DE19720958B4 - Multi-part, cooled piston for internal combustion engines - Google Patents

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Abstract

Mehrteiliger, gekühlter Kolben für einen Verbrennungsmotor, bestehend aus einem Kopfteil (1)
– mit daran angeformten Naben (5) zur Aufnahme eines den Kolben mit einem Pleuel verbindenden Kolbenbolzens,
– mit einer radial außen angeordneten Ringwand (3), die an ihrem ersten, oberen Ende in den Kolbenboden (2) des Kopfteiles (1) übergeht, die an ihrem zweiten, unteren Ende offen ausläuft, und die auf ihrer radialen Außenseite mindestens eine Kolbenringnut aufweist,
– mit einem sich radial innen an die Ringwand (3) anschließenden ringförmigen Hohlraum (6), der nach unten offen ist, der die Naben (5) beziehungsweise eine die Naben (5) mit dem Kolbenboden (2) des Kopfteils (1) verbindende Ringrippe (4) umgibt, der im Bereich des zweiten, unteren Endes der Ringwand (3) mit einem ringförmigen, geschlitzten Wandteil verschlossen ist, und der dadurch einen geschlossenen und von einer Kühlflüssigkeit durchströmbaren Kühlraum bildet,
und bestehend weiterhin aus einem nur über den Kolbenbolzen mit dem...Multi-part, cooled piston for an internal combustion engine, consisting of a head part (1)
- With molded hub (5) for receiving a piston connecting the piston with a connecting rod piston pin,
- With a radially outer annular wall (3) which merges at its first, upper end in the piston head (2) of the head part (1), which terminates open at its second, lower end, and at least one piston ring groove on its radial outer side having,
- With a radially inwardly on the annular wall (3) subsequent annular cavity (6) which is open at the bottom, the hub (5) or one of the hubs (5) with the piston head (2) of the head part (1) connecting Ring rib (4) surrounds, which is closed in the region of the second, lower end of the annular wall (3) with an annular slotted wall portion, and thereby forms a closed and flowed through by a cooling liquid cooling space,
and further consisting of a just about the piston pin with the ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen, gekühlten Kolben für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a multi-part, cooled piston for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.

Derartige Kolben sind aus der DD 252 638 A1 und der DE 41 34 530 A1 bekannt, bei denen das zur Abdeckung des den Kühlölraum bildenden Hohlraumes verwendete Wandteil als offener Blechring ausgebildet ist, der unter Ausnutzung seiner elastischen Verformung nach dem Seeger-Ring-Prinzip, d. h. unter Vorspannung in radialer Richtung, in einer Nut am Innenumfang der Kolbenringzone bzw. am Außenumfang der Brennraumwandung liegt.Such pistons are from the DD 252 638 A1 and the DE 41 34 530 A1 in which the wall part used to cover the cavity forming the cooling oil space is formed as an open sheet metal ring, which utilizes its elastic deformation according to the Seeger ring principle, ie under bias in the radial direction, in a groove on the inner circumference of the piston ring zone or lies on the outer circumference of the combustion chamber wall.

Aus der DE 40 39 752 A1 ist ein mehrteiliger, gekühlter Kolben bekannt, bei dem der im Kopfteil des Kolbens vorgesehene ringförmige Hohlraum für das Kühlöl nach unten durch einen Blechring abgeschlossen wird, der zweiteilig ausgeführt sein kann. Der Blechring liegt einerseits mit seinem auf dem Innenumfang vorgesehenen Kragen an der Ringrippe des Kopfteils und andererseits mit seinem äußeren Rand unter Vorspannung direkt am Kolbenschaft an, wobei der Kolbenschaft von den Nabenbuchsen gehalten wird. Nachteilig an dieser Ausführung ist, daß der Blechring zu seiner Fixierung den Kolbenkopf und den Kolbenschaft benötigt.From the DE 40 39 752 A1 is a multi-part, cooled piston, in which provided in the head portion of the piston annular cavity for the cooling oil is closed down by a metal ring, which may be made in two parts. The metal ring rests on the one hand with its provided on the inner circumference collar on the annular rib of the head part and on the other hand with its outer edge under bias directly to the piston skirt, wherein the piston skirt is held by the hub bushes. A disadvantage of this design is that the metal ring needed for its fixation the piston head and the piston skirt.

