Verbrennungsmotor, Kolben für einen Verbrennungsmotor, Kolbenrohling zur Herstellung des Kolbens sowie Gießform oder Schmiedegesenk zur Herstellung eines Kolbenrohlings

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor, einen Kolben für einen Verbrennungsmotor, einen Kolbenrohling zur Herstellung des Kolbens sowie eine Gießform oder ein Schmiedegesenk zur

Herstellung eines Kolbenrohlings.

Auf dem Gebiet der Kolben für Verbrennungsmotoren ist es üblich, zur Kühlung des Kolbens einen weitgehend ringförmigen Kühlkanal auszubilden, der über zumindest einen weitgehend parallel zur Kolbenachse verlaufenden Zulauf mit Kühlöl versorgt wird, das den Kühlkanal an zumindest einem Ablauf verlässt, der ebenfalls im Wesentlichen parallel zur

Kolbenachse verläuft.

Stand der Technik

Die JP 58190538 A betrifft einen geschmiedeten Kolben, bei dem die Kühlmittelzu- und -ablaufe unmittelbar im Bereich der Kolbenbolzennaben ausgebildet sind. Gleiches gilt für den Kolben gemäß der CN 205297761 U.

Schließlich geht aus der DE 10 2014 222 416 AI ein

Aluminiumkolben hervor, bei dem die Kühlmittelzu- und - abläufe außen an den sog. Kastenwänden ausgebildet sind, die sich zwischen den (tragenden) Schaftwänden erstrecken und die Kolbenbolzennaben aufnehmen. Darstellung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, zum einen ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens zu schaffen, mit dessen Hilfe in effizienter Art und Weise ein Kolben herstellt werden kann, der im Hinblick auf den sog. Fanggrad, mit anderen Worten den Anteil des

tatsächlich in den Kühlkanal gelangenden Kühlöls verbessert ist. Ferner soll ein entsprechender Kolben, Kolbenrohling sowie eine Gießform oder ein Schmiedegesenk hierfür

geschaffen werden.

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

Demzufolge wird bereits im Rahmen der Herstellung eines Kolbenrohlings in zumindest einer Kastenwand in

Dickenrichtung etwa mittig in derselben eine Verdickung ausgebildet, die zumindest teilweise mit einem Kühlkanal fluchtet. Die beschriebene Verdickung kann zur Ausbildung der Kühlmittelzu- und -ablaufe genutzt werden, indem eine zu dem Kühlkanal führende Öffnung, insbesondere eine Bohrung erzeugt wird. Somit sind wenige Herstellungsschritte, und keine zusätzlichen Komponenten erforderlich, so dass eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht wird. Gleichzeitig kann sichergestellt werden, dass während des Betriebs eine ausreichende Menge Kühlöl in den Kühlkanal gelangt.

Darüber hinaus wird dadurch, dass die Verdickung in einer Kastenwand und nicht unmittelbar neben einer Kolbenbolzennabe ausgebildet wird, eine unerwünschte Materialansammlung vermieden. Ferner kann in vorteilhafter Weise ein ausreichend großer Abstand zu bewegten Teilen, wie beispielsweise dem Pleuel, eingehalten werden.

Hierfür bevorzugte Maßnahmen sind ebenso wie bevorzugte

Weiterbildungen in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Zumindest in bestimmten Anwendungsfällen bietet es Vorteile, wenn zumindest eine Kastenwand außen an einer

Kolbenbolzennabe ausgebildet wird, da hierdurch in

vorteilhafter Weise ausreichend Raum für die Bohrungen geschaffen wird, und gleichzeitig der notwendige Abstand vom Pleuel als bewegtem Teil eingehalten wird.

Wenngleich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahren auch die Herstellung eines Leichtmetall- insbesondere Aluminiumkolbens und/oder durch Gießen erfolgen kann, wird derzeit bevorzugt, erfindungsgemäß den Kolbenrohling durch Schmieden und/oder aus Eisen oder Stahl auszuführen. Als Gießverfahren wird Stahl- oder Eisenguss, insbesondere Sphäroguss bevorzugt.

