DE3802714A1 - TWO-PIECE PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents

TWO-PIECE PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number
DE3802714A1
DE3802714A1 DE3802714A DE3802714A DE3802714A1 DE 3802714 A1 DE3802714 A1 DE 3802714A1 DE 3802714 A DE3802714 A DE 3802714A DE 3802714 A DE3802714 A DE 3802714A DE 3802714 A1 DE3802714 A1 DE 3802714A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
head part
casting
head
cooling channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE3802714A
Other languages
German (de)
Inventor
Duraid Mahrus
Eduardo Hiroki Matsuo
Jose Manoel Martins Leites
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Metal Leve SA Industria e Commercio
Original Assignee
Metal Leve SA Industria e Commercio
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metal Leve SA Industria e Commercio filed Critical Metal Leve SA Industria e Commercio
Publication of DE3802714A1 publication Critical patent/DE3802714A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0696W-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder wall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/0015Multi-part pistons
    • F02F3/0069Multi-part pistons the crown and skirt being interconnected by the gudgeon pin
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/16Pistons  having cooling means
    • F02F3/20Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/14Direct injection into combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F2200/00Manufacturing
    • F02F2200/04Forging of engine parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/02Light metals
    • F05C2201/021Aluminium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/04Heavy metals
    • F05C2201/0433Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
    • F05C2201/0448Steel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

A two-piece piston is composed of independent head (1) and skirt (2) portions, and skirt portion (2) being connected by means of a wrist pin (9) to a pair of pin bosses (7) on the lower end of support members (6) depending from the head portion (1). The head (1) is provided with an annular closed cooling chamber (5) located between ring belt (3) and the combustion bowl (4). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen zweiteiligen Kolben für Brennkraft­ maschinen, mit einem Kopfteil aus eisenmetallischem Werkstoff oder einer Aluminium-Legierung, wobei der Schaft in einem Abstand vom Kopf­ teil entfernt angeordnet und mittels eines Anlenkzapfens mit einem Paar von Tragaugen verbunden ist, die unten an vom Kopfteil vorstehenden Stützgliedern angebracht sind; solche Kolben werden insbesondere bei Dieselmotoren eingesetzt.The invention relates to a two-part piston for internal combustion machines, with a head part made of ferrous metal material or an aluminum alloy, with the shaft at a distance from the head partially arranged away and by means of a pivot pin with a pair is connected by support eyes which protrude from the head part below Support members are attached; such pistons are used in particular Diesel engines used.

Bei modernen Dieselmotoren, die sich durch hohe Geschwindigkeit und große Leistung auszeichnen, insbesondere bei turboaufgeladenen Dieselmotoren, werden die Kolben außerordentlich starken thermischen und mechanischen Belastungen unterworfen. Es ist eine übliche und bekannte Praxis, für solche Motoren einstückige Kolben aus Aluminiumlegierung einzusetzen, die mit Verstärkungsteilen insbesondere im oberen Ringbereich und im Bereich der Brennkammer im Kolben versehen sind, so daß diese Bereiche den auftretenden großen Belastungen standhalten können. Allerdings erfüllen einstückige Kolben aus Aluminiumlegierung, selbst wenn sie mit solchen Verstärkungsteilen versehen sind, noch immer nicht die Anforderungen an die Gefügefestig­ keit, die für bestimmte Anwendungsfälle unbedingt erforderlich ist.In modern diesel engines, which are characterized by high speed and high performance, especially with turbocharged Diesel engines, the pistons are extraordinarily strong thermal and subjected to mechanical loads. It is a common and known practice, for such engines from one-piece pistons To use aluminum alloy, especially with reinforcing parts in the upper ring area and in the area of the combustion chamber in the piston are provided so that these areas withstand the large loads that occur can withstand. However, one-piece pistons meet Aluminum alloy, even when using such reinforcement parts are still not the structural requirements speed that is absolutely necessary for certain applications.

