EP0697513A1 - Gebauter Kolben für Verbrennungsmotoren - Google Patents

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EP0697513A1
EP0697513A1 EP95109581A EP95109581A EP0697513A1 EP 0697513 A1 EP0697513 A1 EP 0697513A1 EP 95109581 A EP95109581 A EP 95109581A EP 95109581 A EP95109581 A EP 95109581A EP 0697513 A1 EP0697513 A1 EP 0697513A1
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combustion engine
solid lubricant
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0015—Multi-part pistons
    • F02F3/0023—Multi-part pistons the parts being bolted or screwed together
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    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/20—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to a piston built for internal combustion engines with the features according to the preamble of the claim.
  • Such a piston built for internal combustion engines is known from DE-PS 36 33 134.
  • this built piston with a piston body made of light metal and a piston head made of an iron material, which is supported with the end face of an annular support collar arranged on the inside on an annular support rib arranged on the upper side of the lower piston part, and which by means of several parallel to the piston axis in the area the ring rib arranged screws is connected to the lower piston part, the supporting surface of the annular rib of the lower piston part is covered by a thin, smooth and hard layer of a highly wear-resistant material.
  • a layer of highly wear-resistant material is intended to effectively protect the softer base material of the lower piston part from material erosion due to fretting corrosion.
  • Such layers are relatively expensive and the application of the layer, such as. B. in detonation spraying or by electrodeposition is very expensive.
  • the present invention is concerned with the problem of finding a resistant layer in a built-in piston for the bearing surface between the upper and lower piston parts, which layer is particularly simple and environmentally friendly to raise and is relatively cheap.
  • Such a layer is known per se as a running layer for a piston from DE-OS 41 33 546.
  • a running layer which is generally known to be soft and abrasion-resistant, for coating the contact surface of the upper and lower piston parts of a built-up piston from different materials, in order to prevent signs of wear from fretting corrosion.
  • a layer of solid lubricant bonded in hardened resin can be used even at very high surface pressures and short glide paths - the amplitudes of the relative movements between the upper and lower piston parts are less than 1 mm - and offers effective wear protection.
  • An upper piston part 1 with an inner annular rib 2 is connected to a lower piston part 4 via screws 3.
  • the screws 3 engage on the ring rib 2 in threaded blind holes 5.
  • a layer 6 of solid lubricant, such as graphite, bonded in hardened resin is applied, for example, by spraying on the ring-rib-like contact surface 7 of the lower piston part 4.
  • the contact surfaces 8 and 9 can also be coated will.
  • the layer can also be applied by simple brushing or using the screen printing method known per se.
  • the layer has a thickness of between 10 and 30 micrometers, the solid lubricant particles being between 1 and 10 micrometers in size and the proportion of solid lubricant particles being between 30 and 60% by weight.
  • Curable polyimide is to be used as the binder.
  • solvent in the material applied to produce the layer for example by screen printing, which can be, for example, N-methyl-pyrrolidone (NMP).
  • NMP N-methyl-pyrrolidone
  • the proportion of the solvent in the layer starting material to be applied is approximately 50% by weight.
  • the temperature for curing is 150 degrees to 220 degrees Celsius, and curing takes between 10 and 30 minutes.
  • a layer for the bearing surface between the upper and lower parts of the piston is surprisingly found in a built piston, which layer is relatively cheap and can be applied with little effort.

