Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor,

Stand der Technik

Bei Kolben von Verbrennungsmotoren ist die Festigkeit der so genannten Kolbenbolzenbohrungen, in denen der Kolbenbolzen zur Verbindung mit einem Pleuel aufgenommen ist, von

besonderer Wichtigkeit . Die erforderliche Festigkeit kann insbesondere durch eine schnelle Abschreckung des Gusses erfolgen. Nach der derzeitigen Vorgehensweise erfolgt ein derartiges Abschrecken erst außerhalb der Kokille, wenn der gesamte Kolben soweit erstarrt ist, dass er aus der so genannten Kokille entformt werden kann.

Die DE 10 2005 027 540 A1 betrifft ein Verfahren zur

Herstellung eines Kolbens für Verbrennungsmotoren, bei dem die Gießform geöffnet wird, bevor die Schmelze im Bereich eines Speisers erstarrt ist. Nachfolgend kann der Kolben entnommen und außerhalb der Gießform gekühlt werden. Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von Kolben für

Verbrennungsmotoren zu schaffen, mit denen die Festigkeit insbesondere im Bereich der KoIbenbolzenbohrungen verbessert werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt zum einen durch das im Anspruch 1 beschriebene Verfahren.

Demzufolge wird bereits nach einer Randschichterstarrung im Bereich zumindest einer Kolbenbolzenbohrung zumindest eine dort vorgesehene Pinole zurückgezogen und dieser Bereich durch durch zumindest eine Pinole (14) zugeführtes Kühlmittel gekühlt. Hierdurch kann der Bereich der

Kolbenbolzenbohrungen, insbesondere die weitgehend

zylindrische Innenfläche derselben schneller gekühlt und abgeschreckt werden, als dies bei der derzeitigen

Vorgehensweise möglich ist, so dass die Festigkeit in diesen Bereichen in vorteilhafter Weise erhöht wird. Hierzu muss lediglich eine gewisse Randschichterstarrung abgewartet werden, die es ermöglicht, eine dort vorgesehene Pinole zurückzuziehen, ohne die Form des Kolbens in diesem Bereich zu gefährden. Bei einer Pinole handelt es sich im

Wesentlichen um einen weitgehend zylindrischen oder leicht konischen Gießkern, der beim Gießen gewissermaßen den später für den Kolbenbolzen vorgesehenen Raum freihält und um den herum somit das die spätere Kolbenbolzenbohrung umgebende Material geformt wird. Zum Begriff der Kolbenbolzenbohrung ist zu betonen, dass diese nicht notwendigerweise durch Bohren als verfahrensmäßige Vorgehensweise ausgebildet sein muss. Vielmehr handelt es sich um üblicherweise zwei im Wesentlichen zylindrische Öffnungen, in denen die beiden Enden eines Kolbenbolzens aufgenommen werden, während sich dazwischen im Einbauzustand das Pleuel befindet. Das die Kolbenbolzenbohrungen umgehende Material kann durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise somit schneller gekühlt und abgeschreckt werden, als dies bislang möglich ist, so dass eine schnellere und gerichtetere Erstarrung möglich ist, was zu einer erhöhten Festigkeit führt. Mit anderen Worten wird die Erstarrungsgeschwindigkeit des Kolbenmaterials insbesondere im Bereich der Kolbenbolzenbohrungen erhöht, was zu einem Abschrecken und einer erhöhten Festigkeit führt. Ferner kann durch die beschriebene Vorgehensweise auch in anderen Bereichen des Kolbens eine gerichtete Erstarrung erzeugt werden.

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Es wird derzeit bevorzugt, die Kühlung der

Kolbenbolzenbohrungen mittels Druckluft vorzunehmen. Die hierfür erforderlichen Druckluftleitungen können, so haben erste Überlegungen ergeben, für sämtliche Größen von Kolben, insbesondere Dieselkolben vorgesehen werden.

Besonders bevorzugt wird derzeit, zwei Binolen gleichzeitig zurückzuziehen und den Bereich der Kolbenbolzenbohrungen durch gleichzeitig durch die beiden Binolen zugeführtes

Kühlmittel zu kühlen.

Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, einen zwischen den Kolbenbolzenbohrungen vorgesehenen Kern zurückziehbar zu gestalten. Dadurch kann insbesondere nach einer ersten

Kühlung des Bereichs der Kolbenbolzenbohrungen, bevorzugt in vermindertem Umfang, weiterhin Kühlmittel, insbesondere

Druckluft, zugeführt werden, so dass auch der Bereich

zwischen den Kolbenbolzenbohrungen gekühlt werden kann. Mit anderen Worten wird das bis zum Zurückziehen des Kerns an diesem Kern anliegende Material gekühlt, um auch hier eine erhöhte Festigkeit zu realisieren. Die Kühlung in vermindertem Umfang kann durch die Zuführung von Kühlmittel, insbesondere Druckluft durch genau eine Pinole erfolgen.

Insbesondere hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, Kühlmittel zunächst durch zwei Pinolen zuzuführen und nachfolgend, nachdem ein Kern zurückgezogen wurde, lediglich durch genau eine Pinole zuzuführen. Hierdurch wird ein besonders effizientes Durchströmen des Bereichs zwischen den Kolbenbolzenbohrungen mit Kühlmittel bewirkt.

Die Lösung der oben genannten Aufgabe erfolgt ferner durch die im Anspruch 7 beschriebene Gießvorrichtung, die

entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest eine aus dem Bereich einer Kolbenbolzenbohrung zurückziehbare Pinole, durch die ein Kühlmittel zum Kühlen des Bereichs der Kolbenbolzenbohrungen zuführbar ist. Durch eine derartige Vorrichtung können die oben genannten Vorteile erreicht werden. Die bevorzugten Ausführungsformen der

erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen den vorangehend beschriebenen Verfahrensmerkmalen .

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer

Gießvorrichtung mit einem gegossenen Kolben während einer ersten Erstarrungsphase;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht nach dem

Zurückziehen der Pinolen;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht beim Zuführen von

Druckluft durch die Pinolen; und Fig. 4 eine schematische Schnittansicht nach dem

Zurückziehen eines Werkzeugkerns.

Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

Die in Fig. 1 schematisch im Schnitt gezeigte Gießvorrichtung 20 für einen Kolben 10 weist verschiedene Elemente auf, die zunächst die Außenform des Kolbens definieren. Dies gilt für das Werkzeugteil 22 im Bereich des Kolbenbodens, die

Werkzeugteile 24 im Bereich des KoIbenmantels sowie einen so genannten Fixierring 26 im Bereich der Unterseite des

Kolbens . Um die mechanische Nachbearbeitung im Bereich der Kolbenbolzenbohrungen 12 möglichst gering zu halten und das Zurückziehen zu ermöglichen, sind bei der gezeigten

Ausführungsform zwei Pinolen 14 vorgesehen, die leicht konisch ausgebildet sind. Ferner ist zum Freihalten des Bereichs zwischen den Kolbenbolzenbohrungen 14 für die spätere Aufnahme des Pleuels ein Kern 16 vorhanden, der bis in den Bereich oberhalb der Bolzenbohrungen 12 reicht, und an dem die Pinolen anliegen. Nachdem das Material für den Kolben 10 in flüssiger Form in die derart gestaltete Gießvorrichtung 20 eingefüllt wurde, erfolgt eine Erstarrung des Materials, ausgehend von den Randschichten.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird nach einer ersten

Randschichterstarrung, die insbesondere auch in den

Kolbenbolzenbohrungen 12 stattfindet, zumindest eine Pinole 14, bei der gezeigten Ausführungsbeispiel beide Pinolen 14, zurückgezogen, um den Bereich der Kolbenbolzenbohrungen 12 insbesondere an der Innenseite derselben freizulegen.

Erfindungsgemäß erfolgt nachfolgend eine gezielte Kühlung dieser Innenflächen.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird dies bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Zuführung von Druckluft durch die Pinolen 14 realisiert. Insbesondere weisen diese in dem gezeigten. Fall zentrale Zuströmkanäle 28 auf. Durch die beschriebenen Kanäle 28 strömt Druckluft an die Innenflächen der Kolbenbolzenbohrungen 12, so dass diese gekühlt und abgeschreckt werden und nachfolgend eine erhöhte Festigkeit aufweisen.

In Fig. 4 ist die bevorzugte Vorgehensweise dahingehend gezeigt, dass nachfolgend der Kern 16 zurückgezogen wird, um auch die Innenflächen im Bereich zwischen den

Kolbenbolzenbohrungen, die bislang an den Kern 16 anlagen, freizulegen und auch hier eine Kühlung und Abschreckung zu bewirken, noch bevor der Kolben insgesamt aus der

Gießvorrichtung oder Kokille entformt werden kann. Bevorzugt erfolgt die Kühlung des Bereichs zwischen den

Kolbenbolzenbohrungen nur durch eine Pinole 14.