DE102007029307A1 - Piston for an internal combustion engine and method for its production - Google Patents

Piston for an internal combustion engine and method for its production Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Brennkraftmaschine mit einem Kolbengrundkörper (18), welcher mit einem einem zugeordneten Brennraum (14) zugewandten weiteren Bauteil (16) unlösbar verbunden ist, wobei das weitere Bauteil als Belagteil (16) ausgebildet ist, welches vollständig die dem Brennraum (14) zugewandte Kolbenoberfläche (12) des Kolbens bildet.The invention relates to a piston for an internal combustion engine having a piston main body (18) which is inextricably connected to a further combustion chamber (14) facing another component (16), wherein the further component is formed as a covering part (16) which completely the Combustion chamber (14) facing the piston surface (12) of the piston forms.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Kolbens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 7 angegebenen Art.The The invention relates to a piston for an internal combustion engine The specified in the preamble of claim 1. Art. Furthermore The invention relates to a method for producing such Piston specified in the preamble of claim 7 Art.

Seit vor etwa 10 Jahren insbesondere bei Nutzfahrzeugmotoren die Reduzierung der NOx-Grenzwerte zunehmend diskutiert wurde, sind die so genannten Abgasrückführungs-Raten bedeutend angehoben worden. Die Anhebung dieser Abgasrückführungs-Raten bedeutet beispielsweise für Aufladeaggregate eine Forderung nach immer höheren Ladedrücken, um keine allzu großen Verluste an spezifischer Leistung der Motoren hinnehmen zu müssen. Parallel zu den steigenden Abgasrückführungs-Raten und Aufladegraden müssen deshalb – um die spezifische Leistung zu halten – die maximalen Zylinderdrücke angehoben werden. Mittlerweile liegen diese beispielsweise bei Brennkraftmaschinen für Nutzfahrzeuge deutlich über 200 bar, wobei im nächsten Schritt Zylinderdrücke bis oberhalb von 250 bar möglich sein sollen.since about 10 years ago, especially in commercial vehicle engines the reduction The NOx limits have been increasingly discussed, the so-called Exhaust gas recirculation rates have been significantly increased. Increasing these exhaust gas recirculation rates means For example, for turbochargers a demand for getting higher boost pressures, not too big Loss of specific power of the engines to accept. Parallel to the rising exhaust gas recirculation rates And therefore, supercharging needs to be - around the specific Performance - the maximum cylinder pressures be raised. Meanwhile, these are for example in internal combustion engines for Commercial vehicles well over 200 bar, with the next Step cylinder pressures up to above 250 bar possible should be.

Neben den hochbelasteten Teilen des Kurbeltriebs stehen somit insbesondere auch die Eigenschaften der Kolben im Brennpunkt der Entwicklungsaktivitäten, um die zukünftigen Motoreigenschaften von Seiten der Thermodynamik und Mechanik bereitstellen zu können.Next The highly loaded parts of the crank mechanism are thus in particular also the characteristics of the pistons in the focus of the development activities, about the future engine properties of thermodynamics and mechanics to provide.

Um den hohen Kolbenbeanspruchungen gerecht zu werden, ist es dabei beispielsweise aus der EP 1 466 383 A1 bereits als bekannt zu entnehmen, einen Kolbengrundkörper unlösbar mit einem weiteren Bauteil in Form eines Einsatzes zu verbinden, welcher einem zugeordneten Brennraum zugewandt ist. Dieser Einsatz wird dabei durch ein Schweißverfahren, insbesondere ein Tiefschweißverfahren, umschmolzen und somit unlösbar in den Kolbengrundkörper integriert.To meet the high piston stresses, it is for example from the EP 1 466 383 A1 already known to connect a piston body inextricably with another component in the form of an insert, which faces an associated combustion chamber. This insert is reflowed by a welding process, in particular a deep welding process, and thus permanently integrated into the piston body.

Darüber hinaus ist es aus der EP 1 386 687 A1 bereits als bekannt zu entnehmen, dass der Kolben einer Schmelzbehandlung unterzogen wird, um somit in einem dem Brennraum zugewandten Muldenrandbereich die thermische Beständigkeit zu verbessern.In addition, it is from the EP 1 386 687 A1 already known as that the piston is subjected to a melting treatment, so as to improve the thermal stability in a the combustion chamber facing well edge region.

