WO2012084364A1 - GIESSVORRICHTUNG FÜR EINEN KOLBEN FÜR EINEN VERBRENNUNGSMOTOR UND VERFAHREN ZUM ÖFFNEN UND/ODER SCHLIEßEN EINER GIESSVORRICHTUNG - Google Patents

GIESSVORRICHTUNG FÜR EINEN KOLBEN FÜR EINEN VERBRENNUNGSMOTOR UND VERFAHREN ZUM ÖFFNEN UND/ODER SCHLIEßEN EINER GIESSVORRICHTUNG Download PDF

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piston
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Frank Nitsche
Achim JÄGER
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    • B22C9/062—Mechanisms for locking or opening moulds
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    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/06—Permanent moulds for shaped castings
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    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • B22D15/02—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor of cylinders, pistons, bearing shells or like thin-walled objects
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    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 

Definitions

  • the invention relates to a casting device for a piston for an internal combustion engine and to a method for opening and / or closing a casting device according to the preamble of claims 1 and 7, respectively.
  • Cooling recesses are used, largely linear and obliquely with respect to the quills procedure. Presentation of the invention
  • the invention has for its object, an apparatus and a method for casting a piston for a
  • this has at least one largely linearly movable quill to form at least one
  • the quill is thus a component which, at its end directed towards the casting cavity, has a substantially cylindrical section which forms a cavity for the finished piston
  • At least one slide which can be moved substantially linearly and at an angle to the sleeve, is provided on the piston for forming at least one recess below the ring field.
  • the travel of the slide results from the fact that the recesses under the ring field typically extend at an acute angle to the piston axis and thus obliquely to the axis of the quills extending perpendicular to the piston axis.
  • the quill is at least indirectly coupled to the slide in such a way that the quill at least partly entrains the slide during the process. This coupling can during
  • Opening the casting device for example, be designed such that the quill initially pulled back a bit is, and then a portion of the quill so at least indirectly engages the slider that it is moved obliquely to the quill.
  • the quill is coupled to the slide, in particular for the opening movement, in such a way that it "takes along” it as part of a pulling movement.
  • this coupling can also be effective when closing in the context of a "pushing" movement.
  • the slider expediently has a projection that forms the positive shape of the desired recess and for a particularly simple retraction when opening the mold is in
  • Casting also has any form (halves) that are required for casting a complete piston. Further, both the sleeve and the slider are preferably provided in duplicate to form the necessary configurations on both sides of the piston. Finally, the quill can pass through an opening in the slide.
  • common casting devices do not have to be rebuilt. Compared to a pivoting movement of casting cores for the formation of recesses under the ring field also results in the advantage that the recesses can be made deeper, and thus a more extensive
  • the slider is in at least one guide
  • the movement of the slider can be defined very precisely.
  • the coupling with the sleeve can be made flexible to a certain extent, so that the guide can be exchangeable and / or changeable, for example, with regard to the angle, without the
  • Slider is connected at least indirectly and at least to some extent pivotally.
  • the pivoting fork is pivotable through the sleeve, so that the quill "takes along” the slider by means of the pivoting fork.
  • the slider is further at least slightly slidably coupled to the pivoting fork.
  • At least one pin on the sleeve preferred, which is engageable with a projection and / or a sliding surface on the pivoting fork in engagement.
  • the engagement with a projection is currently preferred for take-along when opening, while the interaction with a sliding surface in the context of
  • Fig. 1 is a side view of a part of
  • FIG. 2 is a first sectional view of that shown in FIG
  • Fig. 3 is a second sectional view of that shown in Fig. 1
  • Fig. 4 is a first sectional view of that shown in FIG.
  • FIG. 2 is a second sectional view of that shown in FIG.
  • Fig. 6 is a first sectional view of that shown in Fig. 1
  • Fig. 7 is a second sectional view of that shown in FIG.
  • Fig. 1 is a portion of the invention
  • the sleeve 10 and the slider 12 are coupled by means of a pivoting fork 16, which is pivotable about an axis 24 in a direction C.
  • Pin 18 which is engageable when opening with a projection 20 on the pivoting fork 16 and when closing with a sliding surface 22 on the pivoting fork in engagement.
  • Fig. 2 which corresponds to the state of Fig. 1, it can also be seen that the quill 10 extends through an opening in the slider 12, and that the slider 12 according to the figures in the upper region of a nose-like projection 26 for forming a Has recess below the ring field of a piston.
  • Pivoting movement is enabled, and also a certain linear displacement (according to the figures from right to left) is allowed.
  • This mobility is due to the determination of the movement of the slider by the guide (see. Fig. 1) low, since at said degrees of freedom
  • the movement of the slider can be defined by the guide, but can be transmitted through the fork on the slider.
  • Casting device correspond and both pinoie as well

