DE3040125A1 - Kolben fuer hubkolbenmaschinen sowie verfahren zur herstellung des kolbens - Google Patents
Kolben fuer hubkolbenmaschinen sowie verfahren zur herstellung des kolbensInfo
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Description
Aktiengesellschaft
Ingo!Stadt, den 08.10.1980
IP 1701 Za/L
IP 1701 Za/L
Kolben für Hubkolbenmaschinen sowie Verfahren
zur Herstellung des Kolbens
zur Herstellung des Kolbens
Die Erfindung betrifft einen Kolben für Hubkolbenmaschinen gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren · zur Herstellung eines derartigen Kolbens.
Ein derartiger Kolben ist durch die DE-AS 29 Yl 786 bekannt geworden. Gezeigt
ist ein Kolben aus mit Kohlenstoffasern verstärktem Kohlenstoff, der sich insbesondere
für Hubkolben-Brennkraftmaschinen eignet. Der Kolben ist in Wickel technik
einstückig bzw. in im wesentlichen einem Arbeitsgang hergestellt.
Die Kohlenstoff- bzw. Verstärkungsfasern sind in Kraftflußrichtung um die Kolbenbolzenaugen, im Kolbenboden und um den Kolbenschaft ausgerichtet.
Die Kohlenstoff- bzw. Verstärkungsfasern sind in Kraftflußrichtung um die Kolbenbolzenaugen, im Kolbenboden und um den Kolbenschaft ausgerichtet.
Der bekannte Kolben ist jedoch relativ kompliziert herstellbar, insbesondere
im Hinblick auf eine Massenfertigung. Zudem können durch die einstückige Ausb.ldung
nicht verschiedene Materialien in Anpassung an unterschiedliche Belabtungskritierien
verwendet werden.
-Z-
Aufgabe der Erfindung ist es, den gattungsgemäßen Kolben derart weiterzubilden,
dal5 sich ein kostengünstiger, ggf. aus verschiedenen Materialien zusammensetzbarer
Kolben ergibt, der für eine Massenfertigung besser geeignet ist. Eine weitere AUfgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines einfachen,
kostengünstigen Verfahrens zur Herstellung eines derartigen Kolbens.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Kolbens kann der Kolbenboden als separates Bauteil hergestellt werden. Zudem
bietet sich je nach dem Verwendungszweck des Kolbens die Anwendung verschiedener
Werkstoffe an. Beispielsweise kann bei einem Kolben für Brennkraftmaschinen
der Kolbenboden aus einem relativ Jiochtemperaturbeständigem Werkstoff, der Innenkorpus aus einem überwiegend den Festigkeitsanforderungen entsprechenden
Werkstoff und der Kolbenschaft aus einem zusätzlich gute Gleiteigenschaften aufweisendem Werkstoff bestehen.
Durch die gerüstartige Abstützung der Bauteile wird eine stabile Kolbenkonstruktion
mit einer günstigen Überleitung der Kräfte vom Kolbenboden zum Innenkorpus und zum Kolbenschaft sowie umgekehrt erzielt.
Vorteilhaft kann der Kolben gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 2 ausgebildet
sein. Dadurch werden geometrisch unkomplizierte Bauteile mit geringen
Wandstärken geschaffen, die im Zusammenbau ohne Verluste an Festigkeit einen
sehr leichten Kolben ergeben.
-3-
Weitere zweckmäßige Merkmale der Erfindung sind den Patentansprüchen 3 bis 7
entnehmbar. Durch das Ausschäumen des Hohlraumes im Kolben kann ggf. ein Ein-,
dringen vom Schmieröl in den Hohlraum vermieden werden» Zudem ist das. Aufwickeln
des zylindrischen Kolbenmantels ohne den Hohlraum abdeckende Hilfsmittel möglich.
Beispielsweise bei einem Kolben für Brennkraftmaschinen kann der Kolbenboden
aus Metall, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, bestehen. Desgleichen können bei einem hochbelasteten Kolben in die Kolbenbolzenaugen Lagerbüchsen
aus einem Lagermetall eingesetzt sein.
