EP2603686B1 - Kolben für einen verbrennungsmotor - Google Patents

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EP2603686B1
EP2603686B1 EP11787584.9A EP11787584A EP2603686B1 EP 2603686 B1 EP2603686 B1 EP 2603686B1 EP 11787584 A EP11787584 A EP 11787584A EP 2603686 B1 EP2603686 B1 EP 2603686B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
collar
face surface
radially
ring rib
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP11787584.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2603686A1 (de
Inventor
Klaus Keller
Rainer Scharp
Michael Ullrich
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.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
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Publication date
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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 
    • 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
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0015—Multi-part pistons
    • F02F3/003—Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping

Definitions

  • the invention relates to pistons for an internal combustion engine with an upper part, whose upper side forms the piston crown, with a radially outwardly formed on the piston head, pointing downwards in kolbenêtabgewandte direction, circumferential collar, on the radial outer side of a Verdichtungsringnut is arranged, with one on the underside the upper part arranged radially inside the collar, circumferential annular rib, wherein the axial length of the collar is smaller than the distance of the lower end face of the annular rib from the piston head, with a lower part, which has radially outwardly an upwardly facing, circumferential wall, in the radial outer side Ring grooves are formed, and whose upper end face has the same radial distance from the piston axis as the lower end face of the collar, with an integrally formed on the lower part, upwardly facing, circumferential and radially disposed within the wall pad, the upper end face of the piston axis the has the same distance as the lower end face
  • a piston of the type mentioned is from the PCT application WO 02/33291 known.
  • This piston has a near the bottom of the cooling chamber and the cooling channel arranged oil passage which connects the cooling chamber with the cooling channel, and in particular in the cooling chamber prevents the formation of ⁇ iesammiung and thus deteriorates the cooling of the thermally highly loaded piston crown, because the oil in the refrigerator can flow back into the cooling channel via the oil passage, and only then oil flows from the cooling passage into the cooling space when the oil level of the oil in the cooling passage is higher than the level of the oil in the cooling space. This also obstructs the flow of oil from the cooling channel through the cooling chamber to the oil drain opening, which reduces the flow of cool oil and thus leads to a further deterioration of the cooling of the piston crown.
  • a similar piston is out WO2010 / 075959 known.
  • Object of the present invention is to avoid this disadvantage of the prior art, and to improve the cooling of the thermally high-stress piston crown.
  • This object is achieved in that evenly distributed over the circumference, radially disposed bores are introduced into the annular rib, which connect the cooling channel with the cooling space, which are spaced from the lower end face of the annular rib insofar as between the holes and the end face of the annular rib there is sufficient space for a weld bead formed during friction welding and axially spaced from a plane defined by the lower end surface of the collar, the web having an upwardly tapered shape, and at least one oil inlet opening disposed between the cooling passage and the piston inner space ,
  • the spaced-apart from the bottom of the cooling chamber position of the bores between the cooling channel and the cooling space and the upwardly tapered shape of the web, which forms the lower boundary of the refrigerator, in the radially outer region of the refrigerator allows the formation of an accumulation of oil in the fast Float movements of the piston in engine operation to a good cooling of the thermally highly loaded piston crown leads by the oil of the oil accumulation in At regular intervals on the underside of the piston crown is thrown. (Shaker effect) Furthermore, when the level of the oil in the cooling channel reaches the holes between the cooling channel and the cooling chamber, oil is passed from the cooling channel through the holes in the cooling chamber, which improves the oil flow and thus the cooling of the highly thermally stressed piston crown.
  • the opening of the web is closed by an upwardly curved disc with a centrally located opening which is connected via a latching connection with the web, whereby the assembly of the piston is facilitated.
  • Fig. 1 and 2 show a consisting of an upper part 1 and a lower part 2 piston 3 for an internal combustion engine in section, wherein the sectional images each consist of two halves.
  • the left halves of the sectional images lie on the pin bore axis 4, whereas the right halves of the sectional images are perpendicular to the pin bore axis 4.
  • the upper part 1 made of steel has on its upper side a piston bottom 5 with a combustion bowl 6.
  • a circumferential, downwardly facing collar 7 is formed, which defines a circumferential recess 8 radially outward, in the finished piston 3 according to Fig. 2 forms the upper part of a radially outwardly and in piston crown near circumferential cooling channel 9.
