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WO2018114223A1 - Verfahren zum herstellen eines einteiligen kolbens für einen verbrennungsmotor durch schmieden und derart hergestellter kolben - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines einteiligen kolbens für einen verbrennungsmotor durch schmieden und derart hergestellter kolben Download PDF

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Publication number
WO2018114223A1
WO2018114223A1 PCT/EP2017/080383 EP2017080383W WO2018114223A1 WO 2018114223 A1 WO2018114223 A1 WO 2018114223A1 EP 2017080383 W EP2017080383 W EP 2017080383W WO 2018114223 A1 WO2018114223 A1 WO 2018114223A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
cooling channel
section
opening
forged
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2017/080383
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Timo Linke
Rainer Scharp
Matthias Seifried
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Publication of WO2018114223A1 publication Critical patent/WO2018114223A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/18—Making machine elements pistons or plungers
    • B21K1/185—Making machine elements pistons or plungers with cooling channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/20—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
    • 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 
    • F02F2003/0007—Monolithic pistons; One piece constructions; Casting of pistons

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a one-piece piston for an internal combustion engine by forging.
  • the invention also relates to a piston produced by this method.
  • Steel pistons can be produced, for example, by forging, wherein after completion of the forging process a circumferential cooling channel is introduced by a machining from below.
  • this machining not only increases the cycle time, but also the cycle time
  • the present invention therefore addresses the problem of providing a method for producing a one-piece piston for an internal combustion engine by means of forging, which no longer has the disadvantages known from the prior art.
  • the present invention is based on the general idea, for the first time in a forged, one-piece piston to forge a cooling channel at least in some areas, whereby the previously required for the production of such a piston rotation process for introducing the cooling channel omitted, or at least can be greatly reduced.
  • the piston produced by the method according to the invention has a
  • Piston head with a ring section and an integrally formed with the piston head piston skirt.
  • a piston channel is provided in the piston head, that is, usually open towards the bottom and at least partially encircling cooling channel.
  • at least two pockets interrupted in the circumferential direction by an at least equal number of webs and open toward the piston skirt are then forged, which form the later cooling channel.
  • the individual bags are in
  • Made bags which eliminates the hitherto required machining and the entire manufacturing process can be significantly streamlined and reduced in terms of its cost.
  • at least two pockets are formed during forging, resulting in two webs interrupting the respective pockets in the circumferential direction.
  • a bag forming or forming the later cooling channel is produced by a punch pressed in from below while forging. As this is in the area of Box walls, for example, is not possible, usually webs are arranged there. It is thus possible for the first time with the method according to the invention
  • Methods are forged at least four in the circumferential direction by an at least equal number of webs interrupted and open towards the piston skirt pockets that form the later cooling channel. At four in
  • the cooling channel is reworked exclusively in the area of the support surface, but otherwise remains unprocessed.
  • Combustion chamber or the piston head pointing towards the area of the cooling channel thus remains completely unprocessed and thereby has compared to a machining production of the cooling channel a forging own and greater surface roughness in the region of the cooling channel, whereby a larger surface is available for heat exchange and thus a piston produced by the process according to the invention can additionally effect a better cooling of the heavily loaded areas, such as, for example, a combustion chamber trough and a top land.
  • a piston produced by the process according to the invention can additionally effect a better cooling of the heavily loaded areas, such as, for example, a combustion chamber trough and a top land.
  • At least one cooling channel cover is attached, wherein the breakthrough is made in at least one web such that a remaining there between the piston and the cooling channel cover cross-section at least half as large as a cross section of an inlet opening in the
  • Cooling channel In this way, a sufficient flow of the cooling medium, for example. Oil, between two adjacent pockets and thus ensuring a cooling capacity can be guaranteed.
  • the present invention is further based on the general idea of a one-piece forged piston according to the method described above
  • an axial height of at least one aperture is at least 10% of an axial height of the cooling channel at its highest point.
  • the cooling channel at least partially extends up to a second annular groove.
