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Title:
OIL-COOLED PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/122967
Kind Code:
A1
Abstract:
An assembled, oil-cooled piston for reciprocating piston internal combustion engines, with a lower part (1) which receives a gudgeon pin, an upper part (5) which is screwed to the lower part (1) and has a ring belt (7) and a fire land, with an outer cooling ring chamber (11) which adjoins the ring belt (7) and the fire land on the inside in the upper part (5) and the lower part (1), and with a central oil cooling chamber (12) which is arranged within the cooling ring chamber (11), is separated from the cooling ring chamber (11) by means of a supporting collar (6) arranged on the lower part (1) and/or upper part (5), and is connected via bores to the cooling ring chamber (11), characterized in that the upper part (5) and the lower part (1) are screwed to one another by means of a central mating thread pair (9) in the region of the supporting collar (6).

Inventors:
LAQUA MATTHIAS (DE)
SCHÄFER ALEXANDER (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/086731
Publication Date:
June 24, 2021
Filing Date:
December 17, 2020
Export Citation:
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Assignee:
KS KOLBENSCHMIDT GMBH (DE)
International Classes:
F02F3/00; F02F3/22
Domestic Patent References:
WO2017060449A12017-04-13
Foreign References:
EP2821626A12015-01-07
CN109184937A2019-01-11
DE2212922A11973-09-27
EP0520536A11992-12-30
Attorney, Agent or Firm:
GREIF, Thomas (DE)
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Claims:
Ölgekühlter Kolben für Brennkraftmaschinen Patentansprüche

1. Gebauter, ölgekühlter Kolben für Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einem einen Kolbenbolzen aufnehmenden Unterteil (1), einem mit dem Unterteil (1) verschraubten Oberteil (5), das eine Ringpartie (7) und einen Feuersteg aufweist, mit einem äußeren, sich innen an die Ringpartie (7) und den Feuersteg anschließenden Kühlringraum (11) im Oberteil (5) und Unterteil (1) und mit einem zentralen, innerhalb des Kühlringraumes (11) angeordneten Ölkühlraumes (12), der mittels eines am Unterteil (1) und/oder Oberteil (5) angeordneten Stützbundes (6) vom Kühlringraum (11 ) getrennt ist und über Bohrungen mit dem Kühlringraum (11 ) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (5) und Unterteil (1) mittels einer zentralen Gewindepaarung (9) im Bereich des Stützbundes (6) miteinander verschraubt sind.

2. Gebauter, ölgekühlter Kolben nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am Oberteil (5), vorzugsweise im Bereich der Ringpartie (7) Stützelemente (10) zur Aufnahme eines Drehwerkzeuges oder Schlüssels angeordnet sind.

3. Gebauter, ölgekühlter Kolben nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Gewindepaarung (9) an dem Stützbund (6) und einer zentralen Nabe (2) am Oberteil (5) oder Unterteil (1) angeordnet ist.

4. Gebauter, ölgekühlter Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbund (6) am Oberteil (5) oder Unterteil (1 ) angeordnet ist und das zentrale Innengewinde aufweist. 5. Gebauter, ölgekühlter Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Nabe (2) am Unterteil (1) oder Oberteil (5) angeordnet ist und einen Gewindehals (3) mit dem zentralen Außengewinde aufweist.

6. Gebauter, ölgekühlter Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Oberteil (5) und Unterteil (1) eine

Sicherungsschraube (14) vorgesehen ist, die mit einem zentralen Gewindestutzen (13) am Oberteil (5) in Wirkverbindung steht.

7. Gebauter, ölgekühlter Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ober- (5) und Unterteil (1 ) Sicherungsklammern (17) vorgesehen sind, die mit Nasen (16) mit dem Gewindehals (3) in Wirkverbindung stehen und mit dem Stützbund (6) verschraubt sind.

8. Gebauter, ölgekühlter Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbund (6) und die zentrale Nabe (2) je eine

Stirnfläche aufweisen, die nach betriebsbereiter Befestigung des Oberteils (5) und Unterteils (1) aneinander eine Hauptauflage bilden und dass zwischen der Ringpartie (7) und einem Ringwulst (4) am Unterteil (1) ebenfalls Stirnflächen vorgesehen, die eine Nebenauflage bilden.

