DE102012014192A1

DE102012014192A1 - Piston e.g. single-part piston for e.g. diesel engine of passenger car, has cooling passage provided with passage wall adjacent to ring portion, and annular component provided in region of wall and comprising edge that projects into passage

Info

Publication number: DE102012014192A1
Application number: DE201210014192
Authority: DE
Inventors: Rainer Scharp
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2014-01-23

Abstract

The piston (10) has a piston head (11) including a circulating cooling passage (16) in a region of a circulating ring portion. The passage is provided with an outer cooling passage wall (18) adjacent to the ring portion. An annular component (30) is provided in a region of the wall, and has an edge (35) projecting into the passage. The component consists of a metallic material and plastic i.e. temperature-stable Polyether ether ketone (PEEK) (RTM: Colorless organic polymer thermoplastic), and designed as a solid body, a closed ring and a molded-body shaped in a radial direction. The annular component is formed as an open ring with multiple ring joints whose butt ends are covered.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor mit einem Kolbenkopf und einem Kolbenschaft, wobei der Kolbenkopf eine umlaufende Ringpartie sowie im Bereich der Ringpartie einen umlaufenden Kühlkanal mit einer äußeren, zur Ringpartie benachbarten Kühlkanalwand aufweist.The present invention relates to a piston for an internal combustion engine having a piston head and a piston skirt, wherein the piston head has a circumferential annular portion and in the region of the annular part a circumferential cooling channel with an outer cooling channel wall adjacent to the annular portion.

Gattungsgemäße Kolben sind in modernen Verbrennungsmotoren hohen mechanischen und insbesondere thermischen Belastungen ausgesetzt. Daher besteht ein grundsätzlicher Bedarf, die Kühlung der Kolben mittels Zufuhr von Kühlmittel in den Kühlkanal, insbesondere im Bereich des Kolbenbodens, stets zu optimieren.Generic pistons are exposed in modern internal combustion engines high mechanical and especially thermal loads. There is therefore a fundamental need to always optimize the cooling of the pistons by supplying coolant into the cooling channel, in particular in the region of the piston crown.

In der deutschen Patentanmeldung 10 2011 116 332.1 wird vorgeschlagen, im Kühlkanal mindestens eine, mit dem Kolbenkopf einstückige Verengung vorzusehen. Ein derartiger Kolben ist aufwändig herzustellen und erlaubt nur wenige Variationen bezüglich der Geometrie der Erhöhung. Daher kann die Kühlmittelströmung und damit die Kühlung des Kolbenbodens nur begrenzt beeinflusst werden. Zudem ist eine mechanische Bearbeitung mittels spanabhebender Bearbeitung des Kühlkanaldaches bei derartigen Kolben durch die geometrischen Verhältnisse nicht mehr möglich.In the German patent application 10 2011 116 332.1 It is proposed to provide at least one constriction in the cooling channel, integral with the piston head. Such a piston is expensive to manufacture and allows only a few variations in the geometry of the increase. Therefore, the coolant flow and thus the cooling of the piston crown can be influenced only limited. In addition, a mechanical machining by machining the cooling duct roof is no longer possible in such a piston by the geometric conditions.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen gattungsgemäßen Kolben so weiterzuentwickeln, dass die Kühlung im Bereich des Kolbenbodens weiter verbessert wird.The object of the present invention is to further develop a generic piston so that the cooling in the region of the piston crown is further improved.