Um diese Problemstellung anzugehen, wurde vorgeschlagen, zweistückige Kolben einzusetzen, bei denen die Kopf- und die Schaftabschnitte voneinander unabhängige Teile sind, wobei der Schaft mittels eines geeigneten Anlenkzapfens auf vom Kolbenkopf vorstehenden Tragaugen befestigt ist und das Kopfteil und das Schaftteil sich gegenseitig nicht berühren. Das grundsätzliche Merkmal dieser zweiteiligen Kolben liegt also darin, daß die Funktionen dieser beiden Teile völlig unabhängig voneinander sind: der Ringgürtel, innerhalb dessen die Kolbenringe angeordnet sind, nimmt den Druck auf, der durch die Verbrennungsgase erzeugt wird, während der Schaft als Führung für den Kolben im Zylinder dient und dabei die seitlichen Kräfte abstützt, die durch die Neigung der Pleuel ausgelöst werden. Mit dieser Art von Kolben ist es möglich, den Ringgürtel oder den oberen Abschnitt des Kolbenkopfes aufgrund der reduzierten Pendelbewegungen des Kolbens mit kleinen Toleranzen montieren zu können, was zu einer verbesserten Kolbenringstabilität und dadurch zu einer Verkleinerung des Schmierölverbrauches und des Gas­ durchblasens führt. Daneben führt die Anordnung des Kolbenschaftes im Abstand vom Kolbenkopf zu einer geringeren Temperatur im Bereich des Kolbenschaftes, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, geringere Einbautoleranzen einzusetzen, was schließlich auch zu einer Absenkung des Geräuschniveaus des Kolbens bei Betrieb führt.To tackle this problem, it was proposed to have two pieces Use pistons in which the head and shaft sections are independent parts, the shaft by means of a  suitable pivot pin on lifting eyes protruding from the piston head is attached and the head part and the shaft part are not mutually touch. The basic feature of these two-part pistons is So in that the functions of these two parts are completely independent from each other are: the ring belt, within which the piston rings are arranged, takes up the pressure caused by the combustion gases is generated while the shaft acts as a guide for the piston in the cylinder serves and supports the lateral forces caused by the inclination of the Connecting rods are triggered. With this type of piston it is possible to Ring belt or the upper portion of the piston head due to the reduced pendulum movements of the piston with small tolerances to be able to assemble, resulting in improved piston ring stability and this leads to a reduction in the consumption of lubricating oil and gas blowing leads. In addition, the arrangement of the piston skirt in the Distance from the piston head to a lower temperature in the range of Piston shaft, which gives the possibility of less Use installation tolerances, which ultimately leads to a reduction of the noise level of the piston during operation.

Der obere Abschnitt bzw. das Kopfteil von zweistückigen Kolben besteht im allgemeinen aus einem Eisenmetall, das widerstandsfähiger gegen die hohen thermischen und mechanischen Belastungen ist, während der Schaft­ abschnitt des Kolbens üblicherweise als Gußteil oder Schmiedeteil aus Aluminiumlegierung ausgeführt ist. Die Verwendung eines Kopfteiles aus Eisenmetall läßt es zu, die oberste Kolbenringnut, d.h. die Ringnut für den obersten Kompressionsring, ganz nahe beim Kolbenscheitel anzuordnen, was bei üblichen Kolben aus Aluminiumlegierung nicht vorstellbar ist.The upper section or the head part consists of two-piece pistons generally made of a ferrous metal that is more resistant to the is high thermal and mechanical stresses during the shaft section of the piston usually as a cast or forged part Aluminum alloy is executed. The use of a headboard Iron metal allows the uppermost piston ring groove, i.e. the ring groove for the top compression ring, very close to the top of the piston to arrange, which is not the case with conventional pistons made of aluminum alloy is conceivable.

Ein wichtiger Gesichtspunkt, der bei solchen Kolben stets zu berücksichtigen ist, ist die effektive Kühlung der obersten Kolbenringnut. Temperaturen die oberhalb annehmbarer Grenzen in diesem Abschnitt des Kolbenkopfes auftreten, führen zu außerordentlich großem und frühzeitigem Verschleiß des Kompressionsrings, zu einer Zersetzung des Schmieröls, zur Anlagerung von Kohlenstoff- oder Verbrennungsrückständen und zu einem Anhaften der Kolbenringe. Bei Motoren, bei denen die Belastungsbedingungen außerordentlich hoch liegen, ist es auch nötig, eine angemessene Kühlung des Kolbenkopf-Mittelbereiches durch Einrichtungen sicherzustellen, die das Kühlmedium auf diesen Teil des Kolbens hinlenken.An important point of view that is always the case with such pistons is effective cooling of the top piston ring groove. Temperatures above acceptable limits in this section of the Piston head occur, lead to extraordinarily large and early wear of the compression ring, to decompose the Lubricating oil, for the accumulation of carbon or  Combustion residues and sticking of the piston rings. At Motors where the load conditions are extremely high lie, it is also necessary to adequately cool the Ensure piston head center area by facilities that Direct the cooling medium towards this part of the piston.

Eine übliche Lösung zur Ausbildung dieser Kühlung besteht darin, eine geeignete Rinne oder Mulde oben auf dem Kolbenschaft in der Nähe des unteren Abschnitts des Kopfteiles und eine Ausnehmung auf dem Kopfteil zwischen dessen Mittelabschnitt und dem Ringgürtel vorzusehen und zwar derart, daß die Rinne oder Mulde und die Ausnehmung gemeinsam eine halb-offene Kammer für die Zirkulation von Kühlflüssigkeit ausbilden, wobei die Kühlflüssigkeit dieser Kammer mittels eines Ölstrahls zugeführt wird. Die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens sorgt dafür, daß das Öl in dieser Kammer eine sogenannte "Cocktail-Shaker"-Bewegung ausführt, wodurch es einen Teil der Hitze des oberen Kolbenabschnitts abführt und dadurch die Temperatur dieses Abschnitts absenkt. Das aufgeheizte Öl verläßt die Kühlkammer durch eine oder mehrere Öffnung(en), die an geeigneten Stellen an dieser angebracht ist/sind, und zwar zur selben Zeit, zu der neues Öl in die Kammer eingeführt wird, wodurch eine kontinuierliche Zirkulation des Kühlmittels sichergestellt ist.A common solution for forming this cooling is one suitable gutter or trough on top of the piston skirt near the lower portion of the headboard and a recess on the headboard to be provided between its central section and the ring belt, namely such that the channel or trough and the recess together form a form a semi-open chamber for the circulation of coolant, the cooling liquid being supplied to this chamber by means of an oil jet becomes. The reciprocating movement of the piston ensures that the Oil in this chamber a so-called "cocktail shaker" movement executes, which causes some of the heat of the upper piston section dissipates and thereby lowers the temperature of this section. The heated oil leaves the cooling chamber through one or more Opening (s), which are / are fitted in suitable places on it, and at the same time that new oil is introduced into the chamber, which ensures a continuous circulation of the coolant is.