Die verfahrensgemäße Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen, des Patentanspruches
8 gelöst. Dementsprechend wird auf einen der Kolbeninnenkontur entsprechenden Kern in Wickeltechnik ein Innenkorpus aus Verstärkungsfasern und
Matrixmaterial aufgev/iekelt. Auf diesen Innenkorpus bzw. dessen obere Abstützbasis
wird ein bereits vorgefertigter Kolbenboden aufgesetzt. Der Kolbenboden kann ebenfalls aus einem faserverstärktem Kunststoff oder aus Metall hergestellt
sein. Anschließend wird insbesondere durch um den Umfang des Kolbens verlaufende
Verstärkungsfasern der Kolbenschaft hergestellt, der mit dem Kolbenboden zweckmäßig
formschlüssig verbunden wird. Schließlich wird der Kolben ggf. während
eines Verdichtungsvorgangs insbesondere des Kolbenschaftes zur Verbesserung
dessen Formgenauigkeit und Oberflächengüte ausgehärtet und mechanisch fertig
bearbeitet.
Besonders- vorteilhaft kann gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 9 verfahren
werden. Durch das spiegelbildliche Zusammenfügen zweier Kerne können mit geringem
Mehraufwand jeweils zwei Kolben gleichzeitig gefertigt werden. Dabei ist
ein weiterer wesentlicher Vorteil darin zu sehen, daß die Faserwicklungen über beide Kerne verlaufen können. Dadurch wird das .Aufbringen der im Winkel zwischen
30° bis 70° zur
-4-
Längsrichtung des Kolbens verlaufenden Verstärkungsfasern vereinfacht. Nach
der Fertigstellung der Kolben können diese durch einen Umfangseinstich und durch
anschließendes Auseinandernehmen der beiden Kerne voneinander getrennt werden.
Weitere zweckmäßige Verfahrensmerkmale sind den Patentansprüchen 10 und
entnehmbar.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles mit weiteren
Einzelheiten näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 . einen erfindungsgemäßen Kolben im Querschnitt
gemäß Linie I-I der Fig. 2,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den gleichen Kolben, gemäß
Linie ΙΙ-ΙΪ der Fig. 1
Fig. 3 ' ■ zwei Kerne zur Herstellung des Innenkorpus des
erfindungsgemäßen Kolbens,
Fig. 4 einen Schnitt durch die Kerne gemäß Fig. 3 mit
einer aufgesetzten Schäumform und
Fig. 5 das Wickeln des Kolbenschaftes in einer Spannvorrichtung.
-5-
In den Fig. 1 und 2 ist ein Kolben 2 für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine
gezeigt. Der Kolben 2 setzt sich aus einem im Querschnitt U-förmigen Kolbenboden
4, einem sich nach oben dem Kolbenboden 4 zu domartig verjüngendem
Innenkorpus 6 und einem etwa hohl zylindrischen Kolbenschaft 8 zusammen.
Der Innenkorpus 6 besteht aus einem mit Kohlenstoffasern verstärktem Epoxidharz
und umfaßt die Kolbenbolzenaugen 10, 12, in die Lagerbüchsen 14, 16 aus
Leichtmetall eingesetzt sind. Am Innenkorpus 6 ist eine obere Abstützbasis 18
ausgebildet, mit der der Kolbenboden 4 verbunden ist.
Der Kolbenboden 4 ist aus einer Aluminiumlegierung gegossen und mit zwei
benringnuten 20, 22 versehen. Unterhalb der zweiten Kolbenringnut 22 ist an dem
Kolbenboden 4 ein im Durchmesser zurückgesetzter Kragen 24 angeformt, in den eine äußere, abgerundete Ringnut 26 eingeformt ist.
über den Kragen 24 bzw. die Ringnut 26 ist der Kolbenboden 4 mit dem Kolbenschaft
8 formschlüssig verbunden. Der Kolbenschaft 8 ist ebenfalls aus mit Kohlenstoff
asern verstärkten Epoxidharz hergestellt. Die Kohlenstoffasern verlaufen
unter einem Winkel 30° bis 70° zur Umfangsrichtung. über eine ringförmige, untere
Abstützbasis 28 ist der Innenkorpus 6 mit dem Kolbenschaft 8 verbunden.
L-er zwischen dem Kolbenboden 4, dem Innenkorpus 6 und dem Kolbenschaft 8 gebildete
Hohlraum 30 ist mit einem Polyurethanschaum niedriger Dichte ausgefüllt.
