EP3555451A1 - Kühlkanal mit damm und trichter - Google Patents

Kühlkanal mit damm und trichter

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EP3555451A1
EP3555451A1 EP17822262.6A EP17822262A EP3555451A1 EP 3555451 A1 EP3555451 A1 EP 3555451A1 EP 17822262 A EP17822262 A EP 17822262A EP 3555451 A1 EP3555451 A1 EP 3555451A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
cooling channel
dam
opening
inlet opening
Prior art date
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Application number
EP17822262.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3555451B1 (de
Inventor
Gerhard Luz
Ingo Roth
Eberhard Weiss
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KS Kolbenschmidt GmbH
Original Assignee
KS Kolbenschmidt GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by KS Kolbenschmidt GmbH filed Critical KS Kolbenschmidt GmbH
Publication of EP3555451A1 publication Critical patent/EP3555451A1/de
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Publication of EP3555451B1 publication Critical patent/EP3555451B1/de
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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 
    • F02F3/16—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/18—Making machine elements pistons or plungers
    • B21K1/185—Making machine elements pistons or plungers with cooling channels
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
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    • F01P3/10—Cooling by flow of coolant through pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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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
    • F02F2200/00—Manufacturing
    • F02F2200/04—Forging of engine parts

Definitions

  • the invention relates to a piston, comprising an upper part and a lower part, which are joined, with a cooling channel, preferably an annular circumferential cooling channel, wherein for the purpose of supplying cooling oil at least one inlet opening and for the purpose of expiry of the cooling oil at least one drain opening is provided according to the features the preamble of claim 1.
  • Said inlet or drain opening extends from an inner region of the piston in the direction of the cooling channel and passes through the lower wall, in particular the lower vertex of the cooling channel.
  • the opening is at the lowest point of the cooling channel, so that cooling oil always flows out of the cooling channel at least when the piston is stationary and can not be stored there.
  • a piston for an internal combustion engine having a piston upper part and a piston lower part which has an inner, preferably annular cooling channel for cooling the piston during operation of the internal combustion engine.
  • At least one inlet opening and at least one outlet opening is provided on the piston lower part, via which a coolant inflow and coolant outlet into or out of the cooling channel takes place.
  • the respective opening is surrounded by a torus or a ramp-like elevation, which prevents a drop in a coolant level below a predefined level.
  • the annular bead or the ramp-like increase is integral with the Kolbenuntertei! educated.
  • the invention has for its object to provide a piston with a cooling channel, which is improved in terms of its cooling effect compared to the known piston with kuhikanälen.
  • both a dam-shaped elevation in the region of the inlet and / or discharge opening by a finished forged contour of the lower cooling channel region and on the inside of the piston, the inlet contour of the inlet and / or drain opening are formed by pre-forging.
  • contours that allow a minimum level or minimum level to be maintained in the cooling gallery (particularly when the piston is stopped) can be realized in a forging process directly with the upper part of the piston being produced independently of the lower part of the piston become.
  • the production by forging has the advantage of a high-strength structure and stress-oriented flow lines, so that a high-strength upper part lower part is formed that already has the necessary contours for the realization of its function.
  • the pre-forging at the inlet opening is funnel-shaped, whereas it is complementary or alternatively on the discharge side (ie in the region of the Abiaufö réelle) cylindrical.
  • a dam is produced (formed) in the production of the upper part lower part during the forging as a dam-shaped elevation which runs across the width of the cooling channel (ie extends radially outward from the direction of the piston center point through which the piston stroke axis extends). , so that a flow past the dam-shaped increase (dam) in the cooling channel is largely prevented, whereas in the piston according to DE 10 2011 007 285 A1, a flow-in is possible.
  • the increase should reach a height of 20% to 80%, preferably 30% to 70% of the total height of the cooling channel.
  • the dam (the dam-shaped elevation) produced transversely to the cooling channel has at least one recess, preferably a plurality of recesses, at the transition between the dam and the wall of the cooling channel.
  • the cooling channel is optionally also forged and produced in the region of the inlet opening a V-shaped element which projects into thedekanai forged, which ensures that the impinging jet of oil in both directions of the cooling channel is deflected in equal or different parts.
