CH422426A - Verfahren zur Herstellung von flüssigkeitsgekühlten Kolben und nach dem Verfahren hergestellter Kolben - Google Patents

Description

  Verfahren     zur    Herstellung von flüssigkeitsgekühlten Kolben und nach dem     Verfahren     hergestellter Kolben    Die immer höhere     spezifische    Leistung von       Brennkraftmaschinen,    insbesondere von Dieselmoto  ren für Nutzfahrzeuge, stellt unter anderem auch an  die Kolben dieser Motoren immer grössere Anforde  rungen bezüglich Festigkeit und thermischer Bela  stungsfähigkeit. Man hat deshalb bereits     Dieselmo-          torkolb,en.    mit einer     Flüssigkeitskühlung    ausgerüstet,  wie sie bei stationären Grossmotoren seit langem       üblich    ist.

   Die Anordnung von Hohlräumen für die       Kühlflüssigkeit    im     Kolbenboden        bedingt        jedoch    be  sondere Herstellungsverfahren für die Kolben. Es ist  bereits bekannt, die Kolben mehrteilig auszubilden,  also z. B. im Bereiche des Kolbenbodens einen als       Kolbenringträger    dienenden Ring durch Auf  schrumpfen, Verschrauben oder Schweissen zu befe  stigen. In diesem Ring und/oder im Kolben kann  dann ein ringförmiger Kühlkanal vorgesehen werden.  Diese Lösungen haben jedoch nicht voll befriedigt.  Bei der mechanischen Verbindung durch Schrauben  und beim Aufschrumpfen besteht die Gefahr, dass  sich im Betrieb die Teile wieder lösen.

   Auch das  Schweissen nach den verschiedenen bekannten Ver  fahren, wie     Stumpfschweissung,    Autogenschweissung,       Schutzgasschweissung    oder elektrische     Lichtbogen-          schweissung,    hat verschiedene Nachteile. Der Werk  stoff wird an der Schweissstelle meist     überhitzt,     wodurch seine Eigenschaften je nach Legierung     in     unerwünschter Weise     verändert    werden. Zudem tre  ten beim Schweissen oft Deformationen auf, die auch  durch die anschliessende Nachbearbeitung nicht voll  ausgeglichen werden     können.     



  Die Erfindung bezweckt, die bei den bisher be  kannten Herstellungsverfahren auftretenden Nach  teile zu beheben. Sie betrifft ein Verfahren     zur    Her  stellung von Kolben für     Brennkraftmaschinen    mit  einem Hohlraum im Kolbenboden für Flüssigkeits-         kühlung,    insbesondere     Ölkühlung    und ist dadurch  gekennzeichnet, dass man den     Kolbenrohling    durch  Pressen oder Giessen herstellt, wobei am Kolben  schaft in Abstand vom Kolbenboden zwei über den       ganzen        Umfang    verlaufende Absätze vorgesehen  werden, an denen sich der Innendurchmesser des  Kolbens erweitert,

   dass man hierauf auf den dem  Kolbenboden näheren ersten Absatz eine abgepasste  Zwischenwand auflegt und     anschliessend    mittels  eines     Hilfsmatrizenkerns    das Material des zweiten  Absatzes durch Nachpressen derart verformt, dass es  sich als rundum verlaufender Wulst auf die Zwi  schenwand legt und diese fixiert, worauf die Fertig  bearbeitung des Kolbens durch Bohr- und Dreharbei  ten erfolgt.  



  Die     Erfindung        betrifft    ferner einen nach dem er  findungsgemässen Verfahren hergestellten Kolben.  Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass er im Ab  stand vom Kolbenboden eine einen     Flüssigkeitskühl-          raum    begrenzende,     eingepresste    Zwischenwand auf  weist.  



  In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von  nach dem     erfindungsgemässen    Verfahren hergestell  ten Kolben, sowie schematisch     einige    Verfahrens  schritte dargestellt. Es zeigen:       Fig.    1 einen     Axialschnitt    durch     einen    Kolben,  wobei in der rechten     Hälfte    die Schnittfläche durch  das     Kolbeiibelzenauge        und,    in     der        linken    Hälfte     senk-          recht        dazu        verläuft,

            Fig.    2,     Fig.    3 und     Fig.    4 in     schematischer    Darstel  lung     Axialschnitte    durch einen Kolbenrohling in ver  schiedenen Phasen des Herstellungsverfahrens und       Fig.    5 einen     Axialschrnitt    in     zwei        zueinander        senk-          rechten    Ebenen     einer        zweiten        Ausführungsform     eines Kolbens.

        Der in     Fig.    1 dargestellte Kolben     weist    einen ge  schlossenen     Kühlraum    1 unterhalb des Kolbenbodens  2 auf. Der Raum 1 ist durch eine Zwischenwand 3  begrenzt, die durch vorspringende Wulste 4 befestigt  ist. Zwei     Bohrungen    6     verbinden    den     Kühlraum    1  mit den Bohrungen 5 der     Kolbenbolzenaugen.    Durch  diese Bohrungen 5 wird das als     Kühlflüssigkeit    die  nende     Schmieröl    z. B. über Nuten in den nicht darge  stellten     Kolbenbolzen    zu- und     abgeführt.     