9. Gebauter, ölgekühlter Kolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Paarung und Anordnung der Stirnflächen so gewählt sind, dass die Stirnflächen der Nebenauflage im statischen, unbenutzten Zustand des Kolbens einen Spalt bilden, wobei di Stirnflächen im Motorbetrieb unter dem Einfluss der Temperatur und Belastung aneinander passend angeordnet sind.

Description:
Ölgekühlter Kolben für Brennkraftmaschinen Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen gebauten, ölgekühlten Kolben für Brennkraftmaschinen mit einem einen Kolbenbolzen aufnehmenden Unterteil, einem mit dem Unterteil verschraubten Oberteil, das eine Ringpartie und einen Feuersteg aufweist, mit einem äußeren, sich innen an die Ringpartie und den Feuersteg anschließenden

Kühlringraum im Oberteil und Unterteil und mit einem zentralen, innerhalb des Kühlringraumes angeordneten Ölkühlraum, der mittels eines am Unter- und/oder Oberteil an-geordneten Stützbundes vom Kühlringraum getrennt ist und über Bohrungen mit dem Kühlringraum in Verbindung steht.

Ein derartiger Kolben ist aus der EP 0 520 536 A1 bekannt. Die Befestigung des Oberteils und Unterteils aneinander erfolgt über vier längs angeordnete Schrauben, die als Dehnschrauben ausgebildet sind. Abgesehen davon, dass es schwierig ist, die Kraftverteilung auch bei den unterschiedlichen Temperaturen, am Kolben sicherzustellen, ist die Be-festigung aufwendig in der Fierstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gebauten Kolben für eine Flubkolbenbrennkraftmaschine dahingehend zu verbessern, dass bei kostengünstiger Fierstellung eine hohe Betriebssicherheit gegeben ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Ober- und Unterteil mittels einer zentralen Gewindepaarung im Bereich des Stütz-bundes miteinander verschraubt sind. Dadurch, dass am Oberteil, vorzugsweise im Bereich der Ringpartie Stützelemente zur Aufnahme eines Drehwerkzeuges oder Schlüssels mit der SW 175 angeordnet sind, lassen sich die beiden Kolbenteile vorzugsweise abgestützt an der Kolbenbolzen-Bohrung am Unterteil mit einfachen Mitteln über das Zentralgewinde miteinander verschrauben. Dabei ist die Zentralgewindepaarung an dem Stützbund und einer Nabe am Ober- und/oder Unterteil angeordnet. Der Stützbund kann dabei das zentrale Innengewinde aufweisen, wobei die Nabe dann einen Gewindehals beinhaltet, der das zentrale Außengewinde aufweist. Selbstverständlich können das zentrale Innen- und Außengewinde auch an den Bauteilen vertauscht sein, wobei der Stützbund dann am Unterteil angeordnet sein kann und die Nabe mit dem Gewindehals am Oberteil. Besonders vorteilhaft ist die zentrale Gewindepaarung, wenn die Kolbenteile aus Gusseisen, Stahl bez. geschmiedetem Stahl hergestellt sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Ober- und Unterteil eine Verdrehsicherung eingebaut ist. Das kann einerseits dadurch erfolgen, dass eine Sicherungsschraube vorgesehen ist, die mit einem zentralen Gewindestutzen am Oberteil in Wirkverbindung steht und das Unterteil mit dem Oberteil verspannt. Die Sicherung kann andererseits auch dadurch erfolgen, dass zwischen Ober- und Unterteil Sicherungsklammern vorgesehen sind, die mit Nasen mit dem Gewindehals in Wirkverbindung stehen und mit dem Stützbund ver-schraubt sind. Der Stützbund und die Nabe weisen vorzugsweise je eine Stirnfläche auf, die nach betriebsbereiter Befestigung des Ober- und Unterteils aneinander eine Hauptauflage bilden und dass zwischen der Ringpartie und einem Ringwulst am Unterteil ebenfalls Stirnflächen vorgesehen sind, die eine Nebenauflage bilden. Dabei können die Paarung und Anordnung der Stirnflächen so gewählt werden, dass die Stirnflächen der Nebenauflage im statischen unbenutzten Zustand des Kolbens einen Spalt bilden. So bald der Kolben im Motorbetrieb seine Betriebstemperatur erreicht hat und auch durch die Zünddrücke belastet ist, schließt sich dann der Spalt, so dass die Stirnflächen der Nebenauflage passend und plan aneinander liegen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 : einen Schnitt durch einen Kolben parallel zur Kolbenbolzenlagerung,

