• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DiesesVerfahren ist zur Herstellung eines Kolbens einer Hubkolbenbrennkraftmaschine geeignet,der aus mehreren Komponenten zusammengesetzt ist und einen Kolbenboden,einen Kolbenschaft und eine Kolbenbolzenlagerung umfasst.Umden Kolben bezüglichFestigkeit und Gewicht zu optimieren, werden folgende Verfahrensschritteangewandt:- Herstellung von zwei Rohlingen aus Keramik, diedie Kolbenbolzenlagerung bilden,- Herstellung von einem Rohlingaus Keramik, der den Kolbenschaft bildet,- Herstellung voneinem Rohling aus Keramik, der den Kolbenboden bildet,- Herstellungvon einem Rohling aus Keramik, der ein Ringelement für einenKolbenring bildet.
    公开号:DE102004018714A1
    申请号:DE200410018714
    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 ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenseiner Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs1.
    [0002] Einbekannter Kolben, DE690 00 765 T2 , umfasst ein Mantelteil, das ein Deckel-Unterteilträgt. Mitdem Deckel-Unterteil verbunden ist ein wärmeisolierendes Teil, auf demeine dünneSchicht aufliegt. Das Deckel-Unterteil und das wärmeisolierende Teil werdenvon einem ringförmigenTeil umgeben. Ein Kolbenmantelteil besteht aus einem metallischen Werkstoff.Dagegen ist das ringförmigeTeil und das Deckel-Unterteil aus einem keramischen Material hergestellt.
    [0003] Die US 6,182,630 B1 befasstsich mit einem Kolben, der ein Kolbenbodenoberteil, ein Kolbebodenunterteilund einen Kolbenmantel aufweist. Letztere sind in getrennten Fertigungsverfahrenhergestellt und werden danach zu einer den Kolben bildenden Baueinheitzusammengesetzt.
    [0004] Esist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenszu schaffen, der sich bei hoher Belastbarkeit durch geringes Gewichtauszeichnet.
    [0005] Nachder Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs1 gelöst. Weitere,die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
    [0006] Diemit der Erfindung hauptsächlicherzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass das Verfahren durchdie Herstellung der Rohlinge und ihr Zusammenfügen für die Schaffung einer karbonisierbaren Baueinheitgut geeignet ist, die letztlich die Produktion eines entsprechendenKolbens mit vertretbaren Mitteln realisierbar macht. Dabei ist dieserKolben, weil im wesentlichen aus Keramik bestehend, sowohl dynamischwie auch bezüglichTemperatur besonders belastbar ausgeführt. Darüber hinaus trägt die Verwendungvon Keramik dazu bei, dass der Kolben sich durch ein vergleichsweisegeringes Gewicht auszeichnet.
    [0007] Inder Zeichnung wird ein Ausführungsbeispielgezeigt, das nachstehend nähererläutertwird.
    [0008] Eszeigen
    [0009] 1 eineSchrägansichteines Kolbens der mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestelltist,
    [0010] 2 eineSchrägansichtauf einen Kolbenschaft des Kolbens nach 1,
    [0011] 3 eineSchrägansichteiner Kolbenbolzenlagerung des Kolbens nach 1,
    [0012] 4 eineSchrägansichteiner Baueinheit, umfassend den Kolbenschaft und die Kolbenbolzenlagerung,
    [0013] 5 eineSchrägansichtentsprechend 4 mit einem Ringelement und einemKolbenboden,
    [0014] 6 Verfahrensschrittezur Herstellung des Kolbens nach Anspruch 1,
    [0015] 7 eineSchnitt nach der Linie VII-VII der 1 in größerem Maßstab,
    [0016] 8 eineSchrägansichtvon unten auf den Kolben.
    [0017] 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 gebildet werden.
    [0018] 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 hingerichteten 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 istals Kolbenring ausgeführt,ebenfalls aus Keramik hergestellt und basiert auf einem Rohling 15 mitungerichteten kurzen Kohlefasern Kfuk. Die Rohlinge 5 und 6,die den Kolbenboden 2 bzw. den Kolbenschaft 3 bilden,bestehen aus verwebten Kohlefasern Kfv.
    [0019] DieKolbenbolzenlagerung 4 ist mit einer Bolzenbohrung 16 versehenund wird durch ein erstes Lagerelement 17 und ein zweitesLagerelement 18 gebildet, die durch die Rohlinge 7 und 8 mitgerichteten KohlefasersträngenKfg dargestellt sind. Das erste Lagerelement 17 weist einenhutprofilförmigen Querschnitt 19 mitSchenkeln 20 und 21 auf, die einen Zwischenraum 22 begrenzenund an freien Seiten mit Flanschen 23 und 24 versehensind. Das zweite Lagerelement 18 besitzt einen T-förmigen Querschnitt 25,der mit einem Schenkel 26 in dem Zwischenraum 22 verläuft. EinSteg 26' desT-förmigenQuerschnitts 25 ragt mit einer zylinderförmigen Platte 27 indie Durchgangsöffnung 12 hineinund schließtmit einer Begrenzungsebene 28 – 2 – zwischenKolbenschaft 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. DerKolbenschaft 3 ist im Bereich der Bolzenbohrung 16 mitparallelen Abflachungen 32 und 33 an einer Mantelfläche 34 versehen. EineInnenseite 35 des Ringelementes 14 ist mit Stützflächen 36, 37 und 38, 39 andie Abflachungen 32 und 33 und an Umfangsabschnitte 40 und 41 des Durchmessereinzugs 13 angepasst.
