DE2923330A1 - PISTON IN ALLOY PERLITIC SPHAEROLITHIC CAST IRON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents

PISTON IN ALLOY PERLITIC SPHAEROLITHIC CAST IRON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

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Description

CKD Praha, oborovy podnik, Prag, CSSRCKD Praha, oborovy podnik, Prague, CSSR

Kolben aus legiertem perlitischem sphärolithischem Gußeisen für BrennkraftmaschinenAlloyed pearlitic spherulitic cast iron pistons for internal combustion engines

Die Erfindung betrifft einen Kolben aus legiertem perlitischem sphärolithischem Gußeisen der im Patentanspruch 1 angegebenen Gattung.The invention relates to a piston made of alloyed pearlitic spherulitic cast iron 1 specified genus.

Bei bekannten einteiligen Kolben aus sphärolithischem Gußeisen ist der Kolbenboden durch in Kolbenbolzenaugen festgehaltenen Rippen unterstützt, die vom Kolbenmantel abgetrennt sind, so daß die auf den Kolbenboden wirkenden Verbrennungsdrücke nicht an den Kolbenmantel übertragen werden. Solche Stützrippen bilden gleichzeitig die innere Wand eines ringförmigen vom Umfang des Kolbenbodens und dem Kolbenmantel im Bereich von Kolbenringen begrenzten Kühlungsraumes.In known one-piece pistons made of spherulitic cast iron, the piston crown is in piston pin bosses supported ribs, which are separated from the piston skirt, so that the on the piston crown acting combustion pressures are not transmitted to the piston skirt. Such support ribs form at the same time the inner wall of an annular from the circumference of the piston crown and the piston skirt in the area of piston rings limited cooling space.

233-(S954O)-Sd-Bk233- (S954O) -Sd-Bk

90988 2/068590988 2/0685

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Ein Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß der mittlere Bereich des Kolbenbodens nicht gekühlt wird und eine hohe Temperatur erreicht, welche die mechanischen Eigenschaften des Kolbenmaterials ungünstig beeinflußt. Gleichzeitig erfolgt eine sehr ungleichmäßige Temperaturenverteilung im Kolbenboden, wobei verhältnismäßig hohe Temperaturgradienten zwischen dem nicht gekühlten und dem intensiv gekühlten Kolbenteil hohe Wärmebeanspruchung verursachen, was Materialermüdungserscheinungen hervorruft. Beide vom Kolbenmantel getrennte Kolbenbolzenaugen müssen - zum Erhalt einer ausreichenden Steifigkeit und Ausbohrungsgenauigkeit - durch verhältnismäßig dünne und hohe Rippen miteinander verbunden sein, welche vom Gesichtspunkt der Beanspruchung und der Gießtechnologie ungeeignet sind.A disadvantage of this arrangement is that the central area of the piston crown is not cooled and a high temperature is reached, which adversely affects the mechanical properties of the piston material influenced. At the same time there is a very uneven temperature distribution in the piston crown, with relatively high temperature gradients between the uncooled and the intensely cooled piston part cause high thermal stress, which causes material fatigue. Both from the piston skirt separate piston pin bosses must - to obtain sufficient rigidity and bore accuracy - be connected by relatively thin and high ribs, which from the point of view of the Stress and the casting technology are unsuitable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben aus legiertem perlitischem sphärolithischem Gußeisen für Brennkraftmaschinen mit Kreislaufölkühlung zu schaffen, dessen Boden geringeren mechanischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt und gießtechnisch günstiger ausgebildet ist.The invention is based on the object of providing a piston made of alloyed pearlitic spherulitic cast iron for internal combustion engines with circulation oil cooling, the bottom of which is less mechanical and is exposed to thermal stresses and is more favorable in terms of casting technology.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine zur Längsachse konzentrische kreisförmige Stützrippe mit einer zur Kolbenlängsachse senkrechten Querwand einen Kühlraum unter dem mittleren Teil des Kolbenbodens bildet, der über Löcher in der Stützrippe mit der radial äußeren Kühlkammer und über eine öffnung in der Querwand mit dem Kurbelgehäuse in Strömungsverbindung steht.This object is achieved in that a circular support rib concentric with the longitudinal axis a transverse wall perpendicular to the longitudinal axis of the piston, a cooling space under the central part of the piston crown forms, which via holes in the support rib with the radially outer cooling chamber and via an opening in the transverse wall is in fluid communication with the crankcase.