Obwohl dieser Kolbenaufbau verschiedene Betriebsanforderungen erfüllt, weist er dennoch auch einige Nachteile auf. Als erstes ist hier zu erwähnen, daß die Wände des aus Eisenmetall bestehenden Kopfteiles relativ dünn ausgeführt werden, um das Kolbengewicht so gering wie möglich zu halten, wobei das Einbringen einer Nut oder einer Einbuchtung zwischen dem zentralen Mittelabschnitt des Kopfteils und dessen Ringgürtel eine Verschlechterung der Gefügefestigkeit des Kopf­ teiles bewirkt, was unter bestimmten Umständen zu einer Beschädigung oder gar einem Ausfall dieses Teiles des Kolbens führen kann. Zum zweiten macht die Anordnung einer Rinne auf dem oberen Schaftabschnitt dessen Herstellung kompliziert und teuer. Zusätzlich kommt es durch den halboffenen Kühlkanal zu einem großen Verlust an Kühlflüssigkeit, wodurch die Wirksamkeit des Kühlsystems zum Teil verringert wird.Although this piston assembly meets various operating requirements, it also has some disadvantages. First up here is mention that the walls of the iron metal headboard run relatively thin to keep the piston weight as low as to keep possible, the introduction of a groove or a Indentation between the central middle section of the headboard and whose ring belt worsened the structural strength of the head partly causes damage in certain circumstances or even failure of this part of the piston. To the the second makes the arrangement of a gutter on the top Shaft section whose manufacture is complicated and expensive. In addition there is a large loss due to the half-open cooling duct  Coolant, reducing the effectiveness of the cooling system in part is reduced.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kolben der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß unter weitgehender Vermeidung der aufgezeigten Nachteile eine deutliche Verbesserung der Kühlung innerhalb des Kolbenkopfes erreicht werden kann.Proceeding from this, the invention is based on the object Piston of the type mentioned to improve so that under extensive avoidance of the disadvantages shown a clear Improvement in cooling can be achieved within the piston head can.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem zweiteiligen Kolben der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß das Kopfteil nicht mehr mit einem im Querschnitt halb offenen, sondern vielmehr geschlossenen, ringförmig umlaufenden Kühlkanal versehen ist, der im Bereich zwischen Ringgürtel und im Kolbenkopf ausgebildetem Brennraum vorgesehen ist.According to the invention, this is the beginning of a two-part piston mentioned type achieved in that the headboard no longer with a semi-open in cross-section, but rather closed, ring-shaped circumferential cooling channel is provided in the area between the ring belt and combustion chamber formed in the piston head is provided.