  • the cooling channel is thus pulled so far upwards in terms of its axial height, that the temperature-critical areas of the piston, such as, for example, land, ring and / or
  • Combustion bowl can be cooled reliably. A sufficient amount
  • Cooling of the aforementioned, temperature-critical regions of the piston is essential for a high functional reliability of the piston and a long life thereof.
  • Fig. 1 is a sectional view through a means of a
  • Fig. 2 is a sectional view taken along the section plane B-B through the
  • Fig. 3 is a sectional view through the according to the invention
  • FIGS. 1 and 3 one according to the invention
  • piston 1 illustrated in FIGS. 1 to 3 is now produced as follows: First, a piston blank is inserted into a corresponding one
  • Forged tool (not shown) inserted and then made the piston 1 by forging. At the same time at least two in
  • Circumferential direction 6 (see Fig. 2) interrupted by an at least equal number of webs 7 and the piston shaft 4 out, that is in the present case according to FIGS. 1 and 3 downwardly open pockets 9 forged, which form the later cooling channel 8 ,
  • a chisel an at least partially encircling support surface 1 1 for a cooling channel cover 12th
  • At least two pockets 9 are introduced by forging, but it is also conceivable that at an increased required rigidity of the piston 1, a web 7, z. For example, behind so located radially inward, can remain to a tread 14 (see left pockets 9 and web 7 in FIG.
  • Secondary movement can be influenced.
  • a cross section of the opening 13 is at least half as large as a cross section of an inlet opening.
  • An axial height h of at least one opening 13 amounts to at least 10% of an axial height H of the cooling channel 8 at its highest point, as shown for example in FIG. 1. This is also to ensure that that the cross section of the opening 13 is so large that a reliable circulation of cooling medium, for example. Oil, in the cooling channel 8 between two
  • the axial height H of the cooling channel 8 extends at least partially up to a second annular groove 16a to both the ring section 3 and the combustion bowl 5 of the piston 1, that is, the temperature-critical areas of the piston 1 to be able to cool reliably.
  • a forged piston 1 can be produced inexpensively and with relatively low cycle time, since the cooling channel 8 in the form of at least two interrupted in the circumferential direction by webs 7 pockets 9 already forged and therefore not subsequently introduced by a machining operation got to.
  • the piston 1 according to the invention can thus be offered more cost-effectively as a forged piston 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines einteiligen Kolbens (1) für einen Verbrennungsmotor durch Schmieden, mit einem einstückig mit einem Kolbenkopf (2) ausgebildeten Kolbenschaft (4), wobei im Kolbenkopf (2) ein zum Kolbenschaft (4) hin offener und zumindest teilweise umlaufender Kühlkanal (8) vorgesehen ist, bei dem, zumindest zwei in Umfangsrichtung (6) durch eine zumindest gleiche Anzahl an Stegen (7) unterbrochene und zum Kolbenschaft (4) hin offene Taschen (9) mitgeschmiedet werden, die den späteren Kühlkanal (8) bilden, anschließend eine zumindest teilweise umlaufende Auflagefläche (11) für eine Kühlkanalabdeckung (12) eingestochen wird, wobei ein Durchbruch (13) in zumindest einem Steg (7) eingebracht und so eine fluidische Verbindung zwischen zumindest zwei benachbarten Taschen (9) geschaffen wird. Die Erfindung betrifft auch einen derart hergestellten einteiligen Schmiedekolben.

Description

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES EINTEILIGEN KOLBENS FÜR EINEN
VERBRENNUNGSMOTOR DURCH SCHMIEDEN UND DERART HERGESTELLTER KOLBEN
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines einteiligen Kolbens für einen Verbrennungsmotor durch Schmieden. Die Erfindung betrifft außerdem einen nach diesem Verfahren hergestellten Kolben.
Einteilige Stahlkolben bzw. Kolben generell, sind hinlänglich bekannt,
insbesondere aus der DE 10 2006 045 728 A1 .