Die Lösung besteht darin, dass im Bereich der äußeren Kühlkanalwand ein ringförmiges Bauteil vorgesehen ist, das eine in den Kühlkanal ragende Erhöhung aufweist.The solution is that in the region of the outer cooling channel wall, an annular component is provided, which has a projecting into the cooling channel elevation.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, ein separates Bauteil vorzusehen, dessen Formgebung beliebig gestaltet werden kann, so dass es in montiertem Zustand eine in den Kühlkanal ragende Erhöhung bildet, die eine optimal an die Anforderungen des Einzelfalls angepasste Verengung des Kühlkanalquerschnitts bildet. Die Formgebung des erfindungsgemäßen Bauteils kann somit für Kolben jeglichen Typs und beliebiger Größe sowie aus jedem beliebigen geeigneten Werkstoff optimal gestaltet werden, bspw. einteilige oder mehrteilige Kolben, Kolben für Rennsportmotoren, Kolben für PKW-Ottomotoren sowie für PKW-Dieselmotoren und Kolben für NFZ-Dieselmotoren, Kolben aus Stahl, aus Gusseisen oder aus einer Leichtmetalllegierung.The advantage of the solution according to the invention is to provide a separate component whose shape can be designed arbitrarily, so that it forms a protruding into the cooling channel elevation in the assembled state, which optimally adapted to the requirements of the case narrowing of the cooling channel cross-section. The shape of the component according to the invention can thus be optimally designed for pistons of any type and any size as well as any suitable material, for example. One-piece or multi-piece pistons, pistons for racing engines, pistons for passenger car gasoline engines and for passenger car diesel engines and pistons for commercial vehicles Diesel engines, pistons of steel, cast iron or of a light metal alloy.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Kontinuitätsgleichung der Fluiddynamik, wonach bei strömenden Fluiden eine Verengung des Strömungsquerschnitts zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit führt. Im erfindungsgemäßen Kolben bewirkt die erfindungsgemäß vorgesehene Verengung des Kühlkanalquerschnitts in Zusammenwirkung mit dem Shaker-Effekt, dass das im Kühlkanal umlaufende Kühlmittel nicht nur durchmischt, sonders durch die Verengung gezielt beschleunigt und in Richtung Kolbenboden geführt wird. Dies bewirkt, dass das durchmischte und damit abgekühlte Kühlmittel wesentlich effizienter und häufiger pro Kolbenhub als in den bisher bekannten Kolben an den besonders heißen Wandabschnitten des Kühlkanals im Bereich des Kolbenbodens vorbeigeführt wird. Somit wird der Wärmeübergangskoeffizient zwischen Kühlkanalwand und Kühlmittel erhöht und damit die Kühlung des erfindungsgemäßen Kolbens wesentlich verbessert.The present invention is based on the continuity equation of the fluid dynamics, according to which a narrowing of the flow cross-section leads to an increase of the flow velocity with flowing fluids. In the piston according to the invention, the narrowing of the cooling channel cross section provided in conjunction with the shaker effect causes the coolant circulating in the cooling channel not only to be mixed, but also specifically accelerated by the constriction and guided in the direction of the piston head. This causes the mixed and thus cooled coolant is passed much more efficiently and more frequently per piston stroke than in the previously known piston on the particularly hot wall sections of the cooling channel in the region of the piston crown. Thus, the heat transfer coefficient between the cooling channel wall and the coolant is increased and thus significantly improves the cooling of the piston according to the invention.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous developments emerge from the subclaims.

Das erfindungsgemäß vorgesehene Bauteil kann aus einem metallischen Werkstoff und/oder einem Kunststoff bestehen. Die Wahl des Werkstoffs hängt hierbei im Wesentlichen von der erforderlichen oder gewünschten Formgebung des Bauteils ab, die wiederum eine an den verwendeten Kolbentyp optimal angepasste Verengung des Kühlkanalquerschnitts bewirken soll.The inventively provided component may consist of a metallic material and / or a plastic. The choice of material here depends essentially on the required or desired shaping of the component, which in turn is intended to effect a narrowing of the cooling channel cross section which is optimally adapted to the piston type used.

Das erfindungsgemäß vorgesehene Bauteil kann, abhängig von den Anforderungen des Einzelfalls, als in radialer Richtung geformter Formkörper oder als Vollkörper ausgebildet sein.Depending on the requirements of the individual case, the component provided according to the invention can be designed as a shaped body shaped in the radial direction or as a solid body.

Je nach dem verwendeten Kolbentyp kann das erfindungsgemäß vorgesehene Bauteil als geschlossener Ring oder als offener, einen Ringstoß aufweisenden Ring ausgebildet sein. Ein geschlossener Ring kann bspw. in den in einem separaten Kolbenkopf ausgebildeten, nach unten offenen, mit einem Verschlusselement zu verschließenden Kühlkanal eines mehrteiligen Kolbens eingesetzt werden.Depending on the piston type used, the component provided according to the invention may be designed as a closed ring or as an open ring having a ring impact. A closed ring can be used, for example, in the cooling channel of a multi-part piston which is formed in a separate piston head and is open at the bottom, to be closed with a closure element.