Die Herstellung jeweils zweier Kolben 2 in einem Verfahrensgang ist im folgenden
beschrieben.
Es werden zwei Kerne 32, 34 gleicher Konfiguration verwendet, deren Außenkontur
der Innenkontur der zu wickelnden Innenkorpusse 6 entspricht. In die Kerne 32,
34 sind Querbolzen 36, 38 zur Fixierung der Bolzenaugen 10, 12 eingesetzt. Die beiden Kerne 32 , 34 werden in spiegelbildlicher Anordnung beispielsweise
durch eine nicht gezeigte Bajonettverbindung zusammengesetzt. Durch einen in der Trennebene eingeschraubten Bolzen 40 können die Kerne 32, 34
in einer zu einer nicht dargestellten Wickelmaschine gehörenden Dreh- und Schwenkvorrichtung
aufgenommen werden. Die beiden Querbolzen 36, 38 sind um 90° versetzt
zueinander angeordnet.
Nach dem Aufschieben der metallischen Lagerbüchsen 14, 16 auf die Querbolzen 36,
38 werden zwei Innenkorpusse 6 durch Umwickeln der Kerne 32, 34 mit einer im Epoxidharz getränkten, endlosen Kohlenstoffaser 42 hergestellt. Dabei verläuft
die Kohlenstoffaser unter anderem in den in der Fig. 3 gezeigten Wiekel richtungen,
nämlich in Längswicklungen um die beiden Kerne, in Umfangswicklungen insbesondere
im Bereich der unteren Abstützbasis 28, in Umfangswicklungen um die Querbolzen 36, 38, in Diagonalwicklungen von jeweils einer Seite eines Querbolzens zur
anderen Seite sowie in Schrägwicklungen von einem Querbolzen zum anderen.
Durch den 90° Versatz der beiden Querbölzen ergibt sich ein günstiger Winkel
der sich kreuzenden Schrägwicklungen, wodurch eine hohe Zug- und Druckfestigkeit
der Innenkorpusse erzielbar ist.
Nach dem Wickeln der Innenkorpusse 6 werden - wie aus Fig. 4 ersichtlich die
vorgefertigten Kolbenböden 4 aus einer Aluminiumlegierung auf die oberen
Abstützbasen 18 der Innenkorpusse 6 aufgesetzt und durch Spannflansche 44, 46 gehalten. Die Spannflansche 44, 46 sind an einer im wesentlichen hohlzylindrischen,
mehrteiligen Schäumform 48 festgelegt. Die Schäumform 48 umschließt
—7-
den Umfangsbereich der Kolbenboden 4 und die ringförmigen Abstützbasen 28
der Innenkorpusse 6 und ist in ihrer übrigen Innenkonfiguration entsprechend
dem Kolbenschaft 8 abgestimmt. Anschließend werden die zwischen der.Schäumform
48, den Innenkorpussen 6 und den Kolbenböden 4 gebildeten Hohlräume 30 mit
einem grob- und geschlossenporigen Polyurethanschaum niedriger Rohdichte ausgefüllt.
Der PU-Schaum kann über nicht gezeigte Kanäle in der Schäumform 48 zugeführt werden.
Nach dem Aushärten der Innenkorpusse 6 und des PU-Schaumes wird'die Schäumform 48 entfernt. Dann werden zum Aufwickeln des Kolbenschaftes 8 die mit
den Kolbenböden 4 verbundenen Innenkorpusse 6 zusammen mit den Spannflanschen
44, 46 in eine Drehvorrichtung 50, 52 eingesetzt. Anschließend wird der Kolbenschaft
8 durch Umwickeln der Kolbenboden 4, des Polyurethan-Schaumes und der Innenkorpusse 6 mit einer in Epoxidharz getränkten Kohlenstoffaser 54 angefertigt.
Durch das Umwickeln der Kragen 24 bzw. der Ringnuten 26 wird eine formschlüssige Verbindung zwischen den Kolbenboden 4 und dem Kolbenschaft 8
hergestellt. Den Umfangswicklungen wird durch überlagertes Oszillieren der
nicht dargestellten Faserzuführvorrichtung eine bestimmte Steigung aufgeprägt, die die Festigkeitseigenschaften des Kolbens verbessert.