Die erfindungsgemäße Anordnung einer im Querschnitt geschlossenen ring­ förmigen Kammer führt zu einer wesentlichen Verstärkung des Kolben­ kopfes, indem sie diesem eine größere Geschlossenheit und eine erhöhte strukturelle Festigkeit verleiht. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kolbenausbildung liegt auch darin, daß das Kühlöl in dem geschlossenen Kanal für eine längere Zeit zurückgehalten wird als bei einem halboffenen Kanal, wodurch selbst bei einer geringeren Ölmenge eine wirksamere Kühlung der kritischen Bereiche des Kopfteils des Kolbens, nämlich des Bereichs des Ringgürtels und des Verbrennungsraums, erzielbar ist. Darüberhinaus macht es der geschlossene Kühlkanal auch noch möglich, die Wanddicke zwischen Kühl­ kanal und Verbrennungsraum ohne Beeinträchtigung der Festigkeit des Kopfteiles verringern zu können. Auf diese Weise kann die Gewichtszunahme aufgrund der geschlossenen Ausbildung des Kühlkanales durch die Wanddickenverringerung und zusätzlich das Weglassen der Ölrinne auf dem Kolbenschaft sowie die Verkleinerung dessen Höhe noch ausgeglichen werden. Demgemäß ist das Gesamtgewicht des erfindungsgemäßen Kolbens gleich oder vielleicht sogar noch geringer als das Gewicht eines üblichen Kolbens. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kolbens ist auch darin zu sehen, daß der er­ findungsgemäße Kolbenaufbau die Kolbenbearbeitung erleichtert, insbesondere die Ausbildung bzw. Bearbeitung der Kolbenring-Nuten, wobei auch das Erreichen einer guten Umlauf-Oberflächenqualität im Sinne des Vermeidens einer unerwünschten Welligkeit begünstigt wird.The arrangement according to the invention of a closed ring in cross section shaped chamber leads to a substantial reinforcement of the piston head by giving it a greater unity and an increased gives structural strength. Another advantage of Piston formation according to the invention is also that the cooling oil in the closed channel is held back for a longer period than with a semi-open channel, which means even with a smaller one Oil quantity a more effective cooling of the critical areas of the head part of the piston, namely the area of the ring belt and the Combustion chamber can be achieved. In addition, it does closed cooling channel also possible, the wall thickness between cooling duct and combustion chamber without affecting the strength of the To reduce headboard. In this way, the Weight gain due to the closed design of the cooling channel by reducing the wall thickness and additionally omitting the Oil channel on the piston skirt and the reduction of its height still be balanced. Accordingly, the total weight of the Piston according to the invention equal or maybe even less than the weight of an ordinary piston. Another advantage of Piston according to the invention can also be seen in the fact that he  Piston construction according to the invention facilitates piston machining, in particular the formation or machining of the piston ring grooves, also achieving a good circulation surface quality in the Sense of avoiding unwanted ripple is favored.

Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Kolben das Kopfteil entweder als ein durch Präzisionsguß, Sandformguß oder Schalenguß hergestelltes Stahlteil oder, gleichermaßen vorzugsweise, ein auf demselben Weg hergestelltes Sphäroguß- oder Temperguß-Teil ausgeführt; für manche Einsatzfälle wird es auch empfehlenswert sein, das Kopfteil als ein durch Standguß oder Druckguß hergestelltes Teil aus Aluminium-Legierung auszubilden. Der Kolbenschaft wird bevorzugt aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung, ganz besonders bevorzugt aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, durch Guß oder durch Schmieden erstellt.In the piston according to the invention, the head part is preferred either as one made by precision casting, sand molding or shell casting Steel part or, equally preferably, one in the same way manufactured nodular cast iron or malleable cast iron part; for some Use cases, it will also be recommended to use the headboard as a through Cast or die-cast part made of aluminum alloy to train. The piston skirt is preferably made of light metal or a light metal alloy, very particularly preferably made of aluminum or an aluminum alloy, by casting or by forging.

ln einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kolbens wird der Querschnitt des Kühlkanales im Kopfteil bis über die Lage der obersten Kolbenringnut hinaus und/oder mindestens bis zur Lage der untersten Kolbenringnut hinunter ausgeführt, wodurch sich eine ganz besonders wirkungsvolle Kühlung gerade in diesem kritischen Bereich erzielen läßt.In a preferred embodiment of the piston according to the invention the cross section of the cooling channel in the head part up to the position of the uppermost piston ring groove and / or at least up to the position of the lowest piston ring groove executed down, which makes a whole particularly effective cooling, especially in this critical area can be achieved.

Weiter bevorzugt wird beim erfindungsgemäßen Kolben der Kühlkanal mit einer Einlaßöffnung, der eine Einspritzdüse zum Einspritzen von Kühlöl in geeigneter Weise zugeordnet ist, sowie mit einer oder mehreren geeignet angebrachten Auslaßöffnung(en) versehen, um einen ungestörten kontinuierlichen Kühlölkreislauf sicherzustellen.In the piston according to the invention, the cooling channel is also preferred an inlet opening containing an injection nozzle for injecting cooling oil is appropriately assigned, as well as suitable with one or more attached outlet opening (s) to an undisturbed ensure continuous cooling oil circuit.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im Prinzip noch näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on the drawing in principle explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen (etwas schematisierten) Längsschnitt durch den oberen Teil, d.h. den Kopfteil eines erfindungsgemäßen Kolbens, der mit einem im Querschnitt geschlossenen Kühlkanal und mit einem Paar vorstehenden Stützgliedern versehen ist, welche Tragaugen für einen Anlenkzapfen haltern, sowie Fig. 1 shows a (somewhat schematic) longitudinal section through the upper part, that is, the head part of a piston according to the invention, which is provided with a closed cooling channel in cross section and with a pair of protruding support members which support eyes for a pivot pin, and

Fig. 2 einen (ebenfalls etwas schematisierten) Längsschnitt durch eine vollständige Baueinheit eines erfindungsgemäßen Kolbens (die Darstellung nach Fig. 2 ist gegenüber der Darstellung nach Fig. 1 um 90° gedreht gezeigt). Fig. 2 shows a (also somewhat schematic) longitudinal section through a complete structural unit of a piston according to the invention (the illustration according to FIG. 2 is shown rotated by 90 ° compared to the illustration according to FIG. 1).