  • the collar 7 On its radial outer side, the collar 7 provides space for a top land 10 and a compression ring groove 11.
  • the upper part 1 on its side facing away from the piston bottom 5 a circumferential annular rib 12, which forms the radially inner boundary of the upper part of the cooling channel 9 and the radially outer boundary of the upper part 13 of a centrally located cooling chamber 14.
  • radially bores 15 are introduced, which in the assembled piston 3 according to Fig. 2 connect the cooling channel 9 with the cooling space 14.
  • the piston 3 has four holes 15. These holes 15 may have the inwardly and outwardly flared shape of a mold bore.
  • the holes 15 can be easily introduced from the outside radially into the annular rib 12 before assembly of the piston 3, the axial length "a" of the collar 7 is smaller by a degree than the distance "b" of the lower end face 16 of the annular rib 12 of Piston bottom 5, which is composed of the diameter "d” of the holes 15, a distance "s” of the holes 15 from the lower end face 16 of the annular rib 12 and an axial distance “c” of the holes 15 from the lower end face 17 of the collar 7 , In this case, the distance "c" should ensure that the drill has sufficient space when introducing the holes 15 relative to the collar 7.
  • the distance "s" of the bores 15 from the lower end surface 16 of the annular rib 12 corresponds to the axial dimension of the welding bead 18, which forms when the upper part 1 and the lower part 2 are joined together by friction welding.
  • the also made of steel lower part 2 of the piston 3 consists of a bottom member 19, on the piston bottom facing upper side radially outwardly a circumferential wall 20 is arranged, in the radially outer annular grooves 21, 22 are formed.
  • the upper end face 23 of the wall 20 has the same distance from the piston axis 24 as the lower end face 17 of the collar 7, so that the end faces 7 and 23 form friction welding surfaces during welding of the upper part 1 to the lower part 2.
  • the wall 20 is adjoined by a peripheral support 25 which is at the same distance from the piston axis 24 as the annular rib 12 and whose upper end surface 26 has an axial distance from the plane formed by the end face 23 of the wall 20 corresponds to the dimension (c + d + s), to which the distance "a" of the end face 17 of the collar 7 from the piston head 5 is less than the distance "b" of the end face 16 of the annular rib 12 from the piston head 5. It follows that when welding the upper part 1 with the lower part 2, not only the end faces 17 and 23 but also the end faces 16 and 26 Reibsch do lake form.
  • a circumferential recess 27 is formed in the bottom member 19, which in the assembled piston 3 according to Fig. 2 the lower part of the cooling channel 9 forms.
  • the bottom member 9 Radially within the support 25, the bottom member 9 is formed as a circumferential, upwardly tapered web 28 having a centrally located, circular opening 29, wherein the region 38 formed between the web 28 and the support 25 as a circumferential and upwardly open channel is.
  • the cooling space 14 is bounded at the top by the piston head 5, radially outwardly by the annular rib 12 and by the support 25 and at the bottom by the web 28.
  • the edge 32 of the opening 29 of the web 28 in the form of a radially inwardly open "V", which makes it possible, a cup-shaped, upwardly curved disc 30 having a central opening 31, with an outer dimension corresponding to the inner dimension of the opening 29, and with a radial outer edge which is complementary to the edge 32 of the opening 29 is formed to be secured by means of a latching connection in the opening 29.
  • the edge of the disc 30 identifies the required compliance, radial slots 33 are incorporated into the edge, where between the edge of the disc 30 is formed in the form of elastically resilient metal tabs. This makes it possible to press the disc 30 from below into the opening 29 of the web 28 after the completion of the piston 3 and to fix it via the resulting latching connection.
  • the cooling passage 9 is connected to the piston interior 35. Furthermore, 19 are two on the underside of the bottom element opposite shaft elements 36, 36 'are arranged, which are connected to each other via two mutually opposite pin bosses 37, 37', each with a pin bore 39, 39 '.
  • cooling oil is introduced into the cooling channel 9 via the oil inlet opening 34, which due to the rapid reciprocating movements of the piston 3 to the underside of the radially outer region of the piston crown 5 and the part of the formed by the wall 20 and the collar 7 Piston 3 is thrown and here it has a cooling effect.
