DE4308751A1 - Piston-connecting rod arrangement for internal combustion engines - Google Patents

Piston-connecting rod arrangement for internal combustion engines

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DE4308751A1
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Werner Steidle
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Abstract

The invention relates to a piston-connecting rod arrangement for internal combustion engines with a spherical small end (5), which is supported in a spherical segment-shaped depression (7) of the piston head (8) and in a retaining ring (9) with spherical zone-shaped insertion space (10), a circumferential flange (11), serving as abutment for the retaining ring inserted from the stem end, being situated on the inner side of the stem. In order to increase the operating life of the piston, moulded parts (13, 15) pressed and sintered from chips of austenitic cast iron are embedded in the light alloy matrix of the piston. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Pleuel-Anordnung für Brennkraftmaschinen insbesondere für Dieselmotoren bestehend aus einem Ringpartie und Schaftpartie umfassenden aus Leichtmetallwerkstoff, vorzugsweise aus Aiuminium-Kolbenlegierung, unter Anwendung von Druck gegossenen Kolben und einem kugelförmigen Pleuelkopf, der auf der der Pleuelstange abgewandten Seite in einer kugelabschnittförmigen Vertiefung der Innenseite des Kolbenbodens und in dem an die Pleuelstange angrenzenden Bereich in einem wenigstens aus zwei Segmenten bestehenden Haltering aus Eisenwerkstoff mit kugelschichtförmigem Einbauraum gelagert ist, und sich auf der Innenseite der Schaftpartie ein umlaufender als Widerlager für den vom Ende der Schaftpartie her eingesetzten Haltering dienender Bund befindet.The invention relates to a piston-connecting rod arrangement for Internal combustion engines, in particular for diesel engines consisting of a ring section and shaft section comprehensive from light metal material, preferably from Aiuminium piston alloy, using pressure cast piston and a spherical connecting rod head, the on the side facing away from the connecting rod in one spherical segment-shaped depression of the inside of the Piston head and in the adjacent to the connecting rod Area in at least two segments existing retaining ring made of iron material ball-shaped installation space is stored, and itself a circumferential as on the inside of the shaft area Abutment for the end of the shaft section used collar serving collar.