Die Stoßenden des Ringstoßes sind zweckmäßigerweise über den Querschnitt des Bauteils abgedeckt, um zu verhindern, dass Kühlmittel zwischen die Erhöhung und die äußere Kühlkanalwand eindringt, falls das Bauteil als Formkörper ausgebildet ist.The butt ends of the annular joint are expediently covered over the cross section of the component in order to prevent coolant from penetrating between the elevation and the outer cooling channel wall if the component is formed as a shaped body.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäß vorgesehene Bauteil mittels einer radialen Vorspannung im Kühlkanal gehalten. Diese Maßnahme kann auch mittels eines radial vorgespannten Halteelements für das Bauteil verwirklicht werden.Preferably, the inventively provided component is held by means of a radial bias in the cooling channel. This measure can also be realized by means of a radially biased holding member for the component.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass das erfindungsgemäß vorgesehene Bauteil in einer in der äußeren Kühlkanalwand vorgesehenen, umlaufenden Nut gehalten ist. Das Bauteil kann sich auch an einer in der äußeren Kühlkanalwand ausgebildeten Anlageschulter abstützen. Stattdessen oder zusätzlich kann das Bauteil mittels eines den Kühlkanal verschließenden Verschlusselements an der äußeren Kühlkanalwand gehalten sein.A further advantageous development is that the inventively provided component in a in the outer cooling channel wall provided, circumferential groove is held. The component can also be supported on an abutment shoulder formed in the outer cooling channel wall. Instead or in addition, the component may be held by means of a closing the cooling passage closure element on the outer cooling channel wall.

Die am erfindungsgemäß vorgesehenen Bauteil ausgeformte Erhöhung kann mindestens eine Aussparung aufweisen. Dies ist dann besonders zweckmäßig, wenn das Bauteil als mit einer Vorspannung beaufschlagter offener Ring ausgebildet ist, der bei der Montage zusammengedrückt und so in den Kühlkanal eingesetzt wird, um sich dort nach dem Freigeben unter radialer Vorspannung an der äußeren Kühlkanalwand anzulegen und abzustützen.The formed on the inventively provided component increase may have at least one recess. This is particularly useful when the component is designed as a biased open ring, which is compressed during assembly and so used in the cooling channel to apply there after releasing under radial bias on the outer cooling channel wall and support.

Zweckmäßigerweise weist das Bauteil mindestens eine Fixiernase auf, die in eine in der äußeren Kühlkanalwand vorgesehene Ausnehmung eingreift und somit als Verdrehsicherung dient.Conveniently, the component has at least one fixing lug, which engages in a recess provided in the outer cooling channel wall and thus serves as an anti-rotation.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in einer schematischen, nicht maßstabsgetreuen Darstellung:Embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. In a schematic, not to scale representation:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbens in einer Teildarstellung im Schnitt; 1 a first embodiment of a piston according to the invention in a partial view in section;

2 das erfindungsgemäß vorgesehene Bauteil gemäß 1 in einer perspektivischen Darstellung; 2 the inventively provided component according to 1 in a perspective view;

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbens in einer Teildarstellung im Schnitt; 3 a further embodiment of a piston according to the invention in a partial view in section;

4 der Kolben gemäß 3 in einer perspektivischen Teildarstellung, teilweise im Schnitt; 4 the piston according to 3 in a perspective partial view, partly in section;

5 das erfindungsgemäß vorgesehene Bauteil gemäß den 3 und 4 in einer perspektivischen Darstellung; 5 the inventively provided component according to the 3 and 4 in a perspective view;

6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbens in einer Teildarstellung im Schnitt; 6 a further embodiment of a piston according to the invention in a partial view in section;

7 das erfindungsgemäß vorgesehene Bauteil gemäß 6 im Schnitt. 7 the inventively provided component according to 6 on average.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbens 10 mit einem erfindungsgemäß vorgesehenen Bauteil 30 gemäß 2. Der Kolben 10 kann ein einteiliger oder mehrteiliger Kolben sein. Der Kolben 10 kann aus einem Gusseisenwerkstoff, einem Stahlwerkstoff und/oder einem Leichtmetallwerkstoff hergestellt sein. Der erfindungsgemäße Kolben 10 bzw. das Kolbenoberteil 11 kann ferner in an sich bekannter Weise durch Gießen, Schmieden, Sintern etc hergestellt sein. 1 shows a first embodiment of a piston according to the invention 10 with a component provided according to the invention 30 according to 2 , The piston 10 may be a one-piece or multi-piece piston. The piston 10 can be made of a cast iron material, a steel material and / or a light metal material. The piston according to the invention 10 or the piston upper part 11 can also be prepared in a conventional manner by casting, forging, sintering etc ..