  • This V-shaped element thus serves as a beam splitter for the impinging jet of oil which is injected through the inlet opening.
  • an improved cooling effect for the thermally stressed areas of the piston is achieved by the measures to the cooling channel in which the dam-shaped increase ensures a specifiable coolant level remaining in the cooling channel and at the same time does not hinder the incoming oil jet by a return flow.
  • the funnel-shaped design of the inlet opening of the degree of capture of the effectively entering the cooling channel oil is used to capture the oil flow rates of at least two parallel or inclined to each other ⁇ gelen (emitted by a spray nozzle or more than one spray nozzle) over wide areas of the piston stroke and to direct the oil in the cooling channel.
  • the funnel-shaped forging can take all surface shapes. The oil rushed through the oil spray nozzle can emerge from one or more nozzle openings, wherein not all nozzle openings need to be opened simultaneously.
  • the design of the opposite contours of dam and funnel provides the possibility of realizing as uniform a wall thickness as possible, which has a positive effect on the production process and the weight of the piston, whereby the effectiveness of the production of the piston can be increased even further, by the top of the cooling channel is also made by a forging process in the piston upper part and thus a processing or a post-processing can largely or completely eliminated.
  • the invention provides an improvement in the cooling effect by integrally formed on the piston contours without additional elements. This results in a more efficient production of the piston and the processes are simplified. In addition, such a piston can be exposed to higher thermal loads while reducing the cooling oil requirement.
  • a piston 1 is shown in a section, which consists of a lower part 2 and an upper part 3.
  • the two parts 2, 3 are made separately and joined together in a suitable manner.
  • the piston 1 has in known manner an outer circumferential annular field 4 and may, but need not, contain a combustion bowl.
  • the lower part 3 forms a piston skirt 5 and a pin bore 6.
  • the two parts 2, 3 are permanently and inextricably linked to each other by means of a suitable joining process, so as to form a one-piece functionally ready piston 1.
  • the joining process runs in at least one joining plane 7.
  • the joining process is a friction welding process.
  • the piston 1 has a cooling channel 8.
  • the cooling channel 8 is formed by partial recesses in both the upper part 2 and the lower part 3. This has the advantage that before the joining of the two parts 2, 3 whose partial recesses are accessible and therefore these partial recesses are optimally manufactured or reworked can, since they are no longer accessible after joining the two parts 2, 3.
  • the piston 1 at least one inlet opening 9, in which a free jet of oil, which is discharged from an injection nozzle, is injected in the direction of the cooling channel 8.
  • this dam-shaped elevation 10 is formed with production of the lower part 3.
  • the lower part 3 can thus be produced for example in a casting process and thereby the dam-shaped increase can be formed.
  • the lower part 3 can be produced in a casting process and then the dam-shaped elevation 10 can be formed by a forming process (such as, for example, a forging process).
  • both the lower part 3 with its geometries and the dam-shaped elevation 10 are produced in a forming process (such as, for example, a forging process).
  • this lower part receives an inner geometry 11 with a particular funnel-shaped inlet contour 12 of the inlet opening 9.
  • the inlet contour 12 may also have a different shape than a funnel shape. It is important to form the entry contour 12, preferably in a forging process, while giving it a shape with which the oil jet injected into the inlet opening 9 is directed in the direction of the cooling channel 8. It is also important that the dam-shaped elevation 10 next to the inlet opening 9 does not hinder the entry of the injected oil jet, so that the injected oil is circulated in the cooling channel 8.
  • Figure 2 shows a plan view of the top of the lower part 3, which faces in the direction of the upper part 2.
  • an inlet opening 9 and a drain opening 13 is present.
  • exactly one inlet opening 9 and exactly one inlet opening 13 is provided, starting from which a frightening circumferential cooling channel 8 is present.
  • the cooling channel 8 is not formed completely encircling, but is divided into, for example, at least two Teiisegmente. In this case, for example, each sub-segment has its own inlet opening and its own ⁇ biaufö réelle.
