EP1878902A2 - Kühlkanalkolben für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1878902A2
EP1878902A2 EP20070012121 EP07012121A EP1878902A2 EP 1878902 A2 EP1878902 A2 EP 1878902A2 EP 20070012121 EP20070012121 EP 20070012121 EP 07012121 A EP07012121 A EP 07012121A EP 1878902 A2 EP1878902 A2 EP 1878902A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
contact zone
piston according
coolant channel
joining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20070012121
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Gniesmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KS Kolbenschmidt GmbH
Original Assignee
KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KS Kolbenschmidt GmbH filed Critical KS Kolbenschmidt GmbH
Publication of EP1878902A2 publication Critical patent/EP1878902A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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

Definitions

  • Steel one-piece cooling channel piston for an internal combustion engine which includes at least one radially surrounding, the piston crown adjacent, for the application of a coolant cooling channel and includes a top and a lower part, which are supported via joining webs and interconnected.
  • a one-piece cooling channel piston known, comprising two separately manufacturable components, which are joined together by a friction welding method cohesively.
  • a cooling channel to the annular field of the piston radially spaced and circumferential, in the direction of a pin bore open, narrow-dimensioned annular channel is provided.
  • a cooling medium in particular the lubricating oil of the internal combustion engine. Due to its location, this cooling channel allows only local cooling, which is not sufficient, at least for highly stressed pistons.
  • a cooling channel segment made of cast iron which comprises a cavity and annular webs.
  • the use of such expensive, abrasion-resistant material for the low thermal conductivity cooling channel segment has little cooling effect and results in an adverse cost increase.
  • the present invention has for its object to optimize the cooling of a thermally highly stressed steel piston cost.
  • the invention is based on the finding that the fatigue strength and the service life of the steel piston in highly stressed internal combustion engines are influenced in particular by the efficiency of the cooling, the coolant supply, thermally stressed zones of the piston.
  • the invention is therefore based on the features of the main claim of a piston which includes at least two cooling channels, each spaced over all thermally highly stressed zones of the piston, in particular the piston crown and the ring carrier extend.
  • the steel piston according to the invention further comprises an upper part and a lower part, which are supported via radially spaced joining webs to form a contact zone. To achieve an effective fastening, the joining webs are permanently fixed in position in the region of the contact zone by way of a cohesive or positive and / or non-positive connection.
  • the structure of the piston further includes largely encircling closed, outer joints, as well as segment-like trained, partial passages having inner joints.
  • the passages in the region of the inner joining webs which can also be referred to as transfer openings, effect a desired intensive coolant exchange between the cooling passages, within the sealed cooling channel system.
  • This construction according to the invention forms a piston with large-dimensioned cooling channels, which bring about optimum inflow of the coolant.
  • the constructive concept according to the invention optimizes the piston cooling, which thus meets the cooling requirements imposed on pistons for highly stressed internal combustion engines.
  • the piston according to the invention thus withstands the highest loads and can be used in internal combustion engines with high power density. Due to coordinated wall thicknesses of the cooling channels and the joints, a structurally solid piston is realized, which withstands the highest demands and which can be produced cost-effectively.
  • the inner cooling channel is designed like a dome and thereby follows a distance from a central contour of the trough-shaped formed in the piston crown piston recess. This results in a large-volume, the coolant absorption magnifying inner cooling channel, which improves the shaker effect of the piston, whereby the overall cooling effect of the piston can be significantly increased.
  • the central cooling channel is enclosed by the inner joint webs of the upper part and the lower part.
  • the further outer, annular running cooling channel exceeds a length measure of the ring field including the ring carrier and is bounded laterally by the inner and outer joint webs.
  • the outer cooling channel follows at a distance from an edge zone of the piston recess, so that the cooling channels largely follow the geometric shape of the piston recess, are integrated in the piston.
  • both the inner and the outer cooling channel extend into the lower part of the piston.
  • the cooling channels thus capture all thermally stressed piston zones.
  • the location of the cooling channels in conjunction with their joints and passages thus ensures an optimized cooling effect of the piston.
  • the large-volume cooling channels reduce the weight of the piston.
  • the said cooling channels are advantageously designed so that the contact zones of the joining webs are positioned offset from one another.
  • the contact zone of the inner joining webs and the passages connected thereto are preferably in the region of half the longitudinal extent of the outer cooling channel and thus in the middle of the annular field. This layer optimizes or intensifies the coolant exchange between the cooling channels.
