elastomeric material.
  • a plastic material comprises polyetheretherketone (PEEK) or is formed from polyetheretherketone.
  • the plastic material is a tribologically modified compound material.
  • a plastic material may be provided which is modified with polytetrafluoroethylene (PTFE), graphite and / or molybdenum disulfide.
  • the plastic material is fiber-reinforced, for example carbon fiber reinforced, glass fiber reinforced and / or mineral fiber reinforced, is.
  • the plastic material contains one or more fillers, for example a spherical filler and / or a filler
  • Mineral filler includes.
  • a polymer matrix of the plastic material is, for example, polyetheretherketone (PEEK), polyphenylsulfide (PPS), polyamide (PA), polybutyl terephthalate - -
  • PBT polyimide
  • POM polyoxymethylene
  • the main body and the piston head are formed of the same material.
  • the base body and the piston crown are integrally formed with each other.
  • the piston head may be part of the body.
  • the piston head can be formed by the main body.
  • the base body and the piston crown are mutually different components of the piston.
  • the base body and the piston crown are formed from mutually different materials.
  • the piston comprises one or more inserts, which are arranged on or in the base body.
  • the piston head can be formed for example by an insert in or on the base body.
  • an insert may for example be a sliding bearing of the bolt receptacle for receiving the bolt.
  • the main body comprises a piston skirt of the piston.
  • the piston in particular a piston skirt of the piston, has one or more depressions, recesses and / or passage openings. - -
  • the main body of the piston comprises one or more
  • the one or more inserts are preferably form-fitting and / or cohesively and / or immovably fixed to the base body, the piston skirt of the piston and / or the piston or fixed.
  • a positive fixing can be realized for example by means of an undercut.
  • the one or more recesses, recesses and / or passage openings in the axial direction and / or in the radial direction have one or more undercuts.
  • one or more depressions and / or recesses have a dovetail shape.
  • An insert can for example be snapped, clipped or otherwise fixed in a recess, recess and / or passage opening.
  • an insert is injected into a recess, recess and / or passage opening.
  • An undercut is thus preferably back-injected, in particular in order to immobilize the one or more inserts immovably on the base body.
  • An immovable fixing is in particular an attachment of an insert to the base body in such a way that the insert is neither rotatable relative to the base body nor displaceable in the axial direction, in the radial direction and / or in the circumferential direction.
  • One or more inserts preferably comprise a metal material or are formed from a metal material.
  • a metal material may be, for example, an aluminum material.
  • one or more inserts comprise cast aluminum and / or gray cast iron or are formed from cast aluminum and / or gray cast iron.
  • one or more inserts comprise a plastic material or are formed from a plastic material.
  • the one or more inserts may be formed from a different plastic material from the plastic material of the body. However, it can also be provided that the main body and the one or more inserts comprise the same plastic material or are formed from the same plastic material.
  • one or more inserts comprise a PEEK material and / or a PTFE material or are formed from a PEEK material and / or from a PTFE material.
  • the main body of the piston preferably comprises a PEEK material and / or a PTFE material or is formed from a PEEK material and / or from a PTFE material.
  • the piston head may for example be formed of a metal material or comprise a metal material.
  • the piston crown comprises or comprises cast aluminum and / or gray cast iron
  • Cast aluminum and / or gray cast iron is formed. - -
  • the piston head comprises a plastic material or is formed from a plastic material.
  • the plastic material is or preferably comprises a PEEK material and / or a PTFE material.
  • the plastic material is preferably a processable in an injection molding process material.
  • the respective component of the piston which is formed from a plastic material, can be produced or produced in an injection molding process.
  • the piston head and the base body are preferably formed from mutually different materials, in particular mutually different plastics (plastic materials), wherein the piston crown is preferably formed from a heat- and / or pressure-resistant plastic, while the base body is preferably formed from a plastic having a low coefficient of friction.
  • plastics plastics
  • the piston comprises one or more sliding elements, which in particular are arranged or can be arranged in a form-fitting and / or materially bonded manner in or on one or more slide element receptacles of the main body.
  • the one or more sliding elements are preferably the
  • the one or more sliding elements are inserts, for example.
  • the one or more sliding members have one or more of the features and / or advantages described in connection with an insert. - -
  • a sliding element is formed for example of a plastic material or comprises a plastic material.
  • a Gleitelementsuit is in particular a recess, recess and / or passage opening in a base body of the piston, in particular in the piston skirt of the piston.
  • One or more sliding elements and / or one or more Gleitelementamn are preferably arranged in the circumferential direction annularly on the base body.
  • a strip-shaped arrangement can be provided in the axial direction.
  • a punctiform or stained arrangement of one or more sliding elements and / or one or more sliding element receptacles may be provided.
  • the piston comprises one or more immovably connected to the body plastic elements.
  • a plastic element is formed from a plastic material and / or a plastic material comprehensive element.
  • a plastic element is an insert and / or a sliding element.
  • a plastic element preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with an insert and / or a sliding element.
  • plastic elements, inserts and / or sliding elements are distributed uniformly or non-uniformly on the base body, in particular a piston skirt of the base body.
  • the main body preferably comprises or forms a piston skirt of the piston and / or a piston bottom of the piston and / or a bolt receptacle of the piston.
  • the main body is preferably formed in one piece or in several parts, for example in two parts, in three parts or in four parts.
  • the main body comprises a metal material or is formed from a metal material.
  • the base body comprises a plastic material or is formed from a plastic material.
  • One or more plastic elements of the piston are preferably arranged and / or arranged in a form-fitting and / or material-locking manner in or on one or more plastic element receptacles of the main body.
  • a plastic element receptacle is in particular an insert receptacle and / or Gleitelementsuit.
  • a plastic element receptacle is formed by a recess, recess and / or passage opening.
  • the piston comprises one or more recesses, recesses and / or passage openings, in which one or more plastic elements can be fixed or fixed.
  • a form-fitting and / or cohesive and / or immovable attachment can be provided.
  • the base body has one or more grooves in which one or more plastic elements are arranged. - -
  • a groove is in particular a recess and / or recess, for example, an annular and / or strip-shaped recess and / or recess.
  • the one or more plastic elements in a radial direction of the piston at least about 50%, preferably at least about 60%, are recessed in the one or more grooves.
  • the one or more plastic elements in a radial direction of the piston at least about 20%, preferably at least about 30%, project beyond the one or more grooves.
  • the one or more plastic elements are arranged in one or more grooves of the base body such that the one or more plastic elements are recessed approximately two-thirds in the radial direction in the groove and one third protrude beyond the groove.
  • two or more components of the piston in particular the base body, the piston head, the bolt receiver, the piston skirt, one or more plastic elements, one or more sliding elements and / or one or more inserts, at least approximately the same thermal expansion.
  • a deviation of the respective thermal expansion coefficients of at most approximately 50%, for example at most approximately 30%, preferably at most approximately 10%, may be provided.
  • a plastic material is preferably chosen so that its coefficient of thermal expansion with a deviation of at most about 50%, for example at most about 30%, preferably at most about 10%, the coefficient of thermal expansion of - - used metal material, such as cast aluminum or gray cast iron, corresponds.
  • the piston according to the invention is preferably usable in a piston device.
  • the present invention therefore also relates to a piston device which comprises, on the one hand, one or more cylinders for receiving one or more pistons and, on the other hand, one or more pistons according to the invention.
  • the piston device is, for example, a motor device for converting compressive forces into kinetic energy.
  • the piston device is a compressor device for generating compressed gases using mechanical energy.
  • the cylinders of the piston device are preferably circular cylinders, in particular hollow cylinders.
  • a piston preferably has a substantially cylindrical shape, in particular a circular cylindrical shape.
  • the piston is preferably a plunger.
  • a piston skirt of the piston which is formed in particular by the main body, preferably has a substantially (hollow) circular cylindrical shape.
  • a piston bottom preferably has the shape of a circular disk. - -
  • the piston By means of a bolt received in the bolt receptacle, the piston can be connected to a connecting rod. By means of the connecting rod, the piston is preferably coupled to a crankshaft. In this way, a rotational movement of the crankshaft for generating a linear movement of the
  • Pistons are used.
  • a linear movement of the piston can preferably be used to generate a rotational movement of the crankshaft.
  • the connecting rod is preferably rotatably mounted on the piston pin.
  • the piston pin is rotatably mounted on the bolt receptacle.
  • the present invention further relates to a method of manufacturing a piston.
  • the present invention is in this respect the task of providing a method by which a stably trained and reliable usable piston is simple and inexpensive to produce.
  • This object is achieved by a method for producing a piston, wherein the piston comprises a base body, which connects a piston head of the piston force-effectively with a bolt receptacle of the piston.
  • the main body of the piston is made of a plastic material.
  • the main body can be produced, for example, in an injection molding process. - -
  • a tool-related production of the base body is provided.