  • (Shaker effect) A portion of the oil passes through the holes 15 in the cooling chamber 14, wherein in the radially outer portion 38 of the cooling chamber 14 an accumulation of oil forms, which remains because of the spaced from the bottom member 19 position of the bore 15 in the cooling space 14, to the Bottom of the piston head 5 is thrown in the region of the thermally highly loaded combustion bowl 6 and here cooling acts. A portion of this oil then passes through the opening 31 of the disc 30 in the piston interior 35th

Description

  • Die Erfindung betrifft Kolben für einen Verbrennungsmotor mit einem Oberteil, dessen Oberseite den Kolbenboden bildet, mit einem radial außen an den Kolbenboden angeformten, nach unten in kolbenbodenabgewandte Richtung weisenden, umlaufenden Kragen, auf dessen radialer Außenseite eine Verdichtungsringnut angeordnet ist, mit einer auf der Unterseite des Oberteils radial innerhalb des Kragens angeordneten, umlaufenden Ringrippe, wobei die axiale Länge des Kragens kleiner ist als der Abstand der unteren Stirnfläche der Ringrippe vom Kolbenboden, mit einem Unterteil, das radial außen eine nach oben weisende, umlaufende Wand aufweist, in deren radialer Außenseite Ringnuten eingeformt sind, und dessen obere Stirnfläche den gleichen radialen Abstand von der Kolbenachse aufweist wie die untere Stirnfläche des Kragens, mit einer am Unterteil angeformten, nach oben weisenden, umlaufenden und radial innerhalb der Wand angeordneten Auflage, deren obere Stirnfläche von der Kolbenachse den gleichen Abstand hat wie die untere Stirnfläche der Ringrippe, und deren obere Stirnfläche von der durch die Stirnfläche der Wand definierten Ebene einen axialen Abstand aufweist, der der Differenz zwischen dem Abstand der unteren Stirnfläche der Ringrippe vom Kolbenboden und der Länge des Kragens entspricht, sodass beim Verbinden des Oberteils mit dem Unterteil mittels des Reibschweißverfahrens die Stirnflächen der Ringrippe, des Kragens, der Wand und der Auflage Reibschweißflächen bilden, wobei sich ein radial außen vom Kragen und von der Wand und radial innen von der Ringrippe und von der Auflage begrenzter, geschlossener, ringförmiger Kühlkanal ergibt, wobei der Bereich zwischen der Auflage von einem Steg mit einer mittige liegenden Öffnung gebildet wird, der die untere Begrenzung eines mittig liegenden Kühlraums bildet, wobei der Kühlraum oben vom Kolbenboden und radial außen von der Auflage und von der Ringrippe begrenzt wird, und wobei auf der Unterseite des Unterteils zwei einander gegenüberliegende Schaftelemente angeordnet sind, die mittels zweier einander gegenüberliegender Bolzennaben mit je einer Bolzenbohrung miteinander verbunden sind.
  • Ein Kolben der eingangs genannten Art ist aus der PCT-Anmeldung WO 02/33291 bekannt. Dieser Kolben weist einen nahe dem Boden des Kühlraums und des Kühlkanals angeordneten Ölkanal auf, der den Kühlraum mit dem Kühlkanal verbindet, und der insbesondere im Kühlraum die Bildung einer öiansammiung verhindert und damit die Kühlung des thermisch hochbelasteten Kolbenbodens verschlechtert, weil das im Kühlraum befindliche Öl über den Ölkanal in den Kühlkanal zurückfließen kann, und nur dann Öl vom Kühlkanal in den Kühlraum fließt, wenn der Ölpegel des sich im Kühlkanal befindlichen Öls höher ist als der Pegel des sich im Kühlraum befindlichen Öls. Hierdurch wird zudem der Öldurchfluss vom Kühlkanal über den Kühlraum zur Ölabflussöffnung behindert, was den Nachfluss von kühlem Öl reduziert und damit zu einer weiteren Verschlechterung der Kühlung des Kolbenbodens führt.
  • Ein ähnlicher Kolben ist aus WO2010/075959 bekannt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil des Standes der Technik zu vermeiden, und die Kühlung des thermisch hoch belastenden Kolbenbodens zu verbessern.
  • Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass in die Ringrippe gleichmäßig über den Umfang verteilte, radial liegende Bohrungen eingebracht sind, die den Kühlkanal mit dem Kühlraum verbinden, die von der unteren Stirnfläche der Ringrippe insoweit beabstandet sind, dass zwischen den Bohrungen und der Stirnfläche der Ringrippe ausreichend Platz für eine beim Reibschweißen gebildete Schweißwulst bleibt, und die von einer von der unteren Stirnfläche des Kragens definierten Eben axial beabstandet sind, dass der Steg eine nach oben konisch zulaufende Form aufweist, und dass zwischen dem Kühlkanal und dem Kolbeninnenraum mindestens eine ÖlzulaufÖffnung angeordnet ist.
  • Hierbei ermöglicht die vom Boden des Kühlraums beabstandete Lage der Bohrungen zwischen dem Kühlkanal und dem Kühlraum und die nach oben konisch zulaufende Form des Steges, der die untere Begrenzung des Kühlraums bildet, im radial äußeren Bereich des Kühlraums die Bildung einer Ölansammlung, die bei den schnellen Hin- und Herbewegungen des Kolbens im Motorbetrieb zu einer guten Kühlung des thermisch hochbelasteten Kolbenbodens führt, indem das Öl der Ölansammlung in regelmäßigen Abständen auf die Unterseite des Kolbenbodens geschleudert wird. (Shakerwirkung) Weiterhin wird dann, wenn der Pegel des im Kühlkanal befindlichen Öls die Bohrungen zwischen Kühlkanal und Kühlraum erreicht, Öl vom Kühlkanal über die Bohrungen in den Kühlraum geleitet, was den Öldurchfluss und damit die Kühlung des thermisch hochbelasteten Kolbenbodens verbessert.
  • Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Öffnung des Stegs von einer nach oben gewölbten Scheibe mit einer mittig liegenden Öffnung verschlossen wird, die über eine Rastverbindung mit dem Steg verbunden ist, wodurch die Montage des Kolbens erleichtert wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1
    das Oberteil und das Unterteil eines zweiteiligen Kolbens für einen Verbrennungsmotor vor der Montage im Schnitt und
    Fig. 2
    ein aus zwei Hälften bestehenden Schnittbild des Kolbens, wobei die linke Hälfte einen Schnitt entlang der Bolzenbohrungsachse zeigt, und die rechte Hälfte einen Schnitt senkrecht zur Bolzenbohrungsachse zeigt.
  • Fig. 1 und 2 zeigen einen aus einem Oberteil 1 und einem Unterteil 2 bestehenden Kolben 3 für einen Verbrennungsmotor im Schnitt, wobei die Schnittbilder jeweils aus zwei Hälften bestehen. Die linken Hälften der Schnittbilder liegen auf der Bolzenbohrungsachse 4, wohingegen die rechten Hälften der Schnittbilder senkrecht auf der Bolzenbohrungsachse 4 stehen.
  • Das aus Stahl bestehende Oberteil 1 weist auf seiner Oberseite einen Kolbenboden 5 mit einer Brennraummulde 6 auf. Radial außen ist an den Kolbenboden 5 ein umlaufender, nach unten weisender Kragen 7 angeformt, der eine umlaufende Ausnehmung 8 radial außen begrenzt, die beim fertigen Kolben 3 gemäß Fig. 2 den oberen Teil eines radial außen und in Kolbenbodennähe umlaufenden Kühlkanals 9 bildet. Auf seiner radialen Außenseite bietet der Kragen 7 Platz für einen Feuersteg 10 und eine Verdichtungsringnut 11.
  • Weiterhin weist das Oberteil 1 auf seiner dem Kolbenboden 5 abgewandten Unterseite eine umlaufende Ringrippe 12 auf, die die radial innere Begrenzung des Oberteils des Kühlkanals 9 und die radial äußere Begrenzung des Oberteils 13 eines mittig liegenden Kühlraums 14 bildet. In die Ringrippe 12 sind gleichmäßig über den Umfang verteilte, radial liegende Bohrungen 15 eingebracht, die beim fertig montierten Kolben 3 gemäß Fig. 2 den Kühlkanal 9 mit dem Kühlraum 14 verbinden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Kolben 3 vier Bohrungen 15 auf. Diese Bohrungen 15 können die nach innen und nach außen sich erweiternde Form einer Formbohrung aufweisen.
