WO1990004094A1 - Gekühlter zweiteiliger tauchkolben - Google Patents

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WO1990004094A1
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cooled
pin
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Josip ZVONKOVIC^´
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Mahle Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a two-part plunger according to the preamble of the claim.
  • a particular advantage of such two-part pistons is that a piston which is more temperature-resistant than the material of the piston skirt can be used for the piston upper part which is exposed to the heat of combustion.
  • Steel and spheroidal cast iron, for example, are suitable as such temperature-resistant materials.
  • the shaft on the other hand, can be made of light metal to achieve a low weight and good thermal conductivity.
  • Such a piston is known for example from atrs-BS 40 56 044.
  • the upper part of the piston is cooled by oil injected from the crank chamber. Necessary cooling particularly in the radially ⁇ within the piston ring below the piston head lying outer annulus of the Kol ⁇ is benobermaschines.
  • an oil gutter covering this outer annular space of the piston upper part towards the shaft of the piston is formed on the upper shaft end. The cooling oil injected from the crankcase reaches the outside in the outer annular space of the upper piston part and also in the central region of the upper part lying below the piston bottom.
  • the arrangement of the initial shells arranged on the upper end of the shaft below the oil drain openings of the closed cooling oil ring channel ensures that the cooling oil that runs off is directed to the bottom area of the upper piston part located in the center of the upper piston part before stepping back into the crank chamber. This also provides this floor area with the necessary cooling in a very simple manner, even without direct injection of cooling oil.
  • Fig. 1 shows a section through a two-part
  • FIG. 2 shows a section through the piston according to line II-II in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a section through the piston according to line III-III in FIG. 1
  • the two-part piston consists of a piston upper part 1 made of steel and a shaft 2 made of aluminum, these two parts being connected to one another in an articulated manner by means of a piston pin (not shown).
  • a closed cooling oil ring channel 3 which is delimited on all sides by the base material of the upper part.
  • the ring channel is produced by inserting a subsequently releasable sand core into the casting mold to form the ring channel when the upper part is cast.
  • the cooling oil is injected into the ring channel 3 from the crank chamber through an opening 4 located in the bottom of the ring channel.
  • the cooling oil is removed from the ring channel 3 'via outlet openings 5 and 6. Below these outlet openings, collecting trays 7 and 8 are formed in each case on the upper region of the shaft 2.
  • the oil flowing out of the ring channel 3 is guided with the aid of these collecting trays to the center of the bottom of the upper piston part for cooling it and only then returns from there to the crank chamber.
  • the solution according to the invention makes it possible to achieve excellent shaker cooling in the outer annular space radially within the annular groove section while at the same time cooling the piston crown center sufficiently with structurally simple means.

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Abstract

Zur optimalen Kühlung des Kolbenoberteiles (1) eines zweiteiligen Tauchkolbens für Verbrennungsmotoren ist das Kolbenoberteil (1) in einem radial innerhalb der Kolbenringnuten angrenzenden Ringraum mit einem geschlossenen Kühlölringkanal (3) versehen. Das auf beliebige Weise in diesen Ringkanal (3) eingeführte Kühlöl wird durch in dem in Richtung der Bolzenachse liegenden Bereich zwischen den Kolbenbolzennaben des Oberteiles durch Ablauföffnungen (5, 6) abgeführt. Dabei wird das aus den Ablauföffnungen (5, 6) austretende Kühlöl durch in dem oberen Bereich des Kolbenschaftes (2) angeformte Auffangschalen (7, 8) an das Zentrum des Bodens des Kolbenoberteiles (1) gelenkt. Auf diese Weise wird eine lokal optimal ausgerichtete Kühlung des Kolbenoberteiles mit konstruktiv einfachen Mitteln auf sichere Weise erzielt.