  • the position of the contact zone of the outer joint web advantageously coincides with the installation position of the lower piston ring of the ring field. This forms a closed, separation-free ring field.
  • a most consistent position between the inner and outer contact zones may be provided.
  • a toothing in the region of the inner contact zone offers.
  • the upper part in the region of the joining web comprises an external toothing, which interacts with an internal toothing of the joining web of the lower part.
  • a toothing in the circumferential direction similar to a clutch or a bayonet lock, which defines an end stop at the same time after a twist angle between the upper part and the lower part.
  • the joining part associated with the upper part may have an outer toothing or an inner toothing which engages in a corresponding counter-toothing of the joining web on the lower part.
  • the clamping connection is formed by a rotation of the upper part to the lower part comparable to a clutch.
  • the invention includes a cohesive connection.
  • a welding in particular a friction welding of the outer contact zone, is preferably provided for this purpose. Regardless of the welding process used, this does not require rotation of the piston.
  • the weld is suitable both as a sole fuse and in combination with one of the aforementioned positive or non-positive fastenings between the upper part and the lower part in the region of the inner contact zone.
  • this each comprises a cast or forged steel upper part and lower part, which are permanently connected in accordance with the measures described above for attachment in the region of the contact zones.
  • FIGS. 1 to 6 The description of the figures below explains various exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 to 6 of cooling channel pistons configured according to the invention.
  • FIG. 1 shows a piston 1 according to the invention, designed as a steel piston, in an embodiment according to the invention.
  • the piston 1 comprises an upper part 2 and a lower part 3, which are supported via radially spaced joining webs.
  • the upper part 2 includes an inner joining web 4a which corresponds to a joining web 5a associated with the lower part 3, wherein the joining webs 4a, 5a are supported via a first contact zone 6a.
  • the piston 1 includes an outer, the upper part 2 associated joint 7a and a lower, the lower part 3 associated joint 8a, which were supported via a contact zone 9a.
  • the joining webs 4a, 5a define on the outside a central cooling channel 10 integrated centrally in the piston 1.
  • This dome-shaped cooling channel 10 follows at a distance a contour of a piston recess 11 which is introduced into a piston head 14.
  • a second, keeled, annular cooling channel 12 of the piston 1 is bounded on the inside by the connecting webs 4a, 5a and on the outside by the joint webs 7a, 8a.
  • the cooling channel 12 is spaced from an edge contour of the piston recess 11. A longitudinal extent of the cooling channel 12 thereby exceeds a ring field thirteenth
  • the inner contact zone 6a is designed as a, segment 18 enclosing passages support.
  • the circumferentially arranged in the piston 1 passages 18 cause in the operating condition of the piston 1 a desired coolant exchange between the cooling channel 10 and the cooling channel 12.
  • cohesive and / or non-positive connections are provided.
  • the joining webs 7a, 8a are welded, for which purpose a friction welding is suitable which does not require rotation of the piston 1.
  • the joining webs 4a, 5a of the contact zone 6a are positively connected via a radial toothing 15a, of which segments 16a are shown in FIG. Figures 3 and 4 show in detail the structure of the toothing 15a.
  • a press connection with which the joining webs 4a, 5a are effectively connected is suitable.
  • FIG. 2 shows the piston 1 with contact zones deviating from FIG. The following description therefore relates exclusively to distinguishing features between FIGS. 1 and 2.
  • a screw connection 20 is provided between the joining webs 4b, 5b, which surround the inner cooling channel 10.
  • the joining web 5b connected to the lower part 3 is provided with an external thread which engages positively in an internal thread of the joining web 4b connected to the upper part 2.
  • the joining web 5b may have an internal thread and the joining web 4b an external thread.
  • the design of the joining web 4b provides that the joining web 4b is supported by segments 17 forming passages 18.
  • the position of the outer contact zone 9b coincides with the installation position of a lower piston ring. Due to the stepped arrangement of the contact zones 6b, 9b, characterized by the dimension "s", a position of the passages 18 in the region of the contact zone 9b, which coincides as far as possible with a center of the longitudinal extent of the outer cooling channel 12. This situation favors optimum coolant exchange between the cooling channels 10, 12 which form a closed cooling channel system, which are arranged predominantly in the upper part 2 and extend in regions as far as the lower part 3.
  • Figures 3 and 4 show in detail drawings the upper part 2 and the lower part 3.
  • the arrangement and design of the segments 16a and 16b is clarified, which together form a toothing 15a shown in Figure 1.
