• 专利附录
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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Dieser Kolben ist für eine Brennkraftmaschine der Hubkolbengattung geeignet, der einen Kolbenboden, einen Kolbenschaft sowie eine Kolbenbolzenlagerung umfasst. DOLLAR A Um einen Kolben dieser Bauart bezüglich Gewicht und Festigkeit zu optimieren, bestehen der Kolbenboden, der Kolbenschaft und die Kolbenbolzenlagerung aus Keramik, die durch Zusammenfügen den Kolben bilden.
    公开号:DE102004018712A1
    申请号:DE200410018712
    申请日:2004-04-17
    公开日:2005-11-03
    发明作者:Richard Knoblauch
    申请人:Porsche SE；
    IPC主号:F02F3-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf einen Kolben für eine Brennkraftmaschine nachdem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
    [0002] Esist ein Kolben bekannt, DE40 16 723 A1 , der mehrteilig ist und einen Kolbenschaft,einen Kolbenboden und eine Pleuellagerung umfasst. Im Bereich desKolbenbodens ist an den Kolbenschaft eine Ringpartie angeschlossen,die mit einem Feuersteg und Verdichtungsringnute versehen ist.
    [0003] Die DE 199 54 334 A1 befasstsich mit einem Kolben fürVerbrennungsmotoren, der aus Metall, vorzugsweise Stahl besteht.Unterhalb eines Kolbenbodens des Kolbens ist eine Bolzennabe vorgesehen,die aus einem Stückmit einer Kolbenstruktur hergestellt ist. Die Bolzennabe ist voneinem Schaft umgeben, der bereichsweise ausgespart ist, wobei in entsprechendeAusnehmungen des Schafts Gleitelemente aus Kohlenstoff eingesetztsind.
    [0004] Inder DE 37 41 689 A1 wirdein Verfahren zur Herstellung von Formteilen als Verbundkörper beschrieben,die aus nach dem Formvorgang gebranntem, keramischem Material undeiner in diesem eingebetteten Armierung mit gegenüber demkeramischen Material erhöhterFestigkeit bestehen. Die Armierung ist als in sich steifes, räumlichesTraggerüst ausgebildet,das vor der Füllungdes Formhohlraums mit keramischem Material in der Form positioniert, verankertund gelagert wird. Darüberhinaus weist das Traggerüsteine fürdas keramische Material durchlässigeStruktur auf.
    [0005] Aufgabeder Erfindung ist es einen Kolben für eine Brennkraftmaschine zuschaffen, der bei hoher Betriebsfestigkeit sich durch niedrigesGewicht und werkstoffgerechte Herstellung auszeichnet.
    [0006] Erfindungsgemäß wird dieseAufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Weitere, dieErfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
    [0007] Diemit der Erfindung hauptsächlicherzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass der Kolben, weil ausKeramik bestehend, bezüglichGewicht optimiert ist und dabei anspruchsvollen Belastungen beimBetrieb der Brennkraftmaschine gut standhält. Der Kolbenboden, der Kolbenschaftund die Kolbenbolzenlagerung lassen sich mit vertretbaren Mittelnzusammenfügenund bilden den besagten Kolben. Die Kolbenbolzenlagerung ist nichtnur konstruktiv vorbildlich ausgeführt, sondern stellt eine funktionsgerechte Verbindungzum Kolbenschaft her.
    [0008] Inder Zeichnung wird ein Ausführungsbeispielder Erfindung gezeigt, das nachstehend näher erläutert wird.
    [0009] Eszeigen
    [0010] 1 eineSchrägansichtauf einen Kolben nach der Erfindung,
    [0011] 2 einenSchnitt etwa nach der Linie II-II der 1,
    [0012] 3 eineAnsicht von oben auf die 2,
    [0013] 4 eineSchrägansichtvon unten auf eine Kolbenbolzenlagerung des Kolbens,
    [0014] 5 eineSchrägansichteines Rohlings eines ersten Lagerelements,
    [0015] 6 eineSchrägansichteines Rohlings eines zweiten Lagerelements,
    [0016] 7 eineSchrägansichtder Rohlinge nach den 5 und 6 in zusammengebautemZustand,
    [0017] 8 eineSchrägansichteines Rohlings für einenKolbenschaft des Kolbens,
    [0018] 9 eineSchrägansichteines Zusammenbaus der Rohlinge nach den 7 und 8,
    [0019] 10 eineSchrägansichtnach 9 mit Rohlingen für ein Ringelement und einenKolbenboden,
    [0020] 11 einenZusammenbau der Rohlinge nach 10.
