DE947840C

DE947840C - Multi-part piston for internal combustion engines, especially for motor vehicles

Info

Publication number: DE947840C
Application number: DEM11929A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Karl Maybach; Richard Seifert
Original assignee: Maybach Motorenbau GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1951-12-02
Filing date: 1951-12-02
Publication date: 1956-08-23

Description

Mehrteiliger Kolben für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf einen für Brennkraftmaschinen hoher spezifischer Leistung, insbesondere zum Einbau in Kraftfahrzeuge, bestimmten mehrteiligen Kolben mit einem plattenartigen, druckölgekühlten, Kolbenringe tragenden Kopfteil, der vom Zylinderkopf her und in Richtung des Zylinderkopfes lösbar am Kolbenhauptkörper befestigt ist.Multi-part pistons for internal combustion engines, in particular for motor vehicles The invention relates to a highly specific one for internal combustion engines Performance, especially for installation in motor vehicles, specific multi-part pistons with a plate-like, pressurized oil-cooled, piston ring-bearing head part, the detachable from the cylinder head and in the direction of the cylinder head on the piston main body is attached.

Gemäß der Erfindung weist der Kopfteil die folgenden Merkmale auf: a) der Kopfteil ist zusammengefügt, vorzugsweise durch Warmverschrumpfung, aus einem Mittelteil und aus einem Kolbenringe tragenden Außenring, der so schmal ist, daß sein Innendurchmesser nur wenig kleiner ist als der innere Durchmesser der Kolbenringnuten; b) der Außenring ist mit einem noch oberhalb der obersten Kolbenringnut angeordneten, ringförmigen Kühlkanal ausgestattet, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Kolbenringnuten; c) der Mittelteil und gegebenenfalls auch der Außenring liegen auf dem Kolbenhauptkörper auf.According to the invention, the head part has the following features: a) the head part is joined together, preferably by heat shrinking, from one Middle part and an outer ring carrying piston rings, which is so narrow that its inner diameter is only slightly smaller than the inner diameter of the piston ring grooves; b) the outer ring is arranged with a still above the uppermost piston ring groove, equipped annular cooling channel, the outer diameter of which is larger than the Inner diameter of the piston ring grooves; c) the middle part and possibly also the outer ring rests on the main piston body.

Durch das wesentliche Kennzeichen dieser Vereinigung von Merkmalen, daß der Innendurchmesser des Außenringes nur wenig kleiner ist als der innere Durchmesser der Kolbenringnuten, ist es in einfacher Weise möglich, noch innerhalb der obersten Kolbenringnut einen ringförmigen Kühlkanal anzuordnen. Weiterhin gestattet es die schwachwandige Ausbildung des Außenringes, diesen aus einem besonders geeigneten Ringträgerwerkstoff herzustellen, ohne daß die Kosten dieses Werkstoffes - der schmalen Ausführung des Ringes -%vegen - besonders ins Gewicht fallen. Der Außenring kann z. B. aus Stahlguß oder einem ähnlichen Werkstoff hergestellt sein. Die Anordnung gemäß der Erfindung bietet den weiteren Vorteil, daß der Mittelteil bei allen Betriebsbedingungen von zusätzlichen Wärmespannungen frei bleibt, so daß an die Werkstoffgüte dieses Bauteiles keine besonderen Anforderungen gestellt werden. Der Mittelteil kann z. B. aus Kokillenguß bestehen und braucht höchstens an der Schrumpffläche und an der Auflagefläche bearbeitet zu werden. Im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen mehrteiliger Kolben sind diie Teile gemäß der Erfindung außerordentlich einfach zu bearbeiten. Der Kolben ist leicht zusammen-, ein- und auszubauen.Due to the essential characteristic of this union of characteristics, that the inner diameter of the outer ring is only slightly smaller than the inner diameter the piston ring grooves, it is possible in a simple manner to still be within the topmost Piston ring groove to arrange an annular cooling channel. It also allows the weak-walled design of the outer ring, this from a particularly suitable one Produce ring carrier material without the cost of this material - the narrow one Execution of the ring -% vegen - are particularly important. Of the Outer ring can e.g. B. be made of cast steel or a similar material. The order according to the invention offers the further advantage that the central part in all operating conditions remains free of additional thermal stresses, so that this No special requirements are placed on the component. The middle part can, for. B. consist of chill casting and needs at most on the shrink surface and on the Support surface to be processed. In contrast to the known versions, it is multi-part Pistons are extremely easy to machine the parts according to the invention. The piston is easy to assemble, install and remove.