  • the tooth profile of the segments 16a is directed radially outward and the tooth profile of the segments 16b radially inward.
  • the circumferentially distributed within the upper part 2 positioned, integrally connected to the joints 4a segments 16a are arranged so that these form-fitting manner with associated, integrally connected to the joint 5a segments 16b of the lower part 3 cooperate.
  • FIGS. 5 and 6 A further embodiment is shown in FIGS. 5 and 6 in order to positively connect the inner joining webs 4c, 5c in the region of the contact zone 6c.
  • the upper part 2 arranged within a circular surface of the joint 4 c segments 19 a, which have a circumferentially aligned tooth profile and which cooperate with corresponding segments 19 b, which are integrally connected to the joint 5 c of the lower part 3.
  • the segments 19a, 19b form a toothing 15b.
  • This compound which can also be referred to as a clamp or bayonet closure, effects a securing effect by twisting the upper part 2 to the lower part 3, wherein the segments 19a, 19b are simultaneously positioned in an end position determined by the profile of the segments 19a, 19b.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen einteiligen, aus Stahl hergestellten Kolben (1) für eine Brennkraftmaschine, der zwei von einem Kühlmittel beaufschlagbare Kühlkanäle (10, 12) einschließt. Der Aufbau des Kolbens (1) umfasst ein Oberteil (2) und ein Unterteil (3), die über Fügestege (4a, 5a; 8a, 9a) im Bereich von Kontaktzonen (6a, 9a) abgestützt und miteinander verbunden sind. In der äußeren Kontaktzone (9a) sind die Fügestege (7a, 8a) verschweißt. Zur Fixierung der Fügestege (4a,5a) ist im Bereich der Kontaktzone (6a) eine formschlüssige, partielle Durchtritte (18) einschließende Verbindung vorgesehen.

Description

  • Einteiliger Kühlkanalkolben aus Stahl für eine Brennkraftmaschine, der zumindest einen radial umlaufenden, dem Kolbenboden benachbarten, zur Beaufschlagung von einem Kühlmittel bestimmten Kühlkanal einschließt und ein Oberteil und ein Unterteil umfasst, die über Fügestege abgestützt und miteinander verbunden sind.
  • Aus der US 6,155,157 ist ein einteiliger Kühlkanalkolben bekannt, der zwei separat voneinander herstellbare Bauteile umfasst, die über ein Reibschweißverfahren stoffschlüssig zusammengefügt sind. Als Kühlkanal ist ein zu dem Ringfeld des Kolbens radial beabstandeter und umlaufender, in Richtung einer Bolzenbohrung offener, schmal dimensionierter Ringkanal vorgesehen. Über eine ortsfest positionierte Spritzdüse wird der Kühlkanal von einem Kühlmedium, insbesondere dem Schmieröl der Brennkraftmaschine beaufschlagt. Dieser Kühlkanal ermöglicht aufgrund seiner Lage nur eine lokale Kühlung, die zumindest für hochbelastete Kolben nicht ausreichend ist.
  • Gemäß dem Japanischen Gebrauchsmuster JP 52 346-1983 ist in dem Kolbenkopf ein einstückig gestaltetes Kühlkanalsegment aus Gußeisen integriert, das einen Hohlraum sowie Ringstege umfasst. Die Verwendung eines derart teuren, abriebfesten Materials für das Kühlkanalsegment mit niedriger Wärmeleitfähigkeit besitzt eine nur geringe Kühlwirkung und hat einen nachteiligen Kostenanstieg zur Folge.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlung eines thermisch hochbelasteten Stahlkolbens kostengünstig zu optimieren.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Dauerfestigkeit und die Lebensdauer des Stahlkolbens in hochbelasteten Brennkraftmaschinen insbesondere von der Effizienz der Kühlung, der Kühlmittel-Beaufschlagung, thermisch beanspruchter Zonen des Kolbens beeinflusst werden.