  • a tool-related production is particularly provided that the basic body after removal of the same from a mold for the production of the same need not be further processed.
  • one or more inserts are arranged on the base body after production of the base body, in particular molded onto the base body.
  • the main body of the piston is produced and that then one or more plastic elements are arranged on the base body, so that they are immovably fixed to the base body.
  • the main body is produced, for example, in a metal casting process.
  • One or more plastic elements of the piston are preferably injection-molded onto the base body, in particular in an injection molding process.
  • one or more plastic elements are arranged out of an interior space of the piston through one or more through openings on the base body, in particular molded onto the base body.
  • An outer side of the piston facing away from the interior of the piston is preferably arranged at a distance from a cylinder by means of a gap.
  • Plastic material for producing the one or more plastic elements may preferably partially penetrate into the gap and harden. By an exact adjustment of the gap, the one or more plastic elements can be produced thereby with high accuracy.
  • a material is preferably selected which has a coefficient of thermal expansion which deviates from a thermal expansion coefficient of the main body by at most approximately 50%, in particular at most approximately 30%, for example at most approximately 10%.
  • piston according to the invention can have one or more of the features and / or advantages described below:
  • the piston has a reduced mass compared to aluminum pistons or steel pistons.
  • a main body of the piston preferably comprises a bolt receptacle.
  • An additional bearing is preferably dispensable.
  • the piston is preferably permanent temperature resistant.
  • a PTFE sliding layer is preferably dispensable and thus can not detach from the piston during operation of the piston device.
  • the piston is preferably produced economically without great installation effort.
  • the operation of the piston device preferably results in lower noise development when a piston according to the invention is used.
  • the piston is preferably operable at a pressure in the region of the piston crown of at least about 10 bar, preferably at least about 20 bar, for example at least about 30 bar.
  • the piston is operable in a temperature range extending at least between -40 ° C and 150 ° C.
  • Point-shaped or stain-shaped inserts, plastic elements and / or sliding elements may be formed, for example, as knobs or rivets.
  • a filler content of a plastic material is preferably between about 30% and about 50%.
  • piston skirt is integrally formed.
  • a tribologically modified polyetheretherketone compound plastic material is provided as the material for such a piston.
  • One or more plastic elements preferably form one or more guide rails, guide rings and / or guide points, which in particular may be symmetrical or asymmetrical and / or evenly or unevenly distributed on the base body.
  • one or more plastic elements are distributed unevenly and / or asymmetrically, in particular such that at locations with higher transverse forces during operation of the piston, a larger contact surface (sliding surface) is provided for abutment of the piston on the cylinder than at points with lower shear forces.
  • a larger contact surface can be realized in particular by a larger number or larger sized guide rails, guide rings and / or guide points. - -
  • Fig. 1 is a schematic perspective view of a piston device, which comprises a first embodiment of a piston movable in a cylinder;
  • Fig. 2 is a schematic side view of a second embodiment of a piston, in which a main body of the piston is provided with linear slide rails;
  • FIG. 3 shows a schematic cross section through the piston of FIG. 2 along the line 3--3 in FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a schematic side view corresponding to FIG. 2 of a third embodiment of a piston, in which a basic body is provided with two annular sliding elements;
  • Figure 5 is a schematic cross-section through the piston of Figure 4 along the line 5-5 in Fig. 4.
  • FIG. 6 shows a schematic side view corresponding to FIG. 2 of a fourth embodiment of a piston, in which a main body is provided with sliding points;
  • FIG. 7 is a schematic cross section through the piston of FIG. 6 along the line 7-7 in Fig. 6;
  • Fig. 8 is a schematic longitudinal section through a fifth embodiment of a piston, in which a plastic base body and - are provided a piston bottom forming metallic insert;
  • FIG. 9 a of FIG. 8 corresponding schematic longitudinal section through a sixth embodiment of a piston, in which a plastic base body and serving as a sliding bearing for a bolt receiving inserts are provided;
  • FIG. 8 corresponding schematic longitudinal section through a seventh embodiment of a piston, in which a plastic base body and a plastic piston crown are provided, wherein the base body and the piston crown are formed from mutually different plastic materials.
  • a first embodiment of a piston 100 is, for example, part of a piston device 102, in particular a compressor device 104 for generating pressurized gases.
  • the piston device 102 comprises, in addition to the piston 100, a cylinder 106 in which the piston 100 is displaceably mounted along an axial direction 108 of the piston 100.
  • the piston 100 is arranged on a connecting rod 112 by means of a piston pin 110.
  • the connecting rod 112 is mounted on a crankshaft 114.
  • a connection is provided such that the piston 100 is linearly movable along the axial direction 108 in order to drive the crankshaft 114 in rotation.
  • a connection is provided such that the piston 100 is linearly movable along the axial direction 108 in order to drive the crankshaft 114 in rotation.
  • the piston 100 comprises a main body 116, for example a one-piece main body 116, which forms the entire piston 100.
  • the base body 116 may be, for example, a metal casting component or a plastic injection-molded component.
  • the piston 100 comprises a piston bottom 118, which is arranged in operation of the piston device 102 facing a pressure chamber 120 of the piston device 102 and comes into direct contact with pressurized or pressurized operating gases.
  • the piston 100 comprises a piston skirt 122, which supports and stabilizes the piston crown 118 during the movement of the piston 100 within the cylinder 106.
  • the piston skirt 122 is designed, in particular, as a hollow cylinder, to which the substantially circular disk-shaped piston head 118 adjoins.
  • the piston 100 further comprises a bolt receptacle 124 for receiving the piston pin 110 and thus for connection to the connecting rod 112.
  • This seal can be made possible, for example, by a piston ring (not shown).
  • a piston ring is in particular a component which is arranged in a piston ring groove 128 of the piston 100.
  • the piston ring is in particular movably received in the Kolbenringnut 128.
  • a second embodiment of a piston 100 shown in FIGS. 2 and 3 differs from that shown in FIG. 1 essentially in that the base body 116 comprises a plurality of, for example eight, inserts 130.
  • the inserts 130 are designed, for example, as sliding elements 132 and serve for optimum guidance of the piston 100 on the cylinder wall 126 of the cylinder 106.
  • the inserts 130 are aligned parallel to the axial direction 108 and form slide rails 134 or guide webs 136 of the piston 100.
  • the inserts 130 are in particular immovably fixed to the base body 116.
  • the base body 116 comprises a plurality of, for example eight, recesses 138 or recesses 140, which each have an undercut 142, so that the inserts 130 are fixed in a form-fitting manner to the base body 116 in radial directions 144 oriented perpendicular to the axial direction 108.
  • the inserts 130 are arranged in particular in a piston wall 146 of the piston skirt 122 of the piston 100 and preferably extend over at least approximately 90% of an overall height of the piston skirt 122. - -
  • the recesses 138 or recesses 140 form in the second embodiment shown in FIG. 2 sliding element receptacles 148 for receiving the inserts 130 designed as sliding elements 132.
  • the inserts 130 are recessed in the piston wall 146 of the piston skirt 122 of the piston 100, so that preferably only a small portion of the respective insert 130, for example, about 20% to about 30%, projects beyond the piston wall 146.
  • Two oppositely arranged inserts 130 are formed interrupted in the region of the pin receptacle 124.
  • the in Figs. 2 and 3 illustrated second embodiment of the piston 100 can be produced, for example, that initially the base body 116, which in particular the piston head 118 and the piston skirt 122 comprises, is produced in a plastic injection molding process or in a metal casting.
  • the recesses 138 or recesses 140 are formed in particular during the casting process or subsequently introduced, for example milled.
  • the inserts 130 are preferably injected into the depressions 138 or recesses 140, in particular in a plastic injection molding process.
  • the material of the base body 116 and the material of the inserts 130 is preferably selected such that the thermal expansion coefficients of the base body 116 and the inserts 130 are at least approximately identical, in particular have a deviation of at most approximately 50%.
  • FIGS. 2 and 3 the second embodiment of a piston 100 shown in FIGS. 2 and 3 is identical in construction and function to the one shown in FIG. - - Asked first embodiment, so that reference is made to the above description in this respect.
  • FIGS. 4 and 5 illustrated third embodiment of a piston 100 differs from the second embodiment shown in FIGS. 2 and 3 essentially in that the inserts 130 are annular and arranged in corresponding annular recesses 138 or recesses 140 on the base body 116.
  • the inserts 130 are thus designed as sliding rings 150 or guide rings 152.
  • Figs. 4 and 5 illustrated third embodiment of a piston 100 in terms of structure and function with the in Figs. 2 and 3 illustrated second embodiment, so that reference is made to the above description thereof in this regard.
  • FIGS. 6 and 7 a fourth embodiment of a piston 100 differs from the second embodiment shown in FIGS. 2 and 3 essentially in that the inserts 130 are designed as sliding points 154 or guide bases 156.
  • the inserts 130 are distributed substantially uniformly on the base body 116.