Schließlich ist es aus der DE 102 44 513 A1 bereits als bekannt zu entnehmen, den Kolben mehrteilig auszugestalten. Dabei ist der Kolbenboden und das Kolbenhemd einem der Bauteile zugeordnet, welches in einem Schweiß- oder Lötverfahren mit einem zweiten Bauteil verbunden ist, welches seinerseits die Lagerung des Kolbenbolzens bzw. des Pleuels übernimmt.Finally it is off the DE 102 44 513 A1 already known as to design the piston in several parts. In this case, the piston crown and the piston skirt are assigned to one of the components, which is connected in a welding or soldering process to a second component, which in turn assumes the bearing of the piston pin or of the connecting rod.

Als nachteilig bei diesem mehrteilig gebauten Kolben ist jedoch der Umstand anzusehen, dass dieser äußerst aufwändig zu fertigen ist.When However, disadvantageous in this multi-part piston is the Circumstance that this is extremely expensive to be finished.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kolben sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung so zu verbessern, dass sich einerseits eine besonders hohe Beständigkeit und andererseits eine besonders einfache Herstellung des Kolbens realisieren lassen.task The present invention is therefore a piston and a Process for its preparation to improve so that on the one hand a particularly high resistance and on the other hand a special to realize simple production of the piston.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kolben sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 7 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen angegeben.These The object is achieved by a piston and a method for its production with the features of Claims 1 and 7 reached. Advantageous embodiments with appropriate and non-trivial further education The invention are in the respective dependent claims specified.

Um einen Kolben zu schaffen, welcher beispielsweise besonders thermisch beständig und dabei relativ einfach herstellbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das weitere Bauteil als Belagteil ausgebildet ist, welches vollständig die dem Brennraum zugewandte Kolbenoberfläche des Kolbens bildet. Mit anderen Worten ist es somit erfindungsgemäß vorgesehen, ein Belagteil einzusetzen, welches zumindest die dem Brennraum zugewandte Kolbenoberfläche vollständig bedeckt bzw. diese bildet. Die vollständige Bedeckung sorgt somit dafür, dass die vom Brennraum herrührende thermische und mechanische Beanspruchung durch den Kolben entsprechend aufgenommen werden kann. Dabei kann das Belagteil – wie im Folgenden noch näher erläutert werden wird – bezogen auf den Kolbendurchmesser des Kolbens relativ dünn gestaltet werden, so dass sich insgesamt sowohl eine einfache Fertigung des Belagteils selbst wie auch des Kolbens insgesamt realisieren lässt.Around To provide a piston, which, for example, particularly thermally resistant and relatively easy to produce is it is provided according to the invention that the further Component is formed as a covering part, which completely the combustion chamber facing the piston surface of the piston forms. In other words, it is thus provided according to the invention to use a lining part, which at least the piston surface facing the combustion chamber completely covered or forms this. The complete Covering thus ensures that the originating from the combustion chamber thermal and mechanical stress by the piston accordingly can be included. Here, the covering part - like will be explained in more detail below - related designed relatively thin on the piston diameter of the piston so that in total both a simple manufacture of the Covering itself and the piston as a whole can be realized.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Belagteil und der Kolbengrundkörper aus einer gleichen Grundlegierung hergestellt, wobei das Belagteil einem Vergütungsverfahren – beispielsweise einem thermischen und gegebenenfalls auch chemischen und werkstofftechnischen Vergütungsverfahren – unterzogen ist. Der Vorteil einer gleichen Grundlegierung besteht dabei insbesondere darin, dass beide Teile eine etwa gleiche Wärmeausdehnung aufweisen, so dass sich bei der geplanten unlösbaren Verbindung der beiden Bauteile keine unerwünschten Spannungen ergeben.In Another embodiment of the invention is the lining part and the piston body made of a same base alloy, wherein the covering part a remuneration procedure - for example a thermal and possibly also chemical and material engineering Compensation process - is subjected. The advantage The same basic alloy consists in particular in that both parts have an approximately equal thermal expansion, so that at the planned indissoluble connection of the Both components give no unwanted voltages.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich darüber hinaus als vorteilhaft gezeigt, wenn das Belagteil auf seiner dem Kolbengrundkörper zugewandten Seite mit Verbindungsmitteln – beispielsweise in Form einer Oberflächenstruktur oder in Form von Verankerungen – versehen ist. Hierdurch kann eine besonders zuverlässige Verbindung des Belagteils mit dem Kolbengrundkörper erreicht werden.In a further embodiment of the invention, it has also proven to be advantageous if the lining part is provided on its side facing the piston body side with connecting means - for example in the form of a surface structure or in the form of anchors. This allows a particularly reliable connection of the coating be achieved partly with the piston body.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft gezeigt, wenn das Belagteil eine Schalendicke aufweist, welche sich bezogen auf einen Kolbendurchmesser nach der Formel 1% < S/D < 10% bemisst. Liegt die Schalendicke des Belagteils in dem angegebenen Wertebereich, so lässt sich einerseits eine besonders einfache Fertigung des Belagteils selbst realisieren und andererseits eine gute und zuverlässige Verbindung zum Kolbengrundkörper.In Another embodiment of the invention, it has also been advantageous shown when the covering part has a shell thickness, which is measured based on a piston diameter according to the formula 1% <S / D <10%. Lies the shell thickness of the lining part in the specified value range, On the one hand, this allows a particularly simple production realize the covering itself and on the other hand a good and Reliable connection to the piston body.

Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn zwischen dem Belagteil und dem Kolbendurchmesser eine Moderatorschicht vorgesehen ist. Somit können die beiden Bauteile in gewissen Grenzen eine thermische Relativdehnung zueinander vollführen.When Furthermore, it has been shown to be advantageous, if between the lining part and a moderator layer is provided to the piston diameter. Thus, the two components within certain limits perform thermal relative expansion to each other.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn auch die Außenumfangsseite des Kolbens zumindest bereichsweise durch das Belagteil gebildet ist. Somit ist es beispielsweise möglich, auf einfache Weise auch Kolbenringnuten des Kolbens im Bereich des Belagteils abzubilden.After all it has been shown to be advantageous, although the outer peripheral side of the piston is at least partially formed by the lining part. Thus, it is possible, for example, in a simple manner Also depict piston ring grooves of the piston in the region of the covering part.

Die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kolben beschriebenen Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das Verfahren zum Herstellen eines Kolbens gemäß Patentanspruch 7. Dieses Verfahren zeichnet sich des Weiteren dadurch aus, dass das Belagteil in einfacher Weise beim Gießen des Kolbengrundkörpers mit diesem verbunden werden kann. Somit ergibt sich auf einfache Weise die erwünschte unlösbare Verbindung.The above in connection with the invention Pistons described advantages apply in just as much for the method for producing a piston according to claim 7. This method is further characterized by the fact that the covering part in a simple manner when casting the piston body can be connected to this. This results in simple Make the desired permanent bond.

Die Herstellung des Belagteils selbst erfolgt bevorzugterweise in einem Gieß- oder Umformverfahren, je nachdem, wie aufwändig beispielsweise die auf der dem Kolbengrundkörper zugewandten Seite vorgesehenen Verbindungsmittel ausgebildet sein sollen.The Production of the lining part itself preferably takes place in one Casting or forming process, depending on how complex for example, on the side facing the piston body provided connecting means should be formed.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von drei bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of three preferred embodiments as well as from the drawings; these show in:

1 eine teilweise Schnitt- und teilweise Seitenansicht auf einen Kolben für eine Brennkraftmaschine, welcher aus einem Kolbengrundkörper und einem vollständig die dem Brennraum zugewandte Kolbenoberfläche bildenden Belagteil besteht; 1 a partial sectional and partial side view of a piston for an internal combustion engine, which consists of a piston body and a completely forming the combustion chamber facing piston surface forming part;