Die Erfindung beschränkt sich auf das vollständige Vorhandensein mindestens der Merkmale a) bis c). Das Merkmal c) darf bei der Erfindung nicht fehlen, weil der Außenring nicht allein auf dem Kolbenhauptteil aufliegen darf, da sich sonst der Mittelteil durchbiegen könnte.The invention is limited to the complete presence at least of features a) to c). The feature c) must not be missing in the invention because the outer ring must not rest on the main piston part alone, otherwise the middle part could bend.

Wenn nach einer Ausbildung der Erfindung nur der @ Mittelteil des plattenförmigen Kopfteiles auf dem Kolbenhauptkörper aufliegt, wird zweckmäßig zwischen dem Außenring und dem Kolbenhauptkörper eine elastische Dichtung angeordnet.If, according to an embodiment of the invention, only the @ middle part of the plate-shaped head part rests on the piston main body, is expedient between an elastic seal is arranged between the outer ring and the piston main body.

Die hervorragende Kühlung der Kolbenringpartie ermöglicht es, daß der Ringteil des Kopfteiles in Weiterbildung der Erfindung alle Kolbenringe tragen kann.The excellent cooling of the piston ring part makes it possible that the ring part of the head part in a further development of the invention carry all piston rings can.

Lediglich aus Zweckmäßigkeitsgründen ist an der Innenseite des Ringteiles ein als Anschlagdienender, bundartiger Ansatz angeordnet, bis zu dem der Mittelteil von der Kolbenoberseite her eingeschrumpft wird.Merely for reasons of expediency is on the inside of the ring part arranged as a stop serving, collar-like approach, up to which the middle part is shrunk from the top of the piston.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele nach der Erfindung in den Fig. i und 2 bzw. 3 und 4 schematisch im Schnitt dargestellt.In the drawings are two embodiments according to the invention in Figs. i and 2 or 3 and 4 shown schematically in section.

Fig. i zeigt den oberen Teil eines Kolbens im Schnitt nach Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 den Schnitt nach Linie II-II in Fig. i.Fig. I shows the upper part of a piston in section along line I-I in Fig. 2, Fig. 2 the section along line II-II in Fig. i.

