Claims (3)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Kolben für eine Brennkraftmaschine, mit einer am Kolbenboden befestigten Krone und einer Kühlkammer, durch die ein Kühlmittel hindurchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Krone (1) einen oberen Teil (la) und einen mit diesem verschweissten Ringträger (lb) aufweist und dass der obere Teil (la) der Krone (1) aus einem Material mit geringerer Wärmeleitfähigkeit als der Ringträger (lb) besteht.1. Pistons for an internal combustion engine, with a crown attached to the piston head and a cooling chamber through which a coolant can be passed, characterized in that the crown (1) has an upper part (la) and a ring carrier (lb) welded to this and that the upper part (la) of the crown (1) consists of a material with lower thermal conductivity than the ring carrier (lb).
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringträger (lb) in die Kühlkammer ragende Rippen (10) aufweist.2. Piston according to claim 1, characterized in that the ring carrier (1b) has ribs (10) projecting into the cooling chamber.
3. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkammer (6) teilweise durch den oberen Teil (la) der Krone (1) und teilweise durch den Ringträger (lb) begrenzt ist.3. Piston according to claim 1, characterized in that the cooling chamber (6) is partly delimited by the upper part (1a) of the crown (1) and partly by the ring carrier (1b).
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Dieselmotor, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a piston for an internal combustion engine, in particular for a diesel engine, according to the preamble of patent claim 1.
Im allgemeinen sind die Kolben einer Brennkraftmaschine aus massivem Aluminium oder massivem Gusseisen hergestellt, und neuerdings zunehmend verwendete zusammengesetzte Kolben sind mit einer Stahlkrone versehen, die der Verbrennungswärme im Verbrennungsraum ausgesetzt ist. Die Krone ist einteilig mit einem Ringträger ausgebildet, der Kolbenringe aufnimmt, die ein gasdichtes Gleiten im Zylindermantel unter Ölschmierung gestatten. Zusammengesetzte Kolben enthalten eine Kühlkammer zum Kühlen des Ringträgers der Krone und des im Verbrennungsraum benachbarten oberen Teils.In general, the pistons of an internal combustion engine are made of solid aluminum or solid cast iron, and composite pistons which have recently been increasingly used are provided with a steel crown which is exposed to the heat of combustion in the combustion chamber. The crown is designed in one piece with a ring carrier that accommodates piston rings that allow gas-tight sliding in the cylinder jacket with oil lubrication. Composite pistons contain a cooling chamber for cooling the ring carrier of the crown and the upper part adjacent in the combustion chamber.
Der Ringträger sollte eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, um genügend abgekühlt werden zu können, so dass die Ölschmierung wirksam ist, während der obere Teil der Krone weniger wärmeleitfähig sein sollte, um die Wärmeübertragung aus dem Brennraum zu den Kolbenringen zu verhindern. Die geringere Wärmeleitfähigkeit des oberen Kronenteils würde ferner eine Wärmeisolation ergeben, so dass die Wärmeenergie zur Erhöhung des Wärmewirkungsgrades besser ausgenutzt wird. Ein einteiliger Kolben benötigt daher entgegengesetzte thermische Eigenschaften.The ring carrier should have a high thermal conductivity to be able to be cooled sufficiently for oil lubrication to be effective, while the top of the crown should be less thermally conductive to prevent heat transfer from the combustion chamber to the piston rings. The lower thermal conductivity of the upper crown part would also result in thermal insulation, so that thermal energy is better utilized to increase thermal efficiency. A one-piece piston therefore requires opposite thermal properties.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben der gattungsgemässen Art anzugeben, dessen Kolbenringe besser gekühlt werden können, um ein Reissen, eine übermässige Abnutzung, ein Haften und dgl. zwischen den Ringen und dem Zylindermantel zu vermeiden, was bei hohen Temperaturen der Fall sein kann.The object of the invention is to provide a piston of the generic type whose piston rings can be better cooled in order to avoid cracking, excessive wear, sticking and the like between the rings and the cylinder jacket, which can occur at high temperatures can.
Erfindungsgemäss ist diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features specified in the characterizing part of patent claim 1.
Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:A preferred embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 einen Teil eines Axialschnittes eines herkömmlichen Kolbens,1 shows part of an axial section of a conventional piston,
Fig. 2 einen Teil eines Axialschnittes eines erfindungsgemäss ausgebildeten Kolbens und2 shows a part of an axial section of a piston designed according to the invention and
Fig. 3 einen Querschnitt der Krone des Kolbens nach Fig. 2.Fig. 3 shows a cross-section of the crown of the piston according to Fig. 2.
Der herkömmliche Kolben nach Fig. 1 hat eine Krone 1, die mittels Schrauben 3 am Kolbenboden 2 befestigt ist. Die Krone 1 ist einteilig mit einem Ringträger 13 ausgebildet, der Kolbenringe 4 aufnimmt. Im Kolben ist eine Kühlkammer 6 ausgebildet, die mit einem Ölkanal im Kolbenbolzen 8 in Verbindung steht. Durch einen Ölförderer wird über den Ölkanal Kühlöl in die Kühlkammer 6 geleitet, um den Ringträger 13 usw. abzukühlen. Das Öl strömt dann durch einen Kanal 10, eine mittlere Kammer 11 und eine Öffnung 9, um schliesslich in das Kurbelgehäuse zu fallen.The conventional piston according to FIG. 1 has a crown 1 which is fastened to the piston head 2 by means of screws 3 . The crown 1 is formed in one piece with a ring carrier 13 which accommodates piston rings 4 . A cooling chamber 6 is formed in the piston and is connected to an oil channel in the piston pin 8 . Cooling oil is fed into the cooling chamber 6 via the oil passage by an oil conveyor to cool the ring carrier 13 and so on. The oil then flows through a channel 10, a middle chamber 11 and an orifice 9 to finally fall into the crankcase.