Aus der DE 36 43 039 A1 ist es ebenfalls bekannt, den im Kopfteil eines mehrteiligen, gekühlten Kolbens vorgesehenen ringförmigen Hohlraum für das Kühlöl nach unten durch einen radial in zwei Hälften getrennten Blechring abzuschließen. Die Befestigung des Blechringes am Kopfteil des Kolbens kann durch Umbördeln eines aus der Stirnfläche der Ringwand des Kolbenkopfteiles herausragenden Kragens erfolgen, beziehungsweise durch einzelne, in die Ringwand greifende Schrauben oder durch Schweißen beziehungsweise Löten. Nachteilig an dieser Ausführung ist einerseits der herstellungsbedingte Aufwand beziehungsweise andererseits die zusätzlich notwendige Verwendung von weiteren Befestigungselementen.From the DE 36 43 039 A1 It is also known to complete the provided in the head part of a multi-part, cooled piston annular cavity for the cooling oil down through a radially separated into two halves metal ring. The attachment of the sheet metal ring on the head part of the piston can be done by crimping a protruding from the end face of the annular wall of the piston head part collar, or by individual, reaching into the annular wall screws or by welding or soldering. A disadvantage of this design is on the one hand the production-related effort or on the other hand, the additional necessary use of other fasteners.

Aus der britischen Patentschrift, GB 769,892, ist es bekannt, zum Zweck der Gewichtsreduktion in den Kolbenboden eine umlaufende und nach oben offene Ausnehmung einzuformen, die im Bereich des Kolbenbodens ein Schraubengewinde aufweist. Mittels einer ringförmigen Platte, die seitlich ebenfalls ein Schraubengewinde aufweist, kann die Ausnehmung verschlossen werden, indem die ringförmige Platte in die Ausnehmung eingeschraubt wird. Nachteilig ist der mit dem Einarbeiten der Schraubengewinde in die Außenseite der ringförmigen Platte und in die Ausnehmung verbundene Aufwand.From the British patent specification, GB 769,892, It is known, for the purpose of weight reduction in the piston head einzuformen a circumferential and upwardly open recess which has a screw thread in the region of the piston head. By means of an annular plate, which also has a screw thread laterally, the recess can be closed by the annular plate is screwed into the recess. A disadvantage is the effort associated with the incorporation of the screw thread in the outside of the annular plate and in the recess.

Hier Abhilfe zu schaffen ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.Here To remedy this is the object of the present invention.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Ausführung der Halterung des Wandteils nach den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.Is solved the task through an execution the holder of the wall part according to the features of claim 1. Further expedient embodiments according to the invention are contained in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigenThe Invention will now be described with reference to two in the drawings embodiments explained in more detail. It demonstrate

1 ein erfindungsgemäßes Kopfteil im Halblängsschnitt, 1 an inventive headboard in half longitudinal section,

2 eine Draufsicht auf den Blechring, 2 a plan view of the sheet metal ring,

3 einen Ausschnitt der umlaufenden Nut mit Einführungsrampe (skizzenhaft), 3 a section of the circumferential groove with insertion ramp (sketchy),

4 eine ausschnittsweise Seitenansicht des Blechringes mit Verklemmsicherung und 4 a partial side view of the sheet metal ring with anti-jamming and

5 einen zur Verklemmsicherung wellenförmig ausgebildeten Blechring. 5 a wave-shaped to prevent jamming sheet metal ring.

Ein Gelenkkolben besteht aus einem Kopfteil 1 und einem Kolbenschaft, die nur über einen Kolbenbolzen miteinander verbunden sind. Vom Kolbenboden 2 des Kopfteiles 1 erstreckt sich eine äußere, die Nuten für die Kolbenringe enthaltende Ringwand 3. Radial mit Abstand innerhalb der Ringwand 3 verbindet eine Ringrippe 4 Naben 5 mit dem Kolbenboden 2. Zwischen Ringrippe 4 und Ringwand 3 existiert ein ringförmiger Hohlraum 6, der durch ein geschlitztes Wandteil 7 (Blechring) zu einem geschlossenen Kühlölraum abgedeckt ist.A joint piston consists of a head part 1 and a piston stem, which are interconnected only via a piston pin. From the piston bottom 2 of the head part 1 extends an outer ring wall containing the grooves for the piston rings 3 , Radially with distance inside the ring wall 3 connects an annular rib 4 hub 5 with the piston bottom 2 , Between ring rib 4 and ring wall 3 exists an annular cavity 6 passing through a slotted wall section 7 (Sheet metal ring) is covered to a closed cooling oil space.