Figur 2: einen Schnitt durch den Kolben, der senkrecht zur Kolbenbolzenlagerung ausgeführt ist,

Figur 3: einen Schnitt durch einen Kolben, ähnlich Figur 1 in modifizierter

Ausgestaltung, Figur 4: einen Kolben in modifizierter Ausgestaltung gemäß Figur 2 und

Figur 5: eine perspektivische Ansicht auf einen Kolben mit Teilschnitt durch denselben. In den Figuren 1 bis 5 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Unterteil eines Kolbens bezeichnet, das eine Lagerung für einen nicht dar-gestellten Kolbenbolzen aufweist, und mit 5 ein Oberteil, das mit dem Unterteil 1 verschraubt ist. Das Unterteil 1 weist weiterhin eine zentrale Nabe 2 mit einem anschließenden Gewindehals 3 auf. Außerhalb der zentralen Nabe 2 am Rand des Unterteils 1 ist ein Ringwulst 4 vorgesehen. Sowohl die zentrale Nabe 2 als auch der Ringwulst 4 weisen Stirnflächen auf, an die sich das Oberteil 5 des Kolbens anschließt. Das Oberteil 5 weist einen Stützbund 6 auf, der der zentralen Nabe 2 gegenüberliegend angeordnet ist. Die am Oberteil 5 weiterhin angeordnete Ringpartie 7 mit anschließendem Feuersteg ist so angepasst, dass die Ringpartie 7 am Oberteil 5 den Ringwulst 4 am Unterteil 1 kontaktiert. Zur Verbesserung der Zentrierung und ggf. Abdichtung ist an der Ringpartie 7 eine innenliegende Ringnase 8 vorgesehen, sie sich an die Innenwand des Ringwulstes 4 passend anschließt.

Weiterhin ist am Gewindehals 3 und an dem Stützbund 6 eine zentrale Gewindepaarung 9 eingearbeitet, mittels der das Unterteil 1 mit dem Oberteil 5 verschraubt wird. Zur Aufnahme eines Drehwerkzeuges oder Schlüssels sind an dem Unterteil 1 zugewandten Rand der Ringpartie 7 Stützelemente 10 vorgesehen, die die Schlüsselweite 175 bilden.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 3 bis 5 ist, in kinematischer Umkehr der Stützbund 6 am Unterteil 1 des Kolbens angebracht, wobei das Oberteil 5 des Kolbens den Gewindehals 3 aufweist, zwischen denen die zentrale Gewindepaarung 9 vorgesehen ist.

Wie aus den Figuren 1 bis 5 ersichtlich, bilden das Unterteil 1 und das Oberteil 5 einen sich innen an die Ringpartie 7 und den Feuersteg anschließenden Kühlringraum 11 und innerhalb des Stützbundes 6 und der zentralen Nabe 2 einen Ölkühlraum 12, die, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, über Bohrungen miteinander verbunden sind. In dem Ölkühlraum 12 gemäß den Figuren 1 und 2 ist ein Gewindestutzen 13 mit einer Gewindebohrung eingearbeitet. In den Gewindestutzen 13 ist eine

Sicherungsschraube 14 eingedreht, die sich in einer Bohrung im Unterteil 1 des Kolbens abstützt und dadurch die zentrale Gewindepaarung 9 gegen Aufdrehen sichert. In dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 3 bis 5 ist an der Innenwand des Gewindehalses 3 ein Wulst 15 mit einer anschließenden Nut vorgesehen, in die Nasen 16 von Sicherungsklammern 17 eingreifen. Die Sicherungsklammern 17 sind ihrerseits mit dem Stützbund 6 verschraubt.

Bezugszeichenliste

I Unterteil 2 zentrale Nabe

3 Gewindehals

4 Ringwulst

5 Oberteil

6 Stützbund 7 Ringpartie

8 Ringnase

9 zentrale Gewindepaarung

10 Stützelemente

I I Kühlringraum 12 Ölkühlraum

13 Gewindestutzen

14 Sicherungsschraube

15 Wulst

16 Nasen 17 Sicherungsklammern




 
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