Stahlkolben können bspw. durch Schmieden hergestellt werden, wobei nach Abschluss des Schmiedeverfahrens ein umlaufender Kühlkanal durch eine spanabhebende Bearbeitung von unten eingebracht wird. Diese spanabhebende Bearbeitung erhöht jedoch nicht nur die Taktzeit, sondern auch die
Herstellungskosten für einen derartig hergestellten Kolben. Besonders das Drehen der Kühlkanalgeometrie in den geschmiedeten Kolben stellt dabei zudem eine technisch aufwendige Lösung dar.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, ein Verfahren zur Herstellung eines einteiligen Kolbens für einen Verbrennungsmotor mittels Schmieden anzugeben, welches die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht mehr aufweist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, erstmals bei einem durch Schmieden hergestellten, einteiligen Kolben einen Kühlkanal zumindest bereichsweise gleich mit einzuschmieden, wodurch der bislang zur Herstellung bei einem solchen Kolben erforderliche Drehprozess zum Einbringen des Kühlkanals entfallen, zumindest aber stark reduziert werden kann. Der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Kolben weist dabei einen
Kolbenkopf mit einer Ringpartie sowie einen einstückig mit dem Kolbenkopf ausgebildeten Kolbenschaft auf. Im Kolbenkopf ist dabei ein zum Kolbenschaft hin, das heißt üblicherweise nach unten hin offener und zumindest teilweise umlaufender Kühlkanal vorgesehen. Erfindungsgemäß werden nun zumindest zwei in Umfangsrichtung durch eine zumindest gleiche Anzahl an Stegen unterbrochene und zum Kolbenschaft hin offene Taschen mitgeschmiedet, die den späteren Kühlkanal bilden. Die einzelnen Taschen sind dabei in
Umfangsrichtung somit durch die Stege voneinander getrennt, bilden jedoch im Bereich der Taschen bereits die endgültige Kontur des späteren Kühlkanals. Nach dem Schmieden wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere mittels eines schräg zur Kolbenachse geführten Stechmeißels, eine zumindest teilweise umlaufende Auflagefläche für eine Kühlkanalabdeckung eingestochen, wobei mit dem Stechmeißel ein Durchbruch in zumindest einem Steg eingebracht und so eine fluidische Verbindung zwischen zumindest zwei in Umfangsrichtung benachbarten Taschen geschaffen wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit ein Großteil des Kühlkanals bereits beim Schmieden durch die
Taschen hergestellt, wodurch die bislang hierfür erforderliche spanabhebende Bearbeitung entfallen und das gesamte Herstellungsverfahren deutlich gestrafft und hinsichtlich seiner Kosten reduziert werden kann. Üblicherweise werden dabei zumindest zwei Taschen beim Schmieden eingeformt, woraus sich zwei die jeweiligen Taschen in Umfangsrichtung unterbrechende Stege ergeben. Eine den späteren Kühlkanal ausformende bzw. bildende Tasche entsteht dabei durch einen beim Schmieden von unten eingedrückten Stempel. Da dies im Bereich der Kastenwände bspw. nicht möglich ist, sind dort üblicherweise Stege angeordnet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit erstmals möglich,
geschmiedete Kolben deutlich kostengünstiger anzubieten als bisher.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden zumindest vier in Umfangsrichtung durch eine zumindest gleiche Anzahl an Stegen unterbrochene und zum Kolbenschaft hin offene Taschen mitgeschmiedet, die den späteren Kühlkanal bilden. Bei vier in
Umfangsrichtung durch ebenfalls vier dazwischen angeordnete Stege
unterbrochene Taschen werden die Stege im Bereich der Kastenwände angeordnet, so dass der Kolben in diesem Bereich keinen oder lediglich einen marginalen Steifigkeitsverlust erfährt.
