DE10240510A1 - Bewehrung der Bolzenbohrung eines Kolbens - Google Patents
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Abstract
Kolben (1) für eine Brennkraftmaschine mit einem zumindest eine Ringnut (3) aufweisenden Kolbenboden (2) sowie einem Kolbenschaft (4) und Kolbennaben (5), die eine Bolzenbohrung (6) aufweisen, wobei in der Bolzenbohrung (6) eine Bolzenbuchse (7) einsetzbar ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß die Bolzenbuchse (7) aus Gußeisen besteht und mit einer Beschichtung auf derjenigen Oberfläche versehen ist, mit der Bolzenbuchse (7) in Kontakt kommt zu der Kolbennabe (5).
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
- Kolben für Brennkraftmaschinen weisen in an sich bekannter Weise Kolbennaben auf, die einen Bolzen aufnehmen, um den Kolben über eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu verbinden. Bedingt durch die immer höhere Leistungsausbeute von modernen Brennkraftmaschinen steigen gleichzeitig die Belastungen der beteiligten Bauteile, insbesondere die der Kolben. Besonders die Belastung der Kolbennaben kommt immer mehr in einen Bereich, in dem weitreichende Maßnahmen zum Auffangen dieser Belastungen unumgänglich sind. Eine Möglichkeit besteht darin, in die Bolzenbohrung eine Bolzenbuchse einzubringen. Durch die Bolzenbuchse werden die Auflagefläche vergrößert und gleichzeitig die Spannungen in der Kolbennabe verringert. Um die Belastungen der Kolbennabe zu minimieren, werden die Bolzenbuchsen zwecks Erzielung eines guten Reibverhaltens zwischen der Bolzenbuchse und dem Kolbenbolzen aus Messing hergestellt. Dadurch entstehen folgende Nachteile: Der Einpreßvorgang ist, gerade bei der Serienproduktion von Kolben für Brennkraftmaschinen, aufwendig und damit kostenintensiv, da der Kolben erwärmt und gleichzeitig die Bolzenbuchse aus Messing abgekühlt werden muß, so daß die Bolzenbuchse in die Kolbennabe eingesetzt werden kann. Außerdem ist durch diesen Einpreßvorgang gerade bei höherer Belastung des Kolbens beim Betrieb der Brennkraftmaschine der zuverlässige Sitz der Bolzenbuchse in der Kolbennabe nicht immer gewährleistet, so daß es hier zu Problemen beim Betrieb des Kolbens in der Brennkraftmaschine kommen kann. Dadurch wird die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der Brennkraftmaschine eingeschränkt.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kolben mit einer Bolzenbuchse in der Kolbennabe bereitzustellen, mit dem die eingangs geschilderten Nachteile vermieden werden.
- Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
- Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Bolzenbuchse aus einem Gußeisen-Werkstoff besteht und mit einer Beschichtung auf derjenigen Oberfläche versehen ist, mit der die Bolzenbuchse in Kontakt zu der Kolbennabe kommt. Mit dem Gußeisen-Werkstoff, insbesondere einem duktilen Gußeisen, lassen sich kostengünstig optimale Gleiteigenschaften des Bolzens erzielen. Zur Steigerung der Gleiteigenschaften kann ein Gußeisen verwendet werden, bei dem der Kohlenstoff bei der Erstarrung auch in ungebundenem Zustand als Graphit ausscheidet. Vor dem Einsetzen der Bolzenbuchse in die Nabenbohrung werden diejenigen Oberflächen der Bolzenbuchse, die in Kontakt kommen mit der Kolbennabe, mit einer Beschichtung versehen. Diese Beschichtung hat den Zweck, daß die Oberfläche der Bolzenbuchse derart vorbereitet wird, insbesondere derart vor dem Gießen des Kolbens vorbereitet wird, daß nach dem Einsetzen der Bolzenbuchse in die Kolbennabe, insbesondere nach dem Eingießen der Bolzenbuchse in den Kolbenrohling, eine innige Verbindung zwischen der Oberfläche der Bolzenbuchse und der Kolbennabe erzielt wird. So kann zum Beispiel ein Leichtmetall-Werkstoff wie Aluminium auf die Oberfläche des als Rohr ausgeführten Materials der Bolzenbuchse aufgebracht werden. Danach kann es auf die entsprechende Länge (Breite der Kolbennaben) abgesägt und eingegossen werden. Durch die Aufbringung der Beschichtung wird sichergestellt, daß zwischen dem Rohr und dem Kolbenwerkstoff eine optimale und vor allem dauerhafte Verbindung entsteht. Die Beschichtung kann beispielsweise durch Aufspritzen von Aluminium auf das Gußeisen erfolgen, wobei in besonders vorteilhafter Weise ein Flammspritzverfahren in Betracht kommt. Alternativ dazu ist es denkbar, daß die Beschichtung durch Aufschweißen des Leichtmetall-Werkstoffes, wie zum Beispiel Aluminiumschweißnähte, auf der Oberfläche der Bolzenbuchse aufbringbar ist. Ebenfalls alternativ ist denkbar, daß die Beschichtung durch Alfinieren auf der Oberfläche der Bolzenbuchse aufbringbar ist. Zu diesem Zweck wird das Rohrmaterial oder die schon abgelängte und auf Maß gebrachte Bolzenbuchse einem an sich bekannten Alfinierprozeß unterzogen, wobei flüssiges Aluminium auf die Oberfläche der Bolzenbuchse bzw. des Rohrmaterials aufgebracht wird. Dieser Alfinierprozess zur Beschichtung des Grundmaterials der Bolzenbuchse findet insbesondere dann Anwendung, wenn auch das Kolbenmaterial ein Leichtmetall-Werkstoff ist. Denn durch das Alfinieren entsteht zwischen dem Grundmaterial der Bolzenbuchse und dem Kolbenwerkstoff die optimale und dauerhafte Verbindung, die zwecks Erhöhung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Kolbens unerläßlich ist.