1 zeigt beispielhaft einen einteiligen Kolben 10 mit einem Kolbenkopf 11 und einem thermisch entkoppelten Kolbenschaft 29. Der Kolbenkopf 11 weist einen mit einer Verbrennungsmulde 13 versehenen Kolbenboden 12, einen umlaufenden Feuersteg 14 und eine Ringpartie 15 zur Aufnahme von Kolbenringen (nicht dargestellt) auf. In Höhe der Ringpartie 15 ist ein umlaufender Kühlkanal 16 vorgesehen, der im Bereich der Ringpartie 15 eine äußere Kühlkanalwand 18 aufweist. Der Kühlkanal 16 ist in Richtung des Kolbenschaftes 12 offen ausgebildet und in an sich bekannter Weise mit einem Verschlusselement 17 verschlossen. Der Kolbenschaft 29 kann mit dem Kolbenkopf 11 einstückig oder als separates Bauteil ausgebildet sein, das mit dem Kolbenkopf 11 in an sich bekannter Weise fest verbunden ist, bspw. mittels eines Schweißverfahrens. 1 shows an example of a one-piece piston 10 with a piston head 11 and a thermally decoupled piston stem 29 , The piston head 11 has one with a combustion bowl 13 provided piston bottom 12 , a revolving lancet 14 and a ring lot 15 for receiving piston rings (not shown). At the height of the ring section 15 is a circulating cooling channel 16 provided in the area of the ring section 15 an outer cooling channel wall 18 having. The cooling channel 16 is in the direction of the piston shaft 12 open and formed in a conventional manner with a closure element 17 locked. The piston shaft 29 can with the piston head 11 be formed integrally or as a separate component, with the piston head 11 in a known manner is firmly connected, for example. By means of a welding process.

In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist der Kühlkanal 16 ein Bauteil 30 gemäß 2 auf. Das Bauteil 30 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Federblech hergestellt und in Form eines offenen Ringes mit einem Ringstoß 31 bzw. in nicht eingebautem Zustand mit einer Maulweite 31 und Stoßenden 32 ausgebildet. Das Bauteil 30 ist als Formkörper ausgebildet und weist entlang seines Innenumfangs zwei äußere Flanken 33, 34 auf, die eine Erhöhung 35 einschließen. Die exakte Formgebung der Flanken 33, 34 sowie der Erhöhung 35 hängen von den Anforderungen an die Kühlung des Kolbenkopfes 11 ab und können je nach Kolbentyp variieren, um über die Beeinflussung der Kühlmittelströmung durch das Bauteil 30 die Kühlung des Kolbenkopfes 11 zu optimieren. Die Erhöhung 35 weist eine Aussparung 36 auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel als eine Art Gelenkstelle zur Vereinfachung der Montage des Bauteils 30 dient. An der Außenfläche einer Flanke 33 ist eine Fixiernase 37 vorgesehen, die in montiertem Zustand in eine in der äußeren Kühlkanalwand 18 vorgesehene Öffnung 19 eingreift und auf diese Weise als Verdrehsicherung dient. Ferner sind an den Stoßenden 32 Verschlussdeckel 38 vorgesehen, die in montiertem Zustand verhindern, dass Kühlmittel in den Raum zwischen der Erhöhung 35 und der äußeren Kühlkanalwand 18 eindringt.In this embodiment of the present invention, the cooling channel 16 a component 30 according to 2 on. The component 30 is made in this embodiment of a spring plate and in the form of an open ring with a ring joint 31 or in non-installed state with a mouth width 31 and butt ends 32 educated. The component 30 is formed as a shaped body and has along its inner circumference two outer edges 33 . 34 on, which is an increase 35 lock in. The exact shaping of the flanks 33 . 34 as well as the increase 35 depend on the cooling requirements of the piston head 11 and may vary depending on the type of piston to affect the flow of coolant through the component 30 the cooling of the piston head 11 to optimize. The increase 35 has a recess 36 on, in this embodiment, as a kind of hinge point to simplify the assembly of the component 30 serves. On the outer surface of a flank 33 is a fixation nose 37 provided in the assembled state in a in the outer cooling channel wall 18 provided opening 19 engages and serves as rotation in this way. Further, at the butt ends 32 cap 38 provided that in the assembled state prevent coolant in the space between the increase 35 and the outer cooling channel wall 18 penetrates.

