DE7221644U - Pistons for internal combustion engines - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

DR. HUGO WILCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKENDR. HUGO WILCKEN DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN

D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE 52-54D - 24 LÜBECK. WIDE STREET 52-54

Dr.W./Al.Dr.W./Al.

Söcietfe ε Reäpönsäbiliti lisitfee dite:Söcietfe ε Reäpönsäbiliti lisitfee dite:

SOCIETE A.M.O.SOCIETE A.M.O.

16, Rue Buffon, Colombes (Hauts-de-Seine),Frankreich16, Rue Buffon, Colombes (Hauts-de-Seine), France

Kolben für BrennkraftmaschinenPistons for internal combustion engines

Die Erfindung bezieht sich auf einen neuen Kolben aus geschmiedeter bzw. gepreßter Leichtlegierung mit Kühlung durch Flüssigkeitszirkulation, vor allem für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren mit direkter Einspritzung. Bei hohen Temperaturen, die bei solchen Kolben in den Motoren, insbesondere bei hohen Drehzahlen auftreten, wird die Bruchgefahr bzw. Beschädigung der Kolben sehr groß, was zahlreiche Nachteile in der Funktion und in der Betriebsdauer nach sich zieht, u.a. durch Festfressen der Kolbenringe.The invention relates to a new forged piston or pressed light alloy with cooling through fluid circulation, especially for internal combustion engines, especially direct injection diesel engines. At high temperatures, which occur with such pistons in engines, occur especially at high speeds, the risk of breakage or damage to the piston is very great, which numerous There are disadvantages in terms of function and service life, e.g. through seizing of the piston rings.

Um diese Nachteile, die nicht zulassen, von den Vorteilen der Leichtkolben zu profitieren, zu vermeiden oder wenigstens zu verdecken, hat man schon vorgeschlagen, im Oberteil der Kolben im allgemeinen zwischen der Verbrennungskammer und dem Bereich der Kolbenringe als Fall einen Ringraum vorzusehen, in dem eine Kühlflüssigkeit zirkuliert. Ein solcher Raum ist sehr oft durch Kanäle erreicht worden, die imIn order to avoid or at least avoid these disadvantages, which do not allow you to benefit from the advantages of the light pistons to cover, it has already been proposed that in the upper part of the piston generally between the combustion chamber and As a case, to provide an annular space in the area of the piston rings in which a cooling liquid circulates. Such a Space has very often been reached through channels that are in the

LOb.dc (0451) 758 88· Bank. ComJij&ajkfHfeirttiQ 3| K«£Nr. 390187 ■ Postsdiedu Hamburg 138119LOb.dc (0451) 758 88 · Bank. ComJij & ajk fHfeirttiQ 3 | K «£ No. 390187 ■ Postsdiedu Hamburg 138119

äußeren Boden, im Kolbenkopf oder in seiner Seitenfläche eingearbeitet sind. Beste Ergebnisse sind so mit Kolben aus gecnVinsicHa^-or. Tesi.— Η+ ! srr< erürsffsr! £±·~Ύ*α i r"-Vi+· wnrvisn sVie« «c yi< "Vs + outer bottom, are incorporated in the piston head or in its side surface. Best results are so obtained with flasks made from cnVinsicHa ^ -or. Tesi.— Η +! srr <erürsffsr! £ ± · ~ Ύ * α ir "-Vi + · wnrvisn sVie« «c yi <" Vs +

möglich gewesen, wegen Platzmangels zur Unterbringung der Kammer sehr leichte Kolben zu realisieren. Schließlich hat man auch schon vorgeschlagen, die Kolben aus mehreren Elementen zu konstruieren, aber diese Lösung konnte nicht mit Erfolg benutzt werden.It has been possible to realize very light pistons due to the lack of space to accommodate the chamber. Finally one has also proposed to construct the pistons from several elements, but this solution could not be successful to be used.