Zweckmäßig wird der Kühlkanal ausschließlich im Bereich der Auflagefläche nachbearbeitet, bleibt ansonsten jedoch unbearbeitet. Der zu einer
Brennraummulde bzw. zum Kolbenkopf hin zeigende Bereich des Kühlkanals bleibt somit komplett unbearbeitet und weist dadurch im Vergleich zu einer spanabhebenden Herstellung des Kühlkanals eine dem Schmiedeverfahren eigene und größere Oberflächenrauigkeit im Bereich des Kühlkanals auf, wodurch eine größere Oberfläche zum Wärmetausch zur Verfügung steht und dadurch ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Kolben zusätzlich eine bessere Kühlung der hoch belasteten Bereiche, wie bspw. einer Brennraummulde und einem Feuersteg, bewirken kann. Durch den Wegfall der Nachbearbeitung im oberen Bereich lassen sich ebenfalls Herstellungskosten reduzieren.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird zumindest eine Kühlkanalabdeckung angebracht, wobei der Durchbruch in zumindest einem Steg derart hergestellt wird, dass ein dort zwischen dem Kolben und der Kühlkanalabdeckung verbleibender Querschnitt zumindest halb so groß ist wie ein Querschnitt einer Zulauföffnung in den
Kühlkanal. Hierdurch soll eine ausreichende Strömung des Kühlmediums, bspw. Öl, zwischen zwei benachbarten Taschen und damit eine Gewährleistung einer Kühlleistung gewährleistet werden können.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen einteiligen Schmiedekolben nach dem zuvor beschriebenen Verfahren
herzustellen, bei welchem eine axiale Höhe zumindest eines Durchbruchs zumindest 10% einer axialen Höhe des Kühlkanals an seiner höchsten Stelle beträgt. Auch dieser Grenzwert soll wiederum einen Minimalquerschnitt des Durchbruchs im Vergleich zu einem Querschnitt des Kühlkanals und damit ein ausreichendes und zuverlässiges Umlaufen des Kühlmediums gewährleisten, was letztlich für eine zuverlässige Kühlung des Kolbens erforderlich ist.
Zweckmäßig reicht bei dem erfindungsgemäßen Kolben der Kühlkanal zumindest bereichsweise bis zu einer zweiten Ringnut. Der Kühlkanal ist somit hinsichtlich seiner axialen Höhe soweit nach oben gezogen, dass die temperaturkritischen Bereiche des Kolbens, wie bspw. Feuersteg, Ringpartie und/oder
Brennraummulde, zuverlässig gekühlt werden können. Eine ausreichende
Kühlung der zuvor erwähnten, temperaturkritischen Bereiche des Kolbens ist dabei essentiell für eine hohe Funktionszuverlässigkeit des Kolbens und eine lange Lebensdauer desselben.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen mittels eines
erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Kolben,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene B-B durch den
Kolben aus Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung durch den nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Kolben entsprechend der Fig. 1 , jedoch bei einer um 90° verdrehten Schnittebene.
Entsprechend den Fig. 1 und 3, weist ein nach einem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellter einteiliger Kolben 1 für einen nicht gezeigten
Verbrennungsmotor einen Kolbenkopf 2 mit einer Ringpartie 3 sowie einen einstückig mit dem Kolbenkopf 2 ausgebildeten Kolbenschaft 4 auf. Im Bereich seines Kolbenkopfes 2 besitzt der hier dargestellte Kolben 1 eine
Brennraummulde 5. Zudem ist im Kolbenkopf 2 ein zum Kolbenschaft 4 hin offener und zumindest teilweise umlaufender Kühlkanal 8 vorgesehen. Erfindungsgemäß wird nun der gemäß den Fig. 1 bis 3 dargestellte Kolben 1 wie folgt hergestellt: Zunächst wird ein Kolbenrohling in ein entsprechendes
Schmiedewerkzeug (nicht dargestellt) eingelegt und anschließend der Kolben 1 durch Schmieden hergestellt. Hierbei werden zugleich zumindest zwei in
Umfangsrichtung 6 (vgl. Fig. 2) durch eine zumindest gleiche Anzahl an Stegen 7 unterbrochene und zum Kolbenschaft 4 hin, das heißt im vorliegenden Fall gemäß den Fig. 1 und 3 nach unten hin offene Taschen 9 mitgeschmiedet, die den späteren Kühlkanal 8 bilden. Nach dem Schmieden wird mittels eines schräg zur Kolbenachse 10 geführten und nicht gezeigten Stechmeißels eine zumindest teilweise umlaufende Auflagefläche 1 1 für eine Kühlkanalabdeckung 12
eingestochen, wobei mit dem Stechmeißel zugleich ein Durchbruch 13 (vgl. Fig.