2 eine teilweise Schnitt- und teilweise Seitenansicht auf den Kolben gemäß 1, wobei das Belagteil in einer alternativen Ausführungsform gezeigt ist und zumindest bereichsweise auch die Außenumfangsseite des Kolbens bildet; und in 2 a partial sectional and partial side view of the piston according to 1 , wherein the covering part is shown in an alternative embodiment and at least partially also forms the outer peripheral side of the piston; and in

3 eine teilweise Schnitt- und teilweise Seitenansicht auf den Kolben gemäß den 1 und 2, wobei das Belagteil in einer dritten Ausführungsform gezeigt ist, welches unter Vermittlung einer Moderatorschicht mit dem Kolbengrundkörper verbunden ist. 3 a partial sectional and partial side view of the piston according to the 1 and 2 , wherein the covering part is shown in a third embodiment, which is connected to the piston main body by means of a moderator layer.

In den 1 bis 3 ist jeweils ein Kolben für eine Brennkraftmaschine erkennbar, welche jeweils links einer Mittelachse m des Kolbens in einer teilweisen Schnittansicht und rechts der Mittelachse m in einer teilweisen Seitenansicht dargestellt ist. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist der Kolben für einen Lastkraftwagen-Dieselmotor vorgesehen. Als im Rahmen der Erfindung mit umfasst ist es jedoch zu betrachten, dass der Kolben auch bei anderen Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommen könnte.In the 1 to 3 in each case a piston for an internal combustion engine can be seen, which is shown in each case to the left of a central axis m of the piston in a partial sectional view and to the right of the central axis m in a partial side view. In the present embodiments, the piston is provided for a truck diesel engine. As included in the scope of the invention, however, it should be considered that the piston could also be used in other internal combustion engines.

Der Kolben umfasst insbesondere einen Kolbenboden 10, dessen Kolbenoberfläche 12 einem nicht weiter dargestellten Brennraum 14 der Brennkraftmaschine zugewandt ist. Allen drei Ausführungsformen gemäß den 1 bis 3 ist es dabei gemeinsam, dass die dem Brennraum zugewandte Kolbenoberfläche 12 des Kolbens durch ein Bauteil in Form eines Belagteils 16 gebildet ist, dessen Form und konkrete Ausgestaltung im Weiteren noch näher erläutert werden wird. Das Belagteil 16 ist dabei mit einem Kolbengrundkörper 18 unlösbar verbunden bzw. von diesem getragen, welcher seinerseits auf seiner der Kolbenoberfläche 12 bzw. dem Brennraum 14 abgewandten Seite 20 eine nicht weiter erkennbare Kolbenbolzenlagerung zur Verbindung des Kolbens mit einem zugehörigen Pleuel aufweist.The piston in particular comprises a piston head 10 , whose piston surface 12 a combustion chamber, not shown 14 facing the internal combustion engine. All three embodiments according to the 1 to 3 It is common that the piston surface facing the combustion chamber 12 of the piston by a component in the form of a covering part 16 is formed, the shape and specific embodiment will be explained in more detail below. The covering part 16 is doing with a piston body 18 undetachably connected or supported by this, which in turn on its the piston surface 12 or the combustion chamber 14 opposite side 20 having a not further recognizable piston pin bearing for connecting the piston with an associated connecting rod.

Um den thermischen und mechanischen Beanspruchungen bei Zylinderdrücken bis beispielsweise über 250 bar gerecht zu werden, ist das Belagteil 16 an die steigenden thermischen und mechanischen Beanspruchungen angepasst. Hierzu ist das als Kolbenschale ausgebildete Belagteil 16 einem thermischen und gegebenenfalls auch chemischen und werkstofftechnischen Vergütungsverfahren ausgesetzt worden, das zu einem angepassten und gegebenenfalls sehr feinen Gefüge mit höchster Festigkeit führt. Das Belagteil 16 ist dabei in den vorliegenden Ausführungsbeispielen aufgrund der wünschenswerten gleichen Wärmeausdehnung nahezu aus dem gleichen Grundwerkstoff bzw. aus der gleichen Grundlegierung wie der Kolbengrundkörper 18 hergestellt.In order to meet the thermal and mechanical stresses at cylinder pressures up to, for example, over 250 bar, the lining is part 16 adapted to the increasing thermal and mechanical stresses. For this purpose, the formed as a piston cup lining part 16 a thermal and possibly also chemical and material-technical tempering method has been exposed, which leads to an adapted and possibly very fine structure with the highest strength. The covering part 16 is in the present embodiments due to the desirable same thermal expansion almost from the same base material or from the same base alloy as the piston body 18 produced.