  • Damit die Bohrungen 15 vor der Montage des Kolbens 3 problemlos von radial außen in die Ringrippe 12 eingebracht werden können, ist die axiale Länge "a" des Kragens 7 um ein Maß kleiner als der Abstand "b" der unteren Stirnfläche 16 der Ringrippe 12 vom Kolbenboden 5, das sich aus dem Durchmesser "d" der Bohrungen 15, einem Abstand "s" der Bohrungen 15 von der unteren Stirnfläche 16 der Ringrippe 12 und einem axialen Abstand "c" der Bohrungen 15 von der unteren Stirnfläche 17 des Kragens 7 zusammensetzt. Hierbei soll der Abstand "c" gewährleisten, dass die Bohrmaschine beim Einbringen der Bohrungen 15 gegenüber dem Kragen 7 ausreichend Platz hat. Der Abstand "s" der Bohrungen 15 von der unteren Stirnfläche 16 der Ringrippe 12 entspricht der axialen Abmessung der Schweißwulst 18, die sich bildet, wenn das Oberteil 1 und das Unterteil 2 durch Reibschweißen miteinander verbunden werden. Durch diesen Abstand "s" soll verhindert werden, dass der Schweißwulst 18 beim Verschweißen des Oberteils 1 mit dem Unterteil 2 in den Bereich der Bohrungen 15 gelangt und damit den Durchfluss des Kühlöls durch die Bohrungen 15 behindert.
  • Das ebenfalls aus Stahl bestehende Unterteil 2 des Kolbens 3 besteht aus einem Bodenelement 19, auf dessen kolbenbodenzugewandter Oberseite radial außen eine umlaufende Wand 20 angeordnet ist, in die radial außen Ringnuten 21, 22 eingeformt sind. Die obere Stirnfläche 23 der Wand 20 hat von der Kolbenachse 24 den gleichen Abstand wie die untere Stirnfläche 17 des Kragens 7, sodass die Stirnflächen 7 und 23 beim Verschweißen des Oberteils 1 mit dem Unterteil 2 Reibschweißflächen bilden.
  • Radial innen schließt sich an die Wand 20 eine umlaufende Auflage 25 an, die von der Kolbenachse 24 den gleichen Abstand hat wie die Ringrippe 12, und deren obere Stirnfläche 26 von der durch die Stirnfläche 23 der Wand 20 gebildeten Ebene einen axialen Abstand hat, der dem Maß (c+d+s) entspricht, um weiches der Abstand "a" der Stirnfläche 17 des Kragens 7 vom Kolbenboden 5 geringer ist als der Abstand "b" der Stirnfläche 16 der Ringrippe 12 vom Kolbenboden 5. Daraus ergibt sich, dass beim Verschweißen des Oberteils 1 mit dem Unterteil 2 nicht nur die Stirnflächen 17 und 23 sondern auch die Stirnflächen 16 und 26 Reibschweißflächen bilden.
  • Zwischen der Auflage 25 und der Wand 20 ist in das Bodenelement 19 eine umlaufende Ausnehmung 27 eingeformt, die beim fertig montierten Kolben 3 gemäß Fig. 2 das Unterteil des Kühlkanals 9 bildet. Radial innerhalb der Auflage 25 ist das Bodenelement 9 als umlaufender, nach oben konisch zulaufender Steg 28 ausgebildet, der eine mittig liegende, kreisrunde Öffnung 29 aufweist, wobei der Bereich 38 zwischen dem Steg 28 und der Auflage 25 als umlaufende und nach oben offene Rinne ausgebildet ist. Somit ist der Kühlraum 14 oben vom Kolbenboden 5, radial außen von der Ringrippe 12 und von der Auflage 25 und unten vom Steg 28 begrenzt.