Wegen des gewerblichen Interesses an leichten Motoren und an den offensichtlichen Vorteilen geschmiedeter bzw. gepreßter Kolben aus Leichtlegierungen wird nach der Erfindung vorgeschlagen, :Because of the commercial interest in light engines and the obvious advantages of forged or pressed pistons made of light alloys is proposed according to the invention:

οΊ-nor» nenon T ei rVi +.er» TTr>Ther> otie rr.uiei V.1 Ptn^n+.^n Bin r»Y»rtrtneii οτ·ί»η. iοΊ-nor »nenon T ei r Vi + .er» TTr>Ther> otie rr.uiei V.1 Ptn ^ n +. ^ n Bin r »Y» rtrtneii οτ · ί »η. i

von denen das eine als die Verbrenn«ngshitze dämpfende Kammer ι dient, und der nicht mehr die erwähnten Nachteile aufweist. ione of which acts as a chamber which dampens the heat of combustion serves, and no longer has the disadvantages mentioned. i

Ein geschmiedeter bzw. gepreßter Kolben aus Leichtlegierung, j ! der mit einem Kammerraum im KühlflüssigJceitskreis versehen ist, j ist dadurch gekennzeichnet, daß er einerseits aus einem Leichtmetallmantel besteht, der mit Nuten für die Kolbenringe versehen ist und dessen Boden wenigstens einen Teil der Verbrennungskammei· j bildet, und andererseits aus einer Kappe aus Metall dergleichen ^; ! Dehnung des Leichtmetalls besteht, wobei diese Kappe an dem Boden und an wenigstens zwei Stellen auf dem Umfang des Mantels i befestigt ist, dessen Außendurchmesser die Kappe besitzt, wobei \ diese Kappe im Innern wenigstens zwei Ringnuten parallel zu den < ι Kolbenringnuten aufweist, von denen wenigstens die Ringnuten '■ -3- I A forged or pressed piston made of light alloy, j! which is provided with a chamber space in the cooling liquid circuit, is characterized in that it consists on the one hand of a light metal jacket which is provided with grooves for the piston rings and the bottom of which forms at least part of the combustion chamber, and on the other hand of a metal cap ^; ! Expansion of the light metal, wherein said cap is secured i at the bottom and at least two points on the circumference of the shell, whose outer diameter has the cap, \ this cap in the interior comprises at least two annular grooves parallel to the <ι piston ring grooves, of which at least the ring grooves ' ■ -3- I

in Nähe des Bodens eine geschlossene Kammer für einen entsprechenden Teil des Mantels bildet und ein fließendes Medium, wie IuTt, ein anderes Gas oder ein Salz enthält, welche Medien gegenüber den Metallen des Mantels und der Kappe inert sind, und wenigstens eine der weiter entfernt liegenden Ringnuten mit dem entsprechenden Teil des Mantels eine Kappe bildet, die durch bekannte Mittel mit dem Kühlkreis verbunden ist.a closed chamber for a corresponding one near the bottom Forms part of the mantle and forms a flowing medium, such as IuTt, contains another gas or a salt, which media are inert to the metals of the jacket and the cap, and at least one of the more distant annular grooves forms a cap with the corresponding part of the shell, which by known means is connected to the cooling circuit.

Das Metall der Kappe kann Eisen sein oder nicht. Die Höhe der ;Kappe ist so gewählt, daß sie außen den der Brennkammer zügejkehrten Kolbenring tragen kann und innen die Nuten, von denen eine Luft oder ^.gl. enthält und die zweite mit dem Kühlkreis verbunden ist.The metal of the cap may or may not be iron. The height of the; cap is chosen so that it faces that of the combustion chamber on the outside Piston ring can carry and inside the grooves, one of which is air or ^ .gl. and the second with the cooling circuit connected is.

Die Befestigung der Kappe auf dem Mantel kann durch Aufschrauben oder durch Beringung in Wärme bzw. Warmschrumpfung gesichert werden. Die Nut oder Nuten in Nähe des Bodens sind durch eine Rippe derart getrannt, daß diese Rippe bei der Montage in eine Ringausnehmung im äußeren zylindrischen Teil des Mantels ein-If aßt. . The attachment of the cap on the jacket can be secured by screwing it on or by heat-shrinking rings. The groove or grooves in the vicinity of the bottom are separated by a rib in such a way that this rib ate into an annular recess in the outer cylindrical part of the shell during assembly. .

