DE102019203617A1

DE102019203617A1 - Pistons for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102019203617A1
Application number: DE102019203617.1A
Authority: DE
Inventors: Klaus Lades
Original assignee: Federal Mogul Nuernberg GmbH
Current assignee: Federal Mogul Nuernberg GmbH
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2020-09-24

Abstract

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum stoffschlüssigen Schließen einer Zugangsöffnung (6) eines Kühlkanals (4) eines Kolbens (2), für einen Verbrennungsmotor, mit einem Kolbenboden (8) und mit einem zylindrischen Kolbenkopf (10), der sich an den Kolbenboden (8) anschließt und der mindestens einen Kühlkanal (4) aufweist mit mindestens einer Zugangsöffnung (6) in einer Außenoberfläche (14) des Kolbens, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangsöffnung (6) mit einem Verschlusselement (24) verschlossen wird, das mittels reaktiver Nanofolie (26) stoffschlüssig mit dem Kolben (2) zusammengefügt wird. Erfindungsgemäß ist auch ein Kolben (2), für einen Verbrennungsmotor, mit einem Kolbenboden (8) und mit einem zylindrischen Kolbenkopf (10), der sich an den Kolbenboden (8) anschließt und mindestens einen Kühlkanal (4) aufweist und mit mindestens einer Zugangsöffnung (6) mit einem Verschlusselement (24) in einer Außenoberfläche (30) des Kolbens, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugangsöffnung (6) mit einem Verschlusselement (24) verschlossen ist, das mit dem Kolben (2) mittels reaktiver Nanofolie (26) stoffschlüssig zusammengefügt ist mit einer Fügezone, die Aluminium und Nickel enthält.

According to the invention, a method for the material-locking closing of an access opening (6) of a cooling channel (4) of a piston (2), for an internal combustion engine, with a piston head (8) and with a cylindrical piston head (10), which is attached to the piston head (8) and which has at least one cooling channel (4) with at least one access opening (6) in an outer surface (14) of the piston, characterized in that the access opening (6) is closed with a closure element (24) which is secured by means of reactive nanofoil (26 ) is firmly joined to the piston (2). According to the invention, a piston (2) for an internal combustion engine, with a piston head (8) and with a cylindrical piston head (10), which connects to the piston head (8) and has at least one cooling channel (4) and with at least one access opening (6) with a closure element (24) in an outer surface (30) of the piston, characterized in that the access opening (6) is closed with a closure element (24) which is firmly bonded with the piston (2) by means of reactive nanofoil (26) is joined with a joining zone that contains aluminum and nickel.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben, für einen Verbrennungsmotor, mit einem Kolbenboden und mit einem zylindrischen Kolbenkopf, der sich an den Kolbenboden anschließt und der mindestens einen Kühlkanal aufweist mit mindestens einer Zugangsöffnung in einer Außenoberfläche des Kolbens, sowie ein Verfahren zum stoffschlüssigen Schließen der Zugangsöffnung eines Kühlkanals eines solchen Kolbens.The invention relates to a piston for an internal combustion engine, with a piston head and with a cylindrical piston head, which adjoins the piston head and which has at least one cooling channel with at least one access opening in an outer surface of the piston, as well as a method for materially closing the access opening of a Cooling channel of such a piston.

Mit zunehmender Leistungs-, Emissions- und/oder Verbrauchsoptimierung von Verbrennungsmotoren nehmen die thermischen und mechanischen Belastungen nicht zuletzt auch im Zuge der Gewichtsoptimierung an den Kolben zu. Auch bei verringertem Kolbengewicht ist es vorteilhaft, die Belastbarkeit und Lebensdauer des Kolbens beizubehalten oder sogar zu verbessern. - wozu verschiedene Ansätze verfolgt werden, zu denen nur zum Beispiel Optimierung des Kolbenmaterials (insbesondere der Stahl- oder Aluminiumlegierung), mechanisch und thermodynamisch strukturelle Maßnahmen sowie nicht zuletzt eine Verbesserung der Kühlarchitektur gehören.With increasing performance, emissions and / or consumption optimization of internal combustion engines, the thermal and mechanical loads also increase in the course of weight optimization on the pistons. Even with a reduced piston weight, it is advantageous to maintain or even improve the resilience and service life of the piston. - For which various approaches are being pursued, including, for example, optimization of the piston material (especially the steel or aluminum alloy), mechanical and thermodynamic structural measures and, last but not least, an improvement in the cooling architecture.