Zur Aufnahme des Wandteiles 7 (Blechring) ist nach einem ersten Ausführungsbeispiel gem. 1 einerseits in der Ringwand 3 und andererseits auf der entsprechenden gegenüberliegenden Seite in der Ringrippe 4 ein Gewinde 8, 9 mit Rechteckprofil vorgesehen, wobei die Höhe und Tiefe des Rechteckprofils zwischen 0,5 und 2 mm und die Steigung jeweils zwischen 1 und 2 mm liegen soll.For receiving the wall part 7 (Sheet metal ring) is gem. According to a first embodiment. 1 on the one hand in the ring wall 3 and on the other hand on the corresponding opposite side in the annular rib 4 a thread 8th . 9 provided with rectangular profile, the height and depth of the rectangular profile between 0.5 and 2 mm and the slope should be between 1 and 2 mm.

Der mit einem Schlitz 10 versehene Blechring 7, der zur Zu- und Abführung des Kühlöls mit Öffnungen 11, 12 versehen ist, in die beispielsweise mit einem entsprechenden Handhabungswerkzeug eingegriffen werden kann, wird bei der Montage in das Gewinde 8, 9 eingedreht und schließt nach Erreichen seiner Endlage den Hohlraum 6 nach unten ab. Der hierbei im Bereich des Schlitzes 10 durch die Gewindesteigung vorgegebene geringe axiale Abstand ist von untergeordneter Bedeutung, da ein absolut dichtes Abschließen nicht erforderlich ist.The one with a slot 10 provided sheet metal ring 7 , for the supply and discharge of the cooling oil with openings 11 . 12 is provided, in which, for example, can be intervened with a corresponding handling tool is in the assembly in the thread 8th . 9 screwed in and closes after reaching its end position the cavity 6 down from. The case in the area of the slot 10 given by the thread pitch given small axial distance is of minor importance, since an absolutely tight completion is not required.

Um einen derartigen axialen Abstand zu vermeiden, wird in einem zweiten Ausführungsbeispiel gem. 3 zur Aufnahme des Blechringes 7 einerseits in der Ringwand 3 und andererseits auf der entsprechenden gegenüberliegenden Seite in der Ringrippe 4 jeweils eine Nut 13 vorgesehen, die mit einer entsprechend ausgebildeten nutartigen Einführungsrampe 14 zusammenwirkt. Die Tiefe und Höhe der umlaufenden Nut 13 soll 0,5 – 2 mm betragen.In order to avoid such an axial distance, gem. 3 for receiving the sheet metal ring 7 on the one hand in the ring wall 3 and on the other hand on the corresponding opposite side in the annular rib 4 one groove each 13 provided with an appropriately trained groove-like insertion ramp 14 interacts. The depth and height of the circumferential groove 13 should be 0.5 - 2 mm.

Bei der Montage des Blechringes 7 wird dieser über die beiden Einführungsrampen 14 in die jeweilige Nut 13 eingedreht, bis er vollkommen eingeschnappt in der Nut 13 zu liegen kommt, sodaß die Blechenden im Bereich des Schlitzes 10 aneinander anliegen. Zur Fixierung des Blechringes 7 in der Nut 13 bzw. im Gewinde 8, 9 ist eine Verklemmsicherung vorgesehen, die z.B. als durch Stanzung angebrachte Zunge 15 ausgebildet ist. Hierbei können – falls erforderlich – auf dem Umfang des Blechringes 7 verteilt, mehrere solche Zungen angebracht werden.When mounting the sheet metal ring 7 this is about the two introduction ramps 14 into the respective groove 13 screwed in until completely snapped in the groove 13 comes to rest, so that the sheet ends in the region of the slot 10 abut each other. For fixing the sheet metal ring 7 in the groove 13 or in the thread 8th . 9 a jam is provided, for example as attached by punching tongue 15 is trained. This can - if necessary - on the circumference of the sheet metal ring 7 distributed, several such tongues are attached.

Als weitere Verklemmsicherung kann eine gewellte Ausführung 16 des Blechringes 7 dienen, sodaß dieser im eingebauten Zustand entsprechend vorgespannt ist.As a further anti-jamming can be a corrugated version 16 of the sheet metal ring 7 serve, so that it is biased accordingly in the installed state.