Schließlich werden die beiden Kolben im Umfangsbereich der Kolbenschäfte einem
nicht dargestellten Preßvorgang unterzogen, um deren Oberflächenbeschaffenheit
urd Materialdichte zu verbessern. Nach dem Aushärten der Kolben erfolgt deren mechanische Bearbeitung wie Herstellen des endgültigen Außendurchmessers, Ausstechen
der Kolbenbolzenbohrungen usw. Dann werden die beiden Kolben durch
-8-
Einbringen einer Einstechnut im Bereich der Trennebene der Kerne 32, 34 voneinander
getrennt. Durch Auseinandernehmen der Kerne 32, 34 und Herausziehen
der Querbolzen 36, 38 können die Kolben 2 von den Kernen 32, 34 getrennt werden.
Claims (11)
1./Kolben für Hubkolbenmaschinen, der zumindest teilweise aus faserverstärktem
Kunststoff gebildet ist und einen Kolbenboden, einen Kolbenschaft und Kolbenbolzenaugen aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß
a) ein separat gefertigter Kolbenboden (4) und ein Kolbenschaft
(8) an ihrem übergang formschlüssig miteinander verbunden sind,
b) ein die Kolbenbolzenaugen (10, 12) umfassender Innenkorpus (6)
über eine obere Abstützbasis (18) mit dem Kolbenboden (4) und
über eine untere Abstützbasis (28) mit dem Kolbenschaft (8) verbunden ist und
c) zumindest der Kolbenschaft (8) und der Innenkorpus [6) aus
faserverstärktem Kunststoff gebildet sind.
-2-
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß
a) der Innenkorpus (6) ausgehend von einer ringförmigen Abstützbasis
(28) sich nach oben domartig verjüngend ausgebildet ist,
b) der Kolbenboden (4) im Querschnitt etwa U-förmig und
c) der Kolbenschaft (8) im wesentlichen hohl zylindrisch ausgebildet
ist, so daß
ist, so daß
d) zwischen dem Innenkorpus (6), dem Kolbenboden (4) und dem Kolbenschaft
(8) ein Hohlraum (30) gebildet ist.
3. Kolben nach ANspruch 2,dadurch gekennzeichnet,
daß der Hohlraum (30) mit einem porigen Kunststoffmaterial ausgeschäumt
ist.
4. Kolben nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet.,
daß der Kolbenboden (4) aus Metall besteht.
5. Kolben nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekenn
zeichnet, daß in die Kolbenbolzenaugen (.10, 12) Lagerbüchsen
(14, 16) aus MEtall eingesetzt sind.
-3-
6. Kolben nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolbenschaft (8) mit einem im Durchmesser zurückgesetzten Kragen (24) mit einer Ringnut (26) zur formschlüssigen
Verbindung mit dem Kolbenschaft (8) ausgebildet ist.
7. Kolben nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, mit Kolbenringrruten, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kolbenboden (4) mit einer oder mehreren Kolbenringnuten (20, 22) versehen ist.