Der Fanggrad kann in vorteilhafter Weise dadurch weiter erhöht werden, dass zumindest eine Verdickung derart

mechanisch nachbearbeitet wird, dass zumindest eine

Kühlmittelzu- oder -ablaufbohrung zumindest teilweise

trichterförmig ausgebildet wird.

In bestimmten Anwendungsfällen hat es sich ferner als

vorteilhaft erwiesen, wenn in beiden Kastenwänden jeweils zwei Verdickungen ausgebildet werden, so dass insgesamt vier Zu- oder Ablaufbohrungen vorhanden sind.

Ferner bietet es in bestimmten Situationen Vorteile, wenn der Kühlkanal mit einem Kühlmittel, wie beispielsweise Natrium gefüllt wird, und nachfolgend verschlossen wird.

Der erfindungsgemäße Kolben ist dem vorangehend beschriebenen Verfahren entsprechend mit zumindest einer Verdickung

versehen, die in vorteilhafter Weise mit Ausnahme einer ggf. darin ausgebildeten Bohrung mechanisch nicht nachbearbeitet ist. Der hierfür verwendete, erfindungsgemäße Kolbenrohling, sowie die erfindungsgemäße Gießform oder das Schmiedegesenk entsprechen den vorangehend erwähnten Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dies gilt gleichermaßen für die bevorzugten Ausführungsformen, und es sei erwähnt, dass sämtliche im Zusammenhang mit dem Verfahren, dem Kolben, dem Kolbenrohling, der Gießform und/oder dem Schmiedegesenk erwähnten Merkmale gleichermaßen auf die jeweils anderen Gegenstände dieser Anmeldung anwendbar sind und umgekehrt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Unteransicht eines erfindungsgemäßen

Kolbenrohlings, und

Fig. 2 eine Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen

Kolben .

Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, weist ein erfindungsgemäßer Kolbenrohling 10 zum einen zwei tragende Schaftwandabschnitte 18 und zum anderen zwei Kastenwände 12 auf, welche die

Kolbenbolzennaben 16 aufnehmen. Wie in der Figur ferner zu erkennen ist, ist an zwei diametral gegenüberliegenden

Stellen in der Kastenwand eine Verdickung 14 ausgebildet, die insofern in etwa mittig in der Kastenwand liegt, als die Kastenwand, bei gedachtem, fortgesetztem Verlauf, in etwa mittig durch die Verdickung 14 verlaufen würde. Mit anderen Worten ist die Kastenwand in beide Richtungen, nach innen und außen, "ausgebeult", um die beschriebene Verdickung

auszubilden. Mit anderen Worten ist die jeweilige Verdickung im Wesentlichen bevorzugt symmetrisch bezüglich der

Kastenwand 12 als Symmetrieachse ausgebildet. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, kann in einer Richtung in etwa parallel zur Kolbenachse (in Fig. 1 senkrecht zur

Zeichenebene, in Fig. 2 von oben nach unten) eine Bohrung 32 erzeugt werden, die, wie in Fig. 2 gezeigt, die Zuführung von Kühlöl 34 aus einer Kühlöldüse 36 in einen Kühlkanal 38 ermöglicht. Um in diesem Zusammenhang den Fanggrad zu

erhöhen, ist die Bohrung 32 an ihrem zu dem Kühlkanal 38 entgegengesetzten Ende trichterförmig aufgeweitet.

Aus Fig. 1 ergibt sich ergänzend, dass die Kastenwände 12 in dem gezeigten Fall außen an den Kolbenbolzennaben 16

ausgebildet sind. Die Kolbenbolzennaben 16 können jedoch gegenüber den Kastenwänden 12 vorstehen oder zurückspringen.