i ist der Mittelteil, 2 der Ringteil des Kopfteiles des Kolbens. 3 ist der Kolbenhauptkörper. 4 ist die Umfangsfläche, an der die beiden Teile i und 2 miteinander verschrumpft sind. 5 ist ein in den Kolbenhauptkörper 3 des Kolbens fest eingesetztes Rohr, in dessen Innerem ein nicht dargestelltes Tauchrohr verschiebbar- ist. 6 sind Nuten für Kolbenringe an dem Ringteil 2. Kühlrippen 7, 8, 9 an dem Mittelteil "i sowie der Boden io des Kolbenhauptkörpers 3 umschließen innere ringförmige Kühlkanäle 11, 12, 13 sowie einen zylindrischen Raum 14 in der Mitte des Kolbens. 15 ist der Eintrittsraum des Kühlmittels, in den das Rohr 5 mündet. 16, 17, 18 sind Aussparungen an den unteren Enden der Kühlrippien 7, 8, 9, durch die das Kühlöl auf die inneren Kühlkanäle 11, 12, 13 verteilt wird. Mit i9 sind halbkreisförmige Hohlräume bezeichnet, die von von dem Mittelteil r ausgehenden Wänden 2o, 21, 22, 27 und unten von dem Boden io des Kolbenhauptkörpets 3 begrenzt sind. 23 ist ein Ringkanal im Ringteil 2 oberhalb der obersten Kolbenringnut, der durch Schlitze 24 über einen äußeren Ringkanal 25 im Mittelteil i mit dem Eintrittsraum 15 und gegenüber mit einem Austrittsraum 32 verbunden ist. 26 ist ein weiterer äußerer, im Querschnitt winkelförmiger Ringkanal im Mittelteil i, der -von den Wänden 27 sowie von dem Ringteil :2 begrenzt wird und mit dem anderen äußeren Ringkanal 25 in Verbindung steht. Die Aussparungen für den Austritt des Kühlmittels aus den Innenkanälen sind mit 29, 30, 31 bezeichnet. Aus dem Austrittsraum 32 fließt das Öl durch ein Rohr 33 zurück. 34 ist ein elastischer Dichtungsring zwischen dem Ringteile und dem Kolbenhauptkörper 3.i is the middle part, 2 the ring part of the head part of the piston. 3 is the piston main body. 4 is the circumferential surface on which the two parts i and 2 are shrunk together. 5 is a tube firmly inserted into the piston main body 3 of the piston, inside of which a dip tube (not shown) can be displaced. 6 are grooves for piston rings on the ring part 2. Cooling ribs 7, 8, 9 on the middle part "i and the bottom io of the piston main body 3 enclose inner ring-shaped cooling channels 11, 12, 13 and a cylindrical space 14 in the center of the piston the inlet space of the coolant into which the pipe 5 opens. 16, 17, 18 are recesses at the lower ends of the cooling ribs 7, 8, 9 through which the cooling oil is distributed to the inner cooling channels 11, 12, 13. With i9 are denotes semicircular cavities which are delimited by walls 2o, 21, 22, 27 extending from the middle part r and below by the bottom io of the piston main body 3. 23 is an annular channel in the ring part 2 above the uppermost piston ring groove, which is passed through slots 24 via an outer Ring channel 25 in the middle part i is connected to the inlet space 15 and opposite to an outlet space 32. 26 is a further outer ring channel, angular in cross-section, in the middle part i, which - from the walls 27 and from the ring part: 2 is limited and with the other outer annular channel 25 is in communication. The recesses for the coolant to exit from the inner channels are denoted by 29, 30, 31. The oil flows back from the outlet space 32 through a pipe 33. 34 is an elastic seal ring between the ring part and the piston main body 3.

Fig.3 und 4 zeigen das weitere Ausführungsbeispiel eines Kolbens nach der Erfindung, und zwar ebenfalls nur den oberen Teil des Kolbens schematisch im Schnitt. Die Schnitte verlaufen entsprechend Linie IV-IV in Fig. 3, Linie III-III in Fig. 4.3 and 4 show the further embodiment of a piston according to of the invention, also only the upper part of the piston schematically in Cut. The sections run according to line IV-IV in Fig. 3, line III-III in Fig. 4.