Zu Letzteren zählen bekanntlich Kühlkanäle, die sich durch den Kolben erstrecken und durch die, mit stärker als der Kolbenwerkstoff wärmeleitendem Medium gefüllt, Wärme aus wärmebelasteten Zonen (wie zum Beispiel dem Kolbenboden) in weniger wärmebelastete Zonen (insbesondere auch mit möglichst großer Körperoberfläche zum Abgeben der Wärme nach außen, wie zum Beispiel den Kolbenschaft) transportiert wird. Dazu hat ein solcher Kühlkanal (möglicherweise auch eines erfindungsgemäßen Kolbens) üblicherweise einen Bereich näher bei wärmebelasteten Zonen wie zum Beispiel beim Kolbenboden und einen Bereich weiter von solcher Zone entfernt.The latter include, as is well known, cooling channels that extend through the piston and through which, filled with a medium that conducts heat more than the piston material, heat from heat-loaded zones (such as the piston crown) into less heat-loaded zones (in particular with the largest possible body surface for emitting the Heat to the outside, such as the piston skirt) is transported. For this purpose, such a cooling channel (possibly also of a piston according to the invention) usually has an area closer to heat-loaded zones, such as the piston crown, and an area further away from such a zone.

Beim Herstellen solcher Kolben erweist es sich als fertigungstechnisch aufwändig und/oder werkstofftechnisch nachteilig, Kühlkanäle nach dem Füllen mit dem Medium sicher und hochtemperaturfest zu verschließen. Das verbreitete Schließen durch Schweißen ist technologiebedingt immer mit dem Einbringen von Wärme in einem Ausmaß verbunden, das mit dem Risiko, die Materialeigenschaften des Kolbenwerkstoffs durch Gefügeveränderung unkontrolliert und unerwünscht zu beeinflussen, verbunden ist. Außerdem benötigt es wertvolle Fertigungszeit.When producing such pistons, it has proven to be complex in terms of production technology and / or disadvantageous in terms of materials to close the cooling channels securely and in a manner resistant to high temperatures after they have been filled with the medium. Due to the technology used, the widespread closing by welding is always associated with the introduction of heat to an extent that is associated with the risk of influencing the material properties of the piston material in an uncontrolled and undesired manner through structural changes. It also requires valuable manufacturing time.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kolben, insbesondere einen Gusskolben aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und ein Verfahren zu seiner Herstellung bereitzustellen, die diese Probleme lösen.The object of the invention is to provide a piston, in particular a cast piston made of aluminum or an aluminum alloy, and a method for its production, which solve these problems.

Diese Aufgabe wird von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Kolben mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a method with the features of claim 1 and a piston with the features of claim 6. Preferred configurations are given in the subclaims.

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor und seine Herstellung, nämlich ein Verfahren zum stoffschlüssigen Schließen einer Zugangsöffnung eines Kühlkanals eines solchen Kolbens.The invention relates to a piston for an internal combustion engine and its production, namely a method for materially closing an access opening of a cooling channel of such a piston.