  • passage openings 158 are provided in the piston wall 146 of the piston skirt 122 instead of depressions 138 or recesses 140.
  • the inserts 130 extend from an inner space 160 of the piston skirt 122 through the passage openings 158 to an outer side 162 of the piston skirt 122. - -
  • the inserts 130 preferably have a substantially I-shaped cross section and are thus fixed in a form-fitting manner in the passage openings 158.
  • the inserts 130 can be manufactured in a simple and highly accurate manner, in particular, by pressing a material, in particular a plastic material, of the inserts 130 out of the inner space 160 in the radial direction 144 outwards through the passage openings 158.
  • the outer side 162 of the piston skirt 122 is preferably surrounded by a cylindrical shape, wherein between the piston skirt 122 and the cylindrical shape, a small gap is formed.
  • the material of the inserts 130 pressed through the passage openings 158 can spread out, in order ultimately to cause the
  • FIGS. 6 and 7 the fourth embodiment of a piston 100 shown in FIGS. 6 and 7 is identical in construction and function to that shown in FIGS. 2 and 3 illustrated second embodiment, so that reference is made to the above description thereof in this regard.
  • FIG. 8 illustrated fifth embodiment of a piston 100 differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in
  • piston 100 is formed in two parts.
  • a basic body 116 formed, for example, from a plastic material is provided with an insert 130 forming the piston bottom 118.
  • the insert 130 forming the piston bottom 118 is formed, for example, from a metallic material and connected to the plastic base body 116 by means of a tongue and groove connection. - -
  • the base body 116 is injection-molded in a form-fitting manner in an injection molding process to the insert 130, which forms the piston crown 118.
  • the main body 116 comprises in the in Fig. 8 illustrated fifth embodiment of the piston 100 thus only the bolt receptacle 124 and the piston skirt 122nd
  • the insert 130 forming the piston head 118 further comprises the
  • Piston ring groove 128 Piston ring groove 128.
  • the piston 100 can be used for high temperature applications and / or high pressure applications without risking damage to the plastic base body 116.
  • the fifth embodiment of the piston 100 shown in FIG. 8 is identical in construction and function to the one shown in FIG. 1, so that reference is made to the above description thereof.
  • the sixth embodiment of a piston 100 illustrated in FIG. 9 essentially differs from the fifth embodiment shown in FIG. 8 in that the base body 116 comprises the piston skirt 122, the piston crown 118 and the piston ring groove 128.
  • the base body 116 also includes the bolt receptacle 124. - -
  • two inserts 130 are provided, which serve as sliding bearings 164 in the bolt receptacle 124.
  • the plain bearings 164 can be arranged on the same or introduced into the same in particular after the production of the base body 116.
  • the sliding bearings 164 are inserts 130 which are encapsulated with the material of the base body 116 during the production of the main body 116.
  • plain bearings 164 which are produced in particular from metal and / or from a sliding bearing material, the strength and / or long-term stability of the piston 100 in the area of the bolt receptacle 124 can be optimized.
  • FIG. 9 illustrated sixth embodiment of a piston 100 in terms of structure and function with the in FIG. 8 illustrated fifth embodiment, so that on the above
  • the seventh embodiment of a piston 100 illustrated in FIG. 10 essentially differs from the fifth embodiment shown in FIG. 8 in that both the piston head 118 and the base body 116 are formed from a plastic material.
  • a material for the base body 116 in particular a tribologically modified plastic material is provided, which ensures a reliable and low-wear guidance of the piston 100 in the cylinder 106.
  • the piston head 118 which is designed in particular as an insert 130 and is connected in a form-fitting and / or material-locking manner to the base body 116, is preferably formed from a high-strength and high-temperature-resistant plastic material.
  • the seventh embodiment of the piston 100 shown in FIG. 10 is identical in construction and function to the one shown in FIG. 8 illustrated fifth embodiment, so that on the above

Landscapes

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

Abstract

Um einen Kolben, welcher beispielsweise in einer Kolbenvorrichtung zum Einsatz kommt und dabei innerhalb eines Zylinders beweglich angeordnet ist, zu schaffen, welcher einfach und kostengünstig herstellbar ist und zugleich einen zuverlässigen Betrieb einer Kolbenvorrichtung ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass der Kolben Folgendes umfasst: einen Kolbenboden zur Aufnahme und/oder Erzeugung von Druckkräften; eine Bolzenaufnahme zur Aufnahme eines Kolbenbolzens; einen Grundkörper zur Kraftübertragung zwischen dem Kolbenboden und der Bolzenaufnahme im Betrieb des Kolbens, wobei der Grundkörper beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist.

Description

Kolben, Kolbenvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines
Kolbens
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben, welcher beispielsweise in einer Kolbenvorrichtung zum Einsatz kommt und dabei innerhalb eines Zylinders beweglich angeordnet ist. Eine Kolbenvorrichtung ist beispielsweise ein
Verbrennungsmotor und/oder eine Kompressorvorrichtung .
Im Betrieb einer Kolbenvorrichtung kann sich eine unerwünschte Leckage zwischen dem Kolben und dem Zylinder, in welchem der Kolben geführt ist, ergeben. Zur Reduktion der Leckage kann beispielsweise ein Kolbenring vorgesehen sein, welcher insbesondere bewegbar an einem Grundkörper des Kolbens angeordnet ist.
Ein solcher Kolbenring ist beispielsweise aus der DE 10 2013 206 729 AI bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben bereitzustellen, welcher einfach und kostengünstig herstellbar ist und zugleich einen zuverlässigen Betrieb einer Kolbenvorrichtung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kolben für eine Kolbenvorrichtung gelöst, welcher Folgendes umfasst:
einen Kolbenboden zur Aufnahme und/oder Erzeugung von Druckkräften;
eine Bolzenaufnahme zur Aufnahme eines Kolbenbolzens;
einen Grundkörper zur Kraftübertragung zwischen dem Kolbenboden und der Bolzenaufnahme im Betrieb des Kolbens.
Vorzugsweise ist der Grundkörper aus einem Kunststoffmaterial gebildet. - -
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper aus einem Gleitlagerwerkstoff gebildet ist.
Der Kolbenboden weist vorzugsweise eine Oberfläche auf, welche im Betrieb des Kolbens in direkten Kontakt mit einem Betriebsgas, insbesondere einem unter Druck stehenden oder unter Druck zu setzenden Betriebsgas, kommt.
Ein Kunststoffmaterial ist in dieser Beschreibung und den beigefügten
Ansprüchen insbesondere ein organisches, polymeres Festkörpermaterial, welches beispielsweise synthetisch oder halbsynthetisch aus monomeren organischen Molekülen hergestellt wird oder herstellbar ist.
Ein Kunststoffmaterial ist beispielsweise ein thermoplastisches Material, ein duroplastisches Material und/oder ein Elastomermaterial .
Günstig kann es sein, wenn ein Kunststoffmaterial Polyetheretherketon (PEEK) umfasst oder aus Polyetheretherketon gebildet ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kunststoffmaterial ein tribologisch modifiziertes Compoundmaterial ist. Beispielsweise kann ein Kunststoffmaterial vorgesehen sein, welches mit Polytetra- fluorethylen (PTFE), Graphit und/oder Molybdändisulfid modifiziert ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das Kunststoffmaterial faserverstärkt, beispielsweise kohlenstofffaserverstärkt, glasfaserverstärkt und/oder mineralfaserverstärkt, ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Kunststoffmaterial einen oder mehrere Füllstoffe, beispielsweise einen kugelförmigen Füllstoff und/oder einen
Mineralfüllstoff, umfasst.
Eine Polymermatrix des Kunststoffmaterials ist beispielsweise aus Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylsulfid (PPS), Polyamid (PA), Polybutylterephtalat - -
(PBT), Polyimid (PI) und/oder Polyoxymethylen (POM) gebildet oder umfasst eines oder mehrere der genannten Materialien.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper und der Kolbenboden aus demselben Material gebildet sind .
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper und der Kolbenboden einstückig miteinander ausgebildet sind .
Der Kolbenboden kann Bestandteil des Grundkörpers sein. Insbesondere kann der Kolbenboden durch den Grundkörper gebildet sein.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper und der Kolbenboden voneinander verschiedene Bauteile des Kolbens sind .
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper und der Kolbenboden aus voneinander verschiedenen Materialien gebildet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass der Kolben ein oder mehrere Inserts umfasst, welche an oder in dem Grundkörper angeordnet sind .
Der Kolbenboden kann beispielsweise durch ein Insert in oder an dem Grundkörper gebildet sein.
Ferner kann ein Insert beispielsweise ein Gleitlager der Bolzenaufnahme zur Aufnahme des Bolzens sein.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper ein Kolbenhemd des Kolbens umfasst.