  • Radial innen weist der Rand 32 der Öffnung 29 des Stegs 28 (Fig. 1) im Schnitt die Form eines nach radial innen offenen "V" auf, was es ermöglicht, eine schalenförmige, nach oben gewölbte Scheibe 30 mit einer mittig liegenden Öffnung 31, mit einer Außenabmessung, die der Innenabmessung der Öffnung 29 entspricht, und mit einem radial äußeren Rand der komplementär zu dem Rand 32 der Öffnung 29 ausgebildet ist, mittels einer Rastverbindung in der Öffnung 29 zu befestigen. Damit der Rand der Scheibe 30 die hierzu erforderliche Nachgiebigkeit ausweist, sind in den Rand radial liegende Schlitze 33 eingearbeitet, wozwischen der Rand der Scheibe 30 in Form elastisch nachgiebiger Blechlappen ausgebildet ist. Dies ermöglich es, nach der Fertigstellung des Kolbens 3 die Scheibe 30 von unten in die Öffnung 29 des Stegs 28 einzudrücken und über die sich ergebende Rastverbindung zu fixieren.
  • Über eine Ölzulauföffriung 34 ist der Kühlkanal 9 mit dem Kolbeninnenraum 35 verbunden. Weiterhin sind auf der Unterseite des Bodenelements 19 zwei einander gegenüberliegende Schaftelemente 36, 36' angeordnet, die über zwei einander gegenüberliegende Bolzennaben 37, 37' mit jeweils einer Bolzenbohrung 39, 39' miteinander verbunden sind.
  • Im Motorbetrieb wird über die Ölzulauföffnung 34 Kühlöl in den Kühlkanal 9 eingeleitet, das aufgrund der schnellen Hin- und Herbewegungen des Kolbens 3 an die Unterseite des radial äußeren Bereichs des Kolbenbodens 5 und an den von der Wand 20 und von dem Kragen 7 gebildeten Teil des Kolbens 3 geschleudert wird und hier damit kühlend wirkt. (Shakereffekt) Ein Teil des Öls gelangt dabei über die Bohrungen 15 in den Kühlraum 14, wobei sich im radial äußeren Bereich 38 des Kühlraums 14 eine Ölansammlung bildet, die wegen der vom Bodenelement 19 beabstandeten Lage der Bohrung 15 im Kühlraum 14 verbleibt, an die Unterseite des Kolbenbodens 5 im Bereich der thermisch hochbelasteten Brennraummulde 6 geschleudert wird und hier kühlend wirkt. Ein Teil dieses Öls gelangt anschließend über die Öffnung 31 der Scheibe 30 in den Kolbeninnenraum 35.
  • Hierdurch ergibt sich als Vorteil der vom Bodenelement 19 beabstandeten Lage der Bohrungen 15 und der gewölbeartigen Form des Steges 28 und der Scheibe 30, wodurch sich im radial äußeren Bereich 38 des Kühlraumes 14 eine Ölansammlung bilden kann, eine Beschleunigung des Ölflusses durch den Kühlkanal 9 und durch den Kühlraum 14 und damit zu einer Verbesserung der Kühlung des Kolbens 3 führt, weil dann, wenn der Pegel des im Kühlkanal 9 befindlichen Öls die Bohrungen 15 erreicht, das Öl ausschließlich vom Kühlkanal 9 in den Kühlraum 14 und von hier über die Öffnung 31 der Scheibe 30 in den Kolbeninnenraum 35 fließt.
    • Bezugszeichenliste
    • a,b,c,d,s
    Abstände
    1
    Oberteil des Kolbens 3
    2
    Unterteil des Kolbens 3
    3
    Kolben
    4
    Bolzenbohrungsachse
    5
    Kolbenboden
    6
    Brennraummulde
    7
    Kragen
    8
    Ausnehmung
    9
    Kühlkanal
    10
    Feuersteg
    11
    Verdichtungsringnut
    12
    Ringrippe
    13
    Oberteil de Kühlraums 14
    14
    Kühlraum
    15
    Bohrung
    16
    untere Stirnfläche der Ringrippe 12
    17
    untere Stirnfläche des Kragens 7
    18
    Schweißwulst
    19
    Bodenelement
    20
    Wand
    21, 22
    Ringnut
    23
    Stirnfläche der Wand 20
    24
    Kolbenachse
    25
    Auflage
    26
    obere Stirnfläche der Auflage 25
    27
    Ausnehmung
    28
    Steg
    29
    Öffnung des Stegs 28
    30
    Scheibe
    31
    Öffnung der Scheibe 30
    32
    Rand der Öffnung 29
    33
    Schlitz
    34
    Ölzulauföffnung
    35
    Kolbeninnenraum
    36, 36'
    Schaftelement
    37, 37'
    Bolzennabe