Das Belagteil 16 wird bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen bei dem Gießvorgang des Kolbengrundkörpers 18 direkt mit eingegossen bzw. angegossen. Aus diesem Grund weist das Belagteil 16 Verbindungsmittel 22 auf, welche bei der Ausführungsform gemäß 1 eine Oberflächenstruktur 24 bilden. Mit anderen Worten weist das Belagteil 16 an der Verbindungsfläche zum Kolbengrundkörper 18 eine sehr hohe zugängliche Oberfläche zum Beispiel durch die Oberflächenstruktur 24 oder durch eine gezielte Porosität auf. Aus 1 ist darüber hinaus erkennbar, dass ein weiteres Verbindungsmittel 22 in Form einer zentralen Verankerung 26 vorgesehen ist, welche im Bereich der Mittelachse m des Kolbens vorgesehen ist und über den Gießvorgang zu einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Belagteil 16 und dem Kolbengrundkörper 18 führt.The covering part 16 is in the present embodiments in the casting of the piston body 18 directly poured or poured. For this reason, the lining part 16 connecting means 22 which in the embodiment according to 1 a surface structure 24 form. In other words, the lining part 16 at the connection surface to the piston main body 18 a very high accessible surface, for example, by the surface structure 24 or by a targeted porosity. Out 1 In addition, it is recognizable that another lanyard 22 in the form of a central anchorage 26 is provided, which is provided in the region of the central axis m of the piston and the casting process for a positive connection between the lining part 16 and the piston main body 18 leads.

Bei der Ausführungsform gemäß 2 wird als Verbindungsmittel zusätzlich ein Bereich 28 genutzt, in welchem eine Kolbenringnut 30 des Kolbens eingeformt ist. Mit anderen Worten zeigt 2 eine Ausführungsform, bei welcher eine Außenumfangsseite des Kolbens bzw. Kolbenbodens zumindest bereichsweise – nämlich über eine bestimmte Höhe – durch das Belagteil 16 gebildet ist.In the embodiment according to 2 is additionally an area as a connecting means 28 used in which a piston ring groove 30 of the piston is formed. In other words shows 2 an embodiment in which an outer peripheral side of the piston or piston crown at least partially - namely over a certain height - by the lining part 16 is formed.

Bei den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 3 ist darüber hinaus erkennbar, dass das als Kolbenschale ausgebildete Belagteil 16 über einen überwiegenden Bereich eine Schalendicke S aufweist, welche sich bezogen auf einen Kolbendurchmesser D nach der Formel 1% < S/D < 10% bemisst. Dabei ergibt sich üblicherweise eine Schalendicke S des Belagteils 16 von weniger als einem Millimeter bis über 10 Millimeter bei den vorliegend interessierenden PKW- bzw. LKW-Kolben. Aus den 1 bis 3 ist darüber hinaus erkennbar, dass die Schalendicke S des Belagteils 16 zumindest dort vorgesehen ist, wo nicht unmittelbar ein Verbindungsmittel 22 zur Verbindung mit dem Kolbengrundkörper 18 oder ein Radius- oder Eckbereich angeordnet ist. Aus den 1 bis 3 ist darüber hinaus erkennbar, dass das Belagteil 16 nicht eben ausgebildet ist, sondern unter anderem wenigstens eine Verbrennungsmulde 32 eingeformt ist.In the embodiments according to the 1 to 3 is also recognizable that formed as a piston cup lining part 16 has a shell thickness S over a predominant area, which is based on a piston diameter D according to the formula 1% <S / D <10%. This usually results in a shell thickness S of the lining part 16 from less than one millimeter to over 10 millimeters in the present car or truck piston of interest. From the 1 to 3 In addition, it can be seen that the shell thickness S of the covering part 16 is provided at least where not directly a connecting means 22 for connection to the piston body 18 or a radius or corner area is arranged. From the 1 to 3 is also recognizable that the covering part 16 not exactly formed, but among other things, at least one combustion bowl 32 is formed.