Günstig kann es sein, wenn der Kolben, insbesondere ein Kolbenhemd des Kolbens, eine oder mehrere Vertiefungen, Aussparungen und/oder Durchtritts- - -
Öffnungen umfasst, in welcher ein oder mehrere Inserts festlegbar oder festgelegt sind.
Vorzugsweise umfasst der Grundkörper des Kolbens eine oder mehrere
Vertiefungen, Aussparungen und/oder Durchtrittsöffnungen, in welcher ein oder mehrere Inserts festlegbar oder festgelegt sind .
Das eine oder die mehreren Inserts sind vorzugsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder unbeweglich an dem Grundkörper, dem Kolbenhemd des Kolbens und/oder dem Kolben festlegbar oder festgelegt.
Eine formschlüssige Festlegung kann beispielsweise mittels eines Hinterschnitts realisiert werden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die eine oder die mehreren Vertiefungen, Aussparungen und/oder Durchtrittsöffnungen in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung einen oder mehrere Hinterschnitte aufweisen.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Vertiefungen und/oder Aussparungen eine Schwalbenschwanzform aufweisen .
Ein Insert kann beispielsweise in eine Vertiefung, Aussparung und/oder Durchtrittsöffnung eingerastet, verklipst oder sonstwie daran festgelegt werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass ein Insert in eine Vertiefung, Aussparung und/oder Durchtrittsöffnung eingespritzt wird . Ein Hinterschnitt wird somit vorzugsweise hinterspritzt, insbesondere um das eine oder die mehreren Inserts unbeweglich an dem Grundkörper festzulegen.
Eine unbewegliche Festlegung ist dabei insbesondere eine Festlegung eines Inserts an dem Grundkörper derart, dass das Insert relativ zu dem Grundkörper weder verdrehbar noch in axialer Richtung, in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung verschiebbar ist. - -
Ein oder mehrere Inserts umfassen vorzugsweise ein Metallmaterial oder sind aus einem Metallmaterial gebildet.
Ein Metallmaterial kann beispielsweise ein Aluminiummaterial sein.
Günstig kann es sein, wenn ein oder mehrere Inserts Aluminiumguss und/oder Grauguss umfassen oder aus Aluminiumguss und/oder aus Grauguss gebildet sind.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Inserts ein Kunststoffmaterial umfassen oder aus einem Kunststoffmaterial gebildet sind.
Das eine oder die mehreren Inserts können dabei aus einem von dem Kunststoffmaterial des Grundkörpers verschiedenen Kunststoffmaterial gebildet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Grundkörper und das eine oder die mehreren Inserts dasselbe Kunststoffmaterial umfassen oder aus demselben Kunststoffmaterial gebildet sind.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Inserts ein PEEK- Material und/oder ein PTFE-Material umfassen oder aus einem PEEK-Material und/oder aus einem PTFE-Material gebildet sind.
Der Grundkörper des Kolbens umfasst vorzugsweise ein PEEK-Material und/oder ein PTFE-Material oder ist aus einem PEEK-Material und/oder aus einem PTFE-Material gebildet.
Der Kolbenboden kann beispielsweise aus einem Metallmaterial gebildet sein oder ein Metallmaterial umfassen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Kolbenboden Aluminiumguss und/oder Grauguss umfasst oder aus
Aluminiumguss und/oder aus Grauguss gebildet ist. - -
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Kolbenboden ein Kunststoffmaterial umfasst oder aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist. Das Kunststoffmaterial ist oder umfasst vorzugsweise ein PEEK-Material und/oder ein PTFE-Material.
Das Kunststoffmaterial ist vorzugsweise ein in einem Spritzgussprozess verarbeitbares Material.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das jeweilige Bauteil des Kolbens, welches aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, in einem Spritzgussverfahren herstellbar oder hergestellt ist.
Der Kolbenboden und der Grundkörper sind vorzugsweise aus voneinander verschiedenen Materialien, insbesondere voneinander verschiedenen Kunststoffen (Kunststoffmaterialien) gebildet, wobei der Kolbenboden vorzugsweise aus einem hitze- und/oder druckbeständigen Kunststoff gebildet ist, während der Grundkörper vorzugsweise aus einem Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizienten gebildet ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der Kolben ein oder mehrere Gleitelemente umfasst, welche insbesondere formschlüssig und/oder stoffschlüssig in oder an einer oder mehreren Gleitelementaufnahmen des Grundkörpers angeordnet oder anordenbar sind.
Das eine oder die mehreren Gleitelemente dienen vorzugsweise der
Abstützung des Kolbens am Zylinder.
Das eine oder die mehreren Gleitelemente sind beispielsweise Inserts. Vorzugsweise weisen das eine oder die mehreren Gleitelemente einzelne oder mehrere der Merkmale und/oder Vorteile auf, welche im Zusammenhang mit einem Insert beschrieben sind . - -
Ein Gleitelement ist beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet oder umfasst ein Kunststoffmaterial.
Eine Gleitelementaufnahme ist insbesondere eine Vertiefung, Aussparung und/oder Durchtrittsöffnung in einem Grundkörper des Kolbens, insbesondere im Kolbenhemd des Kolbens.
Ein oder mehrere Gleitelemente und/oder ein oder mehrere Gleitelementaufnahmen sind vorzugsweise in Umfangsrichtung ringförmig an dem Grundkörper angeordnet. Alternativ oder ergänzend hierzu kann eine streifenförmige Anordnung in axialer Richtung vorgesehen sein. Zudem kann alternativ oder ergänzend hierzu eine punktförmige oder fleckenförmige Anordnung eines oder mehrerer Gleitelemente und/oder eines oder mehrerer Gleitelementaufnahmen vorgesehen sein.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Kolben ein oder mehrere unbeweglich mit dem Grundkörper verbundene Kunststoffelemente umfasst.
Ein Kunststoffelement ist ein aus einem Kunststoffmaterial gebildetes und/oder ein ein Kunststoffmaterial umfassendes Element.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Kunststoffelement ein Insert und/oder ein Gleitelement ist.
Ein Kunststoffelement weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit einem Insert und/oder einem Gleitelement beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Günstig kann es sein, wenn ein oder mehrere Kunststoffelemente, Inserts und/oder Gleitelemente gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt an dem Grundkörper, insbesondere einem Kolbenhemd des Grundkörpers, angeordnet sind. - -
Der Grundkörper umfasst oder bildet vorzugsweise ein Kolbenhemd des Kolbens und/oder einen Kolbenboden des Kolbens und/oder eine Bolzenaufnahme des Kolbens.
Der Grundkörper ist dabei vorzugsweise einstückig oder mehrteilig, beispielsweise zweiteilig, dreiteilig oder vierteilig, ausgebildet.
Günstig kann es sein, wenn der Grundkörper ein Metallmaterial umfasst oder aus einem Metallmaterial gebildet ist.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Grundkörper ein Kunststoffmaterial umfasst oder aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist.
Ein oder mehrere Kunststoffelemente des Kolbens sind vorzugsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig in oder an einer oder mehreren Kunststoffelementaufnahmen des Grundkörpers angeordnet oder anordenbar. Eine Kunststoffelementaufnahme ist insbesondere eine Insertaufnahme und/oder Gleitelementaufnahme.
Beispielsweise ist eine Kunststoffelementaufnahme durch eine Vertiefung, Aussparung und/oder Durchtrittsöffnung gebildet.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Kolben eine oder mehrere Vertiefungen, Aussparungen und/oder Durchtrittsöffnungen umfasst, in welcher ein oder mehrere Kunststoffelemente festlegbar oder festgelegt sind . Insbesondere kann dabei eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige und/oder unbewegliche Festlegung vorgesehen sein.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der Grundkörper eine oder mehrere Nuten aufweist, in welchen ein oder mehrere Kunststoffelemente angeordnet sind . - -
Eine Nut ist dabei insbesondere eine Vertiefung und/oder Aussparung, beispielsweise eine ringförmige und/oder streifenförmige Vertiefung und/oder Aussparung.
Günstig kann es sein, wenn das eine oder die mehreren Kunststoffelemente in einer radialen Richtung des Kolbens mindestens ungefähr 50 %, vorzugsweise mindestens ungefähr 60 %, in der einen oder den mehreren Nuten vertieft angeordnet sind.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Kunststoffelemente in einer radialen Richtung des Kolbens mindestens ungefähr 20 %, vorzugsweise mindestens ungefähr 30 %, über die eine oder die mehreren Nuten hinausragen.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das eine oder die mehreren Kunststoffelemente derart in einer oder mehreren Nuten des Grundkörpers angeordnet sind, dass das eine oder die mehreren Kunststoffelemente in radialer Richtung ungefähr zwei Drittel in der Nut vertieft angeordnet sind und ein Drittel über die Nut hinausragen .
Vorzugsweise weisen zwei oder mehr Bauteile des Kolbens, insbesondere der Grundkörper, der Kolbenboden, die Bolzenaufnahme, das Kolbenhemd, ein oder mehrere Kunststoffelemente, ein oder mehrere Gleitelemente und/oder ein oder mehrere Inserts, zumindest näherungsweise dieselbe Wärmedehnung auf. Beispielsweise kann eine Abweichung der jeweiligen Wärmeausdehnungskoeffizienten von höchstens ungefähr 50 %, beispielsweise höchstens ungefähr 30 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 10 %, vorgesehen sein.
Insbesondere ein Kunststoffmaterial ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass dessen Wärmausdehnungskoeffizient mit einer Abweichung von höchstens ungefähr 50 %, beispielsweise höchstens ungefähr 30 %, vorzugsweise höchstens ungefähr 10 %, dem Wärmeausdehnungskoeffizienten eines - - verwendeten Metallmaterials, beispielsweise Aluminiumguss oder Grauguss, entspricht.
Der erfindungsgemäße Kolben ist vorzugsweise in einer Kolbenvorrichtung verwendbar.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch eine Kolbenvorrichtung, welche einerseits einen oder mehrere Zylinder zur Aufnahme eines oder mehrerer Kolben und andererseits einen oder mehrere erfindungsgemäße Kolben umfasst.
Die Kolbenvorrichtung ist beispielsweise eine Motorvorrichtung zur Umwandlung von Druckkräften in Bewegungsenergie.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Kolbenvorrichtung eine Kompressorvorrichtung zur Erzeugung von komprimierten Gasen unter Verwendung von mechanischer Energie ist.
Die Zylinder der Kolbenvorrichtung sind vorzugsweise Kreiszylinder, insbesondere Hohlzylinder.
Ein Kolben weist vorzugsweise eine im Wesentlichen zylindrische Form, insbesondere kreiszylindrische Form, auf.
Der Kolben ist vorzugsweise ein Tauchkolben .
Ein Kolbenhemd des Kolbens, welches insbesondere durch den Grundkörper gebildet ist, weist vorzugsweise eine im Wesentlichen (hohl-)kreiszylindrische Form auf.
Ein Kolbenboden weist vorzugsweise die Form einer Kreisscheibe auf. - -
Mittels eines in der Bolzenaufnahme aufgenommenen Bolzens ist der Kolben mit einer Pleuelstange verbindbar. Mittels der Pleuelstange ist der Kolben vorzugsweise an eine Kurbelwelle gekoppelt. Auf diese Weise kann eine Drehbewegung der Kurbelwelle zur Erzeugung einer linearen Bewegung des
Kolbens genutzt werden.
Ferner kann eine lineare Bewegung des Kolbens vorzugsweise zur Erzeugung einer Drehbewegung der Kurbelwelle genutzt werden.
Die Pleuelstange ist vorzugsweise drehbar an dem Kolbenbolzen gelagert.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Kolbenbolzen drehbar an der Bolzenaufnahme gelagert ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens.
Der vorliegenden Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem ein stabil ausgebildeter und zuverlässig einsetzbarer Kolben einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens gelöst, wobei der Kolben einen Grundkörper umfasst, der einen Kolbenboden des Kolbens kraftwirksam mit einer Bolzenaufnahme des Kolbens verbindet.
Erfindungsgemäß kann dabei beispielsweise vorgesehen sein, dass der Grundkörper des Kolbens aus einem Kunststoffmaterial hergestellt wird .
Der Grundkörper kann dabei beispielsweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. - -
Vorzugsweise ist eine werkzeugfallende Herstellung des Grundkörpers vorgesehen. Bei einer werkzeugfallenden Herstellung ist insbesondere vorgesehen, dass der Grundkörper nach einer Entnahme desselben aus einem Formwerkzeug zur Herstellung desselben nicht weiter bearbeitet werden muss.
Günstig kann es sein, wenn ein oder mehrere Inserts des Kolbens bei der Herstellung des Grundkörpers mit Material des Grundkörpers umspritzt werden.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Inserts nach der Herstellung des Grundkörpers an dem Grundkörper angeordnet, insbesondere an den Grundkörper angespritzt, werden.
Bei einem weiteren Verfahren kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper des Kolbens hergestellt wird und dass dann ein oder mehrere Kunststoffelemente an dem Grundkörper angeordnet werden, so dass diese unbeweglich an dem Grundkörper festgelegt sind .
Der Grundkörper wird dabei beispielsweise in einem Metallgussverfahren hergestellt.
Ein oder mehrere Kunststoffelemente des Kolbens werden vorzugsweise an den Grundkörper angespritzt, insbesondere in einem Spritzgussverfahren.
Günstig kann es sein, wenn ein oder mehrere Kunststoffelemente aus einem Innenraum des Kolbens heraus durch eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen hindurch an dem Grundkörper angeordnet, insbesondere an den Grundkörper angespritzt, werden.
Eine dem Innenraum des Kolbens abgewandte Außenseite des Kolbens ist dabei vorzugsweise mittels eines Spalts beabstandet von einem Zylinder angeordnet. - -
Kunststoffmaterial zur Herstellung des einen oder der mehreren Kunststoffelemente kann dabei vorzugsweise teilweise in den Spalt eindringen und aushärten. Durch eine exakte Einstellung des Spalts können das eine oder die mehreren Kunststoffelemente hierdurch mit hoher Genauigkeit hergestellt werden.
Als Material des einen oder der mehreren Kunststoffelemente wird vorzugsweise ein Material gewählt, welches einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der um höchstens ungefähr 50 %, insbesondere höchstens ungefähr 30 %, beispielsweise höchstens ungefähr 10 %, von einem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Grundkörpers abweicht.
Ferner können der erfindungsgemäße Kolben, die erfindungsgemäße Kolbenvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen :
Günstig kann es sein, wenn der Kolben eine gegenüber Aluminiumkolben oder Stahlkolben reduzierte Masse aufweist.
Ein Grundkörper des Kolbens umfasst vorzugsweise eine Bolzenaufnahme. Ein zusätzliches Lager (Kolbenbolzenlager) ist vorzugsweise entbehrlich.
Der Kolben ist vorzugsweise dauertemperaturfest. Eine PTFE-Gleitschicht ist vorzugsweise entbehrlich und kann sich somit im Betrieb der Kolbenvorrichtung auch nicht von dem Kolben ablösen.
Der Kolben ist vorzugsweise ohne großen Montageaufwand wirtschaftlich herstellbar.
Im Vergleich zu einem vollständig aus einem Metallmaterial gebildeten Kolben ergibt sich im Betrieb der Kolbenvorrichtung vorzugsweise eine geringere Geräuschentwicklung, wenn ein erfindungsgemäßer Kolben verwendet wird . - -
Der Kolben ist vorzugsweise mit einem Druck im Bereich des Kolbenbodens von mindestens ungefähr 10 bar, vorzugsweise mindestens ungefähr 20 bar, beispielsweise mindestens ungefähr 30 bar, betreibbar. Vorzugsweise ist der Kolben in einem Temperaturbereich betreibbar, welcher sich mindestens zwischen -40 °C und 150 °C erstreckt.
Punktförmige oder fleckenförmige Inserts, Kunststoffelemente und/oder Gleitelemente können beispielsweise als Noppen oder Nieten ausgebildet sein.
Ein Füllstoffanteil eines Kunststoffmaterials beträgt vorzugsweise zwischen ungefähr 30 % und ungefähr 50 %.
Günstig kann es sein, wenn der gesamte Kolben samt Kolbenboden, Grundkörper, Bolzenaufnahme und Kolbenhemd einstückig ausgebildet ist. Als Material für einen solchen Kolben ist dann insbesondere ein tribologisch modifiziertes Polyetheretherketon-Compound- Kunststoffmaterial vorgesehen.
Ein oder mehrere Kunststoffelemente bilden vorzugsweise ein oder mehrere Führungsleisten, Führungsringe und/oder Führungspunkte, welche insbesondere symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet und/oder gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt an dem Grundkörper angeordnet sein können.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Kunststoffelemente ungleichmäßig verteilt und/oder asymmetrisch ausgebildet sind, insbesondere derart, dass an Stellen mit höheren Querkräften im Betrieb des Kolbens eine größere Anlagefläche (Gleitfläche) zur Anlage des Kolbens an dem Zylinder vorgesehen ist als an Stellen mit geringeren Querkräften.