  • Die Erfindung geht daher gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs von einem Kolben aus, der zumindest zwei Kühlkanäle einschließt, die sich jeweils beabstandet über alle thermisch hochbeanspruchten Zonen des Kolbens, insbesondere den Kolbenboden und den Ringträger erstrecken. Der erfindungsgemäße Stahlkolben umfasst weiterhin ein Oberteil und ein Unterteil, die über radial beabstandete Fügestege abgestützt sind unter Bildung einer Kontaktzone. Zur Erzielung einer wirksamen Befestigung sind die Fügestege im Bereich der Kontaktzone über eine stoffschlüssige oder formschlüssige und / oder kraftschlüssige Verbindung dauerhaft lagefixiert. Der Aufbau des Kolbens schließt weiterhin weitestgehend umlaufende geschlossen, äußere Fügestege, sowie segmentartige ausgebildete, partielle Durchtritte aufweisende innere Fügestege ein. Die Durchtritte im Bereich der inneren Fügestege, die auch als Übertrittsöffnungen zu bezeichnen sind, bewirken einen gewünschten intensiven Kühlmittelaustausch zwischen den Kühlkanälen, innerhalb des verschlossenen Kühlkanalsystems. Dieser erfindungsgemäße Aufbau bildet einen Kolben mit großdimensionierten Kühlkanälen, die eine optimale Zuströmung des Kühlmittels bewirken. Das erfindungsgemäße konstruktive Konzept optimiert die Kolbenkühlung, die damit die Anforderungen hinsichtlich der Kühlung erfüllt, die an Kolben für hochbelastete Brennkraftmaschinen gestellt werden. Der erfindungsgemäße Kolben hält damit höchsten Belastungen stand und ist in Brennkraftmaschinen mit hoher Leistungsdichte einsetzbar. Bedingt durch abgestimmte Wandstärken der Kühlkanäle und der Fügestege wird ein strukturfester Kolben realisiert, der höchsten Anforderungen standhält und der kostengünstig hergestellt werden kann.
  • Weitere konstruktive Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der unabhängigen, nachfolgend erläuterten Ansprüche 2 bis 13.
  • Gemäß einer bevorzugten Gestaltung ist der innere Kühlkanal kuppelartig ausgeführt und folgt dabei beabstandet einer zentrischen Kontur der wannenförmig in dem Kolbenboden ausgebildeten Kolbenmulde. Damit stellt sich ein großvolumiger, die Kühlmittelaufnahme vergrößernder innerer Kühlkanal ein, der die Shakerwirkung des Kolbens verbessert, wodurch insgesamt die Kühlwirkung des Kolbens deutlich gesteigert werden kann. Außenseitig wird der zentrale Kühlkanal von den inneren Fügestegen des Oberteils und des Unterteils umschlossen.
  • Der weitere äußere, kreisringförmig ausgeführte Kühlkanal übertrifft ein Längenmaß des Ringfeldes einschließlich des Ringträgers und wird seitlich von den inneren und den äußeren Fügestegen begrenzt. In Richtung des Kolbenbodens folgt der äußere Kühlkanal beabstandet einer Randzone der Kolbenmulde, so dass die Kühlkanäle weitestgehend der geometrischen Formgebung der Kolbenmulde folgend, in dem Kolben integriert sind.
  • Bereichsweise erstrecken sich sowohl der innere als auch der äußere Kühlkanal bis in das Unterteil des Kolbens. Die Kühlkanäle erfassen somit alle thermisch stark beanspruchten Kolbenzonen. Die Lage der Kühlkanäle in Verbindung mit deren Fügestegen und Durchtritten gewährleistet somit eine optimierte Kühlwirkung des Kolbens. Außerdem verringern die großvolumig gestalteten Kühlkanäle das Kolbengewicht.
  • Die genannten Kühlkanäle sind vorteilhaft so gestaltet, dass die Kontaktzonen der Fügestege versetzt zueinander positioniert sind. Die Kontaktzone der inneren Fügestege und damit verbunden die Durchtritte befinden sich bevorzugt im Bereich der halben Längserstreckung des äußeren Kühlkanals und damit in Mitte des Ringfeldes. Diese Lage optimiert bzw. intensiviert den Kühlmittelaustausch zwischen den Kühlkanälen.
  • Die Lage der Kontaktzone des äußeren Fügestegs stimmt vorteilhaft überein mit der Einbaulage von dem unteren Kolbenring des Ringfeldes. Dadurch bildet sich ein geschlossenes, trennungsfreies Ringfeld. Alternativ dazu kann bei Bedarf eine weitestgehende übereinstimmende Lage zwischen der inneren und der äußeren Kontaktzonen vorgesehen werden.
  • Als bevorzugte formschlüssige Verbindung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil bietet sich eine Verzahnung im Bereich der inneren Kontaktzone an. Dazu umfasst beispielsweise das Oberteil im Bereich des Fügestegs eine Außenverzahnung, die mit einer Innenverzahnung des Fügestegs des Unterteils zusammenwirkt. Alternativ dazu eignet sich eine Verzahnung in Umfangsrichtung, ähnlich einer Kupplung oder einem Bajonettverschluß, die gleichzeitig nach einem Verdrehwinkel zwischen dem Oberteil und dem Unterteil einen Endanschlag definiert.
