DE10340292A1 - Piston for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Kolben (1) für einen Verbrennungsmotor mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörper (4) aus geschmiedetem Aluminium und einem im radial äußeren Randbereich des Kolbenbodens (5) angeordneten Ringelement (6) vorgeschlagen, das mit dem Grundkörper (4) einen ringförmigen Kühlkanal (22) bildet. Das Ringelement (6) besteht aus gegossenem Aluminium und weist einen aus NiResist bestehenden Ringträger (11) für einen Verdichtungsring auf.A piston (1) for an internal combustion engine with a substantially cylindrical base body (4) made of forged aluminum and a ring element (6) arranged in the radially outer edge region of the piston head (5) is proposed, which forms an annular cooling channel with the base body (4) (22) forms. The ring element (6) consists of cast aluminum and has a NiResist ring carrier (11) for a compression ring.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.The The invention relates to a piston for an internal combustion engine the preamble of claim.

Ein Kolben für einen Verbrennungsmotor mit einem Grundkörper aus Aluminium und einem im radial äußeren Randbereich des Kolbenbodens angeordneten Ringelement, das mit dem Grundkörper einen ringförmigen Kühlkanal bildet, ist aus dem US-Patent 2,772,933 bekannt. Das Ringelement besteht aus einer Eisenlegierung, was den Nachteil mit sich bringt, dass das Ringelement einen erheblichen Beitrag zu Vergrößerung des Kolbengewichtes leistet.One Piston for an internal combustion engine with a base made of aluminum and a in the radially outer edge region the piston crown arranged ring element, with the main body a annular cooling channel is from the US patent 2,772,933 known. The ring element consists of an iron alloy, which has the disadvantage that the ring element makes a significant contribution to enlarge the Piston weight makes.

Diesen Nachteil zu vermeiden ist Aufgabe der Erfindung. Gelöst wird die Aufgabe mit den im Kennzeichen der Hauptanspruches stehenden Merkmalen. Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruches.this Disadvantage to avoid is the object of the invention. Is solved the task with the standing in the characterizing part of the main claim Features. An expedient embodiment The invention is the subject of the dependent claim.

Das erfindungsgemäß aus Aluminium bestehende Ringelement mit einem aus NiResist bestehenden Ringträger für einen Verdichtungsring vereint den Vorteil, das Kolbengewicht zu verringern, mit dem Vorteil, eine verschleißfeste Lagerung für den Verdichtungsring zu bieten und damit die Belastbarkeit und die Lebensdauer des Kolbens zu vergrößern.The according to the invention of aluminum existing ring element with a consisting of NiResist ring carrier for a Compression ring combines the advantage of reducing the weight of the piston with the advantage of a wear-resistant Storage for to provide the compression ring and thus the capacity and the To increase the life of the piston.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigenOne embodiment The invention will be described below with reference to the drawings. It demonstrate

1 einen Kolben für einen Verbrennungsmotor mit einem Aluminium-Ringelement gemäß der Erfindung in einem aus zwei Hälften bestehenden Schnittbild, das zwei um 90° versetzte Längsschnitte des Kolbens zeigt, und 1 a piston for an internal combustion engine with an aluminum ring element according to the invention in a two-half sectional image showing two offset by 90 ° longitudinal sections of the piston, and

2 eine vergrößerte Darstellung des Schnittes durch den Randbereich des Kolbenbodens mit dem Ringelement. 2 an enlarged view of the section through the edge region of the piston crown with the ring element.

1 stellt einen Kolben 1 für einen Verbrennungsmotor in einem aus zwei Hälften bestehenden Schnittbild dar, von dem die linke Hälfte einen Schnitt des Kolbens 1 entlang einer Längsachse 2 einer Nabenbohrung 3 und die rechte Hälfte einen um 90° dazu versetzten Schnitt durch den Kolben 1 zeigt. 1 puts a piston 1 for an internal combustion engine in a two-half sectional view, of which the left half is a section of the piston 1 along a longitudinal axis 2 a hub bore 3 and the right half a 90 ° offset to this section through the piston 1 shows.