Eine größere Anlagefläche (Gleitfläche) kann dabei insbesondere durch eine größere Anzahl oder größer dimensionierte Führungsleisten, Führungsringe und/oder Führungspunkte realisiert sein. - -
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen :
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Kolbenvorrichtung, welche eine erste Ausführungsform eines in einem Zylinder bewegbaren Kolbens umfasst;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Kolbens, bei welcher ein Grundkörper des Kolbens mit linearen Gleitschienen versehen ist;
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch den Kolben aus Fig. 2 längs der Linie 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform eines Kolbens, bei welcher ein Grundkörper mit zwei ringförmigen Gleitelementen versehen ist;
Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch den Kolben aus Fig. 4 längs der Linie 5-5 in Fig. 4;
Fig. 6 eine der Fig. 2 entsprechende schematische Seitenansicht einer vierten Ausführungsform eines Kolbens, bei welcher ein Grundkörper mit Gleitpunkten versehen ist;
Fig. 7 einen schematischen Querschnitt durch den Kolben aus Fig . 6 längs der Linie 7-7 in Fig. 6;
Fig. 8 einen schematischen Längsschnitt durch eine fünfte Ausführungsform eines Kolbens, bei welcher ein Kunststoff-Grundkörper und - - ein einen Kolbenboden bildendes metallisches Insert vorgesehen sind;
Fig. 9 einen der Fig . 8 entsprechenden schematischen Längsschnitt durch eine sechste Ausführungsform eines Kolbens, bei welcher ein Kunststoff-Grundkörper und als Gleitlager für eine Bolzenaufnahme dienende Inserts vorgesehen sind; und
Fig. 10 einen der Fig . 8 entsprechenden schematischen Längsschnitt durch eine siebte Ausführungsform eines Kolbens, bei welcher ein Kunststoff-Grundkörper und ein Kunststoff-Kolbenboden vorgesehen sind, wobei der Grundkörper und der Kolbenboden aus voneinander verschiedenen Kunststoffmaterialien gebildet sind .
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine in Fig . 1 dargestellte erste Ausführungsform eines Kolbens 100 ist beispielsweise Bestandteil einer Kolbenvorrichtung 102, insbesondere einer Kompressorvorrichtung 104 zur Erzeugung von unter Druck stehenden Gasen.
Die Kolbenvorrichtung 102 umfasst neben dem Kolben 100 einen Zylinder 106, in welchem der Kolben 100 längs einer axialen Richtung 108 des Kolbens 100 verschieblich gelagert ist.
Der Kolben 100 ist mittels eines Kolbenbolzens 110 an einer Pleuelstange 112 angeordnet.
Die Pleuelstange 112 ist an einer Kurbelwelle 114 gelagert.
Mittels des Kolbenbolzens 110 und der Pleuelstange 112 ist somit eine
Verbindung zwischen dem Kolben 100 und der Kurbelwelle 114 hergestellt. - -
Insbesondere ist dabei eine Verbindung derart vorgesehen, dass der Kolben 100 längs der axialen Richtung 108 linear beweglich ist, um die Kurbelwelle 114 rotierend anzutreiben . Alternativ hierzu, wie insbesondere bei einer Kompressorvorrichtung 104 vorgesehen, kann durch eine Rotation der
Kurbelwelle 114 eine lineare Bewegung des Kolbens 100 erzielt werden.
Der Kolben 100 umfasst einen Grundkörper 116, beispielsweise einen einstückigen Grundkörper 116, welcher den gesamten Kolben 100 bildet.
Der Grundkörper 116 kann beispielsweise ein Metallgussbauteil oder ein Kunststoff-Spritzgussbauteil sein.
Der Kolben 100 umfasst einen Kolbenboden 118, welcher im Betrieb der Kolbenvorrichtung 102 einem Druckraum 120 der Kolbenvorrichtung 102 zugewandt angeordnet ist und mit unter Druck gesetzten oder unter Druck zu setzenden Betriebsgasen in direkten Kontakt kommt.
Ferner umfasst der Kolben 100 ein Kolbenhemd 122, welches den Kolbenboden 118 bei der Bewegung des Kolbens 100 innerhalb des Zylinders 106 abstützt und stabilisiert.
Das Kolbenhemd 122 ist insbesondere als ein Hohlzylinder ausgebildet, an welchen sich der im Wesentlichen kreisscheibenförmige Kolbenboden 118 anschließt.
Der Kolben 100 umfasst ferner eine Bolzenaufnahme 124 zur Aufnahme des Kolbenbolzens 110 und somit zur Verbindung mit der Pleuelstange 112.
Im Betrieb der Kolbenvorrichtung 102 ist ein geringer Spalt zwischen dem Kolben 100 und einer Zylinderwand 126 des Zylinders 106 nicht zu vermeiden. Zur Abdichtung des Druckraums 120 in Richtung der Kurbelwelle 114 ist somit eine Dichtung erforderlich. - -
Diese Dichtung kann beispielsweise durch einen (nicht dargestellten) Kolbenring ermöglicht werden. Ein solcher Kolbenring ist insbesondere ein Bauteil, welches in einer Kolbenringnut 128 des Kolbens 100 angeordnet ist. Der Kolbenring ist dabei insbesondere beweglich in der Kolbenringnut 128 aufgenommen.
Eine in den Fig. 2 und 3 dargestellte zweite Ausführungsform eines Kolbens 100 unterscheidet sich von der in Fig . 1 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass der Grundkörper 116 mehrere, beispielsweise acht, Inserts 130 umfasst.
Die Inserts 130 sind dabei beispielsweise als Gleitelemente 132 ausgebildet und dienen der optimalen Führung des Kolbens 100 an der Zylinderwand 126 des Zylinders 106.
Die Inserts 130 sind dabei parallel zur axialen Richtung 108 ausgerichtet und bilden Gleitschienen 134 oder Führungsstege 136 des Kolbens 100.
Die Inserts 130 sind dabei insbesondere unbeweglich an dem Grundkörper 116 festgelegt.
Der Grundkörper 116 umfasst hierzu mehrere, beispielsweise acht, Vertiefungen 138 oder Aussparungen 140, welche jeweils einen Hinterschnitt 142 aufweisen, so dass die Inserts 130 in senkrecht zur axialen Richtung 108 ausgerichteten radialen Richtungen 144 nach außen hin formschlüssig an dem Grundkörper 116 festgelegt sind.
Die Inserts 130 sind dabei insbesondere in einer Kolbenwandung 146 des Kolbenhemds 122 des Kolbens 100 angeordnet und erstrecken sich über vorzugsweise mindestens ungefähr 90 % einer Gesamthöhe des Kolbenhemds 122. - -
Die Vertiefungen 138 oder Aussparungen 140 bilden bei der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform Gleitelementaufnahmen 148 zur Aufnahme der als Gleitelemente 132 ausgebildeten Inserts 130.
Wie insbesondere Fig . 3 zu entnehmen ist, sind die Inserts 130 vertieft in der Kolbenwandung 146 des Kolbenhemds 122 des Kolbens 100 angeordnet, so dass vorzugsweise lediglich ein geringer Teil des jeweiligen Inserts 130, beispielsweise ungefähr 20 % bis ungefähr 30 %, über die Kolbenwandung 146 hervorsteht.
Zwei einander gegenüberliegend angeordnete Inserts 130 sind im Bereich der Bolzenaufnahme 124 unterbrochen ausgebildet.
Die in den Fig . 2 und 3 dargestellte zweite Ausführungsform des Kolbens 100 ist beispielsweise dadurch herstellbar, dass zunächst der Grundkörper 116, welcher insbesondere den Kolbenboden 118 und das Kolbenhemd 122 um- fasst, in einem Kunststoff-Spritzgussverfahren oder in einem Metallgussverfahren hergestellt wird . Die Vertiefungen 138 oder Aussparungen 140 werden dabei insbesondere bereits während des Gießprozesses gebildet oder nachträglich eingebracht, beispielsweise eingefräst.
Die Inserts 130 werden vorzugsweise in die Vertiefungen 138 oder Aussparungen 140 hineingespritzt, insbesondere in einem Kunststoff-Spritzgussverfahren .
Das Material des Grundkörpers 116 und das Material der Inserts 130 wird dabei vorzugsweise so gewählt, dass die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Grundkörpers 116 und der Inserts 130 zumindest näherungsweise identisch sind, insbesondere eine Abweichung von höchstens ungefähr 50 % aufweisen.
Im Übrigen stimmt die in den Fig. 2 und 3 dargestellte zweite Ausführungsform eines Kolbens 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig. 1 dar- - - gestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in den Fig . 4 und 5 dargestellte dritte Ausführungsform eines Kolbens 100 unterscheidet sich von der in den Fig. 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Inserts 130 ringförmig ausgebildet und in entsprechend ringförmigen Vertiefungen 138 oder Aussparungen 140 an dem Grundkörper 116 angeordnet sind .
Die Inserts 130, beispielsweise zwei solcher Inserts 130, sind somit als Gleitringe 150 oder Führungsringe 152 ausgebildet.
Im Übrigen stimmt die in den Fig . 4 und 5 dargestellte dritte Ausführungsform eines Kolbens 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den Fig . 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in den Fig . 6 und 7 dargestellte vierte Ausführungsform eines Kolbens 100 unterscheidet sich von der in den Fig. 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Inserts 130 als Gleitpunkte 154 oder Führungsstützpunkte 156 ausgebildet sind .