Fig. 1 zeigt einen zweiteiligen Kolben mit einem Kopfteil 1, das mit Ringnuten 3.1, 3.2 und 3.3 innerhalb eines Ringgürtels 3 versehen ist, ferner einen zentral vorgesehenen Brennraum 4 trägt und einen ringförmig geschlossenen Kühlkanal 5 in der Nähe des Ringgürtels aufweist. Vom Kopfteil 1 ragen als integraler Bestandteil desselben zwei Stützglieder 6 vor, die Tragaugen 7 für die Aufnahme eines Anlenkzapfens 9 (Fig. 2) haltern. Die Tragaugen 7 können dabei mit Buchsen 8 zur Verstärkung dieses sehr hohen Belastungen ausgesetzten Abschnittes versehen sein. Fig. 1 shows a two-part piston with a head part 1 , which is provided with ring grooves 3.1 , 3.2 and 3.3 within a ring belt 3 , also carries a centrally provided combustion chamber 4 and has an annularly closed cooling channel 5 in the vicinity of the ring belt. As an integral part of the same, two support members 6 protrude from the head part 1 and hold the support eyes 7 for receiving a pivot pin 9 ( FIG. 2). The support eyes 7 can be provided with bushings 8 to reinforce this very high stressed section.

Fig. 2 zeigt einen vollständigen Kolben, wobei die Darstellung um 90° gegenüber der Darstellung nach Fig. 1 gedreht ist. Der in Fig. 2 dargestellte Kolben weist ein Kopfteil 1 (entsprechend dem aus Fig. 1) und einen Schaft 2 auf, der an den Tragaugen 7 mittels eines Anlenk­ zapfens 9 befestigt ist. Der Kolbenschaft 2 ist mit einer Höhe ausgeführt, die der minimalen Höhe entspricht, die für den Kolbenschaft 2 erforderlich ist, um diesen noch als Kolbenführung im Motorzylinder verwenden zu können. Diese Reduzierung der Kolbenhöhe ist möglich, weil keine der üblicherweise verwendeten Rinnen vorgesehen ist, was gleichzeitig auch noch eine Verringerung des Gewichtes des Kolbenschaftes 2 bringt. Darüberhinaus entfällt durch den Wegfall einer Ölrinne oben am Kolbenschaft auch noch das Erfordernis einer Befestigung des Kolbenschaftes 2 in unmittelbarer Nähe des unteren Abschnitts des Kopfteiles, weshalb der Kolbenschaft 2 weiter vom Kopfteil 1 entfernt befestigt werden kann, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Dies in Verbindung mit dem Fehlen heißen Öles oben auf dem Schaft 2 führt zu einer merklich geringeren Temperatur des Kolbenschaftes 2, was die Verwendung geringerer Einbautoleranzen zuläßt und dadurch auch eine Absenkung des Geräuschniveaus des Kolbens im Betrieb ergibt. Ein weiterer vorteilhafter Effekt muß auch noch in der Vereinfachung des Kolbenaufbaus gesehen werden, der durch die Erfindung erreicht wird und ganz merklich die Herstellungskosten für den Kolben senkt. FIG. 2 shows a complete piston, the illustration being rotated by 90 ° with respect to the illustration according to FIG. 1. The piston shown in Fig. 2 has a head part 1 (corresponding to that of Fig. 1) and a shaft 2 which is attached to the support eyes 7 by means of a pivot pin 9 . The piston skirt 2 is designed with a height that corresponds to the minimum height required for the piston skirt 2 in order to be able to use it as a piston guide in the engine cylinder. This reduction in the piston height is possible because none of the channels usually used is provided, which at the same time also brings about a reduction in the weight of the piston skirt 2 . In addition, the omission of an oil channel at the top of the piston skirt also eliminates the need to attach the piston skirt 2 in the immediate vicinity of the lower section of the head section, which is why the piston skirt 2 can be attached further away from the head section 1 , as shown in FIG. 2. This coupled with the lack of hot oil on top of the shaft 2 results in a markedly lower temperature of the piston skirt 2, which permits the use of lower mounting tolerances and thus also results in a reduction of the noise level of the piston during operation. Another advantageous effect must also be seen in the simplification of the piston structure, which is achieved by the invention and quite significantly reduces the manufacturing costs for the piston.

Das Kühlöl gelangt in den Kühlkanal 5 durch eine an diesem angebrachte (in den Figuren nicht gezeigte) Einlaßöffnung und wird mittels einer (ebenfalls nicht in den Figuren dargestellten) Einspritzdüse in bekannter Weise zugeführt. Das Öl verläßt den Kühlkanal 5 über eine oder mehrere (nicht gezeigte) Öffnung(en) an geeignet gewählten Stellen des Kanales 5.The cooling oil enters the cooling channel 5 through an inlet opening (not shown in the figures) attached to it and is supplied in a known manner by means of an injection nozzle (also not shown in the figures). The oil leaves the cooling channel 5 via one or more (not shown) opening (s) at suitably selected points on the channel 5 .

