MULTIPART LIQUID-COOLED PISTON FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES

Abstract: 1. Multi-part, liquid-cooled piston, comprising a piston upper part (1), constituting the base and at least a portion of the annular groove region, and a piston lower part (2) as piston shank, wherein the annular groove region situated in the upper part and comprising especially the first annular groove (5) adjoins the piston base in the form of an annular outer wall and wherein the upper part (1) and lower part (2), between which an intermediate piece (3) bearing radially and axially against these parts and covering at least the region behind the first piston annular groove (5) is disposed, are connected to each other by expansion bolts (4) extending at least substantially axially, characterized by the features : a) the coefficient of expansion of the material of the intermediate piece (3) is greater than that of the material of the piston upper part (1), b) the intermediate piece (3) bears radially against the piston upper part (1) exclusively against its annular groove region and presses the outer wall of the piston upper part (1) outwards in the region of the first piston annular groove (5).

Description: Mehrteiliger, flüssigkeitsgekühlter Kolben für Verbrennungsmotoren Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen flüssigkeitsgekühlten Kolben nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein derartiger Kolben ist bekannt aus der DE-PS 12 53 514. Das dort zwischen Ober- und Unterteil des Kolbens eingebaute Zwischenstück hat im wesentlichen die Aufgabe, einerseits in Zusammenwirkung mit dem Kolbenboden Kühlkanäle zu bilden und andererseits den Kolbenboden axial gegen den Verbrennungsdruck abzustützen. Ein weiterer mehrteiliger Kolben mit einem Zwischenstück zwischen Ober- und Unterteil ist aus der DE-OS 28 32 970 bekannt. Das Zwischenstück ist dort ein Zwischenring, der bei Verwendung eines Unterteiles aus Aluminium auf dieses aufgesetzt wird und aus einem verschleissfesteren Material als Aluminium ist, um die von dem aufliegenden Oberteil ausgehenden Relativbewegungen auf diesen Zwischenring und nicht auf das Alurniniummaterial wirken zu lassen. Wenn hier auf den Zwischenring verzichtet wird, bedeutet dies nur, dass das Oberteil in jenem Bereich direkt an dem Aluminium-Unterteil anliegt und damit der andernfalls erreichbare Verschleiss schutz nicht mehr gegeben ist. Bei einem mehrteiligen Kolben in dem Aufbau nach der DE-OS 28 32 970 mit oder ohne Zwischenring kommt es bei einer Erwärmung des Kolbenbodens zu einer im Stand der Technik seit langem bekannten Aufwölbung des Kolbenbodens. Diese Aufwölbung rührt daher, dass der Kolbenboden sich an seinem äusseren heissen Ende radial auszudehnen versucht, während der weniger warme die Ringnuten enthaltende Mantelbereich des Kolbenbodens sich aufgrund seiner niedrigereren Temperatur weniger stark radial ausdehnt und damit eine freie Ausdehnung des oberen Kolbenbodenendes verhindert. Dieunterschiedliche radiale Ausdehnung über die Höhe des Kolbenbodens mit angeformtem Ringnutenbereich führt insbesondere in der ersten Ringnut zu einer Lm Radialschnitt trapezförmigen Verformung des rechteckigen Ringnutquerschnittes. Man spricht hierbei auch von einem sogenannten radial aussen erfolgenden Einschnappen der Ringnutflanken insbesondere der ersten Ringnut. Ein solches Einschnappen vor allem der ersten Ringnut zu vermeiden, ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Gelöst wird sie durch die Ausbildung des zwischen Kolbenoberund Unterteil vorzusehenden Zwischenstückes nach dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1. Indem das Zwischenstück aus einem Material mit höherem Ausdehnungskoeffizienten gefertigt ist als derjenige des Kolbenbodens sorgt das Zwischenstück bei vorgegebener radialer Anlage des Zwischenstückes in dem Mantelbereich hinter der ersten Ringnut dafür, dass der die Ringnut aufnehmende Mantel dort radial nach aussen gedrückt wird. Dies hat zur Folge, dass ein Einschnappen der Ringnut auf diese Weise vermieden werden kann. Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt, die einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen mehrteiligen Kolben darstellt. Das den Kolbenboden bildende Kolbenoberteil 1 ist aus Stahl und das Kolbenunterteil 2 ist aus Kugelgraphit-Grauguss. Das Zwischenstück. 3 ist aus Aluminium. Die Verbindung zwischen Kolbenober- und Unterteil erfolgt durch an dem Ober- und Unterteil angreifende das Zwischenstück 3 durchdringende Dehnschrauben 4. Die gegenseitige Zentrierung von Kolbenoberund Unterteil erfolgt mit Hilfe des gegenüber beiden Teilen fest fixierten Zwischenstückes 3. Das aus Aluminium bestehende Zwischenstück 3, das damit gegenüber dem Kolbenboden 1 aus Stahl einen höheren Ausdehnungskoeffizienten aufweist, drückt den Mantel des Kolbenbodens im Bereich der ersten Nut 5 derart nach aussen, dass ein Einschnappen dieser Nut praktisch vollständig vermieden wird. Die Verformung, die üblicherweise im Bereich der ersten Ringnut 5 auftritt, wenn ein Zwischenring nicht verwendet wird oder wenn ein solcher nicht aus einem Material mit höherem Ausdehnungskoeffizienten als demjenigen des Kolbenbodens hergestellt ist, zeigt der strichpunktierte Linienzug. Die Darstellung durch den strichpunktierten Linienzug ist selbstverständlich zur Verdeutlichung massstäblich stark übertrieben gezeichnet. Der dargestellte Kolben ist ölgekühlt und weist oberhalb des Zwischenstückes 3 aussen einen Kühlkanal 6 und innen einen weiteren Kühlraum 7 auf, wobei der Kühlkanal 6 und der Kühlraum 7 durch Bohrungen 8 im Kolbenboden 1 miteinander in Verbindung stehen. Das Zwischenstück 3 dient für die beiden Kühlräume jeweils als eine untere Begrenzungswand.

Claims: Anspruch Mehrteiliger flüssigkeitsgekühlter Kolben mit einem den Boden und zumindest einen Teil des Ringnutenbereiches bildenden Kolbenoberteil (1) und einem Kolbenunterteil (2) als Kolbenschaft, wobei der im Oberteil liegende Ringnutenbereich mit insbesondere der ersten Ringnut (5) sich ringmantelförmig an den Kolbenboden anschliesst und bei dem Ober-(1) und Unterteil (2), zwischen denen ein radial und axial an diesen anliegendes zumindest den Bereich hinter der ersten Kolbenringnut (5) abdeckendes Zwischenstück (3) angeordnet ist, durch zumindest im wesentlichen axial verlaufende Dehnschrauben (4) miteinander in Verbindung stehen, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , dass der Ausdehnungskoeffizient des Materials des Zwischenstückes (3) grösser ist als derjenige des Materials des Kolbenoberteils (1).

Inventors: JUNGLING, KURT, Jüngling, Kurt
Applicants: MAHLE GMBH
Application year: 1983
Main classification: F02F3
IPC codes: F02F3, F16J1, F02B23