  • Außerdem bietet es sich an, eine Verschraubung als formschlüssige Verbindung vorzusehen. Dabei kann der dem Oberteil zugehörige Fügesteg eine Außenverzahnung oder eine Innenverzahnung aufweisen, die in eine entsprechende Gegenverzahnung des Fügestegs an dem Unterteil eingreift.
  • Zur Schaffung einer kraftschlüssigen Verbindung bietet es sich an, zumindest im Bereich einer Kontaktzone das Oberteil und das Unterteil mittels einer Klemmverbindung oder Presspassung zu fixieren und zu befestigen. Die Klemmverbindung entsteht durch ein Verdrehen von dem Oberteil zu dem Unterteil vergleichbar einer Kupplung.
  • Als Maßnahme eine kraftschlüssige und / oder eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil wirksam zu sichern und zu fixieren, schließt die Erfindung eine stoffschlüssige Verbindung ein. Bevorzugt ist dazu eine Schweißung, insbesondere eine Reibschweißung der äußeren Kontaktzone vorgesehen. Unabhängig von dem eingesetzten Schweißverfahren erfordert dieses keine Rotation des Kolbens. Die Schweißung ist sowohl als alleinige Sicherung geeignet als auch in einer Kombination mit einer der zuvor erwähnten formschlüssigen oder kraftschlüssigen Befestigungen zwischen dem Oberteil und dem Unterteil im Bereich der inneren Kontaktzone.
  • Zur Darstellung des erfindungsgemäßen Stahlkolbens umfasst dieser jeweils ein aus Stahl gegossenes oder geschmiedetes Oberteil und Unterteil, die gemäß den zuvor beschriebenen Maßnahmen zur Befestigung im Bereich der Kontaktzonen dauerhaft verbunden sind.
  • Die Figurenbeschreibung erläutert nachfolgend verschiedene, in den Figuren 1 bis 6 dargestellte Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäß ausgestalteten Kühlkanalkolben.
  • Es zeigen:
    • Figur 1,
    ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kühlkanalkolbens in einem Teilschnitt;
    Figur 2
    ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kühlkanalkolbens in einem Teilschnitt;
    Figur 3
    ein Oberteil des Kolbens in dreidimensionaler Ansicht mit einer radial nach außen gerichteten Verzahnung;
    Figur 4
    ein Unterteil des Kolbens in dreidimensionaler Ansicht mit einer radial nach innen gerichteten Verzahnung;
    Figur 5
    ein Oberteil des Kolbens in dreidimensionaler Ansicht mit einer in Umfangsrichtung ausgerichteten Verzahnung;
    Figur 6
    ein Unterteil des Kolbens in dreidimensionaler Ansicht mit einer in Umfangsrichtung ausgerichteten Verzahnung.
  • Die Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kolben 1, ausgeführt als Stahlkolben, in einer erfindungsgemäßen Ausführung. Der Kolben 1 umfasst ein Oberteil 2 und ein Unterteil 3, die über radial beabstandete Fügestege abgestützt sind. Dazu schließt das Oberteil 2 einen inneren Fügesteg 4a ein, der mit einem dem Unterteil 3 zugeordneten Fügesteg 5a korrespondiert, wobei die Fügestege 4a, 5a über eine erste Kontaktzone 6a abgestützt sind. Weiterhin schließt der Kolben 1 einen äußeren, dem Oberteil 2 zugehörigen Fügesteg 7a sowie einen unteren, dem Unterteil 3 zugeordneten Fügesteg 8a ein, die sich über eine Kontaktzone 9a abstützten. Die Fügestege 4a, 5a begrenzen außenseitig einen zentral in dem Kolben 1 integrierten inneren Kühlkanal 10. Dieser kuppelartig gestaltete Kühlkanal 10 folgt beabstandet einer Kontur einer Kolbenmulde 11, die in einem Kolbenboden 14 eingebracht ist. Ein zweiter keisringförmig verlaufender Kühlkanal 12 des Kolbens 1 wird innen von den Fügestegen 4a, 5a und außen von den Fügestegen 7a, 8a begrenzt. In Richtung des Kolbenbodens 14 folgt der Kühlkanal 12 beabstandet einer Randkontur der Kolbenmulde 11. Eine Längserstreckung des Kühlkanals 12 übertrifft dabei ein Ringfeld 13.