Eine solche Kolben-Pleuel-Anordnung zeichnet sich durch eine gute Geradführung des Kolbens, durch eine vergleichsweise kurze Schaftpartie, eine absolut achssymmetrische thermische Ausdehnung und ein enges Spiel zwischen Kolben und Zylinderlaufbahn aus. Um beim Einsatz einer solchen Kolben-Pleuel-Anordnung einen möglichst niedrigen Ölverbrauch über lange Laufzeiten bei gleichzeitig optimalen Voraussetzungen für niedrigen Kraftstoffverbrauch und minimale Schadstoffemission sowie die Gestaltfestigkeit bei Zünddrücken bis 200 bar und mehr zu gewährleisten, sind bei der in der EP-A 0 459 564 beschriebenen Kolben-Pleuel-Anordnung die Ringpartie und die Schaftpartie des durch Preßgießen (squeeze casting) erzeugten Leichtmetallkolbens mit Fasern verstärkt, ist die Ringpartie in der an die kugelabschnittförmige Vertiefung der Unterseite des Kolbenbodens angrenzenden Schicht faserfrei, ist im Bereich der Ringpartie ein offene, vollständig mit der Aluminiumlegierung des Kolbens ausgefüllte Poren aufweisender Ringträger unter metallischer Bindung eingegossen und ist auf der Innenseite der Schaftpartie ein als Widerlager für den Haltering dienender Bund angegossen. Die Nachteile dieser Kolben-Pleuel-Anordnung sind im wesentlichen darin zu sehen, daß die kugelabschnittförmige Vertiefung des Kolbenbodens, d. h. die durch den kugelförmigen Pleuelkopf am höchsten beanspruchte Zone des Kolbens keine Verstärkung aufweist und der Pleuelkopf somit in unmittelbarem Kontakt mit dem Leichtmetallwerkstoff des Kolbens steht. Als Folge davon besteht im Falle hoher Belastungen die Gefahr der Rißbildung und Veränderung der Gleitfläche der kugelabschnittförmigen Vertiefung. Durch den im Kolbenboden eingebetteten Faserformkörper werden diese möglichen Schäden noch verstärkt, da der Faserformkörper zu Steifigkeitssprüngen mit der Auswirkung von Spannungserhöhungen führt, die eine kontinuierliche Verformung des Kolbens von der Seite der Krafteinleitung her verhindern.Such a piston-connecting rod arrangement is characterized by good guidance of the piston by a comparatively short shaft section, an absolute Axially symmetrical thermal expansion and a narrow Clearance between piston and cylinder race. To at Use of such a piston-connecting rod arrangement lowest possible oil consumption over long terms at the same time optimal conditions for low Fuel consumption and minimal pollutant emissions as well the dimensional stability at ignition pressures up to 200 bar and more are to be guaranteed in EP-A 0 459 564 described piston-connecting rod arrangement the ring section and the shaft part of the by squeeze casting produced light metal piston reinforced with fibers the ring section in the shape of the spherical section Deepening the underside of the piston crown adjacent  Layer fiber-free, is in the area of the ring section open, completely with the aluminum alloy of the Piston-filled ring carrier underneath poured metallic bond and is on the Inside of the shaft section as an abutment for the Retaining collar cast on. The disadvantages of this Piston-connecting rod arrangements are essentially included in it see that the spherical segment-shaped recess of the Piston crown, d. H. through the spherical connecting rod head the most stressed zone of the piston none Has reinforcement and the connecting rod head thus in direct contact with the light metal material of the Kolbens stands. As a result, in the case of high Loads the risk of cracking and changing the Sliding surface of the recess shaped like a spherical segment. By the molded fiber body embedded in the piston crown this potential damage is exacerbated by the Shaped fiber body to jumps in stiffness with the Effect of voltage increases, which leads to a continuous deformation of the piston from the side of the Prevent force transmission.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs beschriebene Kolben-Pleuel-Anordnung so zu verbessern, daß die Beanspruchbarkeit des Kolbens im Bereich der kugelabschnittförmigen Vertiefung der Innenseite des Kolbenbodens durch die Bewegung des kugelförmigen Pleuelkopf s deutlich erhöht wird und die Laufzeit des Kolbens wenigstens 1 000 000 km beträgt. Darüber hinaus soll die thermische Ausdehnung des Kolbens reduziert werden.It is the object of the present invention that Piston-connecting rod arrangement described at the beginning improve that the resilience of the piston in Area of the spherical segment-shaped depression Inside of the piston crown by the movement of the spherical connecting rod head s is significantly increased and the Piston running time is at least 1,000,000 km. In addition, the thermal expansion of the piston be reduced.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß in der Leichtmetallmatrix des Kolbens aus Spänen aus austenitischem Gußeisenwerkstoff gepreßte und gesinterte Formkörper eingelagert sind. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient der Leichtmetallmatrix um bis zu 25% und der Verschleiß der Leichtmetallmatrix im Bereich der kugelabschnittförmigen Vertiefung der Innenseite des Kolbenbodens um nahezu 80% erniedrigt werden.The solution to this problem is that in the Light metal matrix of the piston made of chips austenitic cast iron material pressed and sintered  Shaped bodies are stored. This measure will achieved that the linear thermal Expansion coefficient of the light metal matrix by up to 25% and the wear of the light metal matrix in the area the spherical segment-shaped depression of the inside of the Piston crown are reduced by almost 80%.

Im übrigen ist es zweckdienlich, wenn gezielt nur bestimmte, hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen unter liegende Bereiche des Kolbens mit den aus Spänen aus austenitischem Gußeisenwerkstoff bestehenden Formkörpern versehen sind. So sind im Rahmen der vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung in der den Kolbenmantel bildenden Leichtmetallmatrix bis auf eine radiale Tiefe von bis zu 10%, vorzugsweise 2,5 bis 10% des Kolbendurchmessers und in der den Kolbenboden bildenden Leichtmetallmatrix auf der Innenseite des Kolbenbodens bis zu 75%, vorzugsweise 10 bis 50% der Bodendicke Formkörper aus austenitischem Gußeisenwerkstoff eingebettet. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß sich der in die Leichtmetallmatrix der Schaftpartie eingegossene Formkörper bis an das untere Ende der Schaftpartie erstreckt; es reicht im allgemeinen aus, wenn sich der Formkörper über eine Länge von 50 bis 75% der Schaftpartie von ihrem oberen Ende her erstreckt.Otherwise, it is useful if only targeted certain, high mechanical and thermal Stresses under lying areas of the piston the austenitic cast iron material chips existing moldings are provided. So are in the frame the preferred embodiment of the invention in the Piston jacket forming light metal matrix except for one radial depth of up to 10%, preferably 2.5 to 10% of the piston diameter and in the the piston crown forming light metal matrix on the inside of the Piston bottom up to 75%, preferably 10 to 50% of the Base-thick molded body made of austenitic Cast iron material embedded. However, it is not required that the in the light metal matrix Shaped part molded body up to the lower Extends end of the shaft portion; it is generally enough if the molded body extends over a length of 50 to 75% of the shaft section from its upper end extends.

