EP0697513B1 - Gebauter Kolben für Verbrennungsmotoren - Google Patents

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EP0697513B1
EP0697513B1 EP95109581A EP95109581A EP0697513B1 EP 0697513 B1 EP0697513 B1 EP 0697513B1 EP 95109581 A EP95109581 A EP 95109581A EP 95109581 A EP95109581 A EP 95109581A EP 0697513 B1 EP0697513 B1 EP 0697513B1
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EP
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piston
internal combustion
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combustion engine
solid lubricant
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Kurt Maier
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Mahle GmbH
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Mahle GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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 
    • F02F3/16—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 built piston for internal combustion engines with the features according to the preamble of the claim.
  • Such a piston is built for internal combustion engines known from DE-PS 36 33 134.
  • this built piston with a piston body made of light metal and a piston crown made of an iron material, the arranged with the face of one on its inside ring-shaped support collar on one at the top of the lower piston part arranged annular support rib supports and by means of several parallel to the piston axis screws arranged in the area of the ring rib with the Piston lower part is connected, is the bearing surface of the Ring rib of the piston lower part of a thin, smooth and hard layer made of a highly wear-resistant material covered.
  • a layer of highly wear-resistant Material should be the softer base material of the lower piston part effective against material erosion due to fretting corrosion to be protected.
  • Such layers are relatively expensive and the application the layer, e.g. B. in the detonation spray process or due to galvanic deposition is very complex.
  • the present invention addresses the problem in a built piston for the contact surface between Piston upper and lower piston part a resistant Find layer that is particularly simple and environmentally friendly to raise and is relatively cheap.
  • Such a layer is in itself a running layer for one Piston known from DE-OS 41 33 546. However, it has not nearby, one generally considered soft and abrasion-friendly known running layer for a coating of the Contact surface of the upper and lower piston parts of a built To use pistons made of different materials, to show signs of wear due to fretting corrosion prevent. Surprisingly, it has now been found that a such layer of bonded in cured resin Solid lubricant even at very high surface pressures and short glide paths - the amplitudes of the relative movements between the upper and lower parts of the piston are smaller than 1 mm - is operational and offers effective wear protection.
  • the invention is based on a preferred, in the embodiment shown in the drawing, the one piston according to the invention in side view shows in section.
  • a piston upper part 1 with an inner annular rib 2 is over Screws 3 connected to a lower piston part 4.
  • the Screws 3 engage the ring rib 2 in threaded blind holes 5 a.
  • a layer 6 in cured Resin-bound solid lubricant, e.g. Graphite, is for example by spraying on the ring rib-like Support surface 7 of the lower piston part 4 applied.
  • the contact surfaces 8 and 9 can also be coated will.
  • the layer can also be applied by simple brushing or with the known screen printing method.
  • the layer has a thickness between 10 and 30 mm, the solid lubricant particles in a size between 1 and 10 mymeters are and the proportion of solid lubricant particles should be between 30 and 60% by weight.
  • Curable polyimide is to be used as the binder.
  • a solvent for example, N-methyl-pyrrolidone (NMP) can.
  • NMP N-methyl-pyrrolidone
  • the proportion of the solvent in the layer starting material to be applied is about 50% by weight.
  • the temperature for curing is 150 degrees to 220 Degrees Celsius, and curing takes place in between 10 and 30 minutes.
  • the piston has a layer for the bearing surface found between the upper and lower piston parts, the is relatively cheap and can be applied with little effort can.

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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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