Die Inserts 130 sind dabei im Wesentlichen gleichmäßig an dem Grundkörper 116 verteilt angeordnet.
Zur Festlegung der Inserts 130 sind anstelle von Vertiefungen 138 oder Aussparungen 140 Durchtrittsöffnungen 158 in der Kolbenwandung 146 des Kolbenhemds 122 vorgesehen.
Die Inserts 130 erstrecken sich dabei ausgehend von einem Innenraum 160 des Kolbenhemds 122 durch die Durchtrittsöffnungen 158 hindurch bis zu einer Außenseite 162 des Kolbenhemds 122. - -
Die Inserts 130 weisen dabei vorzugsweise einen im Wesentlichen I-förmigen Querschnitt auf und sind somit formschlüssig in den Durchtrittsöffnungen 158 festgelegt.
Die Inserts 130 können dabei insbesondere dadurch einfach und hochgenau hergestellt werden, dass ein Material, insbesondere ein Kunststoffmaterial, der Inserts 130 aus dem Innenraum 160 in radialer Richtung 144 nach außen durch die Durchtrittsöffnungen 158 gedrückt wird .
Die Außenseite 162 des Kolbenhemds 122 ist dabei vorzugsweise mit einer zylindrischen Form umgeben, wobei zwischen dem Kolbenhemd 122 und der zylindrischen Form ein geringer Spalt gebildet ist.
Innerhalb dieses Spalts kann sich das durch die Durchtrittsöffnungen 158 hin- durchgepresste Material der Inserts 130 ausbreiten, um letztlich die
gewünschte Form der Inserts 130, insbesondere der Gleitpunkte 154 oder Führungsstützpunkte 156, herzustellen.
Im Übrigen stimmt die in den Fig. 6 und 7 dargestellte vierte Ausführungsform eines Kolbens 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den Fig . 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in Fig . 8 dargestellte fünfte Ausführungsform eines Kolbens 100 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform im
Wesentlichen dadurch, dass der Kolben 100 zweiteilig ausgebildet ist.
Dabei ist ein beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildeter Grundkörper 116 mit einem den Kolbenboden 118 bildenden Insert 130 versehen.
Das den Kolbenboden 118 bildende Insert 130 ist beispielsweise aus einem metallischen Material gebildet und mittels einer Nut-Feder-Verbindung mit dem Kunststoff-Grundkörper 116 verbunden. - -
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper 116 formschlüssig in einem Spritzgussverfahren an das Insert 130, welches den Kolbenboden 118 bildet, angespritzt ist.
Der Grundkörper 116 umfasst bei der in Fig . 8 dargestellten fünften Ausführungsform des Kolbens 100 somit lediglich die Bolzenaufnahme 124 und das Kolbenhemd 122.
Das den Kolbenboden 118 bildende Insert 130 umfasst ferner noch die
Kolbenringnut 128.
Dadurch, dass das vorzugsweise metallische Insert 130 den Kolbenboden 118 bildet, kann der Kolben 100 für Hochtemperaturanwendungen und/oder Hochdruckanwendungen genutzt werden, ohne eine Beschädigung des Kunststoff- Grundkörpers 116 zu riskieren.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 8 dargestellte fünfte Ausführungsform des Kolbens 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig . 1 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Hinsichtlich der Materialwahl des Grundkörpers 116 und des Inserts 130 wird zudem auf die entsprechenden Ausführungen betreffend die zweite bis vierte Ausführungsform Bezug genommen.
Eine in Fig . 9 dargestellte sechste Ausführungsform eines Kolbens 100 unterscheidet sich von der in Fig. 8 dargestellten fünften Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass der Grundkörper 116 das Kolbenhemd 122, den Kolbenboden 118 und die Kolbenringnut 128 umfasst. Zudem umfasst der Grundkörper 116 auch die Bolzenaufnahme 124. - -
Allerdings sind zwei Inserts 130 vorgesehen, welche als Gleitlager 164 in der Bolzenaufnahme 124 dienen.
Die Gleitlager 164 können dabei insbesondere nach der Herstellung des Grundkörpers 116 an demselben angeordnet oder in denselben eingebracht werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Gleitlager 164 Inserts 130 sind, welche bei der Herstellung des Grundkörpers 116 mit dem Material des Grundkörpers 116 umspritzt werden.
Durch die Verwendung von Gleitlagern 164, welche insbesondere aus Metall und/oder aus einem Gleitlagerwerkstoff hergestellt sind, kann die Festigkeit und/oder Langzeitbeständigkeit des Kolbens 100 im Bereich der Bolzenaufnahme 124 optimiert werden.
Im Übrigen stimmt die in Fig . 9 dargestellte sechste Ausführungsform eines Kolbens 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig . 8 dargestellten fünften Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende
Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in Fig . 10 dargestellte siebte Ausführungsform eines Kolbens 100 unterscheidet sich von der in Fig. 8 dargestellten fünften Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass sowohl der Kolbenboden 118 als auch der Grundkörper 116 aus einem Kunststoffmaterial gebildet sind .
Hierbei sind jedoch vorzugsweise voneinander verschiedene Kunststoffmaterialien vorgesehen.
Als Material für den Grundkörper 116 ist insbesondere ein tribologisch modifiziertes Kunststoffmaterial vorgesehen, welches eine zuverlässige und verschleißarme Führung des Kolbens 100 in dem Zylinder 106 gewährleistet. - -
Der Kolbenboden 118, welcher insbesondere als Insert 130 ausgebildet und formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Grundkörper 116 verbunden ist, ist vorzugsweise aus einem hochfesten und hochtemperaturbeständigen Kunststoffmaterial gebildet.
Im Übrigen stimmt die in Fig. 10 dargestellte siebte Ausführungsform des Kolbens 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig . 8 dargestellten fünften Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende
Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .

Claims

Patentansprüche
1. Kolben (100) für eine Kolbenvorrichtung (102), wobei der Kolben (100) Folgendes umfasst:
einen Kolbenboden (118) zur Aufnahme und/oder Erzeugung von Druckkräften;
eine Bolzenaufnahme (124) zur Aufnahme eines Kolbenbolzens (110);
einen Grundkörper (116) zur Kraftübertragung zwischen dem Kolbenboden (118) und der Bolzenaufnahme (124) im Betrieb des Kolbens (100).
2. Kolben (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Grundkörper (116) aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist.
3. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der Grundkörper (116) und der Kolbenboden (118) aus demselben Material und/oder einstückig miteinander ausgebildet sind .
4. Kolben (100) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (116) und der Kolbenboden (118) aus voneinander verschiedenen Materialien gebildet sind.
5. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (100) ein oder mehrere Inserts (130) umfasst, welche an oder in dem Grundkörper (116) angeordnet sind .
6. Kolben (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Grundkörper (116), insbesondere ein Kolbenhemd (122) des Kolbens (100), eine oder mehrere Vertiefungen (138), Aussparungen (140) und/oder Durchtrittsöffnungen (158) umfasst, in welcher ein oder mehrere Inserts (130) festlegbar oder festgelegt sind, insbesondere formschlüssig und/oder stoffschlüssig unbeweglich festlegbar oder festgelegt sind.
7. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Inserts (130) ein Metallmaterial, insbesondere Aluminiumguss und/oder Grauguss, umfassen oder aus einem Metallmaterial, insbesondere aus Aluminiumguss und/oder aus Grauguss, gebildet sind .
8. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Inserts (130) ein Kunststoffmaterial, insbesondere ein PEEK-Material und/oder ein PTFE-Material, umfassen oder aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem PEEK- Material und/oder aus einem PTFE-Material, gebildet sind .
9. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenboden (118) ein Metallmaterial, insbesondere Aluminiumguss und/oder Grauguss, umfasst oder aus einem Metallmaterial, insbesondere aus Aluminiumguss und/oder aus Grauguss, gebildet ist.
10. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenboden (118) ein Kunststoffmaterial, insbesondere ein PEEK-Material und/oder ein PTFE-Material, umfasst oder aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem PEEK-Material und/oder aus einem PTFE-Material, gebildet ist.
11. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (100) ein oder mehrere Gleitelemente (132) umfasst, welche insbesondere formschlüssig und/oder stoffschlüssig in oder an einer oder mehreren Gleitelementaufnahmen (148) des Grundkörpers (116) angeordnet oder anordenbar sind.
12. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (100) ein oder mehrere unbeweglich mit dem Grundkörper (116) verbundene Kunststoffelemente (130, 132) umfasst.
13. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass der Grundkörper (116) ein Kolbenhemd (122) des Kolbens (100) umfasst oder ein Kolbenhemd (122) des Kolbens (100) bildet.
14. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (116) ein Metallmaterial, insbesondere Aluminiumguss und/oder Grauguss, umfasst oder aus einem Metallmaterial, insbesondere aus Aluminiumguss und/oder aus Grauguss, gebildet ist.
15. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (116) ein Kunststoffmaterial, insbesondere ein PEEK-Material und/oder ein PTFE-Material, umfasst oder aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem PEEK-Material und/oder einem PTFE-Material, gebildet ist.
16. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (100) ein oder mehrere Kunststoffelemente (130, 132) umfasst, welche formschlüssig und/oder stoffschlüssig in oder an einer oder mehreren Kunststoffelementaufnahmen (148) des Grundkörpers (116) angeordnet oder anordenbar sind.
17. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (100) eine oder mehrere Vertiefungen (138), Aussparungen (140) und/oder Durchtrittsöffnungen (158) umfasst, in welcher ein oder mehrere Kunststoffelemente (130, 132) unbeweglich festlegbar oder festgelegt sind, insbesondere formschlüssig und/oder stoffschlüssig unbeweglich festlegbar oder festgelegt sind.
18. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (116) eine oder mehrere Nuten (138, 140) aufweist, in welchen ein oder mehrere Kunststoffelemente (130, 132) angeordnet sind, wobei das eine oder die mehreren Kunststoffelemente (130, 132) in einer radialen Richtung (144) des Kolbens (100) mindestens ungefähr 50 %, vorzugsweise mindestens ungefähr 60 %, in der einen oder den mehreren Nuten (138, 140) vertieft angeordnet sind .
19. Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (116) eine oder mehrere Nuten (138, 140) aufweist, in welchen ein oder mehrere Kunststoffelemente (130, 132) angeordnet sind, wobei das eine oder die mehreren Kunststoffelemente (130, 132) in einer radialen Richtung (144) des Kolbens (100) mindestens ungefähr 20 %, vorzugsweise mindestens ungefähr 30 %, über die eine oder die mehreren Nuten (138, 140) hinausragen.
20. Kolbenvorrichtung (102), umfassend einen oder mehrere Zylinder (106) zur Aufnahme eines oder mehrerer Kolben (100) und einen oder mehrere Kolben (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 19.
21. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (100), welcher einen Grundkörper (116) umfasst, der einen Kolbenboden (118) des Kolbens (100) kraftwirksam mit einer Bolzenaufnahme (124) des Kolbens (100) verbindet, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Herstellen des Grundkörpers (116) des Kolbens (100) aus einem Kunststoffmaterial.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der
Grundkörper (116) in einem Spritzgussverfahren hergestellt wird .
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Inserts (130) des Kolbens (100) bei der Herstellung des Grundkörpers (116) mit Material des Grundkörpers (116) umspritzt werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Inserts (130) nach der Herstellung des Grundkörpers (116) an dem Grundkörper (116) angeordnet, insbesondere an den Grundkörper (116) angespritzt, werden.
25. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (100), welcher einen Grundkörper (116) umfasst, der einen Kolbenboden (118) des Kolbens (100) kraftwirksam mit einer Bolzenaufnahme (124) des Kolbens (100) verbindet, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Herstellen des Grundkörpers (116) des Kolbens (100);
Anordnen eines oder mehrerer Kunststoffelemente (130, 132) an dem Grundkörper (116), so dass diese unbeweglich an dem Grundkörper (116) festgelegt sind.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der
Grundkörper (116) in einem Metallgussverfahren hergestellt wird .
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Kunststoffelemente (130, 132) des Kolbens (100) an den Grundkörper (116) angespritzt werden, insbesondere in einem Spritzgussverfahren.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Kunststoffelemente (130, 132) aus einem Innenraum (160) des Kolbens (100) heraus durch eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen (158) hindurch an dem Grundkörper (116) angeordnet, insbesondere an den Grundkörper (116) angespritzt, werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass als Material des einen oder der mehreren Kunststoffelemente (130, 132) ein Material gewählt wird, welches einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der um höchstens ungefähr 50%, insbesondere höchstens ungefähr 30%, von einem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Grundkörpers (116) abweicht.
PCT/EP2015/077894 2014-11-27 2015-11-27 Kolben, kolbenvorrichtung und verfahren zur herstellung eines kolbens WO2016083565A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014224235.5 2014-11-27
DE102014224237.1 2014-11-27
DE102014224235.5A DE102014224235A1 (de) 2014-11-27 2014-11-27 Kolben, Kolbenvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Kolbens
DE102014224237.1A DE102014224237A1 (de) 2014-11-27 2014-11-27 Kolben, Kolbenvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Kolbens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016083565A1 true WO2016083565A1 (de) 2016-06-02

Family

ID=54705621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/077894 WO2016083565A1 (de) 2014-11-27 2015-11-27 Kolben, kolbenvorrichtung und verfahren zur herstellung eines kolbens

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2016083565A1 (de)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3115070A (en) * 1961-10-18 1963-12-24 Gen Motors Corp Composite piston
FR2484042A1 (fr) * 1980-06-04 1981-12-11 Rhone Poulenc Ind Piston composite pour moteur a explosion
US4440069A (en) * 1982-06-11 1984-04-03 Standard Oil Corporation (Indiana) Composite piston and process
GB2162614A (en) * 1984-08-03 1986-02-05 Ae Plc Bearing surfaces for internal combustion engine pistons
US5174193A (en) * 1990-06-23 1992-12-29 T&N Technology Limited Pistons for engines or motors
JP2005282417A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Toyota Motor Corp 内燃機関用ピストン
DE102011100521A1 (de) * 2010-08-10 2012-02-16 Mahle International Gmbh Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung
US20140130663A1 (en) * 2012-11-12 2014-05-15 Cameron International Corporation Crosshead lubrication system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3115070A (en) * 1961-10-18 1963-12-24 Gen Motors Corp Composite piston
FR2484042A1 (fr) * 1980-06-04 1981-12-11 Rhone Poulenc Ind Piston composite pour moteur a explosion
US4440069A (en) * 1982-06-11 1984-04-03 Standard Oil Corporation (Indiana) Composite piston and process
GB2162614A (en) * 1984-08-03 1986-02-05 Ae Plc Bearing surfaces for internal combustion engine pistons
US5174193A (en) * 1990-06-23 1992-12-29 T&N Technology Limited Pistons for engines or motors
JP2005282417A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Toyota Motor Corp 内燃機関用ピストン
DE102011100521A1 (de) * 2010-08-10 2012-02-16 Mahle International Gmbh Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung
US20140130663A1 (en) * 2012-11-12 2014-05-15 Cameron International Corporation Crosshead lubrication system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0512138B1 (de) Hochdruckwasserpumpe für Reinwasser
EP2935860B1 (de) Kolben-kraftstoffpumpe für eine brennkraftmaschine
EP0389414B1 (de) Hubkolbenkompressor
EP1275888B1 (de) Kolbenring
DE10227014B4 (de) Zwei-Komponenten Lagerschale für ein umspritztes Kugelgelenk
EP3555502B1 (de) Kolbenring für einen kolbenverdichter sowie kolbenverdichter
DE102018003752B4 (de) Parksperrenmodul zur Betätigung einer Parksperre in einem Kraftfahrzeug
AT502630A1 (de) Bauelement, insbesondere formteil, mit einer beschichtung
DE102006004027A1 (de) Ölfreier/Trockenlauf-Luftkompressor mit einer verbesserten Dichtung
DE2823323A1 (de) Dichtanordnung und verfahren zur abdichtung gegenueberliegender, hin- und herbeweglicher flaechen
WO2016096516A1 (de) Dichtungsanordnung und verfahren zur montage einer dichtungsanordnung
EP0284772A2 (de) Komplettkolben
DE102005051177A1 (de) Elektromagnetische Stelleinheit
DE4424672A1 (de) Kolben-Gleitschuh-Anordnung
EP0953113B1 (de) Hubkolbenkompressor
DE102007031306B4 (de) Gaseinblasventil
WO2019215036A1 (de) ELEKTRONIKEINHEIT UND ELEKTRISCHE FLUIDPUMPE SOWIE VERSCHLIEßELEMENT
WO2016083565A1 (de) Kolben, kolbenvorrichtung und verfahren zur herstellung eines kolbens
DE102014224237A1 (de) Kolben, Kolbenvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Kolbens
DE102014224235A1 (de) Kolben, Kolbenvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Kolbens
DE202011105842U1 (de) Schließeinheit einer Kunststoffverarbeitungsmaschine, insbesondere einer Spritzgießmaschine
EP0739450B1 (de) Dichtungsanordnung an einer kolben-zylinder-einheit
WO2018153923A1 (de) Führungselement, kolbenvorrichtung und verfahren zur herstellung eines führungselements
DE102019217959A1 (de) Exzenterachse mit Lagerhülsen und Verfahren zur Herstellung einer Exzenterachse
DE102020202174A1 (de) Dichtungsanordnung, Pumpe und Verfahren zur Herstellung einer Dichtungsanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15801424

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15801424

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1