Der Kolben hat einen Kolbenboden und einen zylindrischen Kolbenkopf, der sich an den Kolbenboden anschließt, sowie einen wenigstens bereichsweise hohlen Kolbenschaft, der an dem Kolbenkopf auf der dem Kolbenboden abgewandten Seite angeformt ist und der zwei einander gegenüberliegende Schaftwandabschnitte sowie zwei einander gegenüberliegende, die Schaftwandabschnitte verbindende Verbindungswände aufweist. Diese umgeben dann zusammen den Hohlraum des Kolbenschafts, wobei die Verbindungswände jeweils eine Bolzenbohrung aufweisen, die durch den Hohlraum hindurch miteinander fluchten. Der erfindungsgemäße Kolben weist mindestens einen Kühlkanal auf mit mindestens einer Zugangsöffnung in einer Außenoberfläche des Kolbens.The piston has a piston head and a cylindrical piston head which adjoins the piston head, as well as an at least partially hollow piston skirt which is formed on the piston head on the side facing away from the piston head and which connects two opposing skirt wall sections and two opposing skirt wall sections Has connecting walls. These then together surround the cavity of the piston skirt, the connecting walls each having a pin bore which is aligned with one another through the cavity. The piston according to the invention has at least one cooling channel with at least one access opening in an outer surface of the piston.

Erfindungsgemäß wird die Zugangsöffnung mit einem Verschlusselement verschlossen, das mittels reaktiver Nanofolie stoffschlüssig mit dem Kolben zusammengefügt wird.According to the invention, the access opening is closed with a closure element which is joined to the piston in a materially bonded manner by means of reactive nanofoil.

Reaktive Nanofolien bestehen aus vielen, insbesondere hunderten, manchmal einigen tausend Schichten. Diese sind alternierend (insbesondere 25 bis 90 nm dicke) Al- bzw. Ni-Schichten. Sie haben eine Gesamtdicke insbesondere zwischen 40 µm und 80 µm. Aber auch Nanofolien mit anderen Stärken wie zum Beispiel 100 µm, 125 µm, 150 µm, 200 µm oder 250 µm können erfindungsgemäß verwendet werden. Das Al-Ni-Multischichtsystem ist erfindungsgemäß besonders geeignet (aber auch andere, entsprechend miteinander reagierende Schichtwerkstoffe sind erfindungsgemäß) nicht zuletzt wegen der einfachen Handhabbarkeit und hohen Stabilität während des Herstellungsprozesses (in der Regel Magnetronsputtern, MSD, oder Ionenstrahlsputtern, IBSD). Die Reaktion selbst wird durch einen kurzes Einbringen von insbesondere Energie aktiviert (gezündet), insbesondere mittels elektrischer Spannung, und setzt sich von selbst fort. Auf Grund der sich selbst fortsetzenden exothermen Reaktion nämlich können mittels der Nanofolie, je nach Folienstärke, an der Fügestelle äußerst kurzzeitig und gezielt lokal begrenzte Temperaturen von über 1000°C (insbesondere bis zu etwa 1500°C) erreicht werden, ohne dass dabei die Materialeigenschaften eines benachbarten Bauteils verändert würden. Zum Beispiel durch Variation der Dicke der Folie und Material der Schichten können die Temperatur, die Geschwindigkeit und die Energie des Fügeprozesses gesteuert werden:Reactive nanofilms consist of many, in particular hundreds, sometimes several thousand layers. These are alternating (in particular 25 to 90 nm thick) Al or Ni layers. They have a total thickness in particular between 40 µm and 80 µm. However, nanofilms with other thicknesses such as 100 μm, 125 μm, 150 μm, 200 μm or 250 μm can also be used according to the invention. The Al-Ni multilayer system is particularly suitable according to the invention (but other layer materials that react accordingly with one another are also according to the invention) not least because of the ease of use and high stability during the manufacturing process (usually magnetron sputtering, MSD, or ion beam sputtering, IBSD). The reaction itself is activated (ignited) by briefly introducing, in particular, energy, in particular by means of electrical voltage, and continues by itself. Due to the self-continuing exothermic reaction, the nanofoil, depending on the thickness of the film, can be used to achieve extremely brief and targeted local temperatures of over 1000 ° C (in particular up to around 1500 ° C) at the joint without affecting the material properties of a neighboring component would be changed. For example By varying the thickness of the foil and the material of the layers, the temperature, the speed and the energy of the joining process can be controlled:

Nach der Reaktion liegt die Folie als intermetallische, feste Phase in der Reaktionszone vor.After the reaction, the film is present as an intermetallic, solid phase in the reaction zone.