  • Abweichend von der geschlossen ausgebildeten äußeren Kontaktzone 9a ist die innere Kontaktzone 6a als eine, Durchtritte 18 einschließende Segmentabstützung gestaltet. Die umlaufend im Kolben 1 angeordneten Durchtritte 18 bewirken im Betriebszustand des Kolbens 1 einen gewünschten Kühlmittelaustausch zwischen dem Kühlkanal 10 und dem Kühlkanal 12. Zur Erzielung einer dauerfesten Verbindung zwischen dem Oberteil 2 und dem Unterteil 3 sind formschlüssige, stoffschlüssige und / oder kraftschlüssige Verbindungen vorgesehen. Bevorzugt sind im Bereich der äußeren, dem Ringfeld 13 zugeordneten Kontaktzone 9a die Fügestege 7a, 8a verschweißt, wozu sich eine Reibschweißung eignet, die keine Rotation des Kolbens 1 erfordert. Die Fügestege 4a, 5a der Kontaktzone 6a sind über eine radiale Verzahnung 15a formschlüssig verbunden, von der in Figur 1 Segmente 16a dargestellt sind. Die Figuren 3 und 4 zeigen detailliert den Aufbau der Verzahnung 15a. Alternativ zu der Verzahnung 15a eignet sich eine Pressverbindung, mit der die Fügestege 4a, 5a wirksam verbunden sind.
  • Die Figur 2 zeigt den Kolben 1 mit abweichend zu der Figur 1 ausgebildeten Kontaktzonen. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich daher ausschließlich auf Unterscheidungsmerkmale zwischen den Figuren 1 und 2.
  • Gemäß Figur 2 ist im Bereich der Kontaktzone 6b eine Verschraubung 20 zwischen den Fügestegen 4b, 5b vorgesehen, die den inneren Kühlkanal 10 umschließen. Dazu ist der mit dem Unterteil 3 verbundene Fügesteg 5b mit einem Außengewinde versehen, das formschlüssig in ein Innengewinde des mit dem Oberteil 2 verbundenen Fügestegs 4b eingreift. Alternativ dazu kann der Fügesteg 5b ein Innengewinde und der Fügesteg 4b ein Außengewinde aufweisen. Die Ausgestaltung des Fügestegs 4b sieht vor, dass der Fügesteg 4b über Durchtritte 18 bildende Segmente 17 abgestützt ist. Ergänzend dazu bietet es sich an, die Fügestege 7b, 8b der Kontaktzone 9b zu verschweißen, wobei das Schweißverfahren keine Rotation des Kolbens 1 erfordert. Zur Erzielung eines geschlossenen Ringfeldes 13 stimmt die Lage der äußeren Kontaktzone 9b überein mit der Einbaulage eines unteren Kolbenrings. Durch die gestufte Anordnung der Kontaktzonen 6b, 9b, gekennzeichnet durch das Maß "s", stellt sich eine Lage der Durchtritte 18 im Bereich der Kontaktzone 9b ein, die weitestgehend mit einer Mitte der Längserstreckung des äußeren Kühlkanals 12 übereinstimmt. Diese Lage begünstigt einen optimalen Kühlmittelaustausch zwischen den ein geschlossenes Kühlkanalsystem bildenden Kühlkanälen 10, 12, die überwiegend in dem Oberteil 2 angeordnet sind und sich bereichsweise bis in das Unterteil 3 erstrecken.
  • Die Figuren 3 und 4 zeigen in Einzelteilzeichnungen das Oberteil 2 und das Unterteil 3. Dabei wird insbesondere die Anordnung und Ausgestaltung der Segmente 16a und 16b verdeutlicht, die gemeinsam eine in Figur 1 gezeigte Verzahnung 15a bilden. Das Zahnprofil der Segmente 16a ist dabei radial nach außen und das Zahnprofil der Segmente 16b radial nach innen gerichtet. Die umfangsverteilt innerhalb des Oberteils 2 positionierten, einstückig mit den Fügestegen 4a verbundenen Segmente 16a sind so angeordnet, dass diese formschlüssig mit zugehörigen, einstückig mit dem Fügesteg 5a verbundenen Segmenten 16b des Unterteils 3 zusammenwirken. In einer Endstellung, bei der sich eine Überdeckung zwischen den Segmenten 16a, 16b einstellt, bilden sich großdimensionierte Durchtritte 18, wobei deren Querschnitt von dem Abstand der Segmente zueinander und der Höhe der Segmente 16a, 16b bestimmt wird.