Die für die Herstellung der Formkörper benötigten Späne fallen bei der spanenden Bearbeitung von aus Vollmaterial aus austenitischem Gußeisenwerkstoff gefertigten Ringträgern für Leichtmetallkolben als Abfallprodukt an. Damit die aus diesen Spänen durch Pressen herzustellenden Formkörper ein offenes Porenvolumen optimaler Größe aufweisen, werden nur Späne der Korngröße 0,05 bis 1,8 mm, vorzugsweise 0,4 bis 1,4 mm, verwendet; kleinere Späne verursachen zu geringe Abstände zwischen den Spänen, so daß die Infiltration mit der Schmelze der Leichtmetallmatrix behindert wird. Bei größeren Spänen besteht die Gefahr, daß diese bei der spanenden Bearbeitung des Kolbens aus der Leichtmetallmatrix herausgerissen werden. Die gepreßten Formkörper werden anschließend bei einer Temperatur von 1000 bis 1200°C ggf. unter reduzierender Wasserstoffatmosphäre, um eine Oxidation der großen inneren Oberflächen zu verhindern, gesintert. Die Formkörper werden dann in die Gießform für den Kolben eingesetzt und die Gießform mit Leichtmetallschmelze mit einem definierten Druck gefüllt und unter Druck zur Erstarrung gebracht. Dabei wird das offene Porenvolumen vollständig mit Schmelze infiltriert. Als besonders geeignet hat sich hierfür das Preßgußverfahren (squeeze casting) erwiesen, bei dem die Leichtmetallschmelze unter Druck in die Gießform gefüllt und unter einem Druck von über 1000 bar zur Erstarrung gebracht wird.The chips required for the production of the shaped bodies fall from the machining of solid material made of austenitic cast iron material Ring carriers for light metal pistons as a waste product. So that those can be produced from these chips by pressing Shaped body an open pore volume of optimal size have only chips of grain size 0.05 to 1.8 mm, preferably 0.4 to 1.4 mm, used;  smaller chips cause too little space between the chips, so that the infiltration with the melt of Light metal matrix is hindered. With larger chips there is a risk that this will occur during machining Machining the piston from the light metal matrix be torn out. The pressed moldings are then at a temperature of 1000 to 1200 ° C possibly under a reducing hydrogen atmosphere to a To prevent oxidation of the large inner surfaces sintered. The moldings are then in the mold for inserted the piston and the mold with Light metal melt with a defined pressure filled and solidified under pressure. Here the open pore volume becomes completely melted infiltrates. This has proven to be particularly suitable for this Squeeze casting, in which the Light metal melt filled into the mold under pressure and under a pressure of over 1000 bar for solidification brought.

Um die Haftfestigkeit der einzugießenden Formkörper zu erhöhen, ist es angebracht, wenn diese nach dem Sintern in Aluminiumschmelze von 710 bis 710°C getaucht werden. Dabei bildet sich an der Grenzfläche zwischen der Aluminiumschmelze und den Spänen des Formkörpers eine relativ harte und spröde Schicht aus Eisenaluminiden aus, deren Dicke je nach Tauchzeit 20 bis 40 µm beträgt. Diese intermetallische Schicht verursacht eine Steigerung der Haftfestigkeit des Formkörpers mit der Leichtmetallmatrix des Kolbens.To increase the adhesive strength of the molded body increase, it is appropriate if this after sintering immersed in molten aluminum at 710 to 710 ° C. This forms at the interface between the Aluminum melt and the chips of the molded body one relatively hard and brittle layer made of iron aluminides, whose thickness is 20 to 40 µm depending on the diving time. This intermetallic layer causes an increase in Adhesive strength of the molded body with the light metal matrix of the piston.