  • a dam-shaped elevation 10 is provided on the lower part 3 on each side in the direction of the cooling channel 8 next to the inlet opening 9 and the outlet opening 13 and is formed integrally therefrom.
  • the lower part 3 has an outer peripheral joining surface 14 and an inner peripheral joining surface 15, which are formed by corresponding webs of the lower part 3.
  • These joining surfaces 14,15 have corresponding joining surfaces of the upper part 2, which also forms webs, at the conclusion of the joining surfaces are formed.
  • the two parts 2, 3 are preferably permanently and inextricably joined together by means of a friction welding process.
  • Other geometric configurations of the two parts 2, 3 and other joining methods, which ensure a permanent and permanent detachment of the two parts 2, 3 with each other are also conceivable.
  • Figure 3 shows in a sectional three-dimensional view of the piston 1, in which the two parts 2, 3 have been permanently and permanently joined together.
  • the position of both the inlet opening 9 with at least one associated dam-shaped elevation 10 and the position of the drain opening 13 (in this case, with an associated dam-shaped increase 0) can be seen.
  • FIG. 4 shows, analogously to the illustration in FIG. 2, a three-dimensional view of the plan view of the upper part 3, wherein, as can also be seen in FIG. 2, a partial region of the cooling channel 8 is formed by the upper part 3.
  • FIG. 5 shows, in a three-dimensional view, the underside of the upper part 2, which points in the direction of the lower part 3.
  • a dam-shaped elevation 10 for example in the region of the inlet opening 9) of FIG. 4 also has a dam-shaped elevation 10 in the partial region of the cooling element 8 of the upper part 2
  • the at least one dam-shaped elevation 10 is not arranged next to the opening, but is located in the extension of the cross-section of the opening (inlet opening 9 and / drain opening 13), so that this dam-shaped elevation 10 in the partial region of the cooling channel 8 of the upper part 2 serves as a beam splitter.
  • the oil jet injected in particular by the at least one inlet opening 9 is divided and can be divided into the same or different parts in both directions of the cooling channel 8.
  • FIG. 5 shows that the dam-shaped elevation 10, which is produced transversely to the cooling channel 8, has at least one recess 16, preferably a plurality of recesses, at the transition between the elevation 10 and the wall of the cooling channel 8, in particular in the apex region of the cooling channel 8 ,
  • FIG. 6 shows the internal geometry 11 of the piston 1 in which the parts 2, 3 described above have been joined together.
  • a dam-shaped elevation 10 serving as a beam splitter is provided.
  • At least one dam-shaped elevation 10th is present in the subregion of the lower part 3 next to the inlet opening 9 ⁇ and optionally also adjacent to the drain opening 13.
  • the orientation of the dam-shaped elevation 10 shown either in the lower part 3 and / or the upper part 2 is exemplary and preferably extends radially from the Koibenhubachse. Other radial orientations deviating from this are of course also conceivable. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Kolben (1) einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Oberteil (2) und einem Unterteil (3), die zusammengefügt werden, wobei ein Kühlkanal (8) vorgesehen ist, der zumindest eine Zulauföffnung (9) und / oder zumindest eine Ablauföffnung (13) für ein Kühlmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl eine dammförmige Erhöhung (10) im Bereich der Zulauföffnung (9) und / oder Ablauföffnung (13) durch eine fertig geschmiedete Kontur des unteren Kühlkanalbereiches als auch auf der Innenseite (11) des Kolbens (1) die Eintrittskontur (12) der Zulauföffnung (9) und / oder Ablauföffnung (13) durch Vorschmieden gebildet sind.

Description

B E S C H R E I B U N G
Kühlkanal mit Damm und Trichter
Die Erfindung betrifft einen Kolben, bestehend aus einem Oberteil und einem Unterteil, die zusammengefügt werden, mit einem Kühlkanal, vorzugsweise einem ringförmig umlaufenden Kühlkanal, wobei zwecks Zufuhr von Kühlöl zumindest eine Zulauföffnung und zwecks Ablauf des Kühlöles zumindest eine Ablauföffnung vorgesehen ist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
Die genannte Zulauf- beziehungsweise Ablauföffnung erstreckt sich von einem Innenbereich des Kolbens in Richtung des Kühlkanales und durchtritt die untere Wandung, insbesondere den unteren Scheitelpunkt des Kühlkanales. Infolgedessen liegt die Öffnung am tiefsten Punkt des Kühlkanales, so dass Kühlöl zumindest bei Stillstand des Kolbens immer aus dem Kühlkanal abfließt und dort nicht bevorratet werden kann.
Aus der DE 10 2011 007 285 A1 ist ein Kolben für eine Brennkraftmaschine mit einem Kolbenoberteil und einem Kolben unterteil bekannt, der einen innenliegenden, vorzugsweise ringförmigen Kühlkanal zur Kühlung des Kolbens während des Betriebes der Brennkraftmaschine aufweist. Am Kolbenunterteil ist zumindest eine Einlassöffnung und zumindest eine Auslassöffnung vorgesehen, über welche ein Kühlmittelzufluss und Kühlmittelabfluss in den beziehungsweise aus dem Kühlkanai erfolgt. Die jeweilige Öffnung ist von einem Ringwulst oder einer rampenartigen Erhöhung umgeben, die ein Absinken eines Kühlmittelpegels unter ein vordefiniertes Niveau unterbindet. Die Ringwulst beziehungsweise die rampenartige Erhöhung ist einstückig mit dem Kolbenuntertei! ausgebildet. Alternativ zur Ausbildung der Ringwuist um die Öffnung herum ist zum Einhalten eines gewissen Kühlmittelpegels in dem Kühlkanal in der DE 102015 206 375 A1 offenbart, dass nach Herstellung der Zufiuss- beziehungsweise Ablauföffnung in diese Öffnung ein Rohr eingesetzt wird, wobei die Austrittsöffnung des Rohres, die in Richtung des Kühlkanales weist, oberhalb des untersten Punktes des Kühlkanales angeordnet ist. Auch dadurch wird ein gewisser Kühlmittelpegel in dem Kühikanal eingestellt. Diese Lösung erfordert ein weiteres Teil sowie einen weiteren Montageschritt, so dass sie für die Praxis untauglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben mit einem Kühlkanal bereitzustellen, der hinsichtlich seiner Kühlwirkung gegenüber den bekannten Kolben mit Kühikanälen verbessert ist.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sowohl eine dammförmige Erhöhung im Bereich der Zulauf- und / oder Ablauföffnung durch eine fertig geschmiedete Kontur des unteren Kühlkanalbereiches als auch auf der Innenseite des Kolbens die Eintrittskontur der Zulauf- und / oder Ablauföffnung durch Vorschmieden gebildet sind. Dadurch können Konturen, die es ermöglichen, dass ein Mindestniveau beziehungsweise Mindestpegel in dem Kühlkanai gehalten wird (insbesondere bei Stillstand des Kolbens), direkt mit Hersteilung des Oberteiles Unterteils des Kolbens, das unabhängig von dem Unterteil Oberteil des Kolbens hergestellt wird, in einem Schmiedeverfahren realisiert werden. Die Herstellung durch Schmieden hat den Vorteil eines hochfesten Gefüges und beanspruchungsgerechter Fließlinien, so dass ein hochfestes Oberteil Unterteil gebildet ist, dass schon die erforderlichen Konturen zur Realisierung seiner Funktion aufweist.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Vorschmiedung an der Zulauföffnung trichterförmig ausgebildet, wohingegen sie ergänzend oder alternativ auf der Ablaufseite (also im Bereich der Abiauföffnung) zylindrisch ausgebildet ist. In Weiterbildung der Erfindung wird bei der Herstellung des Oberteiles Unterteils während des Schmiedens als dammförmige Erhöhung ein Damm erzeugt (gebildet), der über die Breite des Kühikanales verläuft (sich also radial aus Richtung des Kolbenmitteipunktes, durch den die Kolbenhubachse verläuft, nach außen erstreckt), so dass ein Vorbeiströmen um die dammförmige Erhöhung (Damm) im Kühlkanal weitestgehend verhindert wird, wohingegen bei dem Kolben gemäß der DE 10 2011 007 285 A1 ein Vorbeiströmen möglich ist. Dabei soll in Weiterbildung der Erfindung die Erhöhung eine Höhe von 20% bis 80%, vorzugsweise 30% bis 70% der Gesamthöhe des Kühikanales erreichen.
In Weiterbildung der Erfindung weist der quer zu dem Kühlkanal erzeugte Damm (die dammförmige Erhöhung) an dem Übergang zwischen dem Damm und der Wand des Kühikanales zumindest eine Ausnehmung, vorzugsweise mehrere Ausnehmungen, auf.
Außerdem ist ergänzend oder alternativ erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem Kolbenoberteil des aus Oberteil und Unterteil bestehenden Kolbens der Kühlkanal wahlweise ebenfalls geschmiedet hergestellt wird und im Bereich der Zulauföffnung ein V-förmiges Element, welches in den Kühlkanai hineinragt, angeschmiedet ist, welches dafür sorgt, dass der auftreffende Ölstrahl in beide Richtungen des Kühikanales zu gleichen oder unterschiedlichen Teilen abgelenkt wird. Dieses V- förmige Element dient somit als Strahlteiler für den auftreffenden Ölstrahl, der durch die Zulauföffnung eingespritzt wird.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine verbesserte Kühlwirkung für die thermisch beanspruchten Bereiche des Kolbens durch die Maßnahmen an den Kühlkanal erreicht, in dem die dammförmige Erhöhung einen vorgebbaren im Kühlkanal verbleibenden Kühlmittelpegel sicherstellt und gleichzeitig den zulaufenden Ölstrahl nicht durch eine Rückströmung behindert. Weiterhin wird durch die trichterförmige Ausbildung der Zulauföffnung der Fanggrad des effektiv in den Kühlkanal eintretenden Öls erhöht. Außerdem dient die trichterförmige Zulauföffnung dazu bei, die Ölvolumenströme mindestens zweier parallel oder zueinander geneigten Öistrahlen (die von einer Spritzdüse oder auch mehr als einer Spritzdüse ausgestrahlt werden) über weite Bereiche des Kolbenhubes einzufangen und das Öl in den Kühlkanal zu leiten. Die trichterförmige Anschmiedung kann dabei alle Flächenformen einnehmen. Das durch die Ölspritzdüse zur Verfügung gesteilte Öl kann dabei aus einer oder mehreren Düsenöffnungen austreten, wobei nicht alle Düsenöffnungen gleichzeitig geöffnet sein müssen.
Dadurch, dass beide Konturen (sowohl Damm als auch Trichter) direkt durch den Schmiedevorgang eingebracht werden, ergibt sich eine deutlich effektivere Herstellung des Kolbens und es kann auf das Einsetzen eines separaten Fangelementes verzichtet werden.
Schließlich ergibt sich durch die Gestaltung der gegenüberliegenden Konturen von Damm und Trichter die Möglichkeit, einen möglichst gleichförmigen Wandstärkenverlauf zu realisieren, was sich positiv auf den Herstellungsprozess und das Gewicht des Kolbens auswirkt, wobei die Effektivität der Herstellung des Kolbens dadurch noch weiter gesteigert werden kann, indem die Oberseite des Kühlkanales ebenfalls durch einen Schmiedeprozess im Kolbenoberteil hergestellt wird und somit eine Bearbeitung oder auch eine Nachbearbeitung weitestgehend oder vollständig entfallen kann.
Insgesamt bietet die Erfindung eine Verbesserung der Kühlwirkung durch integral am Kolben angeformte Konturen ohne zusätzliche Elemente. Dadurch ergibt sich eine effizientere Hersteilung des Kolbens und die Prozesse werden vereinfacht. Außerdem kann ein solcher Kolben höheren thermischen Belastungen bei gleichzeitig reduziertem Kühlölbedarf ausgesetzt werden.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbens ist in den Figuren in verschiedenen Ansichten gezeigt und im Folgenden näher beschrieben. In Figur 1 ist in einem Schnitt ein Kolben 1 dargestellt, der aus einem Unterteil 2 und einem Oberteil 3 besteht. Die beiden Teile 2, 3 werden separat voneinander hergestellt und auf geeignete Art und Weise zusammengefügt.