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Der Mantel ist in bekannter Weise von Kanälen durchbohrt, dieThe jacket is pierced in a known manner by channels that

den Zufluß . und Abfluß der Kühlflüssigkeit in die Nut oder Nuten sichert, die vom Boden der Kappe abgekehrt liegen.the tributary. and drainage of the cooling liquid into the groove or grooves that are facing away from the bottom of the cap.

!Schließlich kann insbesondere für Kolben verhältnismäßig großerFinally, especially for pistons, it can be relatively large

■Abmessungen der aus Leichtmetall bestehende Teil des Kolbens nach■ Dimensions of the light metal part of the piston according to

der Erfindung in bekannter Weise, z.B. entsprechend der französischen Patentschrift 1 399 635, wenigstens einen konischen Ringkammerrauin für die zusätzliche Zirkulation von Kühlflüssigkeit aufweisen.of the invention in a known manner, e.g. according to the French Patent specification 1 399 635, at least one conical annular chamber roughness for the additional circulation of cooling liquid exhibit.

Die Zusammengesetzten Kolben nach der Erfindung bieten den Vorteil, daß sie ohne zu große Steigerung der Herstellungskosten alle Eigenschaften zeigen, die von Kolben aus Leichtlegierungen gefordert werden, auch in bezug auf ihr Gewicht, ihre sehr viel längere Lebensdauer gegenüber cen entsprechenden Leichtkolben, die durchgehend ens einer Legierung oder einem Leichtmetall bestehen. The composite pistons according to the invention offer the advantage that they have all the properties required of pistons made of light alloys, also with regard to their weight, without too great an increase in production costs, their very much longer service life compared to the corresponding light pistons, which consistently ens an alloy or a light metal.

Ein Ausführungsbeispiel des geschmiedeten bzw. gepreßten Kolbens nach der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, auf der ein axialer, vertikaler Schnitt durch einen Kolben dargestellt ist.An embodiment of the forged or pressed piston according to the invention is explained below with reference to the drawing, on which an axial, vertical section through a piston is shown.

Nach dem Zeichnungsbeispiel besteht der Kolben 1, der auf dem gestrichelt angedeuteten Kopf 2 der Pleuelstange montiert ist, aus einem Mantel 3 aus Leichtmetall, der mit Nuten 4 für die [ nicht dargestellten Kolbenringe und der Verbrennungskammer 5 versehen ist. Nach der Erfindung ist der Mantel 3 auf seinem Umfang und auf eine Höhe leicht oberhalb der Tiefe der Verbrennungskammer 5 zylindrisch bearbeitet. Der Oberrand 6 des Mantels besitzt eine zum Kolben 1 koaxiale Ausnehmung 7. Die Zylinderwand 8 des am Mantel 3 abgestuften Teiles ist bei 9 mit einem Gewinde versehen und endet außen in eine Abstufung.According to the drawing example, the piston 1, which is mounted on the head 2 of the connecting rod , indicated by dashed lines, consists of a jacket 3 made of light metal, which is provided with grooves 4 for the piston rings and the combustion chamber 5 (not shown) . According to the invention, the shell 3 is machined cylindrically on its periphery and at a height slightly above the depth of the combustion chamber 5. The upper edge 6 of the jacket has a recess 7 coaxial with the piston 1. The cylinder wall 8 of the part stepped on the jacket 3 is provided with a thread at 9 and ends on the outside in a step.

