DE4138994C2 - Coolable, multi-part piston for internal combustion engines - Google Patents

Coolable, multi-part piston for internal combustion engines

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Description

Die Erfindung betrifft einen kühlbaren, mehrteiligen Kolben für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.The invention relates to a coolable, multi-part piston for internal combustion engines according to the preamble of the patent saying 1.

Ein solcher Kolben ist beispielsweise aus DE 40 07 992 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Kolben bildet in der Polar­ ebene die radial innen liegende Begrenzungswand des Kühlka­ nals in dem Kolbenschaft einen Polygonverlauf. Dadurch kön­ nen die aneinanderstossenden Begrenzungswände des Kühlka­ nals des Kolbenschaftes und der entsprechenden Bereiche des Kolbenkopfes im Bereich der Naben nicht auf der Drehbank spanabhebend bearbeitet werden. Eine spanabhebende Bearbei­ tung ist jedoch erforderlich, wenn ein optimaler Dichtab­ schluß an den Grenzwänden erreicht werden soll.Such a piston is for example from DE 40 07 992 A1 known. In this known piston forms in the polar level the radially inner boundary wall of the cooling box a polygon course in the piston skirt. This allows the abutting boundary walls of the refrigerator nals of the piston skirt and the corresponding areas of the Piston head in the area of the hubs not on the lathe machined. A machining process However, processing is necessary if an optimal seal should be reached on the border walls.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen mehrteiligen Kolben mit im Kolbenkopf und Kolbenschaft angeordnetem Kühlkanal auf konstruktiv einfache Weise auszubilden.It is an object of the invention to have a multi-part piston in the piston head and piston skirt arranged cooling channel constructively simple way to train.

Hiervon ausgehend besteht die Erfindung in einer Ausbildung des Kolbens nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patent­ anspruchs 1.Proceeding from this, the invention consists in training of the piston according to the characteristic features of the patent claim 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche, die nachfolgend im Zusammenhang mit einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel noch näher er­ läutert werden. Appropriate configurations are the subject of the Unteran sayings below in connection with one in the Drawing he illustrated embodiment even closer to be refined.  

Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch einen kühlbaren, mehr­ teiligen Kolben.The drawing shows a section through a coolable, more part piston.

Der Kolben besteht aus einem Kopfteil 1 mit den Naben 2 zur Aufnahme des Kolbenbolzens 3. Vom Kolbenboden radial außen ausgehend besitzt das Kopfteil 1 eine Ringwand, in die zwei Kolbenringnuten 4 eingeformt sind. Zwischen der äußeren Ringwand des Kopfteils 1 und dessen Abstützung zu den Naben 2 befindet sich der obere Teil eines ringförmigen Kühlölkanals 5. Der untere Bereich dieses Kühlölkanals ist in dem oberen Bereich des Schaftes 6 des Kolbens eingeformt.The piston consists of a head part 1 with the hubs 2 for receiving the piston pin 3 . Starting from the piston crown radially on the outside, the head part 1 has an annular wall into which two piston ring grooves 4 are formed. The upper part of an annular cooling oil channel 5 is located between the outer ring wall of the head part 1 and its support to the hubs 2 . The lower area of this cooling oil channel is formed in the upper area of the shaft 6 of the piston.

Der Schaft 6 ist über eine in den Naben 2 jeweils vorgesehene Lagerbuchse 7 gelenkig mit dem Teil 1 verbunden.The shaft 6 is connected in an articulated manner to the part 1 via a bearing bush 7 provided in the hubs 2 .

Der am Kolbenschaft 6 oben radial außen liegende Be­ reich ist als Ringwand ausgebildet, in der eine wei­ tere Kolbenringnut 8 zur Aufnahme eines Ölabstrei­ fringes vorgesehen ist.The on the piston skirt 6 radially outside Be rich is designed as an annular wall in which a white tere piston ring groove 8 is provided for receiving an oil wipe fringes.

Die Ringwände des Kopfteils 1 und des Schaftes 6 grenzen mit geringstmöglichem Spiel aneinander, wobei sie radial gestuft ineinandergreifen.The ring walls of the head part 1 and the shaft 6 adjoin each other with the least possible play, whereby they mesh with one another in a radially stepped manner.