Das Verfahren nutzt also die freiwerdende Energie von Nanofolien in Form von Wärme, die lokal sehr begrenzt und über einen sehr kurzen Zeitraum freigesetzt wird. Die Verbindung der Bauteile kann so innerhalb von wenigen Millisekunden realisiert werden. Dabei erfolgt keine signifikante Erwärmung der Bauteile, insbesondere keine, die die Gefüge der benachbarten Werkstoffe signifikant nachteilig verändern würde.The process therefore uses the energy released by nanofoils in the form of heat, which is very localized and released over a very short period of time. The connection of the components can be realized within a few milliseconds. There is no significant heating of the components, in particular none that would significantly disadvantageously change the structure of the neighboring materials.

Zur Vereinfachung und/oder Verstärkung der Lotverbindung können vor dem soweit beschriebenen Prozess die zu verbindenden Flächen der Bauteile und/oder die Außenflächen der Nanofolie auch mit einem zusätzlichen Lot versehen, insbesondere beschichtet werden, welches durch die exotherme Reaktion mit aufgeschmolzen wird und die (oder eine zusätzliche Verstärkung der) Verbindung ermöglicht. So können hohe Verbindungsfestigkeiten erreicht werden.To simplify and / or strengthen the solder connection, the surfaces of the components to be connected and / or the outer surfaces of the nanofoil can also be provided, in particular coated, with an additional solder before the process described so far, which is also melted by the exothermic reaction and which (or allows an additional reinforcement of the) connection. In this way, high connection strengths can be achieved.

Erfindungsgemäß ist sogar der Einsatz von Hochtemperaturloten mit Schmelzpunkten zum Beispiel zwischen 500° bis 1000°C möglich. Dies ist bei entsprechend zu erwartenden Betriebstemperaturen des Kolbens vorteilhaft.According to the invention, it is even possible to use high-temperature solders with melting points between 500 ° and 1000 ° C., for example. This is advantageous if the operating temperatures of the piston are to be expected accordingly.

Das Verfahren hat auch folgende Vorteile: Fügen ist bei Raumtemperatur möglich, wodurch im Gegensatz zu anderen Lötverfahren vorzugsweise keine Aufheizung der Bauteile durch die Wärmequelle erfolgt. Durch den minimalen Energieeintrag erfolgen vorzugsweise keine Gefüge- oder Eigenschaftsveränderungen im gefügten Material. Der Einsatz von NDT-Verfahren wie Ultraschall ist durch den Stoffschluss möglich. Es handelt sich um ein extrem schnelles Fügeverfahren mit hoher dimensionaler Präzision. Es ergibt sich eine eigenspannungsarme Verbindung von Materialien, auch wenn diese deutlich verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. So lassen sich zum Beispiel auch Kolben aus Keramik und Verschlusselement aus Stahl verbinden und umgekehrt. Es ergibt sich eine stoffschlüssige und flächige Verbindung mit guter Wärmeleitfähigkeit. Weil während des Verbindungsprozesses keine Gase entstehen, ergeben sich auch nicht die sonst daraus resultierend problematischen Werkstoffdefekte.The method also has the following advantages: Joining is possible at room temperature, which means that, in contrast to other soldering methods, the components are preferably not heated by the heat source. Due to the minimal energy input, there are preferably no structural or property changes in the joined material. The use of NDT processes such as ultrasound is possible due to the material bond. It is an extremely fast joining process with high dimensional precision. This results in a low internal stress connection between materials, even if they have significantly different coefficients of thermal expansion. For example, a ceramic piston and a steel closure element can be connected and vice versa. The result is a cohesive and flat connection with good thermal conductivity. Because no gases are generated during the joining process, the otherwise problematic material defects do not arise.