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Abstract

Eine Gießvorrichtung für einen Kolben für einen Verbrennungsmotor mit zumindest einer zumindest weitgehend linear verfahrbaren Pinole (10) zur Ausbildung zumindest einer Kolbenbolzenbohrung und zumindest einem zumindest weitgehend linear und schräg zu der Pinole (10) verfahrbaren Schieber (12) zur Ausbildung zumindest einer Ausnehmung unter einem Ringfeld des Kolbens zeichnet sich dadurch aus, dass die Pinole (10) und der Schieber (12) zumindest mittelbar derart gekoppelt sind, dass die Pinole beim Verfahren den Schieber (12) zumindest teilweise mitnimmt. Bei einem Verfahren zum Öffnen und/oder Schließen einer Gießvorrichtung für einen Kolben für einen Verbrennungsmotor nimmt zumindest eine weitgehend linear verfahrbare Pinole (10) zumindest einen weitgehend linear und schräg zur Pinole (10) verfahrbaren Schieber (12) zumindest teilweise mit.

Description

Gießvorrichtung für einen Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zum Öffnen und/oder Schließen einer
Gießvorrichtung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung für einen Kolben für einen Verbrennungsmotor sowie ein Verfahren zum Öffnen und/oder Schließen einer Gießvorrichtung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 7.
Stand der Technik
Beim Gießen von Kolben für Verbrennungsmotoren besteht eine besondere Herausforderung darin, mit möglichst wenigen verlorenen Kernen den Kolben in eine Form auszubilden, die möglichst wenig nachbearbeitet werden muss und im Hinblick auf die Gewichtsersparnis optimiert ist.
Zur Ausbildung von Ausnehmungen unterhalb des Ringfeldes des Kolbens ist es aus der DE 199 22 809 A1 bekannt, neben einer linear verschiebbaren Pinole einen verschwenkbaren Kern zur Ausbildung einer derartigen Ausnehmung vorzusehen.
Gemäß der US 2008/0257518 A1 werden geeignete Kerne zur
Ausbildung der Ausnehmungen unter dem Ringfeld, die als
Kühlausnehmungen genutzt werden, weitgehend linear und schräg bezüglich der Pinolen verfahren. Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Gießen eines Kolbens für einen
Verbrennungsmotor zu vereinfachen und gleichzeitig möglichst umfangreich die Ausbildung von Ausnehmungen zur
Gewichtsersparnis zu ermöglichen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt zum einen durch die im Anspruch 1 beschriebene Vorrichtung.
Demzufolge weist diese zumindest eine weitgehend linear verfahrbare Pinole zur Ausbildung zumindest einer
Kolbenbolzenbohrung auf. Bei der Pinole handelt es sich somit um ein Bauteil, das an seinem zu dem Gießhohlraum gerichteten Ende einen weitgehend zylindrischen Abschnitt aufweist, der an dem fertigen Kolben einen Hohlraum für die
Kolbenbolzenbohrung zurücklässt. Insbesondere an den von dem Gießhohlraum weggerichteten Bereichen kann die Pinole
Abschnitte mit größerem Durchmesser sowie Maßnahmen zur
Koppelung mit einem Antrieb oder, wie nachfolgend
beschrieben, zumindest mittelbar mit dem Schieber aufweisen.
Bei der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung ist nämlich zur Ausbildung zumindest einer Aussparung unter dem Ringfeld an dem Kolben zumindest ein weitgehend linear und schräg zu der Pinole verfahrbarer Schieber vorgesehen. Der Verfahrweg des Schiebers ergibt sich daraus, dass sich die Ausnehmungen unter dem Ringfeld typischerweise unter einem spitzen Winkel zur Kolbenachse und somit schräg zur Achse der senkrecht zur Kolbenachse verlaufenden Pinolen erstrecken. Erfindungsgemäß ist die Pinole mit dem Schieber derart zumindest mittelbar gekoppelt, dass die Pinole beim Verfahren den Schieber zumindest teilweise mitnimmt. Diese Koppelung kann beim
Öffnen der Gießvorrichtung beispielsweise derart ausgebildet sein, dass die Pinole zunächst ein Stück weit zurückgezogen wird, und dann ein Abschnitt an der Pinole derart zumindest mittelbar mit dem Schieber in Eingriff kommt, dass dieser schräg zur Pinole verfahren wird. Mit anderen Worten ist die Pinole insbesondere für die Öffnungsbewegung derart mit dem Schieber gekoppelt, dass sie diesen im Rahmen einer ziehenden Bewegung "mitnimmt". Darüber hinaus kann diese Koppelung auch beim Schließen im Rahmen einer "drückenden" Bewegung wirksam sein .