Aus 3 ist insbesondere erkennbar, dass bei der Kolbenoptimierung hinsichtlich niederer Gesamtdichten und maximaler Werkstoffausnutzungen auch Werkstoffkombinationen (z. B. Aluminium, Stahl, Titan, Kohlenstoff, Verbundwerkstoff mit Armierungen) denkbar sind, die gewisse thermische Relativdehnungen zueinander aufweisen. Wird hier – wie in 3 angedeutet ist – eine maximale Dehnungsgrenze des Belagteils 16 und des Kolbengrundkörpers 18 überschritten, kann zwischen den beiden Teilen eine Moderatorschicht 34 vorgesehen sein, die einen rissfreien Verzug der beiden Partner von Kolbenschale bzw. Belagteil 16 und Kolbengrundkörper 18 zueinander bei gewünschter Festigkeit erlaubt.Out 3 In particular, it can be seen that in the case of piston optimization with regard to low overall densities and maximum material utilization, combinations of materials (eg aluminum, steel, titanium, carbon, composite material with reinforcements) are conceivable which have certain thermal relative expansions to one another. Will be here - as in 3 is indicated - a maximum strain limit of the lining part 16 and the piston body 18 exceeded, can between the two parts a moderator layer 34 be provided that a crack-free delay of the two partners of piston shell or lining part 16 and piston body 18 allowed each other at the desired strength.

Bei dem Verfahren zum Herstellen des vorbeschriebenen Kolbens wird somit zunächst das Belagteil 16 hergestellt. Die Fertigung der Schalen bzw. Belagteile, die bis in das Kolbenauge hineinreichen dürfen, kann z. B. auch mit einem Wachsausschmelzverfahren erfolgen, bei welchem die Belagteile 16 als Feingussteile mit geringem Nachbearbeitungsaufwand hergestellt werden. Bei Schalenformen des Belagteils 16 ohne Hinterschnitt, wie dies beispielsweise in 1 dargestellt ist, können hingegen auch Umformtechniken mittels Schmieden und Pressen sehr kostengünstig und unter Gewährleistung höchster Festigkeit eingesetzt werden.In the method for producing the above-described piston thus first the covering part 16 produced. The production of the shells or lining parts, which may extend into the piston eye, z. B. also take place with a lost wax process, in which the lining parts 16 be produced as precision castings with little post-processing effort. For shell shapes of the covering part 16 without undercut, as for example in 1 On the other hand, forming techniques by means of forging and pressing can be used very cost-effectively and ensuring maximum strength.

Im Anschluss an die Vorfertigung des jeweiligen Belagteils 16 wird dieses beim Gießen des Kolbengrundkörpers 18 mit diesem verbunden bzw. ein- oder angegossen. Somit entsteht die gewünschte unlösbare Verbindung zwischen dem Belagteil 16 und dem Kolbengrundkörper 18.Following the prefabrication of the respective lining part 16 this is when casting the piston body 18 connected to this or one or poured. This creates the desired permanent connection between the covering part 16 and the piston main body 18 ,

Insgesamt ist somit aus den 1 bis 3 erkennbar, dass durch das Belagteil 16 in Form der Kolbenschale die Kolbenoberfläche 12 des Kolbens, welche dem Brennraum 14 zugewandt ist, vollständig durch das Belagteil 16 gebildet wird. Hierdurch können insbesondere die steigenden thermischen und mechanischen Beanspruchungen innerhalb des Brennraums 14 erfüllt werden.Overall, therefore, from the 1 to 3 recognizable by the covering part 16 in the form of the piston bowl, the piston surface 12 of the piston, which is the combustion chamber 14 facing, completely through the covering part 16 is formed. As a result, in particular the increasing thermal and mechanical stresses within the combustion chamber 14 be fulfilled.