Der Kolben 1 weist in an sich bekannter Weise ein äußeres umlaufendes Ringfeld 4 auf und kann, muss aber nicht, eine Brennraummulde enthalten.
Das Unterteil 3 bildet einen Kolbenschaft 5 und eine Bolzenbohrung 6.
Weitere Elemente eines funktionsfähigen Kolbens 1 sind vorhanden, jedoch nicht im Einzelnen beschrieben oder mit Bezugsziffern versehen.
Die beiden Teile 2, 3 werden mittels eines geeigneten Fügevorganges dauerhaft und unlösbar miteinander verbunden, um somit einen einstückigen funktionsbereiten Kolben 1 auszubilden. Der Fügevorgang verläuft in zumindest einer Fügeebene 7. In dem Ausführungsbeispiel ist der Fügevorgang ein Reibschweißverfahren.
Weiterhin weist der Kolben 1 einen Kühlkanal 8 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kühlkanal 8 gebildet von Teilausnehmungen sowohl in dem Oberteil 2 als auch dem Unterteil 3. Dies hat den Vorteil, dass vor dem Zusammenfügen der beiden Teile 2, 3 deren Teilausnehmungen zugänglich sind und daher diese Teilausnehmungen optimal hergestellt bzw. nachbearbeitet werden können, da sie nach dem Zusammenfügen der beiden Teile 2, 3 nicht mehr zugänglich sind.
Ebenfalls in an sich bekannter Weise weist der Kolben 1 zumindest eine Zulauföffnung 9 auf, in die ein freier Ölstrahl, der von einer Einspritzdüse abgegeben wird, in Richtung des Kühlkanales 8 eingespritzt wird. Diese Zulauföffnung 9 kann, wenn es sich um die einzige Öffnung handelt, auch als Ablauföffnung für das Kühlöl, welches in dem Kühlkanal 8 zirkuliert, dienen. Alternativ dazu ist zusätzlich zu der zumindest einen oder genau einen Zulauföffnung 9 auch zumindest eine weitere Ablauföffnung, insbesondere genau eine Ablauföffnung, vorhanden (diese wird später noch beschrieben). In erfindungsgemäßer Weise ist ausgehend von dem unteren Boden des ühlkanales 8 eine dammförmige Erhöhung 10 neben der Äbiauföffnung 9 vorhanden. Diese dammförmige Erhöhung 10 wird mit Herstellung des Unterteiles 3 gebildet. Das Unterteil 3 kann somit beispielsweise in einem Giessverfahren hergestellt werden und dabei die dammförmige Erhöhung ausgebildet werden. Alternativ kann das Unterteil 3 in einem Giessverfahren hergestellt und anschließend die dammförmige Erhöhung 10 durch einen Umformprozess (wie beispielsweise einem Schmiedeverfahren) gebildet werden. In besonders bevorzugter Weise werden sowohl das Unterteil 3 mit seinen Geometrien als auch die dammförmige Erhöhung 10 in einem Umformprozess (wie beispielsweise einem Schmiedeverfahren) hergestellt.
Bei der Herstellung des Unterteiles 3 erhält dieses Unterteil eine Innengeometrie 11 mit einer insbesondere trichterförmigen Eintrittskontur 12 der Zulauföffnung 9. Die Eintrittskontur 12 kann auch eine andere Form als eine Trichterform aufweisen. Wichtig ist es, die Eintrittskontur 12 vorzugsweise in einem Schmiedeverfahren auszubilden und ihr dabei eine Form zu geben, mit der der in die Zulauföffnung 9 eingespritzte Ölstrahl gezielt in Richtung des Kühlkanales 8 geleitet wird. Dabei ist es auch wichtig, dass die dammförmige Erhöhung 10 neben der Zulauföffnung 9 den Eintritt des eingespritzten Ölstrahles nicht behindert, sodass das eingespritzte Öl in den Kühlkanal 8 umlaufend geleitet wird.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Oberseite des Unterteiles 3, die in Richtung des Oberteiles 2 weist. Hier ist erkennbar, dass neben einer Zulauföffnung 9 auch eine Ablauföffnung 13 vorhanden ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist genau eine Zulauföffnung 9 und genau eine Zulauföffnung 13 vorhanden, von denen ausgehend sich erschreckend ein umlaufender Kühlkanal 8 vorhanden ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Kühlkanal 8 nicht vollständig umlaufend ausgebildet ist, sondern in zum Beispiel zumindest zwei Teiisegmente aufgeteilt ist. In diesem Fall weist beispielsweise jedes Teilsegment seine eigene Zulauföffnung und seine eigene Äbiauföffnung auf. Wie der Darstellung in Figur 2 entnommen werden kann, sind auf jeder Seite in Richtung des Kühlkanales 8 neben der Zulauföffnung 9 und der Ablauföffnung 13 eine dammförmige Erhöhung 10 an dem Unterteil 3 vorhanden und von diesem einstückig gebildet. Es ist jedoch auch denkbar, an einer der Öffnungen 9, 13 nur eine dammförmige Erhöhung 10 oder sogar gar keine dammförmige Erhöhung 10, insbesondere im Bereich der Ablauföffnung 13, vorzusehen.
Weiterhin kann der Figur 2 entnommen werden, dass das Unterteil 3 eine äußere umlaufende Fügefläche 14 und eine innere umlaufende Fügefläche 15, die von entsprechenden Stegen des Unterteiles 3 gebildet werden, aufweist. Diese Fügeflächen 14,15 weisen zu korrespondierenden Fügeflächen des Oberteiles 2, welches ebenfalls Stege ausbildet, an deren Abschluss die Fügeflächen ausgebildet sind. Mitteis dieser einander zuweisenden und korrespondierenden Fügeflächen werden die beiden Teile 2, 3 bevorzugt mittels eines Reibschweißverfahrens dauerhaft und unlösbar miteinander zusammengefügt. Andere geometrische Ausgestaltungen von den beiden Teilen 2, 3 und andere Fügeverfahren, die eine dauerhafte und unlösbare Fügung der beiden Teile 2, 3 miteinander gewährleisten, sind ebenfalls denkbar.
Figur 3 zeigt in einer geschnittenen dreidimensionalen Ansicht den Kolben 1 , bei dem die beiden Teile 2, 3 dauerhaft und unlösbar miteinander gefügt worden sind. Außerdem ist die Lage sowohl der Zulauföffnung 9 mit zumindest einer zugeordneten dammförmigen Erhöhung 10 sowie die Lage der Ablauföffnung 13 (in diesem Fall auch mit einer zugeordneten dammförmigen Erhöhung 0) erkennbar.
Figur 4 zeigt analog zu der Darstellung in Figur 2 in einer dreidimensionalen Ansicht die Draufsicht auf das Oberteil 3, wobei, wie auch in Figur 2 erkennbar, ein Teilbereich des Kühlkanales 8 von dem Oberteil 3 gebildet wird.
Figur 5 zeigt in einer dreidimensionalen Ansicht die Unterseite des Oberteiles 2, die in Richtung des Unterteiles 3 weist. Neben den korrespondierenden Fügeflächen 14, 15 ist erkennbar, dass in dem Teilbereich des KühikKanaies 8 des Oberteiles 2 ebenfalls eine dammförmige Erhöhung 10 (zum Beispiel im Bereich der Zulauföffnung 9) von dem Oberteil 2 gebildet ist In diesem Fall ist die zumindest eine dammförmige Erhöhung 10 nicht neben der Öffnung angeordnet, sondern befindet sich in der Verlängerung des Querschnittes der Öffnung (Zulauföffnung 9 und/Ablauföffnung 13), sodass diese dammförmige Erhöhung 10 in dem Teilbereich des Kühlkanales 8 des Oberteiles 2 als Strahlteiler dient. Mittels dieses Strahlteilers wird der insbesondere durch die zumindest eine Zulauföffnung 9 eingespritzte Ölstrahl aufgeteilt und kann sich in beide Richtungen des Kühlkanales 8 zu gleichen oder unterschiedlichen Teilen aufteilen.