Das Kolben-Kopfteil 1 wird im allgemeinen aus einem Eisenmetall, wie z.B. Stahl, oder als Sphärogußteil oder Tempergußteil ausgeführt, die durch Präzisionsguß, Sandformguß oder Schalenguß hergestellt werden können. Für das Kopfteil 1 kann aber auch eine geeignete Aluminiumlegierung über ein Standguß- oder Druckguß-Herstellungsver­ fahren eingesetzt werden. Der Kolbenschaft 2 besteht aus einem Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und kann durch Guß oder Schmieden erzeugt werden.The piston head part 1 is generally made of an iron metal, such as steel, or as a nodular cast iron or malleable cast iron, which can be produced by precision casting, sand molding or shell casting. For the head part 1 , however, a suitable aluminum alloy can be used via a cast or die-casting production process. The piston skirt 2 consists of a light metal, preferably aluminum or an aluminum alloy, and can be produced by casting or forging.

Die Formgebung des Kühlkanales 5, wie sie in den Figuren dargestellt ist, stellt nur ein Beispiel und damit nur eine vieler möglicher Ausbildungen des Kühlkanales dar. Es versteht sich von selbst, daß in Abhängigkeit von speziellen Vorgaben oder unterschiedlichen Kolbengestaltungen der Kühl­ kanal 5 auch jede andere geeignete Formgebung aufweisen kann, um sich einer vorgegebenen Kolbenform in besonders günstiger Weise anzupassen.The shape of the cooling channel 5 , as shown in the figures, is only one example and thus only one of many possible designs of the cooling channel. It goes without saying that, depending on special specifications or different piston designs, the cooling channel 5 also each can have another suitable shape in order to adapt to a predetermined piston shape in a particularly favorable manner.

Claims (6)

1. Zweiteiliger Kolben für Brennkraftmaschinen, mit einem Kopfteil aus Eisenmetall oder einer Aluminium-Legierung und mit einem Kolbenschaft, der in einem Abstand vom Kopfteil entfernt angeordnet und mittels eines Anlenkzapfens mit einem Paar von Tragaugen verbunden ist, die unten an vom Kopfteil vorstehenden Stützgliedern angebracht sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kopfteil (1) mit einem im Querschnitt geschlossenen ringförmig umlaufenden Kühlkanal (5) im Bereich zwischen Ringgürtel und Brennraum (4) des Kolbens versehen ist.1. Two-part piston for internal combustion engines, with a head part made of ferrous metal or an aluminum alloy and with a piston shaft which is arranged at a distance from the head part and is connected by means of a pivot pin to a pair of support eyes which are attached at the bottom to support members projecting from the head part are characterized in that the head part ( 1 ) is provided with a closed circular cross-section cooling channel ( 5 ) in the region between the ring belt and the combustion chamber ( 4 ) of the piston. 2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (1) als ein durch Präzisionsguß, Sandformguß oder Schalenguß hergestelltes Stahlteil ausgeführt ist.2. Piston according to claim 1, characterized in that the head part ( 1 ) is designed as a steel part produced by precision casting, sand molding or shell casting. 3. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (1) als ein durch Präzisionsguß, Sandformguß oder Schalenguß hergestelltes Sphäroguß- oder Temperguß-Teil ausgeführt ist.3. Piston according to claim 1, characterized in that the head part ( 1 ) is designed as a spheroidal cast iron or malleable cast iron part produced by precision casting, sand mold casting or shell casting. 4. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (1) als ein durch Standguß oder Druckguß hergestelltes Aluminiumlegierungs­ teil ausgeführt ist.4. Piston according to claim 1, characterized in that the head part ( 1 ) is designed as a part made by casting or die casting aluminum alloy. 5. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Kühlkanales (5) im Kopfteil (1) bis über die Lage der obersten Kolbenringnut (3.1) hinaus und bis mindestens zur Lage der untersten Kolbenringnut (3.3) hinunter erstreckt. 5. Piston according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cross section of the cooling channel ( 5 ) in the head part ( 1 ) up to the position of the uppermost piston ring groove ( 3.1 ) and at least to the position of the lowest piston ring groove ( 3.3 ) extends down. 6. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkanal (5) mit einer Einlaßöffnung und einer dieser zugeordneten Einspritzdüse zum Einspritzen von Kühlöl sowie mit einer oder mehreren geeignet angebrachten Auslaßöffnung(en) für das Kühlöl versehen ist.6. Piston according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cooling channel ( 5 ) is provided with an inlet opening and an associated injector for injecting cooling oil and with one or more suitably attached outlet opening (s) for the cooling oil.
DE3802714A 1987-02-09 1988-01-29 TWO-PIECE PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES Ceased DE3802714A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR8700642A BR8700642A (en) 1987-02-09 1987-02-09 ARTICULATED PLATE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3802714A1 true DE3802714A1 (en) 1988-08-18

Family

ID=4041686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3802714A Ceased DE3802714A1 (en) 1987-02-09 1988-01-29 TWO-PIECE PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Country Status (5)