Die aus Spänen aus austenitischem Gußeisenwerkstoff auf gebauten und in die Leichtmetallmatrix eingegossenen Formkörper bewirken eine Senkung des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Leichtmetallmatrix des Kolbens im Bereich zwischen Raumtemperatur und 200°C im Mittel um 1,9·10-6/K und im Bereich zwischen 300 und 400°C im Mittel um 2,9·10-6/K. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß das Verschleißverhalten einen günstigeren Verlauf nimmt. So besitzen aus Aluminiumlegierung des Typs Alcu4Ni2Mg mit einem darin eingegossenen Formkörper aus Spänen aus austenitischem Gußeisenwerkstoff bestehende Probekörper Verschleißwerte, die verglichen mit denjenigen von formkörperfreien Probekörpern dieser Aluminiumlegierung um mehr als die Hälfte niedriger liegen. Die Verschleißeigenschaften der Probekörper mit darin eingebettetem Formkörper entsprechen denjenigen von Vollmaterial aus austenitischem Gußeisenwerkstoff.The moldings built up from chips made of austenitic cast iron material and cast into the light metal matrix bring about a reduction in the linear thermal expansion coefficient of the light metal matrix of the piston in the range between room temperature and 200 ° C. on average by 1.9 · 10 -6 / K and in the range between 300 and 400 ° C on average by 2.9 · 10 -6 / K. Another advantage is that the wear behavior takes a more favorable course. For example, specimens made of aluminum alloy of the type Alcu4Ni2Mg with a molded body made of chips made of austenitic cast iron material have wear values that are more than half lower than those of specimen-free specimens made of this aluminum alloy. The wear properties of the test specimen with the molded body embedded therein correspond to those of solid material made of austenitic cast iron material.

Um das Kolbengewicht durch die eingebetteten Formkörper nicht über Gebühr zu erhöhen, sollte der Spänegehalt in der Leichtmetallmatrix im Bereich der eingegossenen Formkörper höchstens 60 Vol.%, vorzugsweise 20 bis 60 Vol.%, betragen.To the piston weight through the embedded molded body should not increase unduly, the chip content in the light metal matrix in the area of the cast Moldings at most 60 vol.%, Preferably 20 to 60 vol.%.

Im Rahmen der besonderen Ausgestaltung der Erfindung befindet sich auf der Innenseite der Schaftpartie zwischen dem Einpaß und dem auf der Innenseite umlaufenden Bund eine trapezförmige Ringnut mit einem in diese eingefederten im Querschnitt trapezförmigen Sicherungsring, der den aus wenigstens zwei Segmenten bestehenden Haltering kraftschlüssig und spielfrei gegen den kugelförmigen Pleuelkopf drückt. Der trapezförmige Sicherungsring federt so tief in die Ringnut ein, bis ein Ausgleich zwischen der Spannung des Sicherungsrings und dessen Reibungswiderstand in der Ringnut erfolgt. Eine einfache Demontage und anschließende Montage des Sicherungsrings und damit auch des Halterings ist ohne Beeinflussung der Spielverhältnisse möglich. As part of the special embodiment of the invention is located on the inside of the shaft area between the fit and the one on the inside circumferential collar a trapezoidal ring groove with an in these sprung trapezoidal in cross section Circlip that consists of at least two segments existing retaining ring non-positively and without play against pushes the spherical connecting rod head. The trapezoidal Circlip springs deep into the ring groove until a Balance between the tension of the snap ring and whose frictional resistance takes place in the ring groove. A easy disassembly and subsequent assembly of the Circlip and thus the retaining ring is without Influencing the playing conditions possible.  

