УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТЛИВКИ ПОРШНЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИТОГО ПОРШНЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
DEVICE FOR CASTING PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD OF PRODUCING CAST PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение касается устройства для отливки поршня для двигателя внутреннего сгорания, а также способа для изготовления отлитого поршня согласно ограничительной части п. 1 и соответственно 6.
При отливке поршней для двигателей внутреннего сгорания особая трудность заключается в том, чтобы выполнить поршень с помощью как можно меньшего количества одноразовых стержней в форме, которая должна как можно меньше подвергаться последующей обработке и быть оптимизирована с точки зрения экономии веса.
Для выполнения выемок под областью колец поршня из DE 19922809 A1 известен предусматриваемый наряду с линейно передвигающейся пинолью поворотный стержень для выполнения такого рода выемки.
В соответствии с US 2008/0257518 A1 надлежащие стержни для выполнения под областью колец выемок, которые используются в качестве выемок для охлаждения, практически линейно и наискосок передвигаются относительно пинолей.
В основу изобретения положена задача упростить устройство и способ для отливки поршня для двигателя внутреннего сгорания и одновременно в как можно большей степени обеспечить возможность выполнения выемок с целью экономии веса.
Решение этой задачи осуществляется, прежде всего, с помощью устройства, описанного в п. 1 формулы изобретения.
Соответственно это устройство имеет по меньшей мере одну передвигающуюся в значительной степени линейно пиноль для выполнения по меньшей мере одного отверстия для поршневого пальца. Эта пиноль представляет собой, таким образом, конструктивный элемент, который на своем направленном к литейной полости конце имеет в значительной степени цилиндрический участок, оставляющий у готового поршня полость для отверстия для поршневого пальца. В частности, в направленных от литейной полости областях пиноль может иметь участки большего диаметра, а также средства для соединения с приводом или, как описано ниже, по меньшей мере опосредствованно с шибером.
У предлагаемого изобретением устройства для отливки, как известно, для выполнения по меньшей мере одной выемки под областью колец на поршне предусмотрен по меньшей мере один передвигающийся в значительной степени линейно и наискосок относительно пиноли шибер. Путь передвижения шибера получается в результате того, что выемки под областью колец обычно проходят под острым углом к оси поршня и вместе с тем к оси проходящих перпендикулярно оси поршня пинолей. В соответствии с изобретением пиноль соединена с шибером по меньшей мере опосредствованно таким образом, что пиноль при передвижении по меньшей мере частично захватывает шибер. Это соединение при открытии устройства для отливки может быть, например, выполнено таким образом, чтобы пиноль сначала оттягивалась на некоторое расстояние назад, а затем участок на пиноли по меньшей мере опосредствованно вступал в зацепление с шибером таким образом, чтобы шибер передвигался наискосок к пиноли. Другими словами, пиноль, в частности, для движения открытия соединена с шибером таким образом, что она «захватывает» его в ходе тянущего движения. Кроме того, это соединение может также действовать при закрытии в ходе «давящего» движения.
При закрытии устройства для отливки процесс может осуществляться, по существу, в обратном направлении, причем в данном случае предпочтительно практически в течение всего движения закрытия пиноли осуществлять движение шибера назад в его закрытое положение. Шибер имеет целесообразным образом выступ, который образует позитивную форму желаемой выемки и для особенно простого оттягивания назад при открытии формы выполнен расширяющимся в направлении движения. Устройство для отливки имеет также все формы (полуформы), которые необходимы для отливки целого поршня. Кроме того, как пиноль, так и шибер предпочтительно предусмотрены в двух экземплярах для выполнения необходимых конфигураций на обеих сторонах поршня. Наконец, пиноль может проходить насквозь через отверстие в шибере. Предпочтительным образом переоборудование традиционных устройств для отливки не требуется. По сравнению с поворотным движением литейных стержней для выполнения выемок под областью колец обеспечивается также то преимущество, что эти выемки могут выполняться глубже и при этом возможна более значительная экономия веса.
Предпочтительные усовершенствования предлагаемого изобретением устройства для отливки описаны в других пунктах формулы изобретения.
Предпочтительно шибер установлен по меньшей мере в одной направляющей. Благодаря этому движение шибера может задаваться особенно точно. Одновременно соединение с пинолью может осуществляться с определенной гибкостью, так что направляющая может быть выполнена сменной и/или, например, изменяемой в отношении угла, без необходимости изменения соединения с пинолью.
Соответственно также предпочтительно, чтобы направляющая могла заменяться. Это дает преимущество возможной адаптации пути передвижения шибера к разным геометриям поршня. Альтернативно или дополнительно к этому предусмотренный направляющей угол относительно пути передвижения пиноли может изменяться.
Для соединения между шибером и пинолью в данном случае предпочитается так называемая поворотная вилка, с помощью которой шибер по меньшей мере опосредствованно соединен с возможностью поворота в определенных пределах. При этом поворотная вилка может поворачиваться посредством пиноли, так что пиноль «захватывает» шибер посредством поворотной вилки.
В частности, что касается возможности изменения пути передвижения шибера путем замены по меньшей мере одной направляющей и/или установки другого угла, это дает преимущества, когда шибер соединен с поворотной вилкой также с возможностью по меньшей мере небольшого смещения.