Um insbesondere das soweit Beschriebene zu erreichen, ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, dass vor dem Zusammenfügen der Kolben, die Nanofolie und das Verschlusselement mindestens bereichsweise flächenbündig aufeinandergeschichtet (und insbesondere auch aufeinander unter Druck gesetzt) werden, wobei die Nanofolie die Zugangsöffnung ringförmig umgibt, und dass in einem späteren Schritt die Nanofolie (insbesondere mit elektrischer Energie) aktiviert wird.In order to achieve in particular what has been described so far, it is particularly preferred according to the invention that, before joining the piston, the nanofoil and the closure element, at least in some areas, are layered flush on top of each other (and in particular also put under pressure on each other), the nanofoil surrounding the access opening in a ring, and that in a later step the nanofoil is activated (especially with electrical energy).

Besonders bevorzugt ist auch, dass der Kolben und das Verschlusselement jeweils eine Fügefläche aufweisen, die nach dem Zusammenfügen die Zugangsöffnung ringförmig umgibt und durch die sie mindestens bereichsweise (durch die Nanofolie dazwischen) flächenbündig zusammengefügt werden. Auch dazu ist es besonders bevorzugt, dass die Fügefläche des Kolbens und des Verschlusselements sowie die Nanofolie eben sind und/oder dass die Fügefläche des Kolbens und/oder des Verschlusselements und/oder mindestens eine der beiden Seiten der Nanofolie vor dem Aufeinanderbringen mit einem Lotwerkstoff, insbesondere einem Nano-Lot, beschichtet worden sind.It is also particularly preferred that the piston and the closure element each have a joining surface which, after joining, surrounds the access opening in a ring shape and through which they are joined together flush at least in some areas (through the nanofoil in between). For this purpose, too, it is particularly preferred that the joining surface of the piston and the closure element and the nanofoil are flat and / or that the joining surface of the piston and / or the closure element and / or at least one of the two sides of the nanofoil are coated with a soldering material in particular a nano-solder, have been coated.

So ist und/oder ergibt sich erfindungsgemäß auch ein Kolben, bei dem die Zugangsöffnung mit einem Verschlusselement verschlossen ist, welches mit dem Kolben stoffschlüssig zusammengefügt ist mittels reaktiver Nanofolie (so dass eine Fügezone und insbesondere auch eine intermetallische Schicht entsteht, die Aluminium und Nickel enthält). Vorzugsweise weist die Fügezone einen Lotwerkstoff, insbesondere einem Nano-Lot, auf.Thus, according to the invention, a piston is and / or also results in a piston in which the access opening is closed with a closure element which is materially joined to the piston by means of reactive nanofoil (so that a joining zone and, in particular, an intermetallic layer is created that contains aluminum and nickel ). The joining zone preferably has a solder material, in particular a nano solder.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich. Die dort und oben von den Ausführungsformen aufgewiesenen Merkmale sind auch getrennt voneinander oder in beliebiger Kombination erfindungsgemäß, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen:

1 ist eine dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen Verschlusselements, erfindungsgemäßer Nanofolie und von beidem vormontiert;
2 zeigt den Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen teilweise geschnittenen Kolben mit erfindungsgemäß verschlossenen Kühlkanälen und
3 zeigt den Querschnitt aus 2 durch den erfindungsgemäßen Kolben mit noch unverschlossenen Kühlkanälen.

Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments. The features shown there and above of the embodiments are also according to the invention separately from one another or in any combination, provided that the features do not contradict one another. The following description of the preferred embodiments is made with reference to the accompanying drawings:

1 is a three-dimensional representation of a closure element according to the invention, nanofoil according to the invention and both pre-assembled;
2 shows the cross section through a partially cut piston according to the invention with cooling channels sealed according to the invention and
3 shows the cross section from 2 by the piston according to the invention with still unclosed cooling channels.