Das Bauteil 30 kann selbstverständlich auch aus Kunststoff, bspw. aus temperaturbeständigem PEEK, hergestellt sein.The component 30 can of course be made of plastic, for example. Made of temperature-resistant PEEK.

Die der Ringpartie 15 benachbarte äußere Kühlkanalwand 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen senkrecht ausgebildet. Sie kann auch leicht schräg nach innen, d. h. in Richtung der Verbrennungsmulde 13, geneigt ausgebildet sein.The ring part 15 adjacent outer cooling channel wall 18 is formed substantially perpendicular in this embodiment. It can also be slightly inclined inwards, ie in the direction of the combustion bowl 13 be inclined.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist das Bauteil 30 in eine in die äußere Kühlkanalwand 18 eingebrachte umlaufende Nut 21 aufgenommen. Zur Montage des Bauteils 30 wird dieses im Bereich der Maulweite 31 zusammengedrückt und aus Richtung des Kolbenschafts 29 in den Kühlkanal 16 bis in Höhe der Nut 21 eingeschoben. Sobald das Bauteil 30 freigegeben wird, liegt es unter Vorspannung an der äußeren Kühlkanalwand 18 innerhalb der Nut 21 an. Dabei stützen sich die freien Enden der Flanken 33, 34 an den Wänden der Nut 21 ab. Anschließend wird der Kühlkanal 16 in an sich bekannter Weise mit dem Verschlusselement 17 verschlossen. In the embodiment according to 1 is the component 30 in one in the outer cooling channel wall 18 introduced circumferential groove 21 added. For mounting the component 30 this is in the range of mouth width 31 compressed and from the direction of the piston shaft 29 in the cooling channel 16 up to the level of the groove 21 inserted. Once the component 30 is released, it is biased to the outer cooling channel wall 18 inside the groove 21 at. The free ends of the flanks are supported 33 . 34 on the walls of the groove 21 from. Subsequently, the cooling channel 16 in a manner known per se with the closure element 17 locked.

In diesem montierten Zustand ragt die Erhöhung 35 radial in den Kühlkanal 16 hinein und bildet eine lokale Verengung 22. Zweckmäßigerweise weist die Erhöhung 35 einen Abstand vom Verschlusselement 17 auf, der mindestens einem Drittel der axialen Höhe und/oder höchsten zwei Dritteln der axialen Höhe des Kühlkanals 16 entspricht. Damit kann eine besonders wirksame Beschleunigung des Kühlmittelstromes in Richtung des Kolbenbodens 12 erzielt werden. Zur Optimierung der Beschleunigung des Kühlmittelstroms ist die Erhöhung 35 vorzugsweise mittig an der äußeren Kühlkanalwand 18 angeordnet.In this assembled state, the increase towers 35 radially in the cooling channel 16 into and forms a local narrowing 22 , Conveniently, the increase 35 a distance from the closure element 17 at least one third of the axial height and / or at most two thirds of the axial height of the cooling channel 16 equivalent. This can be a particularly effective acceleration of the coolant flow in the direction of the piston crown 12 be achieved. To optimize the acceleration of the coolant flow is the increase 35 preferably centrally on the outer cooling channel wall 18 arranged.

Selbstverständlich kann auch die Querschnittskontur des Kühlkanals 16 so gewählt werden, dass der Verlauf des Kühlmittelstroms optimiert wird. Bspw. kann der Kühlkanal 16 im Bereich des Kolbenbodens 12 im Wesentlichen kuppelförmig ausgebildet sein. Damit wird erreicht, dass das Kühlmittel im Kühlkanal 16 im Bereich des Kolbenbodens 12 in eine kreisförmig umlaufende Strömung gezwungen wird, so dass es mehrmals pro Kolbenhub mit den Wänden des Kühlkanals 16 im Bereich des Kolbenbodens 12 und der Verbrennungsmulde 13 wechselwirkt. Dabei wird stets Kühlmittel niedrigerer Temperatur durch die Verengung 22 beschleunigt und nachgeliefert. Dieser Effekt ist dann besonders wirkungsvoll, wenn das radiale Maß des im Wesentlichen kuppelförmigen Bereichs des Kühlkanals 16 an seiner breitesten Stelle mindestens gleich dem zweifachen radialen Maß der Erhöhung 35 ist. In diesem Fall kann weniger heißes Kühlmittel nach unten strömen, so dass der Fluss von Kühlmittel niedrigerer Temperatur durch die Verengung 22 des Kühlkanals 16 hindurch in Richtung des Kolbenbodens 12 nicht wesentlich behindert wird.Of course, the cross-sectional contour of the cooling channel 16 be chosen so that the course of the coolant flow is optimized. For example. can the cooling channel 16 in the area of the piston crown 12 be formed substantially dome-shaped. This ensures that the coolant in the cooling channel 16 in the area of the piston crown 12 is forced into a circular circulating flow, making it several times per piston stroke with the walls of the cooling channel 16 in the area of the piston crown 12 and the combustion bowl 13 interacts. It is always coolant of lower temperature through the constriction 22 accelerated and redelivered. This effect is particularly effective when the radial dimension of the substantially dome-shaped region of the cooling channel 16 at its widest point at least equal to twice the radial measure of elevation 35 is. In this case, less hot coolant can flow down, causing the flow of lower temperature coolant through the constriction 22 of the cooling channel 16 through in the direction of the piston crown 12 is not significantly impeded.

