EP0804680B1 - Geschmiedeter oder gegossener kolbenkopf eines mehrteiligen kolbens - Google Patents

Geschmiedeter oder gegossener kolbenkopf eines mehrteiligen kolbens Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a forged or cast Piston head of a pendulum shaft piston for Internal combustion engines in which the piston crown faces radially outside in the ring section having the piston ring grooves merges with the underside of the Piston plate integrally connected supports at a distance from the Are attached to the inside of the ring section and in the Pin eye bores a piston pin carrying the piston skirt is storable.
  • a built-in piston is known from EP-A-0 019 323, at the upper piston part and lower piston part via collar-like Supports lie on top of each other and in the area of the divided Ringfelds are welded together.
  • FIG. 1 shows a cross section through a piston head for a multi-part piston for diesel engines along the Piston pin axis and plane including the piston axis, consisting of a one-piece forged from steel Combustion chamber trough (1) having a piston crown (2), radially after it the top ring groove adjoining the piston crown (2) on the outside having the upper part of the ring portion (3) and with Place the distance from the inside of the ring section (3) bearing the hubs (4) with the underside of the piston crown (2) connected supports (5).
  • the lower part (6) of the Ring section (3) consists of austenitic special cast iron or steel and is with the upper part over a weld seam (7) connected.
  • Bearing bushes (9) are in the pin hub bores (8) used.
  • FIG. 2 is a cross section through a piston head along the the piston pin axis and the plane including the piston axis shown for a piston in a multi-part design, in which the piston crown (10), the hubs (11), in their bores (12) Bearing bushes (13) are inserted, and the hubs (11) load-bearing supports (14) are forged in one piece from steel.
  • the one made separately from austenitic cast iron Ring section (15) is over a weld (16) with the Piston plate (10) connected.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the piston head Fig. 1 shown.
  • annulus located annulus is above the including the lower groove flank of the second ring groove horizontal plane an annular cross section trough-shaped sheet metal part (41) for forming a cooling channel (42) arranged.

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Abstract

Bei einem Kolbenkopf eines mehrteiligen Kolbens für Verbrennungskraftmaschinen geht der Kolbenboden radial nach außen in den die Kolbenringnuten aufweisenden Ringabschnitt über, die die Naben tragenden Abstützungen sind im Abstand von der Innenseite des Ringabschnitts angebracht, und in den Bolzenaugenbohrungen ist der den Kolbenschaft tragende Kolbenbolzen lagerbar. Eine verbesserte Herstellung des Kolbenkopfs wird dadurch erreicht, daß der Ringabschnitt über eine Schweiß-, Löt-, Reibschluß- oder Formschlußverbindung mit dem Kolbenboden verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen geschmiedeten oder gegossenen Kolbenkopf eines Pendelschaftkolbens für Verbrennungskraftmaschinen, bei dem der Kolbenboden radial nach außen in den die Kolbenringnuten aufweisenden Ringabschnitt übergeht und die die Naben tragenden mit der Unterseite des Kolbenbodens einstückig verbundenen Abstützungen im Abstand von der Innenseite des Ringabschnitts angebracht sind und in den Bolzenaugenbohrungen ein den Kolbenschaft tragende Kolbenbolzen lagerbar ist.
Bei einem solchen Kolben, der beispielsweise in der Firmenschrift: "75 Jahre Kolbenschmidt", Kolbenschmidt AG, Neckarsulm 1985, S. 60, beschrieben ist, sind die Führungs- und Abdichtfunktion voneinander getrennt. Der Kolbenkopf, der den Kolbenboden, den Ringabschnitt, die Naben und deren Abstützungen umfaßt, ist mit dem Kolbenschaft durch den Kolbenbolzen verbunden. Durch diese Bauweise ist der Kolbenschaft vom heißen Kolbenboden und Ringabschnitt besser abgeschirmt und kann also mit engerem Spiel als bei einteiligen Kolben eingebaut werden, was sich günstig auf die Laufruhe auswirkt. Die vom Kurbeltrieb verursachten Seitenkräfte sind zudem, infolge der gelenkigen Anbindung, von geringem Einfluß auf den Kolbenkopf. Dieser führt sich selbst im Zylinder und kann mit einem kleineren Spiel als dieses bei einem einteiligen Kolben möglich ist, betriebssicher eingebaut werden. Die Abdichtung gegen den Verbrennungsraum wird dadurch verbessert und die Durchblasemenge, die Verkokung der Ringnut und der Nutenverschleiß verringert. Bei dem in der Regel aus Stahl oder Gußeisen bestehenden durch Schmieden oder Gießen hergestellten Kolbenkopf gestaltet sich die Formgebung des hinter dem Ringfeld umlaufenden Kanals wegen der Größe der Naben ausgesprochen schwierig.
Aus der EP-A-0 019 323 ist ein gebauter Kolben bekannt, bei dem Kolbenoberteil und Kolbenunterteil über ringbundartige Abstützungen aufeinanderliegen und im Bereich des geteilten Ringfelds miteinander verschweißt sind.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolbenkopf der eingangs beschriebenen Gestalt für einen mehrteiligen Kolben so auszubilden, daß eine verbesserte Formgebung und eine bessere Bearbeitbarkeit insbesondere im Bereich des hinter dem Ringabschnitt umlaufenden Kanals möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch einen Kolbenkopf mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Die Verbundbauweise des Kolbenkopfs aus mehreren unterschiedlich gefertigten Rohteilen, die gleichzeitige Anwendung mehrerer Fügeverfahren zur Verbindung der Rohteile und die Kombination mehrerer Werkstoffe führt zu einem optimalen Kolbenbauteil.
Die Erfindung ist nachfolgend durch mehrere in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Kolbenkopf für einen mehrteiligen Kolben für Dieselmotoren entlang der Kolbenbolzenachse und Kolbenachse einschließenden Ebene, bestehend aus einem einteilig aus Stahl geschmiedeten eine Brennraummulde (1) aufweisenden Kolbenboden (2), dem radial nach außen an den Kolbenboden (2) anschließenden die oberste Ringnute aufweisenden oberen Teil des Ringabschnitts (3) und den mit Abstand von der Innenseite des Ringabschnitts (3) angebrachten die Naben (4) tragenden mit der Unterseite des Kolbenbodens (2) verbundenen Abstützungen (5). Der untere Teil (6) des Ringabschnitts (3) besteht aus austenitischem Sondergußeisen oder Stahl und ist mit dem oberen Teil über eine Schweißnaht (7) verbunden. In die Bolzennabenbohrungen (8) sind Lagerbuchsen (9) eingesetzt.
In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch einen Kolbenkopf entlang der die Kolbenbolzenachse und die Kolbenachse einschließenden Ebene für einen Kolben in mehrteiliger Bauweise dargestellt, bei dem der Kolbenboden (10), die Naben (11), in deren Bohrungen (12) Lagerbuchsen (13) eingesetzt sind, und die die Naben (11) tragenden Abstützungen (14) einteilig aus Stahl geschiedet sind. Der getrennt aus austenitischem Gußeisen hergestellte Ringabschnitt (15) ist über eine Schweißnaht (16) mit dem Kolbenboden (10) verbunden.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausgestaltung des Kolbenkopfes nach Fig. 1 dargestellt. In dem hinter der Innenseite des Ringabschnitts (3) befindlichen Ringraum ist oberhalb der die untere Nutenflanke der zweiten Ringnute einschließenden horizontalen Ebene ein kreisringförmiges im Querschnitt trogförmiges Blechteil (41) zur Bildung eines Kühlkanals (42) angeordnet.
Zur Herstellung der Verbundbauweise des Kolbenkopfs sind praktisch alle Schweiß- sowie Lötverfahren geeignet.