    38
    äußerer Bereich des Kühlraums 14, Rinne
    39, 39'
    Bolzenbohrung

Claims (2)

  1. Kolben (3) für einen Verbrennungsmotor
    - mit einem Oberteil (1), dessen Oberseite den Kolbenboden (5) bildet,
    - mit einem radial außen an den Kolbenboden (5) angeformten, nach unten in kolbenbodenabgewandte Richtung weisenden, umlaufenden Kragen (7), auf dessen radialer Außenseite eine Verdichtungsringnut (11) angeordnet ist,
    - mit einer auf der Unterseite des Oberteils (1) radial innerhalb des Kragens (7) angeordneten, umlaufenden Ringrippe (12), wobei die axiale Länge (a) des Kragens (7) kleiner ist als der Abstand (b) der unteren Stirnfläche (16) der Ringrippe (12) vom Kolbenboden (5),
    - mit einem Unterteil (2), das radial außen eine nach oben weisende, umlaufende Wand (20) aufweist, in deren radialer Außenseite Ringnuten (21 , 22) eingeformt sind, und dessen obere Stirnfläche (23) den gleichen radialen Abstand von der Kolbenachse (24) aufweist wie die untere Stirnfläche (17) des Kragens (7),
    - mit einer am Unterteil (2) angeformten, nach oben weisenden, umlaufenden und radial innerhalb der Wand (20) angeordneten Auflage (25), deren obere Stirnfläche (26) von der Kolbenachse (24) den gleichen Abstand hat wie die untere Stirnfläche (16) der Ringrippe (12), und deren obere Stirnfläche (26) von der durch die Stirnfläche (23) der Wand (20) definierten Ebene einen axialen Abstand aufweist, der der Differenz zwischen dem Abstand (b) der unteren Stirnfläche (16) der Ringrippe (12) vom Kolbenboden (5) und der Länge (a) des Kragens (7) entspricht, sodass beim Verbinden des Oberteils (1) mit dem Unterteil (2) mittels des Reibschweißverfahrens die Stirnflächen (16, 17, 23, 26) der Ringrippe (12), des Kragens (7), der Wand (20) und der Auflage (25) Reibschweißflächen bilden, wobei sich ein radial außen vom Kragen (7) und von der Wand (20) und radial innen von der Ringrippe (12) und von der Auflage (25) begrenzter, geschlossener, ringförmiger Kühlkanal (9) ergibt,
    - wobei der Bereich zwischen der Auflage (25) von einem Steg (28) mit einer mittig liegenden Öffnung (29) gebildet wird, der die untere Begrenzung eines mittig liegenden Kühlraums (14) bildet, wobei der Kühlraum (14) oben vom Kolbenboden (5) und radial außen von der Auflage (25) und von der Ringrippe (12) begrenzt wird, und
    - wobei auf der Unterseite des Unterteils (2) zwei einander gegenüberliegende Schaftelemente (36, 36') angeordnet sind, die mittels zweier einander gegenüberliegender Bolzennaben (37, 37') mit je einer Bolzenbohrung (39, 39') miteinander verbunden sind, wobei,
    - in die Ringrippe (12) über den Umfang verteilte, radial liegende Bohrungen (15) eingebracht sind, die den Kühlkanal (9) mit dem Kühlraum (14) verbinden, die von der unteren Stirnfläche (16) der Ringrippe (12) insoweit beabstandet sind, dass zwischen den Bohrungen (15) und der Stirnfläche (16) der Ringrippe (12) ausreichend Platz für eine beim Reibschweißen gebildete Schweißwulst bleibt, und die zum Einbringen der Bohrungen (15) von radial außen in die Ringrippe (12) vor der Montage des Kolbens (3) von einer von der unteren Stirnfläche (17) des Kragens (7) definierten Ebene axial ausreichend beabstandet (c) sind,
    - der Steg (28) eine nach oben konisch zulaufende Form aufweist, und
    - zwischen dem Kühlkanal (9) und dem Kolbeninnenraum (35) mindestens eine Ölzulauföffnung (34) angeordnet ist.
  2. Kolben (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (29) des Stegs (28) von einer nach oben gewölbten Scheibe (30) mit einer mittig liegenden Öffnung (31) verschlossen wird, die über eine Rastverbindung mit dem Steg (28) verbunden ist.
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