DE102009041392A1 - Piston for internal combustion engine, particularly reciprocating piston engine, has upper piston area, which has ring carrier with ring groove and piston bowl - Google Patents
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- F02F3/16—Pistons having cooling means
- F02F3/20—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
- F02F3/22—Pistons having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a piston for an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
Derartige Kolben sind hinlänglich bekannt. Die
Die
Aus der
Die
Die bekannten Kolben weisen dabei die Nachteile eines unerwünscht hohen Gewichts sowie einer verbesserungswürdigen Akustik während eines Betriebs der Kolben in einer korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine auf.The known pistons have the disadvantages of an undesirably high weight as well as an improvement to be improved acoustics during operation of the pistons in a corresponding internal combustion engine.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolben der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass ein verbessertes akustisches Verhalten des Kolbens ermöglicht ist.It is therefore an object of the present invention to further develop a piston of the aforementioned type such that an improved acoustic behavior of the piston is made possible.
Diese Aufgabe wird durch einen Kolben mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a piston having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßer Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eine Hubkolbenmaschine, mit einem oberen Kolbenbereich, welcher einen Ringträger mit zumindest einer Ringnut und eine Kolbenmulde aufweist, und mit einem unteren Kolbenbereich, welcher ein Kolbenhemd und eine Nabe zur Aufnahme eines Kolbenbolzens aufweist, wobei der Ringträger und das Kolbenhemd durch ein erstes Kolbenteil und die Kolbenmulde durch ein zweites Kolbenteil gebildet sind, welches zumindest bereichsweise durch das erste Kolbenteil aufgenommen ist, zeichnet sich dadurch aus, dass auch die Nabe durch das zweite Kolbenteil gebildet ist.An inventive piston for an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston engine having an upper piston portion, which has a ring carrier with at least one annular groove and a piston recess, and with a lower piston portion, which has a piston skirt and a hub for receiving a piston pin, wherein the ring carrier and the piston skirt is formed by a first piston part and the piston recess by a second piston part, which is at least partially received by the first piston part, is characterized in that the hub is formed by the second piston part.
Der erfindungsgemäße Kolben umfasst somit ein erstes und ein zweites Kolbenteil, wobei durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kolbens das Kolbenhemd von der Nabe beabstandet und entkoppelt ist. Daraus ergibt sich ein verbessertes, akustisches Verhalten während eines Betriebs des erfindungsgemäßen Kolbens, da aus der Beabstandung des Kolbenhemds von der Nabe eine thermische Entkopplung des Kolbenhemds von der relativ dazu kalten Nabe erreicht ist. Dadurch ist ein erhöhter Wärmeeintrag in das Kolbenhemd erreicht, was sich in einer stärkeren Wärmedehnung und damit in ein verbessertes Anlegen des Kolbenhemds an eine entsprechende Zylinderwand der Verbrennungskraftmaschine auswirkt. Damit einher geht das verbesserte, akustische Verhalten in Folge eines geringeren Warmspiels.The piston according to the invention thus comprises a first and a second piston part, wherein the piston skirt is spaced from the hub and decoupled by the inventive design of the piston. This results in an improved, acoustic behavior during operation of the piston according to the invention, since the spacing of the piston skirt from the hub, a thermal decoupling of the piston skirt is achieved by the relatively cold hub. As a result, an increased heat input is achieved in the piston skirt, resulting in a greater thermal expansion and thus in an improved application of the piston skirt to a corresponding cylinder wall of the internal combustion engine. This is accompanied by the improved, acoustic behavior as a result of a lower warming game.
Dementsprechend ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kolbens auch einen Einsatz von Stahlkolben in Zylindern beziehungsweise in Kurbelgehäusen mit Zylinderbohrungen, welche eine große Wärmedehnung aufweisen. Und so ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Kolben im Wesentlichen aus Stahl gebildet ist.Accordingly, the inventive design of the piston also allows the use of steel pistons in cylinders or in crankcases with cylinder bores, which have a large thermal expansion. And so it is provided in an advantageous embodiment of the invention that the piston is formed substantially of steel.
Ist zwischen dem ersten Kolbenteil und dem zweiten Kolbenteil, insbesondere im Bereich der Kolbenmulde, zumindest ein Kühlkanal, vorgesehen, so ergibt sich daraus eine verbesserte Kühlung des Kolbens. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kolbens ist eine optimale Gestaltung des Kühlkanals zur Kühlung des Kolbens ermöglicht, wodurch eine Belastung des Kolbens abgesenkt ist. Dies ermöglicht die Darstellung von höheren Drücken und damit eines effizienteren Betriebs der korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine, woraus ein geringerer Kraftstoffverbrauch und geringere CO2-Emissionen resultieren. If at least one cooling channel is provided between the first piston part and the second piston part, in particular in the region of the piston recess, this results in improved cooling of the piston. Due to the inventive design of the piston an optimal design of the cooling channel for cooling the piston is possible, whereby a load on the piston is lowered. This allows the representation of higher pressures and thus a more efficient operation of the corresponding internal combustion engine, resulting in a lower fuel consumption and lower CO 2 emissions result.
Darüber hinaus ermöglicht der erfindungsgemäße Kolben eine Darstellung eines höher belastbaren Kolbens durch einen Einsatz von höher belastbaren Materialien an stark belasteten Stellen, womit die schon erwähnten höheren Zylinderdrücke und der effizientere Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar sind mit allen, in diesem Zusammenhang beschriebenen Vorteilen.In addition, the piston according to the invention allows a representation of a higher loadable piston through the use of higher loadable materials at heavily loaded points, with which the already mentioned higher cylinder pressures and more efficient operation of the internal combustion engine can be realized with all the advantages described in this context.