Beim Schließen der Gießvorrichtung kann der Vorgang im
Wesentlichen in umgekehrter Richtung stattfinden, wobei derzeit bevorzugt ist, über weitgehend die gesamte
Schließbewegung der Pinole eine Bewegung des Schiebers zurück in seine Schließposition zu bewirken. Der Schieber weist zweckmäßigerweise einen Vorsprung auf, der die Positivform der gewünschten Ausnehmung bildet und für ein besonders einfaches Zurückziehen beim Öffnen der Form sich in
Bewegungsrichtung verbreiternd gestaltet ist. Die
Gießvorrichtung weist ferner jegliche Form ( hälft ) en auf, die zum Gießen eines vollständigen Kolbens erforderlich sind. Ferner sind sowohl die Pinole als auch der Schieber bevorzugt zweifach vorgesehen, um die notwendigen Gestaltungen auf beiden Seiten des Kolbens auszubilden. Schließlich kann die Pinole durch eine Öffnung in dem Schieber hindurchreichen. In vorteilhafter Weise müssen gängige Gießvorrichtungen nicht umgebaut werden. Gegenüber einer schwenkenden Bewegung von Gießkernen zur Ausbildung von Ausnehmungen unter dem Ringfeld ergibt sich ferner der Vorteil, dass die Ausnehmungen tiefer gestaltet werden können, und somit eine umfangreichere
Gewichtsersparnis möglich ist.
Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Gießvorrichtung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Bevorzugt ist der Schieber in zumindest einer Führung
geführt. Hierdurch kann die Bewegung des Schiebers besonders genau definiert werden. Gleichzeitig kann die Koppelung mit der Pinole in gewissem Rahmen flexibel erfolgen, so dass die Führung austauschbar und/oder beispielsweise im Hinblick auf den Winkel veränderbar gestaltet sein kann, ohne die
Koppelung mit der Pinole verändern zu müssen.
Demzufolge wird ferner bevorzugt, dass die Führung
austauschbar ist. Dies bietet den Vorteil, den Verfahrweg des Schiebers an verschiedene Kolbengeometrien anpassen zu können. Alternativ oder ergänzend hierzu kann der durch die Führung vorgesehene Winkel bezüglich dem Verfahrweg der
Pinole veränderbar sein.
Für die Koppelung zwischen Schieber und Pinole wird derzeit eine sogenannte Schwenkgabel bevorzugt, mit welcher der
Schieber zumindest mittelbar und zumindest in gewissem Ausmaß schwenkbar verbunden ist. Hierbei ist die Schwenkgabel durch die Pinole verschwenkbar, so dass die Pinole den Schieber mittels der Schwenkgabel "mitnimmt".
Insbesondere im Hinblick auf die Möglichkeit, den Verfahrweg des Schiebers durch Austausch zumindest einer Führung
und/oder Einstellung anderen Winkels zu verändern, bietet es Vorteile, wenn der Schieber ferner zumindest geringfügig verschiebbar mit der Schwenkgabel gekoppelt ist.
Im Hinblick auf die Koppelung zwischen der Pinole und dem Schieber mittels der Schwenkgabel wird derzeit ferner
zumindest ein Zapfen an der Pinole bevorzugt, der mit einem Vorsprung und/oder einer Gleitfläche an der Schwenkgabel in Eingriff bringbar ist. Der Eingriff mit einem Vorsprung wird derzeit für das Mitnehmen beim Öffnen bevorzugt, während das Zusammenwirken mit einer Gleitfläche im Rahmen der
Schließbewegung Vorteile bietet.
Die Lösung der oben genannten Aufgabe erfolgt ferner durch das im Anspruch 7 beschriebene Verfahren, wonach eine
weitgehend linear verfahrbare Pinole zumindest einen weitgehend linear und schräg zur Pinole verfahrbaren Schieber zumindest teilweise mitnimmt. Die bevorzugten Weiterbildungen der Vorrichtung sind auf das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar. Ferner sind jegliche in Zusammenhang mit der
Vorrichtung beschriebenen Verfahrensmerkmale bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird eine beispielhaft in den Zeichnungen
dargestellte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teils der
erfindungsgemäßen GießVorrichtung ;
Fig . 2 eine erste Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten
Gießvorrichtung in einem geschlossenen Zustand;
Fig. 3 eine zweite Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten
Gießvorrichtung in einem geschlossenen Zustand;
Fig . 4 eine erste Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten
Gießvorrichtung in einem teilweise zurückgezogenen Zustand der Pinole;
Fig. eine zweite Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten
Gießvorrichtung in einem teilweise zurückgezogenen Zustand der Pinole;
Fig. 6 eine erste Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten
Gießvorrichtung in einem vollständig
zurückgezogenen Zustand der Pinole; und
Fig . 7 eine zweite Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten
Gießvorrichtung in einem vollständig
zurückgezogenen Zustand der Pinole. Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Äusführungsform der Erfindung
In Fig. 1 ist ein Abschnitt der erfindungsgemäßen
Gießvorrichtung dargestellt, wobei in der Seitenansicht von Fig. 1 in erster Linie eine Führung 14 für die lineare
Bewegung eines Schiebers 12 in der Richtung A erkennbar ist. Ferner ist in Fig. 1 ein von dem (gemäß Fig. 1 links
befindlichen) Gießhohlraum abgewandter Bereich der Pinole 10 zu erkennen, die in der Richtung B verfahrbar ist. Somit sind die Richtungen A und B schräg zueinander. Wie nachfolgend genauer erläutert wird, sind die Pinole 10 und der Schieber 12 mittels einer Schwenkgabel 16 gekoppelt, die um eine Achse 24 in einer Richtung C verschwenkbar ist. Die erwähnte
Koppelung erfolgt bei dem gezeigten Beispiel über einen
Zapfen 18, der beim Öffnen mit einem Vorsprung 20 an der Schwenkgabel 16 und beim Schließen mit einer Gleitfläche 22 an der Schwenkgabel in Eingriff bringbar ist.
Aus Fig. 2, die dem Zustand von Fig. 1 entspricht, ist ferner zu erkennen, dass die Pinole 10 durch eine Öffnung in dem Schieber 12 hindurchreicht, und dass der Schieber 12 gemäß den Figuren im oberen Bereich einen nasenartigen Vorsprung 26 zur Ausbildung einer Ausnehmung unterhalb des Ringfelds eines Kolbens aufweist.
Ferner ist in Fig. 3 die Koppelung zwischen dem Schieber 12 und der Schwenkgabel 16 zu erkennen, die darin besteht, dass ein verbreitertes, freies Ende 28 der Schwenkgabel 16 in einen Hohlraum 30 in dem Schieber derart eingesetzt ist, dass eine lineare Bewegung übertragen werden kann, dass ferner, wie in Fig. 7 erkennbar ist, eine geringfügige
Schwenkbewegung ermöglicht wird, und ferner eine gewisse lineare Verschiebung (gemäß den Figuren von rechts nach links) zugelassen wird. Diese Beweglichkeit ist aufgrund der Festlegung der Bewegung des Schiebers durch die Führung (vgl. Fig. 1) günstig, da bei den genannten Freiheitsgraden
zwischen Schieber und Schwenkgabel die Bewegung des Schiebers durch die Führung definiert werden kann, jedoch durch die Gabel auf den Schieber übertragen werden kann.
Während die Fig. 2 und 3 dem geschlossenen Zustand der
Gießvorrichtung entsprechen und sowohl Pinoie als auch
Schieber in einer Gießposition sind, ist in Fig. 4 und 5 eine Zwischenposition dargestellt, in der die Gießvorrichtung zwar weiterhin geschlossen ist, jedoch die Pinole 10 teilweise zurückgezogen ist, während sich der Schieber 12 noch in einer Gießposition befindet. In Fig. 5 ist erkennbar, dass der Zapfen 8 an der Pinole gerade mit dem Vorsprung 20 an der Schwenkgabel 16 in Eingriff kommt, um das Mitnehmen des
Schiebers 12 zu beginnen.
Aus Fig. 6 ergibt sich die Endposition, in der die Pinole 10 maximal weit zurückgefahren ist, der Schieber freigefahren ist und die Gießvorrichtung somit geöffnet werden kann.
Anhand der Stellung der Schwenkgabel 16 ist zu erkennen, dass diese zumindest geringfügig entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt wurde, und dabei, wie insbesondere in Fig. 7 dargestellt, den Schieber, dessen Bewegung weiterhin durch die Führung 14 (vgl. Fig. 1) definiert ist, mitgenommen hat. Da bei dem gezeigten Beispiel der Verfahrweg des Schiebers vergleichsweise steil ist, hat sich das freie Ende 28 der Schwenkgabel 16 ein wenig aus dem Hohlraum 30 des Schiebers 12 herausbewegt.
Wenn die Gießvorrichtung ausgehend von dem in Fig. 7
gezeigten Zustand geschlossen werden soll, wird die Pinoie wieder in den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Zustand verfahren. Hierbei gleitet der Zapfen 18 an der Gleitfläche 22 der Schwenkgabel ab, die infolgedessen den Schieber 12 in die vollständig eingefahrene Position zurückbringt.