- 5 - ι- 5 - ι

Die Kappe 12 aus Eisenmetall mit der gleichen Dehnung wie der Legierung oder des Leichtmetalls des Mantels 3 besitzt an ihrem Boden, senkrecht zur Achse des Kolbens 1 eine Ringrippe 13, die in die Ausnehmung 7 einfaßt, derart, daß eine Durchbrechung 13 sich an den lichten Teil der Verbrennungskammer 5 fluchtend anschließt. In ihrem vertikalen Teil sind eine trapezähnliche Ringnut 14 und eine rechteckige Ringnut 15 getrennt durch die trapezähnliche Rippe 16 vorgesehen, deren Nase vom Durchmesser dt.r Ausnehmung 14 ist. Das untere Ende 12., der Kappe 12 besitzt eine Nut 4 für den der Verbrennungsseite zugekehrten Kolbenring.The cap 12 made of ferrous metal with the same expansion as the alloy or light metal of the shell 3 has on her Bottom, perpendicular to the axis of the piston 1, an annular rib 13 which engages in the recess 7, such that an opening 13 adjoins the clear part of the combustion chamber 5 in alignment. In their vertical part are a trapezoid-like one Annular groove 14 and a rectangular annular groove 15 are provided separated by the trapezoidal rib 16, the nose of which has the diameter dt.r recess 14 is. The lower end 12, the cap 12 has a groove 4 for the piston ring facing the combustion side.

In dem Führungsteil 3* des Mantels sind zwei Kanäle 17 und 18 ι gebohrt, von denen der Kanal 17, der in der Nut 15 mündet, Kühl-■ öl aus der Zapfstelle 19 zuführt, und der Kanal 18, der gegen-In the guide part 3 * of the jacket are two channels 17 and 18 ι drilled, of which the channel 17, which opens into the groove 15, supplies cooling ■ oil from the tap 19, and the channel 18, the opposite

ι ■■ ι ■■

j überliegend zum Kanal 17 in die Nut 15 mündet, den Rückfluß des 'j overlying the channel 17 opens into the groove 15, the backflow of the '

j Öls in die Wanne gewährleistet.j oil in the pan.

I Im dargestellten Beispiel ist für die Zirkulation der Kühlflüssigkeit neben der Nut 15 ein hohler Kranz 15* im Mantel vorgesehen, ^!der mit Kanälen 15*' verbanden ist, die von der Außenseite inI In the example shown, a hollow ring 15 * is provided in the jacket in addition to the groove 15 for the circulation of the coolant ^,! which is connected to channels 15 * 'leading from the outside in

i Höhe der Nut 15 gebohrt sind. Diese Ausfü} "iing verbessert diei height of the groove 15 are drilled. This implementation improves the

I Kühlung noch weiter.I cooling even further.

I Man sieht, daß der zusammengesetzte Kolben nach der Erfindung einerseits eine Flüssigkeitskühlung über den Kanal 17, die Nut !und den Kanal 18 und andererseits eine die VerbrennungshitzeIt can be seen that the composite piston according to the invention on the one hand a liquid cooling via the channel 17, the groove ! and the channel 18 and on the other hand one the combustion heat

dämpfende Kammer auiweist, die die Luft oder dgl. enthält, undhas a damping chamber which contains the air or the like, and

ι durch die Nut 14 und die Wandung des Mantels gebildet ist.ι is formed by the groove 14 and the wall of the jacket.

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Claims (8)