1 ) in zumindest einem Steg 7 eingebracht und so eine fluidische Verbindung zwischen zumindest zwei benachbarten Taschen 9 geschaffen wird. Ein derartiger Durchbruch 13 ist dabei in den Darstellungen ausschließlich in Fig. 1 zu sehen.
Erfindungsgemäß werden dabei zumindest zwei Taschen 9 durch Schmieden eingebracht, wobei jedoch auch denkbar ist, dass bei einer erhöhten geforderten Steifigkeit des Kolbens 1 ein Steg 7, z. Bsp. hinter also radial innen gelegen, zu einer Lauffläche 14 stehen bleiben kann (vgl. linke Taschen 9 und Steg 7 in Fig.
2) . Dadurch wird die Steifigkeit des Schafts auf Druckseite im Vergleich zum Kolbenschaft 4 auf Gegendruckseite gesteigert. Somit kann die
Sekundärbewegung beeinflusst werden.
Werden dabei zwei Taschen 9 beim Schmieden eingeformt, ergeben sich mindestens zwei Stege 7. Bei vier Taschen 9 ergeben sich mindestens vier Stege 7. Je nachdem ob ein oder beide Schäfte des Kolbenschaftes 4 angebunden werden sollen, können selbstverständlich auch mehr Stege 7 entstehen.
Üblicherweise ergeben sich jedoch mindestens vier Stege 7 durch die
Kastenwände 15 (vgl. Fig. 2). Von besonderem Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist, dass der Kühlkanal 8 nicht nachträglich durch eine spanabhebende Bearbeitung eingebracht werden muss, was nicht nur eine Taktzeit verlängert, sondern zudem auch die Herstellungskosten deutlich erhöht. Durch den im oberen Teil
unbearbeiteten Kühlkanal 8, weist dieser dort aufgrund des Schmiedeprozesses auch eine zumindest geringfügig höhere Oberflächenrauigkeit auf, als dies mit einer spanabhebenden Bearbeitung der Fall wäre, wodurch sich eine vergrößerte Oberfläche zum Wärmetausch ergibt, so dass mit dem erfindungsgemäßen Kolben 1 auch eine Kühlung desselben im Bereich des Kolbenkopfs 2, das heißt insbesondere im Bereich der Ringpartie 3 bzw. der Brennraummulde 5 verbessert werden kann. Der mittels des Stechmeißels einzubringende Einstich zum
Herstellen der Auflageflächen 1 1 und der Durchbrüche 13 kann dabei
vergleichsweise einfach und kostengünstig realisiert werden.
Um ein Umlaufen des durch eine Zulauföffnung eingeführten Kühlmediums, bspw. Öl, im Kühlkanal 8 gewährleisten zu können, ist ein Querschnitt des Durchbruchs 13 zumindest halb so groß, wie ein Querschnitt einer Zulauföffnung. Der
Querschnitt des Durchbruchs 13 ist dabei einerseits durch die
Kühlkanalabdeckung 12 und andererseits durch den Kolben 1 begrenzt.
Nach dem Einbringen des Einstichs wird der Kolben 1 selbstverständlich noch gedreht, wobei in diesem Prozessschritt auch einzelne Ringnuten 16 im Bereich der Ringpartie 3 eingebracht, insbesondere eingedreht oder eingeschliffen, werden.