Der im Kolbenschaft liegende Bereich des Kühlölkanals 5 weist eine nach radial innen gerichtete zylindri­ sche Begrenzungswand auf, die mit geringstmöglichem Spiel an einer entsprechenden zylindrischen Wand des Kolbenkopfes 1 anliegt. Der Durchmesser der vorge­ nannten zylindrischen Begrenzungswand des Kolbenkopf­ teiles ist der äußere Begrenzungsdurchmesser der Na­ ben 2 des Kolbenkopfteils 1. Auf diese Weise kann diese zylindrische Fläche auf einer Drehbank spanab­ hebend bearbeitet werden und zwar über die gesamte Höhe der Naben bis in die betreffende Grenzfläche hinein. Um eine solche spanabhebende Bearbeitung auf einer Drehbank möglichst einfach durchführen zu kön­ nen, liegt das untere freie Ende der radial außen liegenden Ringwand des Kolbenkopfteils 1 axial ober­ halb der innen liegenden zylindrischen Begrenzungs­ wand.The area of the cooling oil channel 5 located in the piston skirt has a radially inward-facing cylindri cal boundary wall which bears against the corresponding cylindrical wall of the piston head 1 with the least possible play. The diameter of the pre-named cylindrical boundary wall of the piston head part is the outer limit diameter of the Na ben 2 of the piston head part 1st In this way, this cylindrical surface can be machined on a lathe and that over the entire height of the hubs into the relevant interface. In order to be able to carry out such machining on a lathe as simply as possible, the lower free end of the radially outer ring wall of the piston head part 1 is axially above the inner half of the cylindrical wall.

Im Kolbenschaft 6 liegt die innere Begrenzungswand des Kühlölkanalabschnitts auf einem über die gesamte Höhe des Schaftes durchgehenden Zylindermantel. Da­ durch ist auch dessen einfache spanabhebende Bear­ beitbarkeit als Drehteil gegeben. Dadurch, daß der Schaft 6 innen ebenso bearbeitet ist, wie der gegen­ überliegende Nabenbereich des Kolbenkopfteils 1, kann der Schaft mit geringstmöglichem Spiel auf das Kol­ benkopfteil 1 aufgesetzt sein.In the piston skirt 6 , the inner boundary wall of the cooling oil channel section lies on a cylinder jacket which extends over the entire height of the skirt. Because of its simple machining Bear machinability is given as a turned part. Characterized in that the shaft 6 is machined on the inside as well as the opposite hub area of the piston head part 1 , the shaft can be placed on the Kol benkopfteil 1 with the least possible play.

Der zwischen Kolbenboden und Naben 2 liegende Abstüt­ zungsbereich des Kolbenkopfteils 1 kann radial außen unterhalb der Begrenzungswand für den Kühlkanal 5 ra­ dial eingezogen sein.The lying between the piston crown and hub 2 support area of the piston head part 1 can be drawn radially outside below the boundary wall for the cooling channel 5 ra dial.

Um eine an dem Kolbenkopfteil 2 geschlossen umlaufen­ de zylindrische Mantelfläche als Grenzwand für den Kühlkanal 5 zu besitzen, muß in Druck- Gegendruck­ richtung des Kolbens der Abschnitt zwischen den Naben 2 durch eine Art Ringrippe geschlossen sein. In order to have a closed on the piston head part 2 de cylindrical outer surface as a boundary wall for the cooling channel 5 , the section between the hubs 2 must be closed by a kind of annular rib in the pressure-counterpressure direction of the piston.

Der Durchmesser der radial innen liegenden Begren­ zungswand des Kühlkanals 5 beträgt etwa 0,6-0,75-fache des Kolbenaußendurchmessers.The diameter of the radially inner boundary wall of the cooling channel 5 is approximately 0.6-0.75 times the piston outer diameter.

Das Kolbenkopfteil 1 besteht zweckmäßigerweise aus geschmiedetem Stahlmaterial. Der Kolbenschaft besteht dagegen aus Gewichtsgründen aus Leichtmetall wie ins­ besondere Aluminium. Die Lagerbuchse 7 kann aus Bron­ ze bestehen. Durch den Einsatz einer Lagerbuchse 7 läßt sich der Kolbenbolzen 3 äußerst kurz ausbilden, da er den Kolbenschaft 6 nicht lagern muß.The piston head part 1 suitably consists of forged steel material. The piston skirt, on the other hand, is made of light metal, such as aluminum, for reasons of weight. The bearing bush 7 can consist of bron ze. By using a bearing bush 7 , the piston pin 3 can be made extremely short since it does not have to support the piston shaft 6 .