Country Link
BR (1) BR8700642A (en)
DE (1) DE3802714A1 (en)
GB (1) GB2200718A (en)
MX (1) MX167958B (en)
SE (1) SE469345B (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007054299A1 (en) * 2005-11-10 2007-05-18 Ks-Kolbenschmidt Gmbh One-part steel piston as a precision-casting variant with a core for the precision-casting production of a cooling channel
US8707853B1 (en) 2013-03-15 2014-04-29 S.P.M. Flow Control, Inc. Reciprocating pump assembly
USD726224S1 (en) 2013-03-15 2015-04-07 S.P.M. Flow Control, Inc. Plunger pump thru rod
USD791193S1 (en) 2015-07-24 2017-07-04 S.P.M. Flow Control, Inc. Power end frame segment
USD791192S1 (en) 2014-07-25 2017-07-04 S.P.M. Flow Control, Inc. Power end frame segment
US10316832B2 (en) 2014-06-27 2019-06-11 S.P.M. Flow Control, Inc. Pump drivetrain damper system and control systems and methods for same
US10352321B2 (en) 2014-12-22 2019-07-16 S.P.M. Flow Control, Inc. Reciprocating pump with dual circuit power end lubrication system
US10436766B1 (en) 2015-10-12 2019-10-08 S.P.M. Flow Control, Inc. Monitoring lubricant in hydraulic fracturing pump system

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT388973B (en) * 1987-08-17 1989-09-25 Avl Verbrennungskraft Messtech PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
GB8824222D0 (en) * 1988-10-15 1988-11-23 Wellworthy Ltd Pistons
US4986167A (en) * 1989-05-25 1991-01-22 Caterpillar Inc. Articulated piston with a cooling recess having a preestablished volume therein
BR9005371A (en) * 1990-10-18 1992-06-16 Metal Leve Sa EMBOLO MANUFACTURING PROCESS WITH REFRIGERATION GALLERY
US8813713B2 (en) 2010-12-22 2014-08-26 Caterpillar Inc. Piston with cylindrical wall

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4377967A (en) * 1981-03-27 1983-03-29 Mack Trucks, Inc. Two-piece piston assembly
DE3338419A1 (en) * 1983-10-22 1985-05-02 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Friedrichshafen Gmbh, 7990 Friedrichshafen PISTON FOR A PISTON PISTON COMBUSTION ENGINE
JPS611855A (en) * 1984-06-13 1986-01-07 Kubota Ltd Combination type piston

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3613521A (en) * 1968-11-07 1971-10-19 Komatsu Mfg Co Ltd Piston for internal combustion engine
FR2421282A1 (en) * 1978-03-31 1979-10-26 Renault INTERNAL COMBUSTION ENGINE PISTON
JPS5831464B2 (en) * 1980-04-30 1983-07-06 川崎重工業株式会社 Internal combustion engine piston structure
GB2122722B (en) * 1982-06-25 1986-03-05 British Shipbuilders Eng Accomodation of expansion within a piston
GB2168126B (en) * 1982-08-20 1987-03-25 Ae Plc Pistons and methods for their manufacture
GB8423050D0 (en) * 1984-09-12 1984-10-17 Ae Plc Pistons
FR2575227B1 (en) * 1984-12-20 1988-12-23 Semt PISTON WITH LIGHT STRUCTURE, PARTICULARLY FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4377967A (en) * 1981-03-27 1983-03-29 Mack Trucks, Inc. Two-piece piston assembly
DE3338419A1 (en) * 1983-10-22 1985-05-02 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Friedrichshafen Gmbh, 7990 Friedrichshafen PISTON FOR A PISTON PISTON COMBUSTION ENGINE
JPS611855A (en) * 1984-06-13 1986-01-07 Kubota Ltd Combination type piston