Der Kolben 1 besteht aus einem im Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörper 4, dessen eine Stirnfläche den Kolbenboden 5 bildet. Im radial äußeren Bereich des Kolbenbodens 5 ist ein Ringelement 6 angeordnet. In den zentralen Bereich des Kolbenbodens 5 ist eine Brennkammer 7 eingeformt. Weiterhin weist der Grundkörper 4 auf seiner dem Kolbenboden 5 abgewandten Unterseite Bolzennaben 8 für die Nabenbohrungen 3 und die Bolzennaben 8 miteinander verbindende Schaftelemente 9 auf. Das Ringelement 6 weist auf seiner radial außen liegenden Mantelfläche 10 einen Ringträger 11 für einen in der Figur nicht dargestellten Verdichtungsring und unterhalb hiervon eine 2. Ringnut 12 auf. Unterhalb der 2. Ringnut 12 ist in der Mantelfläche 13 des Grundkörpers 4 eine Ölringnut 14 angeordnet.The piston 1 consists of a substantially cylindrical body 4 whose one end face is the piston crown 5 forms. In the radially outer region of the piston crown 5 is a ring element 6 arranged. In the central area of the piston crown 5 is a combustion chamber 7 formed. Furthermore, the main body 4 on his the piston bottom 5 opposite bottom bolt hub 8th for the hub bores 3 and the pin bosses 8th interconnecting shaft elements 9 on. The ring element 6 points to its radially outer circumferential surface 10 a ring bearer 11 for a compression ring, not shown in the figure and below a second annular groove 12 on. Below the 2nd ring groove 12 is in the lateral surface 13 of the basic body 4 an oil ring groove 14 arranged.

Befestigt ist das Ringelement 6 auf dem Grundkörper 4 über eine Schraubverbindung, bei der das Ringelement 6 über ein Innengewinde 19, das sich auf der radial innen liegenden Seite des Ringelementes 6 befindet, auf ein Außengewinde 18 geschraubt ist, das auf einem axial ausgerichteten Bereich 23 der Mantelfläche 13 angeordnet ist, der an den Kolbenboden 5 angrenzt und in Richtung der Kolbenlängsachse 17 zurückgesetzt ist.Attached is the ring element 6 on the body 4 via a screw connection, in which the ring element 6 via an internal thread 19 located on the radially inner side of the ring element 6 located on an external thread 18 screwed on an axially aligned area 23 the lateral surface 13 is arranged, which at the piston ground 5 adjacent and in the direction of the piston longitudinal axis 17 is reset.

Die radial innen liegende Seite des Ringelementes 6 weist an ihrem dem Kolbenboden 5 abgewandten, unteren Ende eine Ausnehmung 20 auf, die mit einer in das untere Ende des kolbenbodenseitigen, zurückgesetzten Mantelbereiches 23 eingeformten Ausnehmung 21 einen ringförmigen Kühlkanal 22 bildet. Über in der Figur nicht dargestellte Kanäle wird Kühöl in den Kühlkanal 22 ein- und aus dem Kühlkanal 22 wieder ausgeleitet.The radially inner side of the ring element 6 points at her the piston crown 5 facing away, lower end a recess 20 on, with a in the lower end of the piston bottom side, recessed jacket area 23 molded recess 21 an annular cooling channel 22 forms. By not shown in the figure channels Kühöl is in the cooling channel 22 in and out of the cooling channel 22 discharged again.

Um zu verhindern, dass unter hohem Druck stehende Verbrennungsgase durch die Schraubverbindung 18, 19 in den Kühlkanal 22 und in den Kolbeninnenraum gelangen, ist das kolbenbodenseite Ende der Schraubverbindung 18, 19 mittels einer Schweißnaht 24 abgedichtet, die bspw. mit dem Elektronenstrahl-Schweißverfahren herstellbar ist.To prevent high-pressure combustion gases through the screw connection 18 . 19 in the cooling channel 22 and get into the piston interior, the piston bottom side end of the screw connection 18 . 19 by means of a weld 24 sealed, which, for example, can be produced by the electron beam welding process.

Hergestellt wird der aus dem Grundkörper 4 und dem Ringelement 6 bestehende Kolben 1 aus Aluminium, wobei dem Grundkörper 4 durch Schmieden die gewünschte Form gegeben wird, wohingegen das Ringelement 6 in einem Gießverfahren hergestellt wird. Hierbei wird im Verbundgussverfahren der aus NiResist (austenitisches Gusseisen mit Bestandteilen an Ni, Mn, Cu und Cr) bestehende Ringträger 11 in des Ringelement 6 eingegossen. Nach dem Aufschrauben des Ringelementes 6 auf den Grundkörper 4 und dem Abdichten der Schraubverbindung 18, 19 mit Hilfe der Schweißnaht 24 wird dem Kolben 1 durch ein spanabhebendes Fertigungsverfahren, bspw. durch Drehen, die letztendliche Form gegeben.It is made from the main body 4 and the ring element 6 existing pistons 1 made of aluminum, the main body 4 Forging the desired shape is given by forging, whereas the ring element 6 is produced in a casting process. Here, in the composite casting method of NiResist (austenitic cast iron with components of Ni, Mn, Cu and Cr) existing ring carrier 11 in the ring element 6 cast. After screwing on the ring element 6 on the main body 4 and sealing the screw connection 18 . 19 with the help of the weld 24 gets the piston 1 by a machining process, for example by turning, given the final shape.