Die 3 und 4 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbens 110 mit einem erfindungsgemäß vorgesehenen Bauteil 130 gemäß 5. Der Kolben 110 entspricht im Wesentlichen dem Kolben 10 gemäß 1, so dass übereinstimmende Strukturelemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und diesbezüglich auf die Figurenbeschreibung zu 1 verwiesen wird.The 3 and 4 show a further embodiment of a piston according to the invention 110 with a component provided according to the invention 130 according to 5 , The piston 110 essentially corresponds to the piston 10 according to 1 , so that matching structural elements are provided with the same reference numerals and in this regard to the description of the figures 1 is referenced.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 3 und 4 ist in Höhe der Ringpartie 15 ein umlaufender Kühlkanal 116 vorgesehen, der im Bereich der Ringpartie 15 eine äußere Kühlkanalwand 118 aufweist. Der Kühlkanal 116 weist ein Bauteil 130 gemäß 5 auf. Das Bauteil 130 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Kunststoff, bspw. temperaturbeständigem PEEK, hergestellt und in Form eines offenen Ringes mit einem Ringstoß 131 bzw. in nicht eingebautem Zustand mit einer Maulweite 131 und Stoßenden 132 ausgebildet. Das Bauteil 130 ist als massiver Vollkörper ausgebildet und weist entlang seines Innenumfangs zwei äußere Flanken 133, 134 auf, die eine Erhöhung 135 einschließen. Die exakte Formgebung der Flanken 133, 134 sowie der Erhöhung 135 hängen von den Anforderungen an die Kühlung des Kolbenkopfes 11 ab und können je nach Kolbentyp variieren, um über die Beeinflussung der Kühlmittelströmung durch das Bauteil 130 die Kühlung des Kolbenkopfes 11 zu optimieren. Die Erhöhung 135 weist im Ausführungsbeispiele mehrere gleichmäßig um den Innenumfang verteilte Aussparungen 136 auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel als eine Art Gelenkstelle zur Erhöhung der Elastizität des Bauteils 130 und somit zur Vereinfachung der Montage des Bauteils 130 dienen. Die äußere Mantelfläche 130' des Bauteils 130 ist im Ausführungsbeispiel als glatte zylindrische Fläche ausgebildet. An der äußeren Mantelfläche 130' sind im Bereich der Stoßenden 132 zwei Fixiernasen 137 vorgesehen, die in montiertem Zustand in zwei in der äußeren Kühlkanalwand 118 vorgesehene Öffnungen 119 eingreifen und auf diese Weise als Verdrehsicherung dienen.In the embodiment according to the 3 and 4 is equal to the ring part 15 a circumferential cooling channel 116 provided in the area of the ring section 15 an outer cooling channel wall 118 having. The cooling channel 116 has a component 130 according to 5 on. The component 130 is made in this embodiment of a plastic, for example. Temperaturbeständigem PEEK, and in the form of an open ring with a ring joint 131 or in non-installed state with a mouth width 131 and butt ends 132 educated. The component 130 is formed as a solid solid body and has along its inner circumference two outer edges 133 . 134 on, which is an increase 135 lock in. The exact shaping of the flanks 133 . 134 as well as the increase 135 depend on the cooling requirements of the piston head 11 and may vary depending on the type of piston to affect the flow of coolant through the component 130 the cooling of the piston head 11 to optimize. The increase 135 has in the embodiments a plurality of evenly distributed around the inner circumference recesses 136 on, in this embodiment as a kind of hinge point to increase the elasticity of the component 130 and thus to simplify the assembly of the component 130 serve. The outer lateral surface 130 ' of the component 130 is formed in the embodiment as a smooth cylindrical surface. On the outer lateral surface 130 ' are in the area of butt ends 132 two fixing noses 137 provided in the assembled state in two in the outer cooling channel wall 118 provided openings 119 engage and serve in this way as anti-rotation.