Die 1 bis 3 illustrieren einen Kolben 2 für einen Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) mit einem Kühlkanal 4 mit verschlossenen Zugangsöffnungen 6 sowie, betreffend seine Herstellung, ein Verfahren zum stoffschlüssigen Schließen der Zugangsöffnungen 6 des Kühlkanals 4 des Kolbens 2.The 1 to 3 illustrate a piston 2 for an internal combustion engine (not shown) with a cooling duct 4th with closed access openings 6th as well as, with regard to its production, a method for materially closing the access openings 6th of the cooling duct 4th of the piston 2 .

Der Kolben 2 hat mit Blick auf 3 einen Kolbenboden 8 und einen zylindrischen Kolbenkopf 10, der sich an den Kolbenboden anschließt, sowie einen bereichsweise hohlen Kolbenschaft 12, der an dem Kolbenkopf 10 auf der dem Kolbenboden 8 abgewandten Seite angeformt ist und der zwei einander gegenüberliegende Schaftwandabschnitte 12 sowie zwei einander gegenüberliegende, die Schaftwandabschnitte verbindende Verbindungswände 14 aufweist. Diese umgeben dann zusammen den Hohlraum 16 des Kolbenschafts 12, wobei die Verbindungswände 14 jeweils eine Bolzenbohrung 18 aufweisen, die durch den Hohlraum hindurch miteinander fluchten.The piston 2 has facing 3 a piston crown 8th and a cylindrical piston head 10 , which connects to the piston crown, as well as a partially hollow piston skirt 12th on the piston head 10 on the piston crown 8th facing away from the side is formed and the two opposite shaft wall sections 12th as well as two opposing connecting walls connecting the shaft wall sections 14th having. These then together surround the cavity 16 of the piston skirt 12th , the connecting walls 14th one bolt hole each 18th have which are aligned with one another through the cavity.

Der Kolben 2 weist Kühlkanale 20 auf mit zwei Zugangsöffnungen 6 in einer Außenoberfläche des Kolbens, nämlich auf der Innenseite des Hohlraums 16 des Kolbenschafts 12.The piston 2 has cooling channels 20th on with two access openings 6th in an outer surface of the piston, namely on the inside of the cavity 16 of the piston skirt 12th .

Bei der Herstellung des Kolbens 2 werden die Zugangsöffnungen 6 jeweils mit einem Verschlusselement 24 (1) verschlossen, das mittels reaktiver Nanofolie 26 stoffschlüssig mit dem Kolben zusammengefügt wird.When making the piston 2 become the access openings 6th each with a locking element 24 ( 1 ) closed by means of reactive nanofoil 26th is firmly joined together with the piston.

Dazu werden vor dem stoffschlüssigen Zusammenfügen je ein Verschlusselement 24 und je eine Nanofolie 26 flächenbündig aufeinander (1, links) und dann flächenbündig auf eine der Zugangsöffnungen 6 geschichtet, wobei die Nanofolie 26 einen Verschlusskörper 28 am Verschlusselement 24 ringförmig umgibt (1, links), und dann auch die Zugangsöffnung 6 (2) - und aufeinander unter Druck gesetzt (nicht dargestellt). Anschließend wird die Nanofolie 26 mit einem kurzen Puls elektrischer Spannung aktiviert (nicht dargestellt), so dass die Bauteile 2, 24 stoffschlüssig gefügt werden (nicht dargestellt).For this purpose, one closure element is required before the materially bonded assembly 24 and one nanofilm each 26th flush with each other ( 1 , left) and then flush with one of the access openings 6th layered, with the nanofoil 26th a closure body 28 on the closure element 24 surrounds ( 1 , left), and then the access opening 6th ( 2 ) - and pressurized on each other (not shown). Then the nanofoil 26th activated with a short pulse of electrical voltage (not shown), so that the components 2 , 24 be firmly joined (not shown).