1010
Kolbenbodenpiston crown
1212
Kolbenoberflächepiston surface
1414
Brennraumcombustion chamber
1616
Belagteilcovering part
1818
KolbengrundkörperPiston base body
2020
Seitepage
2222
Verbindungsmittelconnecting means
2424
Oberflächenstruktursurface structure
2626
Verankerunganchoring
2828
BereichArea
3030
Kolbenringnutpiston ring
3232
Verbrennungsmuldecombustion bowl
3434
Moderatorschichtmoderator layer
mm
Mittelachsecentral axis
SS
Schalendickeshell thickness
DD
KolbendurchmesserPiston diameter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1466383 A1 [0004] EP 1466383 A1 [0004]
  • - EP 1386687 A1 [0005] - EP 1386687 A1 [0005]
  • - DE 10244513 A1 [0006] - DE 10244513 A1 [0006]

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Kolben für eine Brennkraftmaschine mit einem Kolbengrundkörper (18), welcher mit einem einem zugeordneten Brennraum (14) zugewandten weiteren Bauteil (16) unlösbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Bauteil als Belagteil (16) ausgebildet ist, welches vollständig die dem Brennraum (14) zugewandte Kolbenoberfläche (12) des Kolbens bildet.Piston for an internal combustion engine with a piston main body ( 18 ), which with an associated combustion chamber ( 14 ) facing another component ( 16 ) is permanently connected, characterized in that the further component as a covering part ( 16 ) is formed, which completely the the combustion chamber ( 14 ) facing piston surface ( 12 ) of the piston. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Belagteil (16) und der Kolbengrundkörper (18) aus dem gleichen Grundlegierung hergestellt sind, wobei das Belagteil (16) einem Vergütungsverfahren unterzogen ist.Piston according to claim 1, characterized in that the lining part ( 16 ) and the piston body ( 18 ) are made of the same basic alloy, the lining part ( 16 ) is subject to a remuneration procedure. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Belagteil (16) auf seiner dem Kolbengrundkörper (18) zugewandten Seite mit Verbindungsmitteln (22) versehen ist.Piston according to claim 1 or 2, characterized in that the lining part ( 16 ) on its the piston body ( 18 ) facing side with connecting means ( 22 ) is provided. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Belagteil (16) eine Schalendicke (S) aufweist, welche sich bezogen auf einen Kolbendurchmesser (D) nach der Formel 1% < S/D < 10% bemisst.Piston according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lining part ( 16 ) has a shell thickness (S), which is based on a piston diameter (D) according to the formula 1% <S / D <10%. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Belagteil (16) und dem Kolbengrundkörper (18) eine Moderatorschicht (34) vorgesehen ist.Piston according to one of claims 1 to 4, characterized in that between the lining part ( 16 ) and the piston body ( 18 ) a moderator layer ( 34 ) is provided. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenumfangsseite des Kolbens zumindest bereichsweise durch das Belagteil (16) gebildet ist.Piston according to one of claims 1 to 5, characterized in that an outer peripheral side of the piston at least partially by the lining part ( 16 ) is formed. Verfahren zum Herstellen eines Kolbens für eine Brennkraftmaschine, bei welchem ein Kolbengrundkörper (18) mit einem einem zugeordneten Brennraum (14) zugewandten weiteren Bauteil (16) unlösbar verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbengrundkörper (18) mit einem Belagteil (16) verbunden wird, welches vollständig die dem Brennraum (14) zugewandte Kolbenoberfläche (12) des Kolbens bildet.Method for producing a piston for an internal combustion engine, in which a piston main body ( 18 ) with an associated combustion chamber ( 14 ) facing another component ( 16 ) is inseparably connected, characterized in that the piston body ( 18 ) with a covering part ( 16 ), which completely corresponds to the combustion chamber ( 14 ) facing piston surface ( 12 ) of the piston. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Belagteil (16) beim Gießen des Kolbengrundkörpers (18) mit diesem verbunden wird.A method according to claim 7, characterized in that the covering part ( 16 ) during casting of the piston main body ( 18 ) is connected to this. Kolben nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Belagteil (16) als Halbzeugteil in einem Gieß oder Umformverfahren vorgefertigt wird.Piston according to claim 7 or 8, characterized in that the lining part ( 16 ) is prefabricated as a semi-finished part in a casting or forming process.
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