В отношении соединения между пинолью и шибером посредством поворотной вилки в данном случае также предпочитается по меньшей мере одна цапфа на пиноли, которая может приводиться в зацепление с выступом и/или поверхностью скольжения на поворотной вилке. Зацепление с выступом в данном случае предпочитается для захватывания при открытии, в то время как взаимодействие с поверхностью скольжения дает преимущества в ходе движения закрытия.
Решение вышеназванной задачи осуществляется также с помощью способа, описанного в п.6 формулы изобретения, в соответствии с которым в значительной степени линейно передвигающаяся пиноль по меньшей мере частично захватывает по меньшей мере один передвигающийся в значительной степени линейно и наискосок относительно пиноли шибер. Предпочтительные усовершенствования устройства применимы к предлагаемому изобретением способу. Кроме того, все описанные в связи с устройством признаки способа применимы в предлагаемом изобретением способе.
Ниже один из вариантов осуществления изобретения, изображенный в качестве примера на чертежах, поясняется подробнее. Показано:
фиг.1 - вид сбоку части предлагаемого изобретением устройства для отливки;
фиг.2 - первый вид сечения показанного на фиг.1 устройства для отливки в закрытом состоянии;
фиг.3 - второй вид сечения показанного на фиг.1 устройства для отливки в закрытом состоянии;
фиг.4 - первый вид сечения показанного на фиг.1 устройства для отливки в частично оттянутом назад состоянии пиноли;
фиг.5 - второй вид сечения показанного на фиг.1 устройства для отливки в частично оттянутом назад состоянии пиноли;
фиг.6 - первый вид сечения показанного на фиг.1 устройства для отливки в полностью оттянутом назад состоянии пиноли и
фиг.7 - второй вид сечения показанного на фиг.1 устройства для отливки в полностью оттянутом назад состоянии пиноли.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОДНОГО ИЗ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 изображен участок предлагаемого изобретением устройства для отливки, при этом на виде сбоку на фиг.1 в первую очередь видна направляющая 14 для линейного движения шибера 12 в направлении A. Кроме того, на фиг.1 видна обращенная от (в соответствии с фиг.1 находящейся слева) литейной полости область пиноли 10, которая может передвигаться в направлении B. Таким образом, направления A и B расположены наискосок друг к другу. Как точнее поясняется ниже, пиноль 10 и шибер 12 соединены посредством поворотной вилки 16, которая может поворачиваться вокруг оси 24 в направлении C. Упомянутое соединение осуществляется в показанном примере посредством цапфы 18, которая при открытии может приводиться в зацепление с выступом 20 на поворотной вилке 16, а при закрытии - с поверхностью 22 скольжения на поворотной вилке.
Из фиг.2, которая соответствует состоянию фиг.1, кроме того, видно, что пиноль 10 проходит насквозь через отверстие в шибере 12 и что шибер 12 в соответствии с фигурами в верхней области имеет выступ 26 в виде носика для образования выемки под областью колец поршня.
Кроме того, на фиг.3 видно соединение между шибером 12 и поворотной вилкой 16, которое состоит в том, что расширенный свободный конец 28 поворотной вилки 16 вставлен в полость 30 в шибере таким образом, что может передаваться линейное движение, что, кроме того, как видно на фиг.7, становится возможным небольшое поворотное движение и, кроме того, допускается определенное линейное смещение (в соответствии с фигурами справа налево). Эта подвижность предпочтительна вследствие задания движения шибера посредством направляющей (см. фиг.1), так как при вышеназванных степенях свободы между шибером и поворотной вилкой движение шибера может определяться направляющей, однако может передаваться на шибер посредством вилки.
В то время как фиг.2 и 3 соответствуют закрытому состоянию устройства для отливки и как пиноль, так и шибер находятся в положении литья, на фиг.4 и 5 изображено промежуточное положение, в котором устройство для отливки, хотя и по-прежнему закрыто, однако пиноль 10 частично оттянута назад, в то время как шибер 12 еще находится в положении литья. На фиг.5 видно, что цапфа 8 на пиноли в этом момент приходит в зацепление с выступом 20 на поворотной вилке 16, чтобы начать захват шибера 12.
На фиг.6 показано конечное положение, в котором пиноль 10 оттянута назад на максимальное расстояние, шибер отодвинут (отведен), и устройство для отливки может, таким образом, открываться. По положению поворотной вилки 16 видно, что она по меньшей мере немного была повернута против направления часовой стрелки и при этом, как, в частности, изображено на фиг.7, захватила шибер, движение которого по-прежнему определяется направляющей 14 (см. фиг.1). Так как в показанном примере путь передвижения шибера сравнительно крут, свободный конец 28 поворотной вилки 16 немного выдвинулся из полости 30 шибера 12.
Когда устройство для отливки должно закрываться, начиная от показанного на фиг.7 состояния, пиноль снова передвигается в изображенное на фиг.1-3 состояние. При этом цапфа 18 соскальзывает по поверхности 22 скольжения поворотной вилки, которая вследствие этого возвращает шибер 12 в полностью вдвинутое положение.