  • In den Figuren 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, um die inneren Fügestege 4c, 5c im Bereich der Kontaktzone 6c formschlüssig zu verbinden. Dazu weist das Oberteil 2 innerhalb einer Kreisringfläche des Fügestegs 4c angeordnete Segmente 19a auf, die ein in Umfangsrichtung ausgerichtetes Zahnprofil aufweisen und die mit korrespondierenden Segmenten 19b zusammenwirken, die einstückig mit dem Fügesteg 5c des Unterteils 3 verbunden sind. Gemeinsam bilden die Segmente 19a, 19b eine Verzahnung 15b. Diese auch als Klemm- oder Bajonettverschluß zu bezeichnende Verbindung bewirkt eine durch Verdrehen des Oberteils 2 zu dem Unterteil 3 wirksame Sicherung, wobei die Segmente 19a, 19b gleichzeitig in einer insbesondere von dem Profil der Segmente 19a, 19b bestimmten Endstellung positioniert sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kolben
    2
    Oberteil
    3
    Unterteil
    4a
    Fügesteg
    4b
    Fügesteg
    4c
    Fügesteg
    5a
    Fügesteg
    5b
    Fügesteg
    5c
    Fügesteg
    6a
    Kontaktzone
    6b
    Kontaktzone
    6c
    Kontaktzone
    7a
    Fügesteg
    7b
    Fügesteg
    7c
    Fügesteg
    8a
    Fügesteg
    8b
    Fügesteg
    8c
    Fügesteg
    9a
    Kontaktzone
    9b
    Kontaktzone
    9c
    Kontaktzone
    10
    Kühlhlkanal
    11
    Kolbenmulde
    12
    Kühlkanal
    13
    Ringfeld
    14
    Kolbenboden
    15a
    Verzahnung
    15b
    Verzahnung
    16a
    Segment
    16b
    Segment
    17
    Segment
    18
    Durchtritt
    19a
    Segment
    19b
    Segment
    20
    Verschraubung

Claims (13)

  1. Einteiliger Kühlkanalkolben aus Stahl für eine Brennkraftmaschine, der zumindest einen radial umlaufenden, einem Kolbenboden (14) benachbarten, zur Beaufschlagung von einem Kühlmittel bestimmten Kühlkanal (10, 12) einschließt und ein Oberteil (2) und ein Unterteil (3) umfasst, die über Fügestege abgestützt und miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung von zwei Kühlkanälen (10, 12) das Oberteil (2) und das Unterteil (3) über jeweils zwei zusammenwirkende radial beabstandete Fügestege (4a-4c; 5a-5c) und (7a-7c; 8a-8c) abgestützt sind, die in Kontaktzonen (6a-6c) und (9a-9c) mittels einer stoffschlüssigen, formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung befestigt sind, wobei die äußeren Fügestege (7a-7c; 8a-8c) weitestgehend umlaufend geschlossen gestaltet sind und die inneren segmentartig ausgebildeten Fügestege (4a-4c; 5a-5c) partielle Durchtritte (18) einschließen.
  2. Kühlkanalkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Kühlkanal (10) beabstandet einer Kontur einer Kolbenmulde (11) folgend, kuppelartig gestaltet ist und der äußere Kühlkanal (12) radial beabstandet sich über eine Länge eines Ringfeldes (13) erstreckt.
  3. Kühlkanalkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (10, 12) bereichsweise in dem Unterteil (3) und dem Oberteil (2) des Kolbens (1) eingebracht sind.
  4. Kühlkanalkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine gestufte Lage zwischen der Kontaktzone (6b) der inneren Fügestege (4b, 5b) und der Kontaktzone (9b) des äußeren Führungsstegs (7b, 8b) vorgesehen ist.
  5. Kühlkanalkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lage der äußeren Kontaktzone (9a-9c) weitestgehend übereinstimmt mit der Lage eines im Bereich des Ringfeldes (13) angeordneten unteren Kolbenrings.
  6. Kühlkanalkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als formschlüssige Verbindung eine Verzahnung (15a, 15b) im Bereich der inneren Kontaktzone (6a, 6c) zwischen dem Oberteil (2) und dem Unterteil (3) vorgesehen ist.