Das Bauteil 130 kann selbstverständlich aus jedem anderen geeigneten Werkstoff hergestellt sein.The component 130 Of course, it can be made of any other suitable material.

Die der Ringpartie 15 benachbarte äußere Kühlkanalwand 118 ist in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen senkrecht ausgebildet. Sie kann auch leicht schräg nach innen, d. h. in Richtung der Verbrennungsmulde 13, geneigt ausgebildet sein.The ring part 15 adjacent outer cooling channel wall 118 is formed substantially perpendicular in this embodiment. It can also be slightly inclined inwards, ie in the direction of the combustion bowl 13 be inclined.

Zur Montage des Bauteils 130 wird dieses im Bereich der Maulweite 131 zusammengedrückt und aus Richtung des Kolbenschafts 29 in den Kühlkanal 116 eingeschoben, bis das freie Ende der Flanke 134 an einer in der äußeren Kühlkanalwand 118 eingearbeiteten Anlageschulter 139 anliegt. Sobald das Bauteil 130 freigegeben wird, liegt es mit seiner äußeren Mantelfläche 130' unter Vorspannung an der äußeren Kühlkanalwand 118 an. Anschließend wird der Kühlkanal 116 in an sich bekannter Weise mit dem Verschlusselement 17 verschlossen, derart, dass das Bauteil 130 mit dem freien Ende seiner Flanke 133 am Verschlusselement 17 anliegt und so in seiner Position gehalten wird.For mounting the component 130 this is in the range of mouth width 131 compressed and from the direction of the piston shaft 29 in the cooling channel 116 pushed in until the free end of the flank 134 at one in the outer cooling channel wall 118 incorporated contact shoulder 139 is applied. Once the component 130 is released, it lies with its outer surface 130 ' under bias on the outer cooling channel wall 118 at. Subsequently, the cooling channel 116 in a manner known per se with the closure element 17 closed, such that the component 130 with the free end of his flank 133 on the closure element 17 and is held in position.

In diesem montierten Zustand ragt die Erhöhung 135 radial in den Kühlkanal 116 hinein und bildet eine lokale Verengung 122. Zweckmäßigerweise werden die Bemaßungen wie für 1 beschrieben gewählt.In this assembled state, the increase towers 135 radially in the cooling channel 116 into and forms a local narrowing 122 , Conveniently, the dimensions are as for 1 described selected.

Die Bauteile 30, 130 können selbstverständlich auch ohne Federvorspannung ausgebildet sein. In diesem Fall werden sie mit dem freien Ende ihrer Flanke 33 bzw. 133 am Verschlusselement 17 in seiner Position gehalten.The components 30 . 130 can of course be designed without spring preload. In this case they will be with the free end of their flank 33 respectively. 133 on the closure element 17 held in his position.