41 ist der Mittelteil, 42 der Ringteil des Kopfteiles, 43 der Kolbenhauptkörper. Die Teile 41 und 42 sind an der Umfangsfläche 44 warm verschrumpft. 45 ist das Zuleitungsrohr für das Drucköl, 46 eine Verbindungsöffnung, 47, 48, 49 und 5o sind Kühlrippen, zwischen denen Kühlkanäle S I, 52, 53 und 54 in ähnlicher Weise wie in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. i und 2 gebildet werden. 55 ist ein Füllstück, -das auf dem Kolbenhauptkörper 43 aufgesetzt ist und eine Aussparung 56 zum Verteilen des Drucköles in beide Umfangsrichtungen enthält. 57 sind zwei Halbrings.tücke, die als Füllstücke in den Ringraum 58, 59 zwischen -dem Mittelteil 41 und dem Ringteil 42 eingesetzt sind. Von dem Ringraum ist 58 der Kühlraum seitlich, 59 der Kühlraum oberhalb der Halbringstücke 57. 6o sind Verbindungsschlitze, 61 ist ein Ringkanal in dem Ringteil 42 oberhalb des obersten Kolbenringes. 62 sind Befestigungsschrauben für die Halbringstücke 57. 65 ist eine Nut für einen Ölabstreifring an dem Kolbenhauptkörper 43., 66 ist eine der Befestigungsschrauben, die den Kopfteil mit dem Kolbenhauptkörper 43 verbinden. Die Kühlrippe 47 hat entsprechende Augen an den Stellen, an denen die Befestigungsschrauben 66 sie durchdringen. 67 sind Befestigungsschrauben für das Füllstück 55. 68 ist eine Mittelstütze des Kopfteiles mit einem Kühlraum 69 und Zu- und Abflußböhrungen 70. 71 ist das Austrittsrohr für das Öl, 72 eine Aussparung in- dem Füllstück 55 zum Sammeln des -Öles, 73 ein elastischer Dichtungsring.41 is the middle part, 42 the ring part of the head part, 43 the piston main body. The parts 41 and 42 are heat-shrunk on the circumferential surface 44. 45 is the feed pipe for the pressure oil, 46 a connection opening, 47, 48, 49 and 5o are cooling fins, between which cooling channels S I, 52, 53 and 54 in a similar manner to the embodiment according to FIGS. i and 2 are formed. 55 is a filler piece that is on the piston main body 43 is placed and a recess 56 for distributing the pressure oil in both circumferential directions contains. 57 are two half rings, which are used as filler pieces in the annular space 58, 59 Between the middle part 41 and the ring part 42 are inserted. From the annulus 58 is the cooling space on the side, 59 is the cooling space above the half-rings 57. 6o are connecting slots, 61 is an annular channel in the ring part 42 above the top one Piston ring. 62 are fastening screws for the half-rings 57. 65 is a Groove for an oil control ring on the piston main body 43., 66 is one of the fastening screws, which connect the head part to the piston main body 43. The cooling fin 47 has corresponding Eyes at the points where the fastening screws 66 penetrate them. 67 are fastening screws for the filler piece 55. 68 is a central support of the head part with a cooling chamber 69 and inlet and outlet holes 70. 71 is the outlet pipe for the oil, 72 a recess in the filler piece 55 for collecting the oil, 73 an elastic one Sealing ring.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Multi-part pistons intended for internal combustion engines of high specific power (especially for installation in motor vehicles) with a plate-like, pressure-oil-cooled, piston ring-bearing head part, which is detachably attached to the main piston body from the cylinder head and in the direction of the cylinder head, characterized in that said head part has the following Features: a) the head part is assembled (preferably by heat shrinking) from a middle part (1; 41) and an outer ring (ring part 2; 42) carrying piston rings, which is kept so narrow that its inner diameter is only slightly smaller than that inner diameter of the piston ring grooves (6); b) the outer ring (2; 42) is equipped with an annular cooling channel (23; 61) which is arranged above the uppermost collar ring groove (6) and the outer diameter of which is greater than the inner diameter of the piston ring grooves (6); c) the middle part (1; 41) and optionally also the outer ring (2; 42) rest on the main piston body (3; 43).

2. Piston according to claim i, characterized in that only the central part (1; 41) rests on the main piston body (3; 43), while between the outer ring (2; 42) and the main piston body (3; 43) an elastic seal ( 34; 73) is arranged.

3. Piston according to claim i or 2, characterized in that the outer ring (2; 42) carries all piston rings.

4. Piston according to claim i to 3, characterized in that the central part (1; 41) is shrunk from the top of the piston up to a collar-like extension of the outer ring (3; 43). Considered publications: German Patent Specifications No. 695 709, 733 038, 733 931; British Patent No. 659 127.