Claims (4)

  1. Geschmiedeter oder gegossener Kolbenkopf eines Pendelschaftkolbens für Verbrennungskraftmaschinen, bei dem der Kolbenboden (2, 10) radial nach außen in den die Kolbenringnuten aufweisenden Ringabschnitt (3, 15) übergeht und die die Naben (4, 11) tragenden mit der Unterseite des Kolbenbodens einstückig verbundenen Abstützungen (5, 14) im Abstand von der Innenseite des Ringabschnitts angebracht sind und in den Bolzenaugenbohrungen (8, 12) ein den Kolbenschaft tragender Kolbenbolzen lagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringabschnitt (3, 15) oder ein unterer Teil (6) des Ringabschnitts (3), über eine Schweiß-, Löt-, Reibschluss- oder Formschlussverbindung mit dem Kolbenboden (2, 10) bzw. einem oberen Teil des Ringabschnitts (3) verbunden ist.
  2. Kolbenkopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenboden aus Stahl, vorzugsweise Vergütungsstahl und Schmiedestahl, Gußeisen, vorzugsweise Gußeisen mit Kugelgraphit, Tempergußeisen oder Aluminid-Werkstoff, insbesondere TiAl3 und Ni3Al, und der Ringabschnitt aus einer Aluminiumkolbenlegierung, aus austenitischem Sondergußeisen oder aus einem der Werkstoffe des Kolbenbodens besteht.
  3. Kolbenkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem hinter der Innenseite des Ringabschnitts (3) befindlichen Ringraum oberhalb einer die untere Nutenflanke der zweiten Ringnute einschließenden horizontalen Ebene ein kreisringförmiges ebenes oder im Querschnitt trogförmiges Blech (41) zur Begrenzung eines Kühlkanals (42) angeordnet und stoffschlüssig mit der Schweiß- oder Lötnaht (7) verbunden ist.
  4. Kolbenkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Weite des Kühlkanals beidseitig einer oberhalb der zweiten Ringnute verlaufenden horizontalen Ebene um wenigstens 0,2mm größer ist als an der engsten Stelle des Kühlkanals.
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