D - 24 LÜBECK, BREITE STRASSE 52-54 Dr.W./Al. Anmelder: Societe ä Responsabilite Limitee dite: SOCIETE A.M.O. 16, Rue Buffon, Colombes (Hauts-de-Seine), Frankreich SchutzansprücheD - 24 LÜBECK, BREITE STRASSE 52-54 Dr.W./Al. Applicant: Societe ä Responsabilite Limitee dite: SOCIETE A.M.O. 16, Rue Buffon, Colombes (Hauts-de-Seine), France 1. Geschmiedeter oder gepreßter Kolben aus Leichtmetall mit einer Kammer in einem Kühlflüssigkeitskreis, dadurch gekennzeichnet, daß er einerseits aus einem Mantel (3) aus geschmiedetem o(?3r gepreßtem Leichtmetall besteht, der mit Nuten (4) für E.-lbenringe versehen ist und dessen Boden mindestens einen Teil der "Verbrennungskammer (5) bildet, und andererseits aus einer Metallkappe (12) mit der gleichen Dehnung wie die des Leichtmetalls besteht, die auf dem Boden und an mindestens zwei Stellen auf dem Umfang des Mantels befestigt 1st und den gleichen Außendurchmesser besitzt, wobei die Kappe auf der Innenseite mindestens zwei Ringnuten (14,1¹S) parallel zu den Kolbenringnuten (4) aufweist und wenigstens eine dieser Ringnuten (14) in Nähe des Bodens eine geschlossene Kammer durch einen entsprechenden TeiiJ des Mantels bildet und wenigstens eine der vom Boden entfernteren Ringnuten (15) mit einem entsprechenden Teil des Mantels eine Kammer bildet, die durch bekannte Mittel mit dem Kühlkreis verbunden ist.1. Forged or pressed piston made of light metal with a chamber in a coolant circuit, characterized in that it consists on the one hand of a jacket (3) made of forged o (? 3r pressed light metal, which is provided with grooves (4) for E.-lbene rings and the bottom of which forms at least part of the "combustion chamber (5), and on the other hand consists of a metal cap (12) with the same expansion as that of the light metal, which is attached to the bottom and in at least two places on the circumference of the shell and the has the same outer diameter, the cap having at least two ring grooves (14, ^{1 1} S) on the inside parallel to the piston ring grooves (4) and at least one of these ring grooves (14) near the bottom forming a closed chamber through a corresponding part of the shell and at least one of the annular grooves (15) farther from the bottom forms a chamber with a corresponding part of the shell which by known means with the Küh circuit is connected. 2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossene Kammer (14) ein gegen die Metalle des Mantels (3) und der Kappe (12) inertes flüssiges Medium enthält.2. Piston according to claim 1, characterized in that the closed Chamber (14) contains a liquid medium which is inert towards the metals of the jacket (3) and the cap (12). 3. Kolben nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Kappe (12) derart gewählt ist, daß sie außen den den Verbrennungsgasen zugekehrten Kolbenring aufne :.~ kann und im Innern die Nuten 04,15), von denen die eine (14-) Luft oder dgl. enthält und die andere (15) mit dem Kühlkreis verbunden ist.3. Piston according to claim 1 and 2, characterized in that the height of the cap (12) is chosen such that it is the outside Open the piston ring facing the combustion gases:. ~ Can and inside the grooves 04,15), one of which is (14-) air Or the like. And the other (15) is connected to the cooling circuit. 4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich- ^: net, daß die Kappe durch Wannaufschrauben auf dem Mantel be- ] festigt ist.4. A piston according to any one of claims 1 to 3, characterized ^{gekennzeich-:} net that the cap loading by Wannaufschrauben on the mantle is fastened]. 5. Ko?ben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, daß wenigstens eine ' !der Nuten (14) in Nähe des Bodens durch eine Rippe abgetrennt ^; ist, die in eine Ringausnehmung der äußeren zylindrischen Wan- ; dung des Mantels eingreift.5. A booth according to one of claims 1 to 4, that at least one of the grooves (14) is separated by a rib in the vicinity of the bottom ^; is, which is in an annular recess of the outer cylindrical wall; dung of the jacket engages. 6. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich- j net, daß die geschlossene Kammer (14), gebildet durch die dem ' Boden am nächsten liegende Nut sich bis zum Boden des Mantels erstreckt.6. Piston according to one of claims 1 to 5, characterized marked j net that the closed chamber (14), formed by the groove closest to the 'bottom, extends to the bottom of the shell extends. 7. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel in Dekannter Weise von Kanälen durchbohrt7. Piston according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the jacket is pierced by channels in a decant manner 7221fMui.n7221fMui.n ιι ist,is, diethe denthe ZulaufIntake undand denthe - 3 -- 3 - derthe KühlflüssigkeitCoolant 55 AuslaufOutlet zu undto and aus der Nu+ (15^ sichern* die vom Boden der Kaotje ab liegt.from the Nu + ( 15 ^ secure * which lies from the bottom of the Kaotje. 8. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Leichtmetall bestehende Teil wenigstens einen konisch gerichteten Ringraum (15*) für die zusätzliche Zirkulation von Kühlflüssigkeit aufweist.8. Piston according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the part made of light metal has at least one conically directed annular space (15 *) for the additional circulation of coolant. 7221H43U.727221H43U.72