Durch das Vorsehen des Kühlraumes unter dem mittleren Teil des Kolbenbodens und dessen Verbindung über dieBy providing the cooling space under the middle part of the piston head and its connection via the

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Löcher in der Stützrippe mit dem vom Umfangsteil des Kolbenbodens und dem Kolbenmantel begrenzten Kühlring wird eine intensive Kühlung des gesamten Kolbenbodens erzielt, dessen Temperaturverteilung gleichmäßiger und dessen Maximaltemperatur niedriger wird. Die zur Längsachse des Kolbens senkrechte Querwand bildet das Hauptelement der starren Verbindung zwischen den Kolbenbolzenaugen. Holes in the support rib with the cooling ring bounded by the peripheral part of the piston crown and the piston skirt an intensive cooling of the entire piston crown is achieved, its temperature distribution more evenly and whose maximum temperature becomes lower. The transverse wall perpendicular to the longitudinal axis of the piston forms the main element the rigid connection between the piston pin bosses.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Kolben aus legiertem perlitischem sphärolithischem Gußeisen für Brennkraftmaschinen mit Kreislaufölkühlung, der zur intensiveren, gleichmäßigeren Kühlung und gleichzeitig zur Versteifung des Kolbenbodens an der Bodenunterseite eine konzentrische kreisförmige Rippe aufweist, welche einerseits die radial innere Begrenzung einer äußeren ringförmigen Kühlkammer bildet und die andererseits zusammen mit einer Querwand einen Kühlraum unter dem.mittleren Teil des Kolbenbodens begrenzt. Die Querwand geht im Bereich der Kolbenringe in den Kolbenmantel über und ist über niedrige starre Rippen mit den Kolbenbolzenaugen verbunden. Die konzentrische kreisförmige Stützrippe weist zumindest zwei Löcher auf, die die Verbindung zwischen dem Kühlraum und der äußeren Kühlkammer darstellen. Der Kolben ist in zweckmäßiger Weise ein einstückiges Gußteil.The invention thus provides a piston made of alloyed pearlitic spherulitic cast iron for Internal combustion engines with circulation oil cooling, which is used for more intensive, more even cooling and, at the same time, for Stiffening of the piston head has a concentric circular rib on the bottom underside, which on the one hand forms the radially inner boundary of an outer annular cooling chamber and the other together delimits a cooling space under the middle part of the piston crown with a transverse wall. The bulkhead goes in the area of the piston rings in the piston skirt above and is connected to the piston pin bosses via low rigid ribs. The concentric circular support rib has at least two holes that connect the cooling space and the outer cooling chamber represent. The piston is expediently a one-piece casting.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung beschrieben, deren linke Hälfte einenLängsschnitt des Kolbens entlang einer durch die Kolbenbolzenachse hindurchgehende Ebene und deren rechte Hälfte einen Längsschnitt des Kolbens längs einer zur Kolbenbolzenachse senkrechten Ebene darstellt.A preferred embodiment of the invention is described below with reference to the schematic drawing, the left half of which is a longitudinal section of the piston along a plane passing through the piston pin axis and the right half of which is a longitudinal section of the piston along a plane perpendicular to the piston pin axis.

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An der Unterseite des Kolbenbodens 1 ist eine zur Längsachse konzentrische kreisförmige Stützrippe 2 vorgesehen, die mit einer zur Längsachse senkrechten Querwand 3 verbunden ist. Diese Querwand 3 geht im Bereich der Nuten 4a für die Kolbenringe in den Kolbenmantel 4 über und ist durch niedrige starre Rippen 5 mit den Kolbenbolzenaugen 6 verbunden. Sie bildet das Hauptelement zur starren Verbindung dieser Kolbenbolzenaugen 6. In der Stützrippe 2 sind zwei diametral gegeneinanderliegende Löcher 7 vorgesehen, welche einen unter dem mittleren Teil des Kolbenbodens 1 ausgebildeten Kühlraum 8 mit einer radial äußeren ringförmigen Kühlkammer 9 verbinden, die vom Rand des Kolbenbodens 1, vom oberen Teil des Kolbenmantels 4 und von einer radial äußeren Verlängerung der Querwand 3 begrenzt wird.On the underside of the piston head 1 is a circular support rib 2 concentric to the longitudinal axis provided, which is connected to a transverse wall 3 perpendicular to the longitudinal axis. This transverse wall 3 goes in the area the grooves 4a for the piston rings in the piston skirt 4 and is through low rigid ribs 5 connected to the piston pin bosses 6. It forms the main element for the rigid connection of these piston pin bosses 6. In the support rib 2 two diametrically opposed holes 7 are provided, which one formed under the central part of the piston head 1 cooling space 8 with a radially outer annular Connect cooling chamber 9, from the edge of the piston head 1, is delimited by the upper part of the piston skirt 4 and by a radially outer extension of the transverse wall 3.