  Die Herstellung eines solchen Kolbens erfolgt  gemäss den in den     Fig.2-4    dargestellten     Verfah-          rensschritten.    Zuerst wird ein     Kolbenrohling        gemäss          Fig.    2 gepresst oder gegossen. Die     ebenfalls    vorhan  denen Vorsprünge für die     Kolbenbolzenaugen    sind in  den     Fig.    2-4 nicht gezeichnet. Am Kolbenschaft sind  zwei über den ganzen     Umfang    verlaufende Absätze 7  und 8 vorgesehen.

   Auf den Absatz 7 wird, wie in       Fig.3    dargestellt, die Zwischenwand 3 aufgelegt,  deren Umriss genau demjenigen des Kolbenschaftes  in der Zone zwischen dem ersten und zweiten Absatz  7     bzw.    8 entspricht. Hierauf wird     mittels    eines     Matri-          zenkernes    das Material des Absatzes 8 kalt oder  warm gegen die Zwischenwand 3 gepresst.

   Die Zwi  schenwand 3 wird nun durch den Wulst 4 festge  klemmt, wie dies auch in     Fig.    1 dargestellt     ist.        An-          schliessend    wird der     Kolbenrohling    auf übliche Weise  fertig bearbeitet, d. h. mit     Ringnuten        und    Bohrungen  für den     Kolbenbolzen    .und die     KühlbLu-    und     abfuhr     versehen und     Überschliffen.     



  Die     Zwischenwand    3 kann     verhältnismässig    dünn  gehalten werden. Sie soll aus einem Werkstoff     herge-          stellt    sein, der einen     ähnlichen        Wärmeausdehnungs-          koeffizienten    aufweist wie das Kolbenmaterial. Es  kommt     beispielsweise    eine Leichtmetall-Legierung  auf Aluminium- oder     Magnesiumbasis    oder auch ein       austenitischer    Stahl in Frage. Als Kolbenmaterial  kommt     eine    der     bekannten    Leichtmetall-Legierungen  in Frage, z.

   B. eine     siliciumhaltige        Aluminiumlegie-          rung    oder auch gesintertes Aluminium. Die     Haftung     zwischen der     eingepressten    Zwischenwand 3 und dem  Kolbenmaterial kann, ähnlich wie beim     Al-Fin        Ver-          bundgussverfahren    durch     Aufbringen    einer dünnen  metallischen Zwischenschicht durch Diffusionshaf  tung     verbessert    werden.  



  Zur     Steigerung    der     Kühlwirkung    können der Kol  benboden auf der Innenseite und/oder die Zwischen  wand mit     oberflächenvergrössernden        Kühlrippen     oder     ähnlichen    Vorsprüngen versehen werden. Im  Zwischenboden 3 kann ein kleines Loch vorgesehen    sein, damit beim     Einpressvorgang    die eingeschlos  sene Luft entweichen kann. Vor     Fertigstellung    des  Kolbens muss dann dieses Loch z. B. durch     Schweis-          sen        verschlossen    werden.  



  In     Fig.5    ist ein     Dieselmotorkolben    dargestellt,  welcher im Kolbenboden eine     herzartige    Brennkam  mer 9 aufweist. Die Zwischenwand 3, welche     einen          Kühlraum    1     abgrenzt,        ist        nach    dem bereits beschrie  benen Verfahren befestigt. Der Rohling     für        diesen     Kolben wird     vorzugsweise    gegossen.

   Dies     ermöglicht     die Anordnung von     Aussparungen    10 zwischen Kol  benboden und     Bolzenaugen,    sowie die gezeichnete  Ausbildung des     Brennraumes    10.  



  Gegebenenfalls könnte aber auch ein     Rohling    für  einen Kolben nach     Fig.    5 kalt- oder warmgepresst  werden, wobei nachträglich die     hinterschnittenen     Aussparungen durch Fräsen erzeugt werden müssten.  Die Befestigung der Zwischenwand 3     erfolgt    jedoch  in jedem Fall durch Einpressen mittels     eines        Matri-          zenkerns.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung von Kolben für Brennkraftmaschinen mit einem Hohlraum im Kol benboden für Flüssigkeitskühlung, insbesondere Ölkühlung, dadurch gekennzeichnet, dass man den Kolbenrohling durch Pressen oder Giessen herstellt, wobei am Kolbenschaft in Abstand vom Kolbenbo den (2) zwei über den ganzen Umfang verlaufende Absätze (7, 8) vorgesehen werden, an denen sich der Innendurchmesser des Kolbens erweitert, dass man hierauf auf den dem Kolbenboden (2) näheren ersten Absatz (7) eine abgepasste Zwischenwand (3)

   auflegt und anschliessend mittels eines Hilfsmatrizenkerns das Material des zweiten Absatzes (8) durch Nach pressen derart verformt, dass es sich als rundum ver laufender Wulst (4) auf die Zwischenwand legt und diese fixiert, worauf die Fertigbearbeitung des Kol bens durch Bohr- und Dreharbeiten erfolgt.

   II. Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I hergestellter Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass er im Abstand vom Kolbenboden (2) eine einen Flüssig keitskühlraum (1) begrenzende, eingepresste Zwi schenwand (3) aufweist. UNTERANSPRUCH Kolben nach Patentanspruch II, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Zwischenwand (3) und/oder die Innenseite des Kolbenbodens (2) mit Kühlrippen oder zapfen versehen ist.