    [0021] EinKolben 1 ist füreine nicht dargestellte Brennkraftmaschine der Hubkolbengattungausgebildet und wird durch Ausdehnung von Verbrennungsgasen in Arbeitsbewegungversetzt, und er treibt dadurch eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschinean. Die Konstruktion des Kolbens 1 umfasst einen Kolbenboden 2,einen Kolbenschaft 3 sowie eine Kolbenbolzenlagerung 4,die mit einer Pleuelstange – nichtgezeigt – zusammenwirkt.Als Werkstoff fürKolbenboden 2, Kolbenschaft 3 und Kolbenbolzenlagerung 4 findetKeramik Verwendung, wobei letztere durch vorgefertigte Rohlinge 5, 6, 7 und 8 – 5 bis 10 – gebildetwerden.
    [0022] DerKolbenboden 2 ist eine ebene Scheibe 9, die aufdem Kolbenschaft 3 aufliegt. Benachbart vom Kolbenboden 2 istder Kolbenschaft 3 mit einer zu einer MittellängsebeneA-A des Kolbens 1 gerichteten ringartigen Abstellung 10 versehen,deren freie Seite 11 eine Durchgangsöffnung 12 begrenzt.Darüberhinaus ist im Bereich des Kolbenbodens 2 der Kolbenschaft 3 miteinem Durchmessereinzug 13 – 2 versehen,der sich lediglich übereine TeillängeTI der GesamtlängeGI des Kolbenschafts 3 erstreckt und zur Aufnahme einesRingelements 14 ausgelegt ist. Das Ringelement 14 istebenfalls aus Keramik hergestellt und basiert auf einem Rohling 15 mitungerichteten kurzen Kohlefasern Kfuk.
    [0023] DieKolbenbolzenlagerung 4 ist mit einer Bolzenbohrung 16 versehenund wird durch ein erstes Lagerelement 17 und ein zweitesLagerelement 18 gebildet. Das erste Lagerelement 17 weisteinen hutprofilförmigenQuerschnitt 19 mit Schenkeln 20 und 21 auf,die einen Zwischenraum 22 begrenzen und an freien Seitenmit Flanschen 23 und 24 vorgesehen sind. Das zweiteLagerelement 18 besitzt einen T-förmigen Querschnitt 25,der mit einem Schenkel 26 in dem Zwischenraum 22 verläuft. EinSteg 26' des T-förmigen Querschnitts 25 ragtmit einer zylinderförmigenPlatte 27 in die Durchgangsöffnung 12 hinein undschließtmit einer Begrenzungsebene 28 – 2 – zwischenKolbenschafts 3 und Kolbenboden 2 bündig ab.Die Flansche 23 und 24 sind mit freien Enden 29 und 30 aneine Innenseite 31 des Durchmessereinzugs 13 herangeführt.
    [0024] DerKolbenschaft 3 ist im Bereich der Bolzenbohrung 16 mitparallelen Abflachungen 32 und 33 an einer Mantelfläche 34 versehen.Eine Innenseite 35 des Ringelementes 14 ist mitStützflächen 36, 37 und 38, 39 andie Abflachungen 32 und 33 und an Umfangsabschnitte 40 und 41 desDurchmessereinzugs 13 angepasst.
    [0025] Inden 5 und 6 sind die gerichtete Kohlefasersträngen Kfg – 2 – aufweisenden Rohlinge 7 und 8 inunbearbeitetem Zustand Zu und in bearbeitetem Zustand Zb gezeigt,wobei 7 einen Zusammenbau ZI der beiden die Kolbenbolzenlagerung 4 bildendenRohlinge 7 und 8 wiedergibt. Aus 8 gehtder mit verwebten Kohlefasern Kfv – 2 – verseheneRohling 6 fürden Kolbenschaft 3 hervor, und 9 zeigteinen Zusammenbau ZII der Rohlinge 6, 7 und 8.Außerdemist in 10 dargestellt, wie der ZusammenbauZII mit Rohling 5 und Rohling 15 für den Kolbenboden 2 bzw.das Ringelements 14 erfolgt, die nach 11 schließlich denZusammenbau ZIII bilden; fürRohling 5 eignet sich der Einsatz verwebter Kohlefasern – Kfv –. Die Kohlefasernder Rohlinge 5, 6, 7, 8 und 14 sindin entsprechendes Harz eingebunden, und diese Rohlinge werden zusammengefügt und mittelsgeeignetem Verfahren verfilzt. Danach werden besagte Rohlinge mit Druckund Temperatur behandelt, bevor sie siliziert werden d.h., es werdenSiC Kristalle eingelagert.