Eine aufwendigere Sicherung gegen die Massenkraft besteht darin, daß von der auf der Innenseite der Schaftpartie zwischen dem Einpaß und dem auf der Innenseite umlaufenden Bund angebrachten U-förmigen Ringnut aus mehrere axiale Nuten durchgehend zum Einpaß verlaufen, in die radial nach außen gerichtete, mit einer keilförmigen Gleitbahn versehene Vorsprünge eines konzentrischen Sicherungsrings eingesetzt sind. Die Vorsprünge des Sicherungsrings und die zwischen den axialen Nuten bestehenden zwischenstücke sind gegeneinander verdreht und kraftschlüssig verspannt. Damit sich diese Renkverbindung nicht lösen kann, ist nach einem weiteren Erfindungsmerkmal eine konzentrische Sicherungsplatte mit mehreren radial nach außen gerichteten Vorsprüngen in wenigstens einige der axial von der Ringnut zum Einpaß verlaufenden Nuten eingesetzt und mit dem Sicherungsring über Schrauben fest verbunden, so daß ein Verdrehen und damit ein Lösen des Sicherungsrings praktisch unmöglich ist.There is a more complex safeguard against the mass force in that from the inside of the shaft section between the fit and the one on the inside circumferential collar attached U-shaped annular groove several axial grooves run continuously to fit in the radially outward, with a wedge-shaped Slideways provided protrusions of a concentric Circlips are used. The ledges of the Circlip and between the axial grooves existing adapters are twisted against each other and clamped tight. So that this Can not loosen the bayonet joint is after another Invention feature with a concentric locking plate several radially outward projections in at least some of the axially from the annular groove for fitting running grooves used and with the locking ring firmly connected by screws so that twisting and making it practically impossible to loosen the locking ring is.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt. Es zeigen:The invention is exemplary in the drawings shown. Show it:

Fig. 1 einen entlang der die Kolbenachse und die Ebene der Druck-/Gegendruckseite einschließenden Ebene geführten Längsschnitt eines Kolbens, Fig. 1 a along the piston axis and the plane of the pressure / counter-pressure side plane including guided longitudinal section of a piston,

Fig. 2 einen entlang der die Kolbenachse und die Ebene der Druck-/Gegendruckseite einschließenden Ebene geführten Längsschnitt eines Kolbens und Fig. 2 is a along the piston axis and the plane of the pressure / counter-pressure side plane including guided longitudinal section of a piston and

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Unterseite des Kolbens gemäß Fig. 2. Fig. 3 is a plan view of the underside of the piston of FIG. 2.

Der aus einer Aluminiumlegierung des Typs AlCu4Ni2Mg durch Preßgießen hergestellte Kolben für Dieselmotoren besteht gemäß Fig. 1 aus der Ringpartie (1) mit den Ringnuten (2) und der Brennraummulde (3) sowie der Schaftpartie (4). Der kugelförmige Pleuelkopf (5) ist auf der der Pleuelstange (6) abgewandten Seite in einer kugelabschnittförmigen Vertiefung (7) der Innenseite des Kolbenbodens (8) und in dem an der Pleuelstange (6) angrenzenden Bereich in einem aus zwei Segmenten bestehenden Haltering (9) aus Grauguß mit kugelschichtförmigem Einbauraum (10) gelagert. Auf der Innenseite der Schaftpartie (4) befindet sich ein umlaufender Bund (11), der als Widerlager für den Haltering (9) und zur Führung des Pleuelkopf es (5) dient. In dem Kolbenmantel (12) ist ein aus Spänen aus austenitischem Gußeisenwerkstoff mit Lamellengraphit auf gebauter Formkörper (13) eingebettet, der sich bis auf eine radiale Tiefe von 7,5% des Kolbendurchmessers und über 77,5% der Länge der Schaftpartie von deren oberem Ende aus erstreckt. In der dem kugelförmigen Pleuelkopf (5) zugewandten Hälfte (14) der Kolbenbodendicke ist ein aus Spänen aus austenitischem Gußeisen mit Lamellengraphit bestehender Formkörper (15) eingegossen. Der Spänegehalt der Formkörper beträgt jeweils 60 Vol.%. Auf der Innenseite der Schaftpartie befindet sich zwischen dem Einpaß (16) und dem umlaufenden Bund (11) eine im Querschnitt trapezförmige Ringnut (17), in die ein im Querschnitt trapezförmiger Sicherungsring (18) eingefedert ist, der den Haltering (9) kraftschlüssig und spielfrei gegen den kugelförmigen Pleuelkopf (5) drückt. Die beiden in die Leichtmetallmatrix eingegossenen Formkörper (13) und (15) können auch einteilig ausgebildet sein. According to FIG. 1, the piston for diesel engines, which is made from an aluminum alloy of the AlCu4Ni2Mg type by die casting, consists of the ring section ( 1 ) with the ring grooves ( 2 ) and the combustion chamber trough ( 3 ) and the shaft section ( 4 ). The spherical connecting rod head ( 5 ) is on the side facing away from the connecting rod ( 6 ) in a recess ( 7 ) in the form of a spherical segment on the inside of the piston crown ( 8 ) and in the area adjacent to the connecting rod ( 6 ) in a retaining ring ( 9 ) consisting of two segments ) made of gray cast iron with a spherical layer-shaped installation space ( 10 ). On the inside of the shaft section ( 4 ) there is a circumferential collar ( 11 ) which serves as an abutment for the retaining ring ( 9 ) and for guiding the connecting rod head ( 5 ). In the piston skirt ( 12 ) is embedded from chips made of austenitic cast iron material with lamellar graphite on molded body ( 13 ), which extends to a radial depth of 7.5% of the piston diameter and over 77.5% of the length of the shaft section from the top Extends from end. In the half ( 14 ) of the piston crown thickness facing the spherical connecting rod head ( 5 ) a molded body ( 15 ) consisting of chips made of austenitic cast iron with lamellar graphite is cast. The chip content of the moldings is 60% by volume. On the inside of the shaft section between the fitting ( 16 ) and the circumferential collar ( 11 ) there is an annular groove ( 17 ) with a trapezoidal cross section, into which a locking ring ( 18 ) with a trapezoidal cross section is spring-loaded, which holds the retaining ring ( 9 ) non-positively and presses against the spherical connecting rod head ( 5 ) without play. The two molded bodies ( 13 ) and ( 15 ) cast into the light metal matrix can also be formed in one piece.