8. Verfahren zum Herstellen des Kolbens nach den vorhergehenden. Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß
a) auf einen Kern (32) mit einem Querbolzen (36) zur Fixierung der
Kolbenbolzenaugen der Innenkorpus (6) gewickelt wird,
b) auf den Innenkorpus (6) bzw. dessen oberen Abstützbasis (18) dervorgefertigte
Kolbenboden (4) aufgesetzt wird,
c) dann insbesondere durch Umfangswickiungen der Kolbenschaft (8) aufgewickelt, :
d) der Kolben anschließend ggf. nach einem Preßvorgang ausgehärtet
und schließlich
d) mechanisch fertig bearbeitet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwei Kolben (2) gleichzeitig gefertigt werden, intern zwei
Kerne (32, 34) spiegelbildlich zusammengefügt und in einem Arbeitsgang
umwickelt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Querbolzen (36, 38) bzw. die beiden Kerne (32, 34)
versetzt zueinander angeordnet sind und daß die Verstärkungsfasern
(Kohlenstoffaser 42) unter anderem von einem Querbolzen zum anderen verlaufen.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Wickeln des Innenkorpusses (6) und dem Aufsetzen des' Kolbenbodens (4) eine die 'Innenmaße des später aufzuwickelnden
Kolbenschaftes (8) bestimmende Schäumform (48) aufgebracht und der Hohlraum (30) zwischen dem Innenkorpus (6},dem Kolbenboden (4)
und der Schäumform (48) ausgeschäumt wird.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803040125 DE3040125A1 (de) | 1980-10-24 | 1980-10-24 | Kolben fuer hubkolbenmaschinen sowie verfahren zur herstellung des kolbens |
US06/313,962 US4450610A (en) | 1980-10-24 | 1981-10-22 | Method of making a piston |
JP56169962A JPS57105541A (en) | 1980-10-24 | 1981-10-23 | Reciprocating engine piston and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803040125 DE3040125A1 (de) | 1980-10-24 | 1980-10-24 | Kolben fuer hubkolbenmaschinen sowie verfahren zur herstellung des kolbens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3040125A1 true DE3040125A1 (de) | 1982-05-27 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19803040125 Withdrawn DE3040125A1 (de) | 1980-10-24 | 1980-10-24 | Kolben fuer hubkolbenmaschinen sowie verfahren zur herstellung des kolbens |
Country Status (3)
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---|---|
US (1) | US4450610A (de) |
JP (1) | JPS57105541A (de) |
DE (1) | DE3040125A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19815988C1 (de) * | 1998-04-09 | 1999-07-08 | Uti Holding & Man Ag | Kolben-Zylinder-Anordnung |
DE19848649A1 (de) * | 1998-10-22 | 2000-05-04 | Peter Greiner | Kohlenstoffkolben für eine Brennkraftmaschine |
DE19919574A1 (de) * | 1999-04-29 | 2000-11-30 | Lucas Ind Plc | Kolben und Verfahren zur Herstellung eines solchen |
DE19954334A1 (de) * | 1999-11-11 | 2001-05-23 | Federal Mogul Nuernberg Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59190455A (ja) * | 1983-04-11 | 1984-10-29 | Mazda Motor Corp | 内燃機関用ピストンのモデルの製造法 |
GB8411074D0 (en) * | 1984-05-01 | 1984-06-06 | Ae Plc | Reinforced pistons |
JPS6194650U (de) * | 1984-11-27 | 1986-06-18 | ||
US4683810A (en) * | 1984-12-13 | 1987-08-04 | Dresser Industries, Inc. | Two-stage composite piston |
US4796517A (en) * | 1986-07-08 | 1989-01-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Metal piston and ceramic piston pin assembly |
US4736676A (en) * | 1986-07-30 | 1988-04-12 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Composite piston |
US4983463A (en) * | 1987-08-12 | 1991-01-08 | United Technologies Corporation | Hybrid composite structures of fiber reinforced glass and resin matrices |
JPH01142245A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-05 | Isuzu Motors Ltd | コンポジット・ピストン |
US4909133A (en) * | 1988-09-28 | 1990-03-20 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Lightweight piston architecture |
US5117742A (en) * | 1989-04-28 | 1992-06-02 | Iwata Air Compressor Mfg. Co. Ltd. | Piston of composite material with c-shaped ring groove |
US4986231A (en) * | 1989-05-04 | 1991-01-22 | Outboard Marine Corporation | Piston with graphite fiber mesh |
WO1991009724A1 (en) * | 1989-12-21 | 1991-07-11 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Member made of fiber-reinforced resin and production thereof |