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007054299A1 (en) * 2005-11-10 2007-05-18 Ks-Kolbenschmidt Gmbh One-part steel piston as a precision-casting variant with a core for the precision-casting production of a cooling channel
US8707853B1 (en) 2013-03-15 2014-04-29 S.P.M. Flow Control, Inc. Reciprocating pump assembly
USD726224S1 (en) 2013-03-15 2015-04-07 S.P.M. Flow Control, Inc. Plunger pump thru rod
US9695812B2 (en) 2013-03-15 2017-07-04 S.P.M. Flow Control, Inc. Reciprocating pump assembly
US10316832B2 (en) 2014-06-27 2019-06-11 S.P.M. Flow Control, Inc. Pump drivetrain damper system and control systems and methods for same
US11181101B2 (en) 2014-06-27 2021-11-23 Spm Oil & Gas Inc. Pump drivetrain damper system and control systems and methods for same
US10393182B2 (en) 2014-07-25 2019-08-27 S.P.M. Flow Control, Inc. Power end frame assembly for reciprocating pump
US11204030B2 (en) 2014-07-25 2021-12-21 Spm Oil & Gas Inc. Support for reciprocating pump
US9879659B2 (en) 2014-07-25 2018-01-30 S.P.M. Flow Control, Inc. Support for reciprocating pump
USD791192S1 (en) 2014-07-25 2017-07-04 S.P.M. Flow Control, Inc. Power end frame segment
US11898553B2 (en) 2014-07-25 2024-02-13 Spm Oil & Gas Inc. Power end frame assembly for reciprocating pump
US11746775B2 (en) 2014-07-25 2023-09-05 Spm Oil & Gas Inc. Bearing system for reciprocating pump and method of assembly
US10087992B2 (en) 2014-07-25 2018-10-02 S.P.M. Flow Control, Inc. Bearing system for reciprocating pump and method of assembly
US10520037B2 (en) 2014-07-25 2019-12-31 S.P.M. Flow Control, Inc. Support for reciprocating pump
US10677244B2 (en) 2014-07-25 2020-06-09 S.P.M. Flow Control, Inc. System and method for reinforcing reciprocating pump
US10352321B2 (en) 2014-12-22 2019-07-16 S.P.M. Flow Control, Inc. Reciprocating pump with dual circuit power end lubrication system
US11421682B2 (en) 2014-12-22 2022-08-23 Spm Oil & Gas Inc. Reciprocating pump with dual circuit power end lubrication system
USD870157S1 (en) 2015-07-24 2019-12-17 S.P.M. Flow Control, Inc. Power end frame segment
USD791193S1 (en) 2015-07-24 2017-07-04 S.P.M. Flow Control, Inc. Power end frame segment
USD870156S1 (en) 2015-07-24 2019-12-17 S.P.M. Flow Control, Inc. Power end frame segment
US10969375B1 (en) 2015-10-12 2021-04-06 S.P.M. Flow Control, Inc. Monitoring lubricant in hydraulic fracturing pump system
US10436766B1 (en) 2015-10-12 2019-10-08 S.P.M. Flow Control, Inc. Monitoring lubricant in hydraulic fracturing pump system

Also Published As

Publication number Publication date
SE8800332D0 (en) 1988-02-02
GB8801215D0 (en) 1988-02-17
BR8700642A (en) 1988-08-30
GB2200718A (en) 1988-08-10
MX167958B (en) 1993-04-26
SE469345B (en) 1993-06-21
SE8800332L (en) 1988-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2625191C2 (en) One-piece piston for internal combustion engines
DE3802714A1 (en) TWO-PIECE PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
DE19810464C1 (en) Crankcase for internal combustion engine
DE2253961A1 (en) PISTON ASSEMBLY
DE2253868A1 (en) ONE-PIECE PISTON CONNECTED TO A CONNECTING ROD
WO2008131739A1 (en) Piston for an internal combustion engine
DE3000129A1 (en) CYLINDER HEAD FOR COMPRESSION-IGNITIONED INTERNAL COMBUSTION ENGINES OF THE DESIGN WHICH ARE ASSIGNED TO THE ENGINE CYLINDERS PRE-COMBUSTION CHAMBERS
WO2010003398A1 (en) Inlay part for a piston of an internal combustion engine, and piston or piston head provided with the inlay part
DE3425965A1 (en) LIGHT METAL PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
EP0171568B1 (en) Piston for internal-combustion engines with expansion-controlling inserts
WO2010142389A1 (en) Light-metal piston having a multiple omega-shaped combustion bowl
EP0449848A1 (en) Light plunger piston for internal combustion engines.
DE19908670C2 (en) Pistons for internal combustion engines
EP1912754B1 (en) Unmachined cylinder head casting, cast cylinder head for diesel internal combustion engines, and process for producing an unmachined cylinder head casting
EP3411585B1 (en) Piston made of cast steel or gray cast iron for an internal combustion engine, and method for manufacturing a piston using steel casting or gray iron casting
DE102008031864A1 (en) Insert for piston of internal combustion engine i.e. diesel engine, has supporting and cavity base parts that are arranged radially at distance from each other and connected with one another by covers, such that cooling channel is formed
DE19912692A1 (en) Cylinder block for a piston engine
DE4338571C2 (en) Pistons for an internal combustion engine
EP1099845A2 (en) Piston with a connection between a cooling conduit and a wrist pin bore
DE19733814C2 (en) Engine pistons
DE19810790C2 (en) Engine cylinder block
DE19954334C2 (en) Pistons for an internal combustion engine
DE19758631B4 (en) Articulated piston for heavy duty diesel engines - has second longitudinal plane, perpendicular to the first to divide piston skirt into four quarters, one containing an inlet through which a cooling medium, can pass and impinge against the hollow cavity of the piston crown
DE102008031862A1 (en) Insert for piston of combustion engine, particularly diesel engines, has circulating fire land, circulating ring portion and circulating cooling duct, where piston head is provided with piston base having combustion recess
DE3928577A1 (en) PISTON FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Legal Events

Date Code Title Description
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: HAGEMANN, H., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. KEHL, G., DI

8110 Request for examination paragraph 44
8131 Rejection