Der in 2 dargestellte Schnitt durch den kolbenbodenseitigen Randbereich des Kolbens 1 zeigt das Ringelement 6 mit dem eingegossenen Ringträger 11, das über die aus Innengewinde 19 und Außengewinde 18 bestehende Schraubverbindung mit dem Grundkörper 4 verbunden ist. Gut zu erkennen ist die der Abdichtung der Schraubverbindung 18, 19 dienende Schweißnaht 24.The in 2 illustrated section through the piston bottom side edge region of the piston 1 shows the ring element 6 with the cast-in ring carrier 11 that's over the inside thread 19 and external thread 18 existing screw with the body 4 connected is. Good to see is the sealing of the screw 18 . 19 serving weld 24 ,

11
Kolbenpiston
22
Längsachselongitudinal axis
33
Nabenbohrunghub bore
44
Grundkörperbody
55
Kolbenbodenpiston crown
66
Ringelementring element
77
Brennkammercombustion chamber
88th
Bolzennabepin boss
99
Schaftelementshaft element
1010
Mantelflächelateral surface
1111
RingträgerRingbearer
1212
2. RingnutSecond ring groove
1313
Mantelflächelateral surface
1414
Ölringnutoil ring groove
1717
Kolbenlängsachsepiston longitudinal axis
1818
Außengewindeexternal thread
1919
Innengewindeinner thread
2020
Ausnehmungrecess
2121
Ausnehmungrecess
2222
Kühlkanalcooling channel
2323
Bereich der Mantelfläche des Grundkörpers 4 Area of the lateral surface of the body 4
2424
SchweißnahtWeld

Claims (2)

Kolben (1) für einen Verbrennungsmotor – mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen, geschmiedeten Grundkörper (4) aus Aluminium, dessen eine Stirnfläche einen Kolbenboden (5) bildet, – mit auf der dem Kolbenboden (5) abgewandten Unterseite des Grundkörpers (4) angeordneten Bolzennaben (8) mit Nabenbohrungen (3), – mit die Bolzennaben (8) miteinander verbindende Schaftelementen (9), – mit einem im radial äußeren Randbereich des Kolbenbodens (5) angeordneten Ringelement (6), das mit dem Grundkörper (4) einen ringförmigen Kühlkanal (22) bildet, dadurch gekennzeichnet, – dass das Ringelement (6) aus gegossenem Aluminium besteht und einen Ringträger (11) für einen Verdichtungsring aufweist, – dass das Ringelement (6) über eine Schraubverbindung mit dem Grundkörper (4) verbunden ist, die aus einem auf der radial innen liegenden Seite des Ringelementes (6) angeordneten Innengewinde (19) und aus einem dazu passenden, im kolbenbodenseitigen Bereich der Mantelfläche (13) des Grundkörpers (4) angeordneten Außengewinde (18) besteht, und – dass das kolbenbodenseitige Ende der Schraubverbindung (18, 19) mittels einer Schweißnaht (24) abgedichtet ist.Piston ( 1 ) for an internal combustion engine - with a substantially cylindrical, forged basic body ( 4 ) made of aluminum, one end face of which is a piston crown ( 5 ), - with on the piston head ( 5 ) facing away from the underside of the body ( 4 ) arranged bolt hub ( 8th ) with hub bores ( 3 ), - with the pin bosses ( 8th ) connecting shaft elements ( 9 ), - with one in the radially outer edge region of the piston crown ( 5 ) arranged ring element ( 6 ), which is connected to the main body ( 4 ) an annular cooling channel ( 22 ), characterized in that - the ring element ( 6 ) consists of cast aluminum and a ring carrier ( 11 ) for a compression ring, - that the ring element ( 6 ) via a screw connection with the main body ( 4 ) is connected, which consists of a on the radially inner side of the ring element ( 6 ) arranged internal thread ( 19 ) and from a matching, in the piston bottom side region of the lateral surface ( 13 ) of the basic body ( 4 ) arranged external thread ( 18 ), and - that the piston bottom end of the screw ( 18 . 19 ) by means of a weld ( 24 ) is sealed. Kolben (1) für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringträger (11) aus NiResist besteht.Piston ( 1 ) for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the ring carrier ( 11 ) consists of NiResist.
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