Claims

Patentansprüche
1. Gießvorrichtung für einen Kolben für einen
Verbrennungsmotor mit zumindest einer zumindest
weitgehend linear verfahrbaren Pinole (10) zur
Ausbildung zumindest einer Kolbenbolzenbohrung und zumindest einem zumindest weitgehend linear und schräg zu der Pinole (10) verfahrbaren Schieber (12) zur
Ausbildung zumindest einer Ausnehmung unter einem
Ringfeld des Kolbens,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Pinole (10) und der Schieber (12) zumindest
mittelbar derart gekoppelt sind, dass die Pinole beim Verfahren den Schieber (12) zumindest teilweise
mitnimmt .
2. Gießvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Schieber (12) in zumindest einer Führung (14) geführt ist.
3. Gießvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Führung (14) austauschbar und/oder ihr Winkel veränderbar ist.
4. Gießvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Schieber (12) zumindest mittelbar und schwenkbar mit einer Schwenkgabel (16) gekoppelt ist, die durch die Pinole (10) verschwenkbar ist.
5. Gießvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Schieber (12) ferner zumindest geringfügig
verschiebbar mit der Schwenkgabel (16) gekoppelt ist.
6. Gießvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Pinole (10) zumindest einen Zapfen (18) aufweist, der mit einem Vorsprung (20) und/oder einer Gleitfläche (22) an der Schwenkgabel (16} in Eingriff bringbar ist.
7. Verfahren zum Öffnen und/oder Schließen einer
Gießvorrichtung für einen Kolben für einen
Verbrennungsmotor, bei dem zumindest eine weitgehend linear verfahrbare Pinole (10) zumindest einen
weitgehend linear und schräg zur Pinole (10)
verfahrbaren Schieber (12) zumindest teilweise mitnimmt.
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