Mit einer derartigen Ausführung wird auf konstruktiv einfache Weise für einen Gelenkkolben ein Abschluß des für das durchfließende Kühlöl benötigten ringförmigen Hohlraumes erreicht.With such an embodiment is a structurally simple way for a joint piston a conclusion of the required for the flowing cooling oil annular cavity reached.

Claims (5)

Mehrteiliger, gekühlter Kolben für einen Verbrennungsmotor, bestehend aus einem Kopfteil (1) – mit daran angeformten Naben (5) zur Aufnahme eines den Kolben mit einem Pleuel verbindenden Kolbenbolzens, – mit einer radial außen angeordneten Ringwand (3), die an ihrem ersten, oberen Ende in den Kolbenboden (2) des Kopfteiles (1) übergeht, die an ihrem zweiten, unteren Ende offen ausläuft, und die auf ihrer radialen Außenseite mindestens eine Kolbenringnut aufweist, – mit einem sich radial innen an die Ringwand (3) anschließenden ringförmigen Hohlraum (6), der nach unten offen ist, der die Naben (5) beziehungsweise eine die Naben (5) mit dem Kolbenboden (2) des Kopfteils (1) verbindende Ringrippe (4) umgibt, der im Bereich des zweiten, unteren Endes der Ringwand (3) mit einem ringförmigen, geschlitzten Wandteil verschlossen ist, und der dadurch einen geschlossenen und von einer Kühlflüssigkeit durchströmbaren Kühlraum bildet, und bestehend weiterhin aus einem nur über den Kolbenbolzen mit dem Kopfteil (1) verbundenen Kolbenschaft, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandteil als Blechring (7) ausgebildet ist, und dass zur Aufnahme des Blechringes (7) einerseits in einer radial innen liegende Fläche der Ringwand (3) und andererseits auf der gegenüberliegenden Seite der Ringrippe (4) jeweils eine umlaufende Nut (13) vorgesehen sind, die zur Einführung des Blechringes (7) jeweils mit einer nutförmigen, nach unten offenen Einführungsrampe (14) zusammenwirken.Multi-part, cooled piston for an internal combustion engine, consisting of a head part ( 1 ) - with molded hubs ( 5 ) for receiving a piston connecting the piston with a connecting rod, - with a radially outer annular wall ( 3 ), which at its first, upper end in the piston bottom ( 2 ) of the head part ( 1 ) merges, which expires open at its second, lower end, and which has on its radial outer side at least one piston ring groove, - with a radially inwardly to the annular wall ( 3 ) subsequent annular cavity ( 6 ), which is open at the bottom, the hubs ( 5 ) or one of the hubs ( 5 ) with the piston head ( 2 ) of the header ( 1 ) connecting ring rib ( 4 ), which in the region of the second, lower end of the annular wall ( 3 ) is closed with an annular, slotted wall part, and thereby forms a closed and traversed by a cooling liquid cooling space, and further consisting of a only via the piston pin with the head part ( 1 ) connected piston shaft, characterized in that the wall part as a sheet metal ring ( 7 ) is formed, and that for receiving the sheet metal ring ( 7 ) on the one hand in a radially inner surface of the annular wall ( 3 ) and on the other side on the opposite side of the annular rib ( 4 ) each have a circumferential groove ( 13 ) are provided for the introduction of the sheet metal ring ( 7 ) each with a groove-shaped, downwardly open insertion ramp ( 14 ) interact. Mehrteiliger Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (13) ein Rechteckprofil aufweist.Multi-part piston according to claim 1, characterized in that the groove ( 13 ) has a rectangular profile. Mehrteiliger Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechring (7) durch eine Verklemmsicherung fixiert ist.Multi-part piston according to claim 1 or 2, characterized in that the sheet metal ring ( 7 ) is fixed by a jam. Mehrteiliger Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Verklemmsicherung eine durch Stanzen angebrachte Zunge (15) vorgesehen ist.Multi-part piston according to claim 3, characterized in that a tongue attached by punching ( 15 ) is provided. Mehrteiliger Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verklemmsicherung der Blechring (7) wellenförmig ausgebildet ist.Multi-part piston according to claim 3, characterized in that for the anti-jamming of the sheet metal ring ( 7 ) is wave-shaped.
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