Durch diesen Einsatz von unterschiedlichen Materialien und/oder Fertigungsverfahren für die Kolbenmulde, den Ringträger, die Nabe und/oder das Kolbenhemd ist ebenso eine Kostenreduktion ermöglicht, was Gesamtkosten für die korrespondierende Verbrennungskraftmaschine positiv beeinflusst.Through this use of different materials and / or manufacturing methods for the piston recess, the ring carrier, the hub and / or the piston skirt a cost reduction is also possible, which positively affects the total cost of the corresponding internal combustion engine.
Bei dem erfindungsgemäßen Kolben, insbesondere in der Ausführungsform als Stahlkolben, ist eine geringere Kolbenhöhe und damit ein geringeres Gewicht darstellbar, da für die Darstellung des Kühlkanals kein Freigang zwischen Ringträger und Kolbenhemd bestehen muss. Aus dem geringeren Gewicht resultiert wiederum eine Möglichkeit eines effizienteren und damit verbrauchsarmen Betriebs der Verbrennungskraftmaschine.In the case of the piston according to the invention, in particular in the embodiment as a steel piston, a lower piston height and thus a lower weight can be represented, since there is no clearance between ring carrier and piston skirt for the representation of the cooling channel. The lower weight in turn results in a possibility of more efficient and thus low-consumption operation of the internal combustion engine.
Zur Ermöglichung und Vereinfachung einer Montage des Kolbenbolzens weist das Kolbenhemd in axialer Richtung der Nabe eine, vorteilhafter Weise jedoch zwei Durchgangsöffnungen auf, durch welche also der Kolbenbolzen in der Nabe montierbar ist. Ebenso kann vorgesehen sein, dass zumindest in diesem Bereich der Nabe das Kolbenhemd in Kolbenhochrichtung zur Kolbenmulde hin stark verkürzt ausgebildet ist, woraus eine weitere Gewichtsreduzierung mit allen, in diesem Zusammenhang bereits beschriebenen Vorteile resultiert. Ebenso ist dadurch eine weichere Gestaltung des Kolbenhemds ermöglicht, was das akustische Verhalten des Kolbens um ein weiteres Maß verbessert.To enable and simplify assembly of the piston pin, the piston skirt in the axial direction of the hub, but advantageously two through holes through which so the piston pin is mounted in the hub. Likewise it can be provided that, at least in this region of the hub, the piston skirt is made greatly shortened in the piston vertical direction toward the piston recess, resulting in a further reduction in weight with all the advantages already described in this connection. Likewise, this allows a softer design of the piston skirt, which improves the acoustic behavior of the piston by a further degree.
Die Verbindung des ersten und des zweiten Kolbenteils kann dabei durch Schweißen, ein thermisches Fügen, Schrauben oder Reibschweißen geschehen. Eine Herstellung des ersten und des zweiten Kolbenteils kann durch unterschiedliche Fertigungsverfahren dargestellt sein. So kommen beispielsweise Gießen, Sintern oder Schmieden oder dergleichen in Frage.The connection of the first and the second piston part can be done by welding, thermal joining, screwing or friction welding. A production of the first and the second piston part can be represented by different manufacturing methods. For example, casting, sintering or forging or the like come into question.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or shown alone in the figure can be used not only in the respective specified combination but also in other combinations or in isolation without the scope of the invention to leave.
Die Figur zeigt zwei Längsschnittansichten eines Kolbens für eine Verbrennungskraftmaschine, welcher ein erstes und ein zweites Kolbenteil umfasst, wobei ein Ringträger und ein Kolbenhemd des Kolbens durch das erste Kolbenteil und eine Nabe und eine Kolbenmulde des Kolbens durch das zweite Kolbenteil gebildet sind.The figure shows two longitudinal sectional views of a piston for an internal combustion engine comprising a first and a second piston part, wherein a ring carrier and a piston skirt of the piston are formed by the first piston part and a hub and a piston recess of the piston by the second piston part.
Die Figur zeigt einen Kolben
Der Kolben umfasst ein erstes Kolbenteil
Wie zu sehen ist, ist die Nabe
Zur Kühlung des Kolbens ist zwischen dem ersten Kolbenteil
Zur Ermöglichung einer einfachen Montage des Kolbenbolzens in der Nabe
Das erste Kolbenteil
Der Kolben
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Kolbenpiston
- 1212
- oberer Kolbenbereichupper piston area
- 1414
- RingträgerRingbearer
- 1616
- Ringnutring groove
- 1818
- Ringnutring groove
- 2020
- Ringnutring groove
- 2222
- Kolbenmuldepiston bowl
- 2424
- unterer Kolbenbereichlower piston area
- 2626
- Kolbenhemdskirt
- 2828
- Kühlkanalcooling channel
- 3030
- Kolbenbolzenpiston pin
- 3232
- erstes Kolbenteilfirst piston part
- 3434
- zweites Kolbenteilsecond piston part
- 3636
- Sicherungsringcirclip
- 3838
- Kühlkanalcooling channel
- 3939
- Sicherungsringcirclip
- 4040
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 4242
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 4444
- Achseaxis
- 4646
- Fügestellejoint
- 4848
- Fügestellejoint
- 5050
- Fügestellejoint
- 5252
- Fügestellejoint
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 102007005268 A1 [0005] DE 102007005268 A1 [0005]
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ID=43901764
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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Effective date: 20111111 |