In der Mitte der Querwand 3 ist eine Öffnung 10 vorgesehen, in die eine Einlage 11 eingesetzt ist, deren Rohrstutzen 12 über das Niveau der Querwand 3 hinausragt und den minimalen Ölstand im Kühlraum 8 bestimmt.In the middle of the transverse wall 3 an opening 10 is provided, into which an insert 11 is inserted, the pipe socket 12 of which protrudes above the level of the transverse wall 3 and the minimum oil level in the cooling space 8 is determined.

Kühlöl wird in den Kolben durch die - nicht dargestellte - Pleuelstange und durch den Kolbenbolzen in das eine Kolbenbolzenauge 6 gefördert und gelangt über eine Ausbohrung 13 in die äußere Kühlkammer 9 und weiterhin durch die Löcher 7 in der Stützrippe 2 in den Kühlraum 8, worauf es durch den Stutzen 12 in der Einlage 11 ins Kurbelgehäuse des Motors ausfließt.Cooling oil is fed into the piston through the connecting rod - not shown - and through the piston pin in that promotes a piston pin boss 6 and passes through a bore 13 into the outer cooling chamber 9 and beyond through the holes 7 in the support rib 2 in the cooling space 8, whereupon it through the connecting piece 12 in the insert 11 flows into the crankcase of the engine.

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Claims (4)

AnsprücheExpectations Γ 1 .1 Kolben aus legiertem perlitischem sphärolithischem Gußeisen für Brennkraftmaschinen mit Kreislaufölkühlung, dessen Boden durch mindestens eine Rippe unterstützt ist und der unter dem Rand des Kolbenbodens eine geschlossene ringförmige Kühlkammer aufweist,Γ 1 .1 piston made of alloyed pearlitic spherulitic Cast iron for internal combustion engines with circulation oil cooling, the bottom of which is supported by at least one rib and which has a closed annular cooling chamber under the edge of the piston head, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß eine zur Längsachse konzentrische kreisförmige Stützrippe (2) mit einer zur Kolbenlängsachse senkrechten Querwand (3) einen Kühlraum (8) unter dem mittleren Teil des Kolbenbodens (1) bildet, der über Löcherthat a circular support rib (2) which is concentric to the longitudinal axis and which is perpendicular to the longitudinal axis of the piston Transverse wall (3) forms a cooling space (8) under the central part of the piston head (1), which has holes (7) in der Stützrippe (2) mit der radial äußeren Kühlkammer (9) und über eine öffnung (10) in der Querwand(7) in the support rib (2) with the radially outer cooling chamber (9) and via an opening (10) in the transverse wall (3) mit dem Kurbelgehäuse in Strömungsverbindung steht.(3) is in fluid communication with the crankcase. 2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine radial äußere Verlängerung der Querwand (3) mit dem Kolbenmantel (4) im Bereich der Kolbenringe verbunden ist und die untere Begrenzungswand der äußeren Kühlkammer (9) bildet.2. Piston according to claim 1, characterized in that a radially outer extension of the transverse wall (3) is connected to the piston skirt (4) in the area of the piston rings and forms the lower boundary wall of the outer cooling chamber (9). 3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zentralen öffnung (10) in der Querwand (3) eine Einlage (11) angeordnet ist, deren Rohrstutzen (12) um einen bestimmten Betrag in den zentralen Kühlraum (8) hineinragt.3. Piston according to claim 1 or 2, characterized in that in the central opening (10) in the transverse wall (3) a Insert (11) is arranged, the pipe socket (12) around a certain amount protrudes into the central cooling space (8). 233-(S954O)-Sd-Bk233- (S954O) -Sd-Bk 909892/0685909892/0685 4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, däß die Querwand (3) durch niedrige formsteife Rippen (5) starr mit den Kolbenbolzenaugen (6) verbunden ist.4. Piston according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the transverse wall (3) is rigidly connected to the piston pin bosses (6) by low, dimensionally stable ribs (5) is. 909882/068S909882 / 068S
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