Der Kolben gemäß Fig. 2 und Fig. 3 unterscheidet sich von dem Kolben nach Fig. 1 dadurch, daß die auf der Innenseite der Schaftpartie (4) zwischen dem Einpaß (16) und dem umlaufenden Bund (11) befindliche Ringnut (19) U-förmig gestaltet und über mehrere axiale Nuten (20) mit dem Einpaß (16) verbunden ist. In die axialen Nuten (20) sind die radial nach außen gerichteten, eine keilförmige Gleitbahn aufweisenden, gestrichelt gezeichneten Vorsprünge (21) eines konzentrischen Sicherungsrings (22) eingefügt. Die Vorsprünge (21) sind gegenüber den zwischen den axialen Nuten (20) vorhandenen Zwischenstücken (23) verdreht und mit diesen verspannt. Zur weiteren Sicherung des Sicherungsrings (22) sind in vier axial verlaufenden Nuten (20) nach außen gerichtete Vorsprünge (24) einer konzentrischen Sicherungsplatte (25) eingesetzt und mit dem Sicherungsring (22) über Schrauben (26) verspannt.1, the piston according to Fig. 2 and Fig. 3 differs from the plunger of FIG. Characterized that the annular groove located on the inside of the shank part (4) between the spigot (16) and the peripheral collar (11) (19) U -shaped and connected to the fitting ( 16 ) via a plurality of axial grooves ( 20 ). In the axial grooves ( 20 ), the radially outwardly directed, wedge-shaped slideway, dashed projections ( 21 ) of a concentric locking ring ( 22 ) are inserted. The projections ( 21 ) are rotated relative to the intermediate pieces ( 23 ) present between the axial grooves ( 20 ) and braced with them. To further secure the locking ring ( 22 ), outward projections ( 24 ) of a concentric locking plate ( 25 ) are inserted in four axially extending grooves ( 20 ) and braced with the locking ring ( 22 ) via screws ( 26 ).

Über eine durch den Pleuelkopf (5) und die Pleuelstange (6) verlaufende nicht dargestellte Bohrung wird dem zwischen dem Pleuelkopf (5) und der kugelabschnittförmigen Vertiefung (7) bestehenden Schmierspalt Schmiermittel zugeleitet. Das aus dem Schmierspalt austretende Schmiermittel dient als Kühlmittel in dem den Pleuelkopf (5) umgebenden Ringraum (27).Lubricant is supplied to the lubricating gap existing between the connecting rod head ( 5 ) and the spherical segment-shaped recess ( 7 ) via a bore (not shown) running through the connecting rod head ( 5 ) and the connecting rod ( 6 ). The lubricant emerging from the lubrication gap serves as a coolant in the annular space ( 27 ) surrounding the connecting rod head ( 5 ).