JPH0785818B2 (ja) * | 1990-01-26 | 1995-09-20 | いすゞ自動車株式会社 | 複合材製鍛造部品及びその製造方法 |
US5174193A (en) * | 1990-06-23 | 1992-12-29 | T&N Technology Limited | Pistons for engines or motors |
US5101556A (en) * | 1990-12-17 | 1992-04-07 | Allied-Signal Inc. | Method of manufacturing a piston |
US5499572A (en) * | 1993-08-26 | 1996-03-19 | Cobble; Daniel L. | Bi-tech piston |
US6029346A (en) * | 1998-04-30 | 2000-02-29 | Chellappa; Venkatesh | Method of fabricating carbon--carbon engine component |
DE10037887A1 (de) * | 2000-08-03 | 2002-02-14 | Mahle Gmbh | Kolben-Zylinder-Baueinheit für einen Verbrennungsmotor mit einem schaftlosen Kolben |
DE10148658C1 (de) * | 2001-10-02 | 2003-02-06 | Sgl Carbon Ag | Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus faserverstärkten keramischen Materialien |
US7662278B2 (en) * | 2001-10-03 | 2010-02-16 | Pet Mate Ltd. | Self-cleaning filter assembly |
DE102010003345B4 (de) * | 2010-03-26 | 2012-02-23 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Gießen eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor |
DE102010003346A1 (de) * | 2010-03-26 | 2011-09-29 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Gießen eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor |
JP6256453B2 (ja) * | 2015-11-17 | 2018-01-10 | マツダ株式会社 | エンジンのピストン構造 |
CN105415562B (zh) * | 2015-12-11 | 2017-05-03 | 中国兵器工业第二○三研究所 | 带斜置喷管后盖的隔热垫压制模具 |
US10443537B2 (en) | 2015-12-28 | 2019-10-15 | Tenneco Inc. | Piston including a composite layer applied to a metal substrate |
US10859033B2 (en) * | 2016-05-19 | 2020-12-08 | Tenneco Inc. | Piston having an undercrown surface with insulating coating and method of manufacture thereof |
US10267261B2 (en) | 2016-08-01 | 2019-04-23 | GM Global Technology Operations LLC | Methods of joining components in vehicle assemblies |
US10408163B2 (en) | 2016-08-01 | 2019-09-10 | GM Global Technology Operations LLC | Polymeric composite engine assembly and methods of heating and cooling said assembly |
US10486378B2 (en) * | 2016-08-01 | 2019-11-26 | GM Global Technology Operations LLC | Methods of manufacturing vehicle assemblies |
DE102017203477A1 (de) | 2017-03-03 | 2018-09-06 | Aktiebolaget Skf | Kompositformstück |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1398689A (en) * | 1919-10-20 | 1921-11-29 | Stephen D Hartog | Piston for reciprocatory engines |
US1398178A (en) * | 1920-11-08 | 1921-11-22 | Lukacsevics Charles De | Piston |
US1656293A (en) * | 1926-02-23 | 1928-01-17 | Alexis R Pribil | Piston |
US1969470A (en) * | 1930-05-15 | 1934-08-07 | Cleveland Trust Co | Piston |
US2478294A (en) * | 1945-08-29 | 1949-08-09 | Madsen Tage | Pistons for combustion, steam, and other engines |
US3187643A (en) * | 1963-09-24 | 1965-06-08 | Mirrlees Nat Ltd | Pistons for internal combustion engines |
US4306489A (en) * | 1979-11-01 | 1981-12-22 | Exxon Research & Engineering Co. | Composite piston |
-
1980
- 1980-10-24 DE DE19803040125 patent/DE3040125A1/de not_active Withdrawn
-
1981
- 1981-10-22 US US06/313,962 patent/US4450610A/en not_active Expired - Fee Related
- 1981-10-23 JP JP56169962A patent/JPS57105541A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19815988C1 (de) * | 1998-04-09 | 1999-07-08 | Uti Holding & Man Ag | Kolben-Zylinder-Anordnung |
DE19848649A1 (de) * | 1998-10-22 | 2000-05-04 | Peter Greiner | Kohlenstoffkolben für eine Brennkraftmaschine |
DE19848649C2 (de) * | 1998-10-22 | 2000-09-07 | Peter Greiner | Kohlenstoffkolben für eine Brennkraftmaschine |
US6883418B1 (en) | 1998-10-22 | 2005-04-26 | Peter Greiner | Carbon piston for an internal combustion engine |
DE19848649C5 (de) * | 1998-10-22 | 2008-11-27 | Peter Greiner | Kohlenstoffkolben für eine Brennkraftmaschine |
DE19919574A1 (de) * | 1999-04-29 | 2000-11-30 | Lucas Ind Plc | Kolben und Verfahren zur Herstellung eines solchen |
DE19954334A1 (de) * | 1999-11-11 | 2001-05-23 | Federal Mogul Nuernberg Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
DE19954334C2 (de) * | 1999-11-11 | 2003-04-17 | Federal Mogul Nuernberg Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57105541A (en) | 1982-07-01 |
US4450610A (en) | 1984-05-29 |
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