Claims (6)

1. Kühlbarer, mehrteiliger Kolben für Verbrennungsmotoren bestehend aus einem Kopfteil mit an dieses angeformten Naben zur Aufnahme des den Kolben mit dem Pleuel verbindenden Kolbenbolzens, einer äußeren an einem ersten Ende in den Boden des Kolbenkopfteiles übergehenden und an ih­ rem zweiten Ende offen auslaufenden Ringwand zur Auf­ nahme mindestens einer Kolbenringnut und mit einem sich radial innen an dieser Ringwand anschließenden zu dem zweiten Ende der Ringwand offenen die Naben bzw. die zu dem Boden des Kolbenkopfes verlaufenden Abstützteile umge­ benden Ringraum und einem nur über den Kolbenbolzen mit dem Kopfteil verbundenen Kolbenschaft, an dessen oberem Ende ein nach oben offener Kanal angeformt ist, der zu­ sammen mit dem Ringraum des Kolbenkopfes einen durch­ strömbaren geschlossenen Kühlölkanal bildet, bei dem die radialen Begrenzungswände der in dem Kopf- und Schaft liegenden Kühlkanalbereiche formschlüssig anein­ ander liegen, gekennzeichnet durch die Merkmale
  • a) die radial innere Kühlkanal (5) - Begrenzungs­ wand des Kolbenkopfes (1) liegt auf einer zur Kolbenachse rotationssymmetrischen Fläche,
  • b) die radiale Außenfläche der den Kolbenbolzen (3) aufnehmenden Naben (2) des Kolbenkopfes (1) liegt ebenfalls auf einer zur Kolbenachse rotationssymmetrischen Fläche und deren Rota­ tionsradius ist kleiner oder gleich dem Rota­ tionsradius der Rotationsfläche nach Merkmal (a),
  • c) der Kühlkanal (5) ist radial innen umlaufend begrenzt,
  • d) die Rotationsflächen nach den Merkmalen (a) und (b) sind spanabhebend bearbeitet.
1. Coolable, multi-part piston for internal combustion engines consisting of a head part with integrally molded hubs for receiving the piston connecting the piston piston rod, an outer at a first end merging into the bottom of the piston head part and open at its second end to the remainder of the ring wall On at least one piston ring groove and with a radially inner on this ring wall adjoining to the second end of the ring wall open the hubs or the supporting parts running to the bottom of the piston head surrounding ring space and a piston shaft connected only to the head part via the piston pin the upper end of which is formed into an upwardly open channel which, together with the annular space of the piston head, forms a flowable, closed cooling oil channel, in which the radial boundary walls of the cooling channel regions lying in the head and shaft lie positively against one another, characterized by the features
  • a) the radially inner cooling channel ( 5 ) - limiting wall of the piston head ( 1 ) lies on a surface that is rotationally symmetrical to the piston axis,
  • b) the radial outer surface of the piston pin ( 3 ) receiving hubs ( 2 ) of the piston head ( 1 ) is also on a surface which is rotationally symmetrical to the piston axis and whose rotation radius is less than or equal to the rotation radius of the rotation surface according to feature (a),
  • c) the cooling duct ( 5 ) is delimited radially on the inside,
  • d) the rotating surfaces according to features (a) and (b) are machined.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die radial außen liegenden Begrenzungswände des Kühlkanals (5) in ihren formschlüssig aneinander liegenden Bereichen spanabhebend bearbeitet sind.2. Piston according to claim 1, characterized in that the radially outer boundary walls of the cooling channel ( 5 ) are machined in their form-fitting abutting areas. 3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (6) radial innen zur Anpassung an die Rotationsfläche des Kolbenkopfteiles (1) spanabhebend bearbeitet ist. 3. Piston according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft ( 6 ) is machined radially inside to adapt to the surface of rotation of the piston head part ( 1 ). 4. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von den Naben (2) in den Kolbenboden überge­ henden Abstützungsbereich aus der Rotationsfläche nach radial innen zurückgenommene Abschnitte vorgesehen sind.4. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that in the from the hubs ( 2 ) in the piston crown overriding support area from the rotational surface radially recessed portions are provided. 5. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb zweier oberer im Kolbenkopf (1) liegender Kolbenringnuten (4) wenigstens eine weitere Kolben­ ringnut (8) im Schaft (6) vorgesehen ist.5. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that below two upper in the piston head ( 1 ) lying piston ring grooves ( 4 ) at least one additional piston ring groove ( 8 ) is provided in the shaft ( 6 ). 6. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der formschlüssige Anschluß der im Schaft (6) radi­ al innen liegenden Kühlkanal (5)-Grenzwand auf der Höhe des freien Endes der äußeren Kolbenkopf (1)-Ringwand liegt.6. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the positive connection of the inside of the shaft ( 6 ) radi al lying cooling channel ( 5 ) boundary wall at the level of the free end of the outer piston head ( 1 ) ring wall.
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