Claims (7)

1. Kolben-Pleuel-Anordnung für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Dieselmotoren, bestehend aus einem Ringpartie (1) und Schaftpartie (4) umfassenden aus Leichtmetallwerkstoff, vorzugsweise Aluminium-Kolbenlegierung, unter Anwendung von Druck gegossenen Kolben und einem kugelförmigen Pleuelkopf (5), der auf der der Pleuelstange (6) abgewandten Seite in einer kugelabschnittförmigen Vertiefung (7) der Innenseite des Kolbenbodens (8) und in dem an die Pleuelstange angrenzenden Bereich in einem wenigstens aus zwei Segmenten bestehenden Haltering (9) aus Eisenwerkstoff mit kugelschichtförmigem Einbauraum (10) gelagert ist, und sich auf der Innenseite der Schaftpartie ein umlaufender als Widerlager für den vom Ende der Schaftpartie her eingesetzten Haltering dienender Bund (11) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leichtmetallmatrix aus Spänen aus austenitischem Gußeisenwerkstoff gepreßte und gesinterte Formkörper (13, 15) eingelagert sind.1. Piston-connecting rod arrangement for internal combustion engines, especially for diesel engines, consisting of a ring section ( 1 ) and shaft section ( 4 ) comprising light metal material, preferably aluminum-piston alloy, using pressure-cast pistons and a spherical connecting rod head ( 5 ), the on the side facing away from the connecting rod ( 6 ) in a spherical segment-shaped recess ( 7 ) on the inside of the piston crown ( 8 ) and in the area adjacent to the connecting rod in an at least two-segment retaining ring ( 9 ) made of iron material with a spherical layer-shaped installation space ( 10 ) is mounted, and on the inside of the shaft section there is a circumferential collar ( 11 ) serving as an abutment for the retaining ring inserted from the end of the shaft section, characterized in that molded and sintered molded bodies ( 13 , 15. ) are made of chips made of austenitic cast iron material in the light metal matrix ) are stored. 2. Kolben-Pleuel-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Kolbenmantel (12) bildenden Leichtmetallmatrix bis auf eine radiale Tiefe von bis zu 10%, vorzugsweise 2,5 bis 10% des Kolbendurchmessers und in der den Kolbenboden (8) bildenden Leichtmetallmatrix auf der Innenseite des Kolbens bis zu 75%, vorzugsweise 10 bis 50% der Bodendicke Formkörper (13, 15) eingelagert sind. 2. Piston-connecting rod arrangement according to claim 1, characterized in that in the piston skirt ( 12 ) forming light metal matrix to a radial depth of up to 10%, preferably 2.5 to 10% of the piston diameter and in which the piston crown ( 8 ) forming light metal matrix on the inside of the piston up to 75%, preferably 10 to 50% of the bottom thickness of the molded body ( 13 , 15 ) are embedded. 3. Kolben-Pleuel-Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der in der Schaftpartie (4) eingegossene Formkörper (13) über eine Länge von 50 bis 75% der Schaftpartie von deren oberem Ende her erstreckt.3. Piston-connecting rod arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the molded body ( 13 ) cast in the shaft section ( 4 ) extends over a length of 50 to 75% of the shaft section from its upper end. 4. Kolben-Pleuel-Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spänegehalt der Leichtmetallmatrix im Bereich der eingegossenen Formkörper (13, 15) höchstens 60 Vol.%, vorzugsweise 20 bis 60 Vol.%, beträgt.4. Piston-connecting rod arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that the chip content of the light metal matrix in the area of the cast molded body ( 13 , 15 ) is at most 60 vol.%, Preferably 20 to 60 vol.%. 5. Kolben-Pleuel-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine auf der Innenseite der Schaftpartie (4) zwischen dem Einpaß (16) und dem umlaufenden Bund (11) befindliche, im Querschnitt trapezförmige Ringnut (17), in die ein im Querschnitt trapezförmiger Sicherungsring (18), der den Haltering (9) kraftschlüssig und spielfrei gegen den kugelförmigen Pleuelkopf (5) drückt, eingefedert ist.5. Piston-connecting rod arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized by an on the inside of the shaft part ( 4 ) between the fitting ( 16 ) and the circumferential collar ( 11 ) located in cross-section trapezoidal annular groove ( 17 ), in which has a trapezoidal locking ring ( 18 ) which presses the retaining ring ( 9 ) non-positively and without play against the spherical connecting rod head ( 5 ). 6. Kolben-Pleuel-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine auf der Innenseite der Schaftpartie (4) zwischen dem Einpaß (16) und dem umlaufenden Bund (11) befindliche Ringnut (19) mit mehreren bis zum Einpaß durchgehenden axialen Nuten (20), in die radial nach außen gerichtete, mit einer keilförmigen Gleitbahn versehene Vorsprünge (21) eines konzentrischen Sicherungsrings (22) eingefügt sind, wobei die Vorsprünge und die zwischen den axialen Nuten bestehenden Zwischenstücke (23) gegeneinander verdreht und kraftschlüssig verspannt sind. 6. Piston-connecting rod arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized by an on the inside of the shaft portion ( 4 ) between the fitting ( 16 ) and the circumferential collar ( 11 ) located annular groove ( 19 ) with a plurality of through to the fitting axial grooves ( 20 ), into which radially outwardly directed projections ( 21 ) of a concentric locking ring ( 22 ), which are provided with a wedge-shaped slideway, are inserted, the projections and the intermediate pieces ( 23 ) between the axial grooves being rotated relative to one another and clamped in a force-locking manner are. 7. Kolben-Pleuel-Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine mit mehreren radial nach außen gerichteten Vorsprüngen (24) versehene Sicherungsplatte (25), wobei die Vorsprünge in die axialen Nuten (20) eingesetzt und mit dem Sicherungsring (22) über Schrauben (26) verbunden sind.7. Piston-connecting rod arrangement according to claim 6, characterized by a securing plate ( 25 ) provided with a plurality of radially outward projections ( 24 ), the projections being inserted into the axial grooves ( 20 ) and with the securing ring ( 22 ) via screws ( 26 ) are connected.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19824459A1 (en) * 1998-05-30 1999-12-02 Mahle Gmbh Built piston
WO2000063594A1 (en) 1999-04-19 2000-10-26 Seneca Technology Limited Piston and connecting rod retention
DE102004058968A1 (en) * 2004-12-08 2006-06-14 Mahle International Gmbh Two-piece piston for an internal combustion engine
US8171842B2 (en) 2007-06-20 2012-05-08 Mahle International Gmbh Two-piece twist lock piston
WO2015114161A1 (en) * 2014-02-03 2015-08-06 Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh Connecting rod-piston assembly comprising a connecting rod having a spherical small end
US11313318B2 (en) * 2016-10-14 2022-04-26 Mainspring Energy, Inc. Open-faced piston assembly
DE102006033293B4 (en) 2006-07-17 2023-08-10 Anatoliy Levitan Cylinder-piston arrangement