Description

Gekühlter zweiteiliger Tauchkolben
Die Erfindung betrifft einen zweiteiligen Tauchkolben nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Ein besonderer Vorteil derartiger zweiteiliger Kolben besteht darin, für das der Verbrennungswärme ausge¬ setzte Kolbenoberteil ein im Vergleich zu dem Materi¬ al des Kolbenschaftes temperaturfesteres Material einsetzen zu können. Als derartige temperaturfeste Materialien kommen beispielsweise Stahl und Sphäro- gußeisen in Frage. Der Schaft kann dagegen zur Erzie¬ lung eines geringen Gewichtes und einer guten Wärme¬ leitfähigkeit aus Leichtmetall bestehen.
Ein derartiger Kolben ist beispielsweise atrs—BS 40 56 044 bekannt. Bei dem dortigen Kolben wird das Kolbe¬ noberteil durch aus dem Kurbelraum eingespritztes Öl gekühlt. Notwendig ist eine Kühlung insbesondere in dem radial^ innerhalb der Kolbenringnuten unterhalb des Kolbenbodens liegenden äußeren Ringraum des Kol¬ benoberteiles. Um hier eine möglichst intensive Küh¬ lung zu erhalten, ist an dem oberen Schaftende eine diesen äußeren Ringraum des Kolbenoberteiles zum Schaft des Kolbens hin abdeckende Öl-Fangrinne ange¬ formt. Das aus dem Kurbelraum eingespritzte Kühlöl gelangt äußer in den äußeren Ringraum des Kolbenober¬ teiles auch in den zentralen unterhalb des Kolbenbo¬ dens liegenden Bereich des Oberteiles.
Bei Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, mit hoher Leistung reicht die beschriebene Kühlung des Kolbenoberteiles nicht aus. Hier eine Verbesse¬ rung zu finden, bei der einerseits der äußere inner¬ halb der Ringnuten des Kolbenoberteiles liegende Ringraum und andererseits auch das Zentrum des Bodens des Kolbenoberteiles ausreichend gekühlt sind, ist Aufgabe der Erfindung.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausführung des Kolbens nach den kennzeichnenden Merkmalen des Pa¬ tentanspruchs.
Die Anordnung von an dem oberen Schaftende unterhalb der ölablauföffnungen des geschlossenen Kühlölringka- nals angeordneten Anfangsschalen sorgt dafür, daß das ablaufende Kühlöl vor Rücktritt in den Kurbelraum an den im Zentrum des Kolbeπoberteiles liegenden Boden¬ bereich des Kolbenoberteiles gelenkt wird. Dadurch erhält auch dieser Bodenbereich auch ohne direktes Einspritzen von Kühlöl auf recht einfache Weise die notwendige Kühlung.
Bei einteiligen Kolben mit einem geschlossenen Kühl¬ kanal ist es nach DE-OS 19 05 609 zwar bekannt, das aus dem Kanal abfließende Kühlöl über eine Fangschale nochmals an den Kolbenboden zu schleudern. Diese be¬ kannte Lösung läßt sich jedoch nicht ohne weiteres auf die zweigeteilten gattungsgemäßen Kolben übertra¬ gen. Denn zweigeteilte Kolben besitzen bisher grund¬ sätzlich keine geschlossenen allseits von Grundmate¬ rial des Kolbenoberteils begrenzten Kühlkanäle. Die Kühlkanäle sind vielmehr stets zum Kolbenschaft hin offene Ringräume die nachträglich von Blechen oder Ansätzen des Kolbenunterteils abgedeckt werden. Die¬ ses Bauprinzip ist bei geteilten Kolben wegen der da¬ mit verbundenen einfachen Herstellbarkeit so verbrei¬ tet und allgemein üblich, daß die erfindungsgemäße Lösung von einem sich mit zweigeteilten Kolben befas¬ senden Fachmann nicht erwartet werden konnte. HieFzu bedurfte es vielmehr besonderer unkonventioneller Überlegungen, um zu dem vorliegnden Ergebnis zu ge¬ langen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch einen zweiteiligen
Kolben in Richtung der Kolbenbolzenachse,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Kolben nach Linie II - II in Fig. 1
Fig. 3 einen Schnitt durch den Kolben nach Linie III - III in Fig. 1
Der zweiteilige Kolben besteht aus einem Kolbenober¬ teil 1 aus Stahl und einem Schaft 2 aus Aluminium, wobei diese beiden Teile über einen nicht dargestell¬ ten Kolbenbolzen gelenkig miteinander verbunden sind.
In dem Kolbenoberteil 1 ist in dem radial innerhalb des Kolbenringnutenbereiches ein geschlossener all¬ seits von dem Grundmaterial des Oberteils begrenzter Kühlölringkanal 3 vorgesehen. Hergestellt ist der Ringkanal dadurch, daß bei dem Guß des Oberteiles ein nachträglich auslösbarer Sandkern in die Gußform zur Bildung des Ringkanales eingelegt wird. In den Ring¬ kanal 3 wird das Kühlöl vom Kurbelraum aus durch eine im Boden des Ringkanales befindliche Öffnung 4 einge¬ spritzt. Die Abfuhr des Kühlöles aus dem Ringkanal 3' erfolgt über AblaufÖffnungen 5 und 6. Unterhalb die¬ ser Ablauföffnungen sind am oberen Bereich des Schaf¬ tes 2 jeweils Auffangschalen 7 und 8 angeformt. Das aus dem Ringkanal 3 abfließende Öl wird mit Hilfe dieser Auffangschalen an das Zentrum des Bodens des Kolbenoberteiles zu dessen Kühlung geleitet und ge¬ langt erst von dort zurück in den Kurbelraum.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß eine hervorragende Shaker-Kühlung in dem äußeren Ringraum radial innerhalb der Ringnutenpartie bei gleichzeitig ausreichender Kühlung des Kolbenboden¬ zentrums mit konstruktiv einfachen Mitteln möglich ist.