  7. Kühlkanalkolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung einer radialen Verzahnung (15a) der Fügesteg (4a) des Oberteils (2) ein radial nach außen ausgerichtetes Zahnprofil und der Fügesteg (5a) des Unterteils (3) ein radial nach innen ausgerichtetes Zahnprofil aufweist.
  8. Kühlkanalkolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügesteg (4c) des Oberteils (2) Segmente (19) aufweist, die mit Segmenten (20) des Unterteils (3) zur Bildung der Verzahnung (15b) zusammenwirken, wobei die Segmente (19, 20) übereinstimmend in Umfangsrichtung ausgerichtete zusammenwirkende Zahnprofile aufweisen.
  9. Kühlkanalkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschraubung zwischen dem Oberteil (2) und dem Unterteil (3) im Bereich der inneren Kontaktzone (6b) vorgesehen ist.
  10. Kühlkanalkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Klemmverbindung im Bereich zumindest einer Kontaktzone (6a-6c) oder (9a-9c) das Oberteil (2) mit dem Unterteil (3) verbunden sind.
  11. Kühlkanalkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (3) und das Unterteil (3) im Bereich zumindest einer Kontaktzone (6a-6c) oder (9a-9c) über eine Presspassung verbunden sind.
  12. Kühlkanalkolben nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Schweißung, im Bereich der äußeren Kontaktzone (9a-9c) zwischen dem Oberteil (2) und dem Unterteil (3) vorgesehen ist, die keine Rotation des Kolbens (1) erfordert.
  13. Kühlkanalkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1) ein geschmiedetes oder gegossenes Oberteil (2) und Unterteil (3) umfasst.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2254723A1 (de) * 2008-02-29 2010-12-01 KS Kolbenschmidt GMBH Kolben für brennkraftmaschinen, hergestellt mittels eines multi-orbitalen reibschweissverfahrens
DE102013218764A1 (de) 2013-03-15 2014-09-18 Ks Kolbenschmidt Gmbh Zweiteiliger Kolben für Verbrennungsmotor doppelt gefügt
DE102014204774A1 (de) 2013-03-15 2014-09-18 Ks Kolbenschmidt Gmbh Zweiteiliger Stahlkolben, Fügeprozess
US8973484B2 (en) 2011-07-01 2015-03-10 Mahle Industries Inc. Piston with cooling gallery
US9856820B2 (en) 2010-10-05 2018-01-02 Mahle International Gmbh Piston assembly
DE102018216513A1 (de) * 2018-09-26 2020-03-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kolben für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, Hubkolbenmaschine sowie Kraftfahrzeug
US11162453B2 (en) 2016-05-04 2021-11-02 Ks Kolbenschmidt Gmbh Piston
WO2026068735A1 (en) 2024-09-26 2026-04-02 Geschke Stephan Multipart piston

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016202420A1 (de) * 2016-02-17 2017-08-17 Hirschvogel Umformtechnik Gmbh Kolben für Verbrennungsmotor
DE102022102051A1 (de) 2022-01-28 2023-08-03 Ks Kolbenschmidt Gmbh Kolbenrohling, Kolben und Verfahren

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2254723A1 (de) * 2008-02-29 2010-12-01 KS Kolbenschmidt GMBH Kolben für brennkraftmaschinen, hergestellt mittels eines multi-orbitalen reibschweissverfahrens
US9856820B2 (en) 2010-10-05 2018-01-02 Mahle International Gmbh Piston assembly
US8973484B2 (en) 2011-07-01 2015-03-10 Mahle Industries Inc. Piston with cooling gallery
DE102013218764A1 (de) 2013-03-15 2014-09-18 Ks Kolbenschmidt Gmbh Zweiteiliger Kolben für Verbrennungsmotor doppelt gefügt
DE102014204774A1 (de) 2013-03-15 2014-09-18 Ks Kolbenschmidt Gmbh Zweiteiliger Stahlkolben, Fügeprozess
WO2014139750A1 (de) 2013-03-15 2014-09-18 Ks Kolbenschmidt Gmbh Zweiteiliger kolben für verbrennungsmotor doppelt gefügt
US11162453B2 (en) 2016-05-04 2021-11-02 Ks Kolbenschmidt Gmbh Piston
DE102018216513A1 (de) * 2018-09-26 2020-03-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kolben für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, Hubkolbenmaschine sowie Kraftfahrzeug
WO2026068735A1 (en) 2024-09-26 2026-04-02 Geschke Stephan Multipart piston

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