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19824459A1 (en) * 1998-05-30 1999-12-02 Mahle Gmbh Built piston
WO2000063594A1 (en) 1999-04-19 2000-10-26 Seneca Technology Limited Piston and connecting rod retention
US6408813B1 (en) 1999-04-19 2002-06-25 Seneca Technology, Ltd. Piston and connecting rod retention
DE102004058968A1 (en) * 2004-12-08 2006-06-14 Mahle International Gmbh Two-piece piston for an internal combustion engine
US7946216B2 (en) 2004-12-08 2011-05-24 Mahle International Gmbh Two-part piston for an internal combustion engine
DE102006033293B4 (en) 2006-07-17 2023-08-10 Anatoliy Levitan Cylinder-piston arrangement
US8800144B2 (en) 2007-06-20 2014-08-12 Mahle International Gmbh Method of assembling a two-piece twist lock piston
US8171842B2 (en) 2007-06-20 2012-05-08 Mahle International Gmbh Two-piece twist lock piston
WO2015114161A1 (en) * 2014-02-03 2015-08-06 Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh Connecting rod-piston assembly comprising a connecting rod having a spherical small end
CN106104104A (en) * 2014-02-03 2016-11-09 吉凯恩粉末冶金工程有限公司 There is the connecting rod piston molectron of the connecting rod with bulb
US10294931B2 (en) 2014-02-03 2019-05-21 Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh Connecting rod-piston assembly comprising a connecting rod having a spherical small end
US11313318B2 (en) * 2016-10-14 2022-04-26 Mainspring Energy, Inc. Open-faced piston assembly
US11946435B2 (en) 2016-10-14 2024-04-02 Mainspring Energy, Inc. Open-faced piston assembly

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