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Abstract

Bei einem gebauten Kolben mit einem aus einem Eisenwerkstoff bestehenden Kolbenoberteil (1) und einem aus einem Leichtmetall oder Gußeisen bestehenden Kolbenunterteil (4), die über ringrippenartige Auflageflächen aneinander anliegen und über in Sacklochgewindebohrungen (5) der Ringrippen (2) des Kolbenoberteils (1) eingreifende in Kolbenlängsachse verlaufende Schrauben (3) miteinander verbunden sind, soll mindestens eine der Auflageflächen mit einer Schicht (6) aus in aushärtbarem Harz gebundenem Festschmierstoff versehen sein, um einen Verschleißschutz zu gewährleisten. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen gebauten Kolben für Verbrennungsmotoren mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
  • Ein derartiger gebauter Kolben für Verbrennungsmotoren ist aus der DE-PS 36 33 134 bekannt. Bei diesem gebauten Kolben mit einem aus Leichtmetall bestehenden Kolbenkörper und einem aus einem Eisenwerkstoff bestehenden Kolbenboden, der sich mit der Stirnfläche eines an seiner Innenseite angeordneten ringförmigen Tragbundes auf einer an der Oberseite des Kolbenunterteils angeordneten ringförmigen Tragrippe abstützt und der mittels mehrerer parallel zur Kolbenachse im Bereich der Ringrippe angeordneter Schrauben mit dem Kolbenunterteil verbunden ist, ist die tragende Fläche der Ringrippe des Kolbenunterteils von einer dünnen, glatten und harten Schicht aus einem hochverschleißfesten Material bedeckt. Durch eine solche Schicht aus hochverschleißfestem Material soll der weichere Grundwerkstoff des Kolbenunterteils wirksam vor einem Materialabtrag durch Reibkorrosion geschützt werden.
  • Derartige Schichten sind relativ teuer und das Aufbringen der Schicht, wie z. B. im Detonationsspritzverfahren oder durch galvanische Abscheidung, ist sehr aufwendig.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, bei einem gebauten Kolben für die Auflagefläche zwischen Kolbenober- und Kolbenunterteil eine widerstandsfähige Schicht zu finden, die insbesondere einfach und umweltfreundlich aufzubringen und relativ billig ist.
  • Gelöst wird dieses Problem mit einer Schicht mit den Merkmalen nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs.
  • Eine derartige Schicht ist an sich als Laufschicht für einen Kolben aus der DE-OS 41 33 546 bekannt. Es hat jedoch nicht nahegelegen, eine an sich gemeinhin als weich und abriebfreudig bekannte Laufschicht für eine Beschichtung der Anlagefläche von Kolbenober- und Kolbenunterteil eines gebauten Kolbens aus unterschiedlichen Werkstoffen zu verwenden, um dort Verschleißerscheinungen durch Reibkorrosion zu verhindern. Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß eine derartige Schicht aus in ausgehärtetem Harz gebundenem Festschmierstoff auch bei sehr hohen Flächenpressungen und kurzen Gleitwegen - die Amplituden der Relativbewegungen zwischen Kolbenober- und Kolbenunterteil sind kleiner als 1 mm - einsatzfähig ist und wirksamen Verschleißschutz bietet.
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, das einen erfindungsgemäßen Kolben in Seitenansicht im Schnitt zeigt.
  • Ein Kolbenoberteil 1 mit einer inneren Ringrippe 2 ist über Schrauben 3 mit einem Kolbenunterteil 4 verbunden. Die Schrauben 3 greifen an der Ringrippe 2 jeweils in Gewindesacklochbohrungen 5 ein. Eine Schicht 6 aus in ausgehärtetem Harz gebundenem Festschmierstoff, wie z.B. Graphit, ist beispielsweise durch Spritzen auf der ringrippenartigen Auflagefläche 7 des Kolbenunterteils 4 aufgebracht. Zusätzlich können auch die Kontaktflächen 8 und 9 beschichtet werden.
  • Das Aufbringen der Schicht kann auch durch einfaches Pinseln oder mit dem an sich bekannten Siebdruckverfahren erfolgen.
  • Die Schicht besitzt eine Dicke zwischen 10 und 30 Mymeter, wobei die Festschmierstoff-Partikel in einer Größe zwischen 1 und 10 Mymeter liegen und der Anteil der Festschmierstoff-Partikel zwischen 30 und 60 Gewichts-% betragen soll. Als Bindemittel soll aushärtbares Polyimid verwendet werden.
  • In dem zur Erzeugung der Schicht beispielsweise im Siebdruckverfahren aufgetragenen Material befindet sich ein Lösemittel, das beispielsweise N-Methyl-Pyrrolidon (NMP) sein kann. Der Anteil des Lösemittels im aufzutragenden Schichtausgangsmaterial liegt bei etwa 50 Gewichts-%.
  • Die Temperatur für das Aushärten beträgt 150 Grad bis 220 Grad Celsius, und das Aushärten erfolgt in einer Zeit zwischen 10 und 30 Minuten.
  • Mit einer derartigen Ausführung wird bei einem gebauten Kolben überraschenderweise eine Schicht für die Auflagefläche zwischen Kolbenober- und Kolbenunterteil gefunden, die relativ billig ist und ohne großen Aufwand aufgebracht werden kann.

Claims (2)

  1. Gebauter Kolben für Verbrennungsmotoren mit einem aus einem Eisenwerkstoff bestehenden Kolbenoberteil und einem aus Leichtmetall oder Gußeisen bestehenden Kolbenunterteil, die über ringrippenartige Auflageflächen aneinander anliegend axial miteinander verschraubt sind, wobei mindestens eine der Auflageflächen mit einer Schicht überzogen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schicht (6) aus in ausgehärtetem Harz gebundenem Festschmierstoff besteht.
  2. Gebauter Kolben nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Festschmierstoff Graphit verwendet wird.
EP95109581A 1994-08-19 1995-06-21 Gebauter Kolben für Verbrennungsmotoren Expired - Lifetime EP0697513B1 (de)

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