    [0020] Gemäß 6 werdenbei dem Verfahren zur Herstellung des Kolbens 1 folgendeVerfahrensschritte eingesetzt: 1. Schritt:Die Rohlinge 7 und 8 für die Lagerelemente 17 und 18 werdenaus einem unbearbeiteten Zustand Zsu in einen bearbeiten ZustandZsb verbracht und durch Zusammenfügen der beiden Rohlinge 7 und 8 bzw.der Lagerelemente 17 und 18 wird die Kolbenbolzenlagerung 4 gebildet 2. Schritt: Der Rohling 6 für den Kolbenschaft 3 hergestellt. 3. Schritt: Der Rohling 5 für den Kolbenboden 2 wirdhergestellt. 4. Schritt: Der Rohling 15 für das Ringelement 14 wirdhergestellt.
    [0021] DieRohlinge 7 und 8 werden zu einer ersten BaueinheitBaI zusammengefügtund durch Kleben miteinander verbunden. Die gleiche Verbindungstechnikwird fürdas Zusammenfügender ersten Baueinheit BaI mit dem Kolbenschaft 3 angewandt,die eine zweite Baueinheit BaII bilden. Danach wird die besagtezweite Baueinheit BaII mit dem Rohling 15 für das Ringelement 14 unddem Rohling 5 fürden Kolbenboden 2 versehen, so dass sich eine dritte BaueinheitBaIII entsteht; als Verbindungsmittel für diese Bauteile wird ebenfallsKleber eingesetzt. Schließlichwird diese dritte Baueinheit BaIII karbonisiert und der nun entstandeneKolben 1 kann mit geeigneten Verfahren bearbeitet werden.
    权利要求:
    Claims (17)
    [1] Verfahren zur Herstellung eines Kolbens einer Hubkolbenbrennkraftmaschine,der aus mehreren Komponenten zusammengesetzt ist und einen Kolbenboden,einen Kolbenschaft und eine Kolbenbolzenlagerung umfasst, gekennzeichnetdurch folgende Verfahrensschritte, – Herstellung von zwei Rohlingen(7 und 8) aus Keramik, die die Kolbenbolzenlagerung(4) bilden, – Herstellungvon einem Rohling (6) aus Keramik, der den Kolbenschaft(3) bildet, – Herstellungvon einem Rohling (5) aus Keramik, der den Kolbenboden(2) bildet, – Herstellungvon einem Rohling (15) aus Keramik, der ein Ringelement(14) füreinen Kolbenring bildet.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Rohlinge (7 und 8) für die Kolbenbolzenlagerung(4) zu einer ersten Baueinheit (BaI) zusammengefügt und durchKleben miteinander verbunden werden.
    [3] Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,dass die erste Baueinheit (BaI) mit dem Rohling (6) für den Kolbenschaft(3) zu einer zweiten Baueinheit (BaII) zusammengefügt und durchKleben miteinander verbunden werden.
    [4] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Rohling (15) fürdas Ringelement (14) und der Rohling (5) für Kolbenboden(3) mit der zweiten Baueinheit (BaII) zu einer drittenBaueinheit (BaIII) zusammengefügtund durch Kleben miteinander verbunden werden.
    [5] Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass die dritte Baueinheit (BaIII) des Kolbens (1) karbonisiertwird.
    [6] Kolben hergestellt nach dem Verfahren gemäß einemoder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass der Kolbenschaft (3) benachbart dem Kolbenboden (2)einen zu einer Mittellängsebene(A-A) des Kolbens (1) gerichtete ringartige Abstellung(10) aufweist.
    [7] Kolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dasseine freie Seite (11) der Abstellung (10) eineDurchgangsöffnung(12) begrenzt.
    [8] Kolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dassder Kolbenschaft (3) benachbart dem Kolbenboden (2)mit einem örtlichenDurchmessereinzug (13) versehen ist.
    [9] Kolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dassder Durchmessereinzug (13) zur Aufnahme des Ringelements(14) ausgebildet ist.
    [10] Kolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass der Kolbenboden (2) nach Art einer Scheibe (9)ausgeführtist, die auf der Abstellung (10) des Kolbenschafts (3)aufliegt.
    [11] Kolben nach den Anspruch 1, 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.
    [12] Kolben nach einem oder mehreren der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass freie Enden (29 und 30)der Flansche (23 und 24) an eine Innenseite (31)des Durchmessereinzugs (13) herangeführt sind.
    [13] Kolben nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,dass der Kolbenschaft (3) im Bereich von Bolzenbohrungen(16) parallel zueinander verlaufende Abflachungen (32 und 33)aufweist.
    [14] Kolben nach den Ansprüchen 9, 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.
    [15] Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Rohlinge (7 und 8) für die Lagerelemente (17 und 18)gerichtete Kohlefaserstränge (Kfg)aufweisen.
    [16] 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.
    [17] Kolben nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass ein Rohling (15) fürdas Ringelement (14) ungerichtete kurze Kohlefasern (Kfug)umfasst.
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004018714B4|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|
    2012-01-16| R016| Response to examination communication|
    2012-01-18| 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
    DE200410018714|DE102004018714B4|2004-04-17|2004-04-17|Verfahren zur Herstellung eines Kolbens|DE200410018714| DE102004018714B4|2004-04-17|2004-04-17|Verfahren zur Herstellung eines Kolbens|
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