6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbens 210 mit einem erfindungsgemäß vorgesehenen Bauteil 230 gemäß 7. Der Kolben 210 entspricht im Wesentlichen dem Kolben 10 gemäß 1, so dass übereinstimmende Strukturelemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und diesbezüglich auf die Figurenbeschreibung zu 1 verwiesen wird. 6 shows a further embodiment of a piston according to the invention 210 with a component provided according to the invention 230 according to 7 , The piston 210 essentially corresponds to the piston 10 according to 1 , so that matching structural elements are provided with the same reference numerals and in this regard to the description of the figures 1 is referenced.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist in Höhe der Ringpartie 15 ein umlaufender Kühlkanal 216 vorgesehen, der im Bereich der Ringpartie 15 eine äußere Kühlkanalwand 218 aufweist. Die äußere Kühlkanalwand 218 ist mit einer umlaufenden Anlageschulter 239 versehen. Der Kühlkanal 216 weist ein Bauteil 230 gemäß 7 auf. Das Bauteil 230 ist im Wesentlichen wie das Bauteil 130 gemäß 5 ausgebildet. Insoweit wird auf die Figurenbeschreibung zu 5 verwiesen. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Erhöhung 235 als ein Vollkörper aus einem Kunststoff, bspw. temperaturbeständigem PEEK, ausgebildet ist, während die Flanken 233, 234 sowie die äußere Mantelfläche 230' aus einem Federblech hergestellt sind. Die beiden Teile können bspw. mittels eines temperaturbeständigen Klebstoffs miteinander verklebt sein. Hinsichtlich der Montage des Bauteils 230 wird auf die Figurenbeschreibung zu den 3 und 4 verwiesen. Im montierten Zustand ragt die Erhöhung 235 radial in den Kühlkanal 216 hinein und bildet eine lokale Verengung 222. Zweckmäßigerweise werden die Bemaßungen wie für 1 beschrieben gewählt.In the embodiment according to 6 is equal to the ring part 15 a circumferential cooling channel 216 provided in the area of the ring section 15 an outer cooling channel wall 218 having. The outer cooling channel wall 218 is with a circumferential contact shoulder 239 Mistake. The cooling channel 216 has a component 230 according to 7 on. The component 230 is essentially like the component 130 according to 5 educated. In that regard, the description of the figures to 5 directed. The main difference is that the increase 235 is designed as a solid body made of a plastic, for example. Temperature Resistant PEEK, while the flanks 233 . 234 as well as the outer lateral surface 230 ' are made of a spring plate. The two parts can, for example, be glued together by means of a temperature-resistant adhesive. With regard to the assembly of the component 230 is on the description of the figures to the 3 and 4 directed. In the assembled state, the increase protrudes 235 radially in the cooling channel 216 into and forms a local narrowing 222 , Conveniently, the dimensions are as for 1 described selected.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011116332 [0003]

Claims

Piston ( 10 . 110 . 210 ) for an internal combustion engine with a piston head ( 11 ) and a piston stem ( 29 ), wherein the piston head ( 11 ) a circumferential ring section ( 15 ) as well as in the area of the ring section ( 15 ) a circulating cooling channel ( 16 . 116 . 216 ) with an outer, to the ring part ( 15 ) adjacent cooling channel wall ( 18 . 118 . 218 ), characterized in that in the region of the outer cooling channel wall ( 18 . 118 . 218 ) an annular component ( 30 . 130 . 230 ) is provided, the one in the cooling channel ( 16 . 116 . 216 ) increase ( 35 . 135 . 235 ) having.

Piston according to claim 1, characterized in that the component ( 30 . 130 . 230 ) consists of a metallic material and / or a plastic.

Piston according to claim 1, characterized in that the component ( 30 ) is formed as molded in the radial direction molding.

Piston according to claim 1, characterized in that the component ( 130 . 230 ) is designed as a solid body.

Piston according to claim 1, characterized in that the component is designed as a closed ring.

Piston according to claim 1, characterized in that the component ( 30 . 130 . 230 ) as an open, a ring impact ( 31 . 131 ) is formed ring having formed.

Piston according to claim 6, characterized in that the butt ends ( 32 . 132 ) of the ring impact ( 31 . 131 ) are covered.

Piston according to claim 1, characterized in that the component ( 30 . 130 ) by means of a radial bias in the cooling channel ( 16 . 116 ) is held.

Piston according to claim 1, characterized in that the component ( 230 ) by means of a radially biased holding element in the cooling channel ( 216 ) is held.

Piston according to claim 1, characterized in that the component ( 30 ) in a circumferential groove ( 21 ) in the outer cooling channel wall ( 18 ) is held.

Piston according to claim 1, characterized in that the component ( 130 . 230 ) at one in the outer cooling channel wall ( 118 . 218 ) trained shoulder ( 139 . 239 ) is supported.

Piston according to claim 1, characterized in that the component ( 130 . 230 ) by means of a cooling channel ( 116 . 216 ) closing closure element ( 17 ) on the outer cooling channel wall ( 118 . 218 ) is held.

Piston according to claim 1, characterized in that the increase ( 35 . 135 ) at least one recess ( 36 . 136 ) having.

Piston according to claim 1, characterized in that the component ( 30 . 130 ) at least one fixing nose ( 37 . 137 ), which in one in the outer cooling channel wall ( 18 . 118 ) provided recess ( 19 . 119 ) intervenes.