- Die Erfindung ist im folgenden anhand der Figur beschrieben, wobei es sich um einen einteiligen Kolben handelt, der insbesondere als Leichtmetallkolben ausgebildet ist. Selbstverständlich ist die Erfindung aber auch anwendbar auf mehrteilige Kolben, die beispielsweise aus einem Ober- und Unterteil bestehen, die mittels eines Fügeprozesses aneinander gefügt werden und auf diese Art und Weise einen einteiligen Kolben entstehen lassen. Gleiches gilt für Pendelschaftkolben, bei denen die Kolbennaben an einem Kolbenoberteil angehängt sind und dieses Kolbenoberteil über den Bolzen mit einem in etwa zylindrischen Schaft verbunden wird.
- Ein Kolben
1 weist einen Kolbenboden2 (Kolbenoberteil) mit zumindest einer Ringnut3 auf. Unterhalb des Kolbenbodens2 ist ein Kolbenschaft4 (Kolbenunterteil) vorhanden, der Kolbennaben5 aufweist. Die Kolbennaben5 weisen jeweils eine Bolzenbohrung6 auf, in die in erfindungsgemäßer Weise eine Bolzenbuchse7 eingesetzt ist, die aus Gußeisen besteht und mit einer Beschichtung auf derjenigen Oberfläche versehen ist, mit der die Bolzenbuchse7 in Kontakt kommt zu der Kolbennabe5 . Durch diese Beschichtung wird eine optimale und dauerhafte Verbindung zwischen der Bolzenbuchse7 und der Kolbennabe5 hergestellt, insbesondere dann, wenn die derart beschichtete Bolzenbuchse7 beim Gießen des Rohlings des Kolbens1 mit Gießschmelze umgeben wird. -
- 1
- Kolben
- 2
- Kolbenboden
- 3
- Ringnut
- 4
- Kolbenschaft
- 5
- Kolbennabe
- 6
- Bolzenbohrung
- 7
- Bolzenbuchse
Claims (4)
- Kolben (
1 ), für eine Brennkraftmaschine mit einem zumindest eine Ringnut (3 ) aufweisenden Kolbenboden (2 ) sowie einem Kolbenschaft (4 ) und Kolbennaben (5 ), die eine Bolzenbohrung (6 ) aufweisen, wobei in der Bolzenbohrung (6 ) eine Bolzenbuchse (7 ) einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzenbuchse (7 ) aus Gußeisen besteht und mit einer Beschichtung auf derjenigen Oberfläche versehen ist, mit der Bolzenbuchse (7 ) in Kontakt kommt zu der Kolbennabe (5 ). - Kolben (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung ein Leichtmetall-Werkstoff, insbesondere Aluminium, ist und der Kolben (1 ) ebenfalls aus einem Leichtmetall-Werkstoff besteht. - Kolben (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch Aufschweißen auf der Oberfläche der Bolzenbuchse (7 ) aufbringbar ist. - Kolben (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch Alfinieren auf der Oberfläche der Bolzenbuchse (7 ) aufbringbar ist.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN108080885A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-05-29 | 滨州博海精工机械有限公司 | 活塞冷装铜套机床 |
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| DE726157C (de) * | 1941-01-03 | 1942-10-08 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Leichtmetallkolben, insbesondere Aluminiumkolben fuer Brennkraftmaschinen |
| DE830587C (de) * | 1950-12-23 | 1952-02-07 | Aluminiumwerke Nuernberg G M B | Leichtmetallkolben mit Bodenschutzplatte |
| EP0033989A1 (de) * | 1980-02-12 | 1981-08-19 | Karl Schmidt Gmbh | Leichtmetallkolben |
| DE69613625T2 (de) * | 1995-04-25 | 2002-05-16 | Yamaha Hatsudoki K.K., Iwata | Brennkraftmaschine |
-
2002
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| CN108080885A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-05-29 | 滨州博海精工机械有限公司 | 活塞冷装铜套机床 |
| CN108080885B (zh) * | 2017-12-07 | 2023-09-29 | 滨州博海精工机械有限公司 | 活塞冷装铜套机床 |
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