Eine axiale Höhe h zumindest eines Durchbruchs 13 beträgt dabei zumindest 10% einer axialen Höhe H des Kühlkanals 8 an seiner höchsten Stelle, wie dies bspw. gemäß der Fig. 1 dargestellt ist. Auch hierdurch soll gewährleistet werden, dass der Querschnitt des Durchbruchs 13 so groß ist, dass ein zuverlässiges Umlaufen von Kühlmedium, bspw. Öl, im Kühlkanal 8 zwischen zwei
benachbarten Taschen 9 und damit eine zuverlässige Kühlung des Kolbens 1 erreicht werden kann. Die axiale Höhe H des Kühlkanals 8 verläuft dabei zumindest bereichsweise bis zu einer zweiten Ringnut 16a, um sowohl die Ringpartie 3 als auch die Brennraummulde 5 des Kolbens 1 , das heißt die temperaturkritischen Bereiche des Kolbens 1 , zuverlässig kühlen zu können.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit erstmals ein geschmiedeter Kolben 1 kostengünstig und mit vergleichsweise geringer Taktzeit hergestellt werden, da der Kühlkanal 8 in Form von zumindest zwei in Umfangsrichtung durch Stege 7 unterbrochene Taschen 9 bereits mit eingeschmiedet und deshalb nicht nachträglich durch eine spanabhebende Bearbeitung eingebracht werden muss. Der erfindungsgemäße Kolben 1 lässt sich somit als geschmiedeter Kolben 1 kostengünstiger anbieten.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Herstellen eines einteiligen Kolbens (1 ) für einen
Verbrennungsmotor durch Schmieden,
- mit einem einstückig mit einem Kolbenkopf (2) ausgebildeten Kolbenschaft (4),
- wobei im Kolbenkopf (2) ein zum Kolbenschaft (4) hin offener und zumindest teilweise umlaufender Kühlkanal (8) vorgesehen ist,
bei dem,
- zumindest zwei in Umfangsrichtung (6) durch eine zumindest gleiche Anzahl an Stegen (7) unterbrochene und zum Kolbenschaft (4) hin offene Taschen (9) mitgeschmiedet werden, die den späteren Kühlkanal (8) bilden,
- anschließend eine zumindest teilweise umlaufende Auflagefläche (1 1 ) für eine Kühlkanalabdeckung (12) eingestochen wird, wobei ein Durchbruch (13) in zumindest einem Steg (7) eingebracht und so eine fluidische
Verbindung zwischen zumindest zwei benachbarten Taschen (9) geschaffen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest vier in Umfangsrichtung (6) durch eine gleiche Anzahl an Stegen (7) unterbrochene und zum Kolbenschaft (4) hin offene Taschen (9) mitgeschmiedet werden, die den späteren Kühlkanal (8) bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zumindest teilweise umlaufende Auflagefläche (1 1 ) für die
Kühlkanalabdeckung (12) mittels eines schräg zur Kolbenachse (10) geführten Stechmeißels eingestochen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine Kühlkanalabdeckung (12) angebracht wird, wobei der Durchbruch (13) in zumindest einem Steg (7) derart hergestellt wird, dass ein dort zwischen Kolben (1 ) und Kühlkanalabdeckung (12) verbleibender
Querschnitt zumindest halb so groß ist wie ein Querschnitt einer Zulauföffnung in den Kühlkanal (8).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass in eine Ringpartie (3) Nuten (16,16a) für Kolbenringe eingebracht, insbesondere eingedreht oder eingeschliffen, werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kühlkanal (8) ausschließlich mittels des Stechmeißels im Bereich der Auflagefläche (1 1 ) nachbearbeitet wird, ansonsten unbearbeitet bleibt.
7. Einteiliger Schmiedekolben (1 ), hergestellt nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. Kolben nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine axiale Höhe (h) zumindest eines Durchbruchs (13) zumindest 10% einer axialen Höhe (H) des Kühlkanals (8) an seiner höchsten Stelle beträgt.
9. Kolben nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchbruch (13) in zumindest einem Steg (7) einen Querschnitt aufweist, der zumindest halb so groß ist wie ein Querschnitt einer
Zulauföffnung in den Kühlkanal (8).
10. Kolben nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kühlkanal (8) zumindest bereichsweise bis zu einer zweiten Ringnut (16a) reicht.
PCT/EP2017/080383 2016-12-20 2017-11-24 Verfahren zum herstellen eines einteiligen kolbens für einen verbrennungsmotor durch schmieden und derart hergestellter kolben Ceased WO2018114223A1 (de)

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