Die Krone 1 ist im allgemeinen aus Guss- oder Schmiedestahl hergestellt, die gut wärmeleitend sind, so dass die Kolbenringe 4 genügend gekühlt werden. Kolbenschaft und Kolbenboden 2 bestehen im allgemeinen aus einer Aluminiumlegierung oder aus Gusseisen. Die gut wärmeleitende Krone 1 überträgt jedoch einen grossen Teil der Verbrennungswärme aus dem Brennraum 7 auf die Kolbenringe 4, so dass ihre Kühlung verhindert wird.The crown 1 is generally made of cast or forged steel, which is a good conductor of heat, so that the piston rings 4 are sufficiently cooled. Piston skirt and piston head 2 are generally made of an aluminum alloy or cast iron. However, the good heat-conducting crown 1 transfers a large part of the combustion heat from the combustion chamber 7 to the piston rings 4, so that their cooling is prevented.
Der in Fig. 2 und 3 dargestellte erfindungsgemässe Kolben hat eine dem Verbrennungsraum 7 zugekehrte Krone 1, die am Kolbenboden 2 mittels Schrauben befestigt ist.The piston according to the invention shown in FIGS. 2 and 3 has a crown 1 which faces the combustion chamber 7 and is fastened to the piston head 2 by means of screws.
Die Krone 1 hat einen oberen Teil 1 a und einen Ringträger lb, der Kolbenringe 4 aufnimmt, um eine Schmiermittel- und Gasdichtung zwischen Kolben und Zylinderwand 5 auszubilden. Die beiden Teile 1 a und lb sind zwar aus verschiedenem Material, jedoch mit gleichem Temperaturausdehnungskoeffizienten hergestellt. Die Teile la und lb sind miteinander verschweisst, vorzugsweise durch Elektronenstrahl-oder Lichtbogenschweissung. Der obere Teil la der Krone besteht aus weniger gut wärmeleitendem Material mit hoher Hitzebeständigkeit. Der Ringträger lb ist aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Die Teile 1 a und lb können aus Legierungsstahl bestehen.The crown 1 has an upper part 1a and a ring carrier lb, which accommodates piston rings 4 in order to form a lubricant and gas seal between the piston and the cylinder wall 5. Although the two parts 1a and 1b are made of different materials, they have the same coefficient of thermal expansion. The parts la and lb are welded together, preferably by electron beam or arc welding. The upper part 1a of the crown consists of less heat-conducting material with high heat resistance. The ring carrier lb is made of a material with high thermal conductivity. Parts 1a and 1b can be made of alloy steel.
Im Kolben ist eine ringförmige Kühlkammer 6 ausgebildet, die in die Krone 1 und den Kolbenboden 2 ragt und durch eine Umfangswand des oberen Teils la der Krone und einen oberen Teil des Ringträgers lb umgeben ist, um die Teile la und lb zu kühlen.An annular cooling chamber 6 is formed in the piston, which protrudes into the crown 1 and the piston head 2 and is surrounded by a peripheral wall of the upper part la of the crown and an upper part of the ring carrier lb in order to cool the parts la and lb.
Wie Fig. 3 am deutlichsten zeigt, besitzt der Ringträger lb an seiner Innenseite Rippen 10, die in die Kühlkammer 6 ragen, um das Kühlen des Ringträgers lb zu erleichtern, insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit hoher Leistung. Diese Kühlrippen lassen sich durch die getrennte Herstellung der Teile la und lb leicht ausbilden. Die anderen Teile des Kolbens können im wesentlichen ebenso wie die des herkömmlichen Kolbens nach Fig. 1 ausgebildet sein.As shown most clearly in FIG. 3, the ring carrier 1b has ribs 10 on its inside which project into the cooling chamber 6 in order to facilitate cooling of the ring carrier 1b, particularly in the case of high-power internal combustion engines. These cooling fins can be easily formed by separately manufacturing the parts la and lb. The other parts of the piston can be essentially the same as those of the conventional piston shown in FIG.
Aufgrund der erfindungsgemässen Ausbildung des Kolbens wird nur ein geringer Teil der Verbrennungswärme durch den oberen Teil der Krone, der eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist, so dass er als Wärmeisolator wirkt, in den Ringträger übertragen. Ferner hat der Ringträger eine so hohe Wärmeleitfähigkeit, dass die Kolbenringe genügend gekühlt werden und eine gute Ölschmierung der Ringe sichergestellt ist, um den Verschleiss zu verringern.Due to the design of the piston according to the invention, only a small part of the combustion heat is transferred into the ring carrier through the upper part of the crown, which has a lower thermal conductivity, so that it acts as a heat insulator. Furthermore, the ring carrier has such a high thermal conductivity that the piston rings are sufficiently cooled and good oil lubrication of the rings is ensured in order to reduce wear.
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BB
1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings