DE19910582A1 - Gebauter Kolben - Google Patents

Abstract

Bei einem gebauten Kolben mit einem Oberteil aus Stahl und einem mit dem Oberteil verschraubten Unterteil, das die Naben beinhaltet, soll das Unterteil bezüglich Festigkeit und Freiheit von Werkstofffehlern verbessert werden und wirtschaftlich herstellbar sein. DOLLAR A Hierzu besteht das Unterteil aus AFP-Stahl, vorzugsweise nach DIN EN 10267 und mit Titanzusatz und es sind die Naben des Unterteils vorzugsweise nicht mit Buchsen bewehrt.

Description

Die Erfindung betrifft gebaute Kolben nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Kolben sind aus der Praxis bekannt.

Die bekannten Kolben weisen meist Unterteile aus gepreßtem Aluminium oder aus Gußeisen auf. Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Unterteile festigkeitsmäßig zunehmend an Grenzen stoßen und daß insbesondere bei Unterteilen aus Gußeisen diese Grenzen durch - trotz erhöhten Prüfaufwands - kaum auszuschließende Gießfehler gegeben sind.

Die Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für gattungsgemäße Kolben ein Unterteil bereitzustellen, das den erhöhten Festigkeitsanforderungen genügt.

Eine Lösung dieses Problems wird bei gattungsgemäßen Kolben durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Durch die schmiedetechnische Herstellung des Unterteils in Verbindung mit dem Werkstoff AFP-Stahl wird ein wirtschaft­ lich herstellbares Unterteil mit hoher Festigkeit bereitge­ stellt.

Da das Gefüge des AFP-Stahls durch entsprechende Wärmefüh­ rung beim Schmiedeprozeß eingestellt wird, besteht bei gro­ ßen Bauteilen - Unterteile gebauter Kolben dürfen als sol­ che gelten - die Gefahr, daß sich nicht über den gesamten Querschnitt das gewünschte Gefüge einstellt. Als Mittel zur Einstellung des gewünschten Gefüges - insbesondere hin­ sichtlich der Korngröße - kann gemäß Anspruch 3 dem AFP- Stahl Titan zugesetzt werden. Als günstiger AFP-Stahl hat sich der Stahl 38MnVS6 erwiesen.

Gemäß Anspruch 4 kann auf die Verwendung von Buchsen im Na­ benbereich verzichtet werden, wenn der Kolbenbolzen und/oder die Bolzennaben beschichtet sind. Dabei ist insbe­ sondere an Phosphatieren gedacht.

Durch den erfindungsgemäßen Unterteil-Werkstoff ist es au­ ßerdem möglich, die Flächenpressungen im Bolzenbereich zu erhöhen.

Vorteilhaft wird die untere Länge des gebauten Kolben auf weniger als 40% des Kolbendurchmessers zurückgenommen, da hierdurch Gewicht eingespart wird und schmiedetechnische Probleme vermieden werden. Durch den höheren E-Modul von Stahl im Vergleich zu Grauguß und Aluminium wird dennoch eine gleichwertige Geradführung erreicht.

Im Unterteilboden werden spanend eine oder mehrere Ausneh­ mungen zur Aufnahme von Kühlöl eingebracht.

Der Durchmesserbereich für erfindungsgemäße Unterteile be­ ginnt bei ca. 160 mm. Bedingt durch die erhöhte Werkstoff­ festigkeit können lokal verglichen mit gegossenen Untertei­ len die Wandstärken geringer sein. Allerdings werden durch die zum Schmieden notwendigen Anzugsschrägen teilweise auch höhere Wandstärken erreicht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen gebauten Kolben im Querschnitt in DR-GDR-Richtung.

Ein gebauter Kolben 1 besteht aus einem Oberteil 2 aus ge­ schmiedetem Stahl, das mit einem Unterteil 3 aus geschmie­ detem AFP-Stahl mit einer zentral angeordneten Schraube 4 verbunden ist. Das Unterteil ist buchsenlos ausgeführt.

Die untere Länge des Unterteils beträgt weniger als 40% des Kolbendurchmessers.

Da Oberteil 2 und Unterteil 3 gleichsinnig schraffiert sind, wurde die Trennfuge zwischen beiden durch eine stär­ kere Strichstärke hervorgehoben.

Claims (9)

1. Gebauter Kolben mit einem Oberteil (2) aus Stahl und einem mit dem Oberteil verschraubten Unterteil (3), das die Naben beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (3) aus fließgepreßtem oder geschmie­ detem, ausscheidungshärtendem ferritisch perlitischem Stahl (AFP-Stahl) besteht.

2. Gebauter Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Unterteils (3) ein AFP-Stahl nach Stahl-Eisen-Werkstoffblatt DIN EN 10267 ist.

3. Gebauter Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der AFP-Stahl zusätzlich einen Titan-Anteil von 0,01-0,05 Gew.-% aufweist.

4. Gebauter Kolben nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Naben des Kolbens (1) nicht mit Buchsen bewehrt sind und daß der Bolzen und/oder die Nabenbohrungen des Kolbens (1) beschichtet sind.

5. Gebauter Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenbohrungen und/oder der Bolzen des Kolbens (1) phosphatiert sind.

6. Gebauter Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die maximal auftretende Flächenpressung in der Nabe < 85 N/mm² ist.

7. Gebauter Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Länge, d. h. die in Axialrichtung des Kolbens (1) gemessene Distanz zwischen Mitte der Bolze­ nachse bis zum Schaftende < 40% des Kolbendurchmessers ist.

8. Gebauter Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil lokal (3) variierende Anzugsschrägen aufweist.

9. Gebauter Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (3) in dem dem Oberteil (2) benach­ barten Bereich eine oder mehrere Ausnehmungen zur Auf­ nahme von Kühlöl aufweist, die durch spanende Bearbei­ tung hergestellt sind.