Claims

Patentanspruch
Gekühlter zweiteiliger Tauchkolben für Verbrennungs¬ motoren mit einem die Kolbenringnuten und Kolbenbol¬ zennaben enthaltenden gegossenen oder gepreßten Kol¬ benoberteil und einem mit diesem ausschließlich über einen Kolbenbolzen gelenkig verbundenen Schaft, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenoberteil (1) radial innerhalb der Rin¬ gnutenpartie mit einem geschlossenen allseitig von Grundmaterial des Kolbenoberteils begrenzten Kühlöl¬ ringkanal (3) versehen ist, in den das Kühlöl auf be¬ liebige Weise eingeführt und durch mindestens eine in Kolbenbolzenrichtung zwischen den Bolzenπaben des Kolbenoberteils angeordnete in den freien Innenraum des Schaftes (2) gerichtete Ablauföffnung (5, 6) ab¬ geführt wird und daß unterhalb der mindestens einen Kühlölablauföffnung (5, 6) eine das aus der Öffnung austretende Öl zum Zentrum des Bodens des Kolbenober¬ teils (1) lenkende Auffangschale (7, 8) an den oberen Bereich des Schaftes (2) angeformt ist.
PCT/DE1989/000546 1988-10-13 1989-08-23 Gekühlter zweiteiliger tauchkolben WO1990004094A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7162990B1 (en) 2005-12-29 2007-01-16 Mahle Technology, Inc. Two-part piston for an internal combustion engine
WO2013075700A1 (de) * 2011-11-26 2013-05-30 Mahle International Gmbh Kolben für einen verbrennungsmotor

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19603589A1 (de) * 1996-02-01 1997-08-07 Kolbenschmidt Ag Pendelschaftkolben
DE19758631B4 (de) * 1996-08-07 2006-08-03 Cummins Inc., Columbus Motorkolben
DE10230746B4 (de) * 2002-07-09 2015-10-01 Ks Kolbenschmidt Gmbh Kolben
CN111622857A (zh) * 2019-02-28 2020-09-04 强莉莉 一种单油腔活塞

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2125687A5 (de) * 1971-02-16 1972-09-29 Semt
US4180027A (en) * 1977-07-20 1979-12-25 Mack Trucks, Inc. Two-piece oil-cooled piston
EP0019323A1 (de) * 1979-05-16 1980-11-26 Karl Schmidt Gmbh Kolben für Brennkraftmaschinen
DE3511835A1 (de) * 1985-03-30 1986-10-09 M.A.N.- B & W Diesel GmbH, 8900 Augsburg Oelgekuehlter tauchkolben einer brennkraftmaschine
DE3732925C1 (de) * 1987-09-30 1988-12-08 Mahle Gmbh Gekuehlter Tauchkolben fuer Verbrennungsmotoren

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1905609A1 (de) * 1969-02-05 1970-08-20 Schmidt Gmbh Karl Fluessigkeitsgekuehlter Kolben fuer Brennkraftmaschinen
US4056044A (en) * 1975-11-12 1977-11-01 Caterpillar Tractor Co. Oil cooled piston
DE2717692A1 (de) * 1977-04-21 1978-10-26 Elsbett L Kolben fuer hubkolben-brennkraftmaschinen, insbesondere dieselmotoren

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2125687A5 (de) * 1971-02-16 1972-09-29 Semt
US4180027A (en) * 1977-07-20 1979-12-25 Mack Trucks, Inc. Two-piece oil-cooled piston
EP0019323A1 (de) * 1979-05-16 1980-11-26 Karl Schmidt Gmbh Kolben für Brennkraftmaschinen
DE3511835A1 (de) * 1985-03-30 1986-10-09 M.A.N.- B & W Diesel GmbH, 8900 Augsburg Oelgekuehlter tauchkolben einer brennkraftmaschine
DE3732925C1 (de) * 1987-09-30 1988-12-08 Mahle Gmbh Gekuehlter Tauchkolben fuer Verbrennungsmotoren

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7162990B1 (en) 2005-12-29 2007-01-16 Mahle Technology, Inc. Two-part piston for an internal combustion engine
WO2013075700A1 (de) * 2011-11-26 2013-05-30 Mahle International Gmbh Kolben für einen verbrennungsmotor
CN104040157A (zh) * 2011-11-26 2014-09-10 马勒国际公司 内燃机活塞
US9068529B2 (en) 2011-11-26 2015-06-30 Mahle International Gmbh Piston for an internal combustion engine

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