In Figur 5 ist außerdem noch gezeigt, dass die quer zu dem Kühlkanal 8 erzeugte dammförmige Erhöhung 10 an dem Übergang zwischen der Erhöhung 10 und der Wand des Kühlkanales 8, insbesondere im Scheitelbereich des Kühlkanales 8, zumindest eine Ausnehmung 16, vorzugsweise mehrere Ausnehmungen, aufweist. Dadurch wird es ermöglicht, dass immer ein Teil des Kühlöles, welches in dem Kühlkanal 8 zirkuliert, dort ohne Behinderung durch die dammförmige Erhöhung 10 zirkulieren kann.
Figur 6 schließlich zeigt die Innengeometrie 11 des Kolbens 1 , bei dem die vorstehend beschriebenen Teile 2, 3 zusammengefügt worden sind. In diesem Fall ist erkennbar, dass im Bereich der Ablauföffnung 9 an dem Oberteil 2 nach unten weisend im Bereich des Querschnittes der Ablauföffnung 9 betrachtet eine als Strahlteiler dienende dammförmige Erhöhung 10 vorgesehen ist. Nicht erkennbar, aber vorhanden sind in dem Teilbereich des Unterteiles 3 neben der Zulauföffnung 9 {und gegebenenfalls auch neben der Ablauföffnung 13) jeweils zumindest eine dammförmige Erhöhung 10.
Die Ausrichtung der gezeigten dammförmigen Erhöhung 10 entweder in dem Unterteil 3 und/oder dem Oberteil 2 ist beispielhaft und erstreckt sich vorzugsweise radial ausgehend von der Koibenhubachse. Andere radiale Ausrichtungen hiervon abweichend sind selbstverständlich auch denkbar. Bezugszeichenliste:
1. Kolben
2. Oberteil
3. Unterteil
4. Ringfeld
5. Kolbenschaft
6. Bolzenbohrung
7. Fügeebene
8. Kühlkanal
9. Zulauföffnung
10. Dammförmige Erhöhung
11. Innengeometrie (Innenseite)
12. Eintrittskontur
13. Ablauföffnung
14. Äußere Fügefläche
15. Innere Fügefläche
16. Ausnehmung

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E Kühlkanal mit Damm und Trichter
1. Kolben (1) einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Oberteil (2) und einem Unterteil (3), die zusammengefügt werden, wobei ein Kühlkanal (8) vorgesehen ist, der zumindest eine Zulauföffnung (9) und / oder zumindest eine Ablauföffnung (13) für ein Kühlmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl eine dammförmige Erhöhung (10) im Bereich der Zulauföffnung (9) und / oder Ablauföffnung (13) durch eine fertig geschmiedete Kontur des unteren Kühlkanalbereiches als auch auf der Innenseite (11) des Kolbens (1) die Eintrittskontur (12) der Zulauföffnung (9) und / oder Ablauföffnung (13) durch Vorschmieden gebildet sind.
2. Kolben (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschmiedung an der Zulauföffnung (9) trichterförmig ausgebildet ist.
3. Kolben (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Vorschmiedung an der Ablauföffnung (13) zylindrisch ausgebildet ist.
4. Kolben (1 ) nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Herstellung des Qbortoilos Unterteils (3) während des Schmiedens als dammförmige Erhöhung (10) ein Damm gebildet ist, der über die Breite des Kühlkanales (8) verläuft.
5. Kolben (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dammförmige Erhöhung (10) eine Höhe von 20% bis 80%, vorzugsweise 30% bis 70% der Gesamthöhe des Kühlkanales (8) erreicht.
6. Kolben (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die quer zu dem Kühikanal (8) erzeugte dammförmige Erhöhung (10) an dem Übergang zwischen der Erhöhung (10) und der Wand des Kühlkanales (8) zumindest eine Ausnehmung (16), vorzugsweise mehrere Ausnehmungen, aufweist.
7. Kolben (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Zulauföffnung (9) als dammförmige Erhöhung (10) ein V-förmiges Element, welches in den Kühlkanal (8) hineinragt, angeschmiedet ist.
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