Die Verbindungswände 14 am Kolben 2 und die Verschlusselemente 24 weisen jeweils Fügeflächen 30 auf, die (betreffend das Verschlusselement 24 nach dem Zusammenfügen) die Zugangsöffnung 6 ringförmig umgeben und die bereichsweise, im Wesentlichen vollflächig flächenbündig, stoffschlüssig und ringförmig um die Öffnung 6 (durch die Nanofolie 26 dazwischen) zusammengefügt werden. Die Fügeflächen 30 der Verbindungswände 14 am Kolben 2 und der Verschlusselemente 24 sowie die Nanofolien 26 sind eben und mit einem Lotwerkstoff 32 beschichtet.The connecting walls 14th on the piston 2 and the closure elements 24 each have joint surfaces 30th on which (regarding the closure element 24 after assembly) the access opening 6th ring-shaped and the areas, essentially flush with the entire surface, cohesively and ring-shaped around the opening 6th (through the nanofoil 26th in between) are joined together. The joining surfaces 30th the connecting walls 14th on the piston 2 and the closure elements 24 as well as the nanofoils 26th are flat and with a solder material 32 coated.

So entsteht ein Kolben 2, bei dem die Zugangsöffnungen 6 mit Verschlusselementen 24 verschlossen sind, welche mit Außenflächen des Kolbens 2, nämlich auf der Innenseite des Hohlraums 16 des Kolbenschafts 12, stoffschlüssig zusammengefügt sind mittels der reaktiver Nanofolie 26.This creates a piston 2 where the access openings 6th with locking elements 24 are closed, which with outer surfaces of the piston 2 namely on the inside of the cavity 16 of the piston skirt 12th , are firmly joined together by means of the reactive nanofoil 26th .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22: Kolbenpiston
44th: KühlkanalCooling duct
66th: Kühlkanal-ZugangsöffnungCooling duct access opening
88th: KolbenbodenPiston crown
1010: KolbenkopfPiston head
1212: KolbenschaftPiston skirt
1414th: VerbindungswandConnecting wall
1616: Hohlraum des Kolbenschafts 12Piston shaft cavity 12
1818th: BolzenbohrungBolt hole
2020th: KühlkanalCooling duct
2424: VerschlusselementClosure element
2626th: NanofolieNanofoil
2828: VerschlusskörperLocking body
3030th: FügeflächeJoining surface
3232: LotwerkstoffBrazing material

Claims

Method for materially closing an access opening (6) of a cooling channel (4) of a piston (2), for an internal combustion engine, with a piston head (8) and with a cylindrical piston head (10) which adjoins the piston head (8) and which has at least one cooling channel (4) with at least one access opening (6) in an outer surface (14) of the piston, characterized in that the access opening (6) is closed with a closure element (24) which is firmly bonded with by means of reactive nanofoil (26) the piston (2) is assembled.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the nanofoil (26) has layers of aluminum and nickel.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that prior to joining the pistons (2), the nanofoil (26) and the closure element (24) are layered on top of each other at least in areas flush with the surface, the nanofoil (24) surrounding the access opening (6) in a ring shape and that the nanofoil is activated in a later step.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (2) and the closure element (24) each have a joining surface (30) through which they at least be joined together flush in areas and which surrounds the access opening (6) in a ring shape after joining.

Method according to the preceding claim, characterized in that the joining surface (30) of the piston (2) and the closure element (24) and the nanofoil (26) are flat and / or that the joining surface (30) of the piston (2) and / or the closure element (6) and / or at least one of the two sides of the nanofoil (26) are coated with a solder material (32) before being joined.

Method according to the preceding claim, characterized in that the solder material (32) is a nano solder.

Piston (2), for an internal combustion engine, with a piston head (8) and with a cylindrical piston head (10) which adjoins the piston head (8) and has at least one cooling channel (4) and with at least one access opening (6) a closure element (24) in an outer surface (30) of the piston, characterized in that the access opening (6) is closed with a closure element (24) which is firmly joined to the piston (2) by means of reactive nanofoil (26) with a Joining zone that contains aluminum and nickel.

Piston according to the preceding claim, characterized in that the piston (2) and the closure element (24) each have a joining surface (30) adjoining the joining zone, which are planar and / or surround the access opening (6) in an annular manner.

Piston according to one of the two preceding claims, characterized in that the joining zone contains a solder material (32).