    权利要求:
    Claims (15)
    [1] Kolben füreine Brennkraftmaschine der Hubkolbengattung, der einen Kolbenboden,einen Kolbenschaft sowie eine Kolbenbolzenlagerung umfasst, dadurchgekennzeichnet, dass der Kolbenboden (2), der Kolbenschaft(3) und die Kolbenbolzenlagerung (4) aus Keramikbestehen, die durch Zusammenfügenden Kolben (1) bilden.
    [2] Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassder Kolbenboden (2), der Kolbenschaft (3) unddie Kolbenbolzenlagerung (4) durch vorgefertigte Rohlinge(5, 6, 7 und 8) gebildet werden
    [3] Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dassder Kolbenschaft (3) benachbart dem Kolbenboden (2)einen zu einer Mittellängsebene desKolbens gerichtete ringartige Abstellung aufweist.
    [4] Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dasseine freie Seite (11) der Abstellung (10) eine Durchgangsöffnung (12)begrenzt.
    [5] Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dassder Kolbenschaft (3) benachbart dem Kolbenboden (2)mit einem örtlichenDurchmessereinzug (13) versehen ist.
    [6] Kolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dassder Durchmessereinzug (13) zur Aufnahme eines Ringelements(14) ausgebildet ist.
    [7] Kolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dassdas Ringelement (14) aus Keramik besteht.
    [8] Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dassder Kolbenboden (2) nach Art einer Scheibe (9)ausgeführtist, die auf der Abstellung (9) des Kolbenschafts (3)aufliegt.
    [9] Kolben nach den Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Kolbenbolzenlagerung (4) durch ein erstes Lagerelement(17) und ein zweites Lagerelement (18) gebildetwird, wobei das erste Lagerelement (17) einen hutprofilförmigen Querschnitt (19)und das zweite Lagerelement (18) einen T-förmigen Querschnitt(25) aufweisen, welches zweite Lagerelement (18)mit einem Schenkel (26) des T-förmigen Querschnitts (25)in einem Zwischenraum (22) zwischen Schenkeln (20 und 21)des hutprofilartigen Querschnitts (19) des ersten Lagerelements(1) verläuftund dass ein Steg (26')des hutprofilartigen Querschnitts (19) mit einer zylinderförmigen Platte (27)in die Durchgangsöffnung(12) der Abstellung (10) hineinragt und dass darüber hinausFlansche (23 und 24) der Schenkel (20 und 21)des hutprofilförmigenQuerschnitts (19) an einer Innenseite (31) desKolbenschafts (3) anliegen.
    [10] Kolben nach einem oder mehreren der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass freie Enden (29 und 30)der Flansche (23 und 24) an eine Innenseite (35)des Durchmessereinzugs (13) herangeführt sind.
    [11] Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Kolbenschaft (3) im Bereich von Bolzenbohrungen(16) parallel zueinander verlaufende Abflachungen (32 und 33)aufweist.
    [12] Kolben nach den Ansprüchen 6 und 10, dadurch gekennzeichnet,dass eine Innenseite (35) des Ringelements (14)mit an die Abflachungen (32 und 33) und Umfangsabschnitte(40 und 41) des Durchmessereinzugs (13)angepasste Stützflächen (36, 37 und 38, 39)besitzt.
    [13] Kolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Rohlinge (7 und 8) für die Lagerelemente (17 und 18)gerichtete Kohlefaserstränge (Kfg)aufweisen.
    [14] Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Rohlinge (5 und 6) für den Kolbenboden (2)und den Kolbenschaft (3) mit verwebten Kohlefasern (KfV)versehen sind.
    [15] Kolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass ein Rohling (15) fürdas Ringelement (14) ungerichtete kurze Kohlefasern (Kfug)umfasst.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004018712B4|2013-04-25|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2008-07-24| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: DR. ING. H.C. F. PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT, 7, DE |
    2010-10-28| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: DR. ING. H.C. F. PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT, 7, DE |
    2011-04-07| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2012-01-11| R016| Response to examination communication|
    2012-01-13| R016| Response to examination communication|
    2012-12-20| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2013-10-31| R020| Patent grant now final|Effective date: 20130726 |
    2021-11-03| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410018712|DE102004018712B4|2004-04-17|2004-04-17|Kolben für eine Brennkraftmaschine|DE200410018712| DE102004018712B4|2004-04-17|2004-04-17|Kolben für eine Brennkraftmaschine|
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