DE8421300U1

DE8421300U1 - Built piston

Info

Publication number: DE8421300U1
Application number: DE8421300U
Authority: DE
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1984-07-17
Filing date: 1984-07-17
Publication date: 1988-02-25

Description

MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
FRIEDRICHSHAFEN GMBHMTU ENGINE AND TURBINE UNION
FRIEDRICHSHAFEN GMBH

FriedrichshafenFriedrichshafen

Gebauter KolbenBuilt piston

Die Erfindung betrifft einen gebauten Kolben für eine Brennkraftmaschine mit einem Kolbenunterteil aus Leichtmetall und einem Kolbenboden mit Kolbenringen, der mit Dehnschrauben am Kolbenunterteil befestigt ist, wobei zum einfachen Abbau des Kolbenbodens die Köpfe der Dehnschrauben im Kolbenboden ange«The invention relates to a built piston for an internal combustion engine with a piston base made of light metal and a piston head with piston rings, which is attached to the piston base with expansion screws, whereby the heads of the expansion screws are attached to the piston head for easy removal of the piston head.

ordnet sind, mit einem Ölabstreifring und mit einem durch &igr; &lgr; Kolbenboden und Kolbenunterteil gebildeten Kühlölringraum.are arranged, with an oil scraper ring and with a cooling oil ring space formed by &igr;&lgr; piston crown and piston lower section.

Mit derartigen gebauten Kolben kann das Gewicht des Kolbens niedrig gehalten werden, bei gleichzeitig hoher Hitzebeständigkeit gegenüber den Brenngasen durch Verwendung von entsprechendem Material für den Kolbenboden.With pistons constructed in this way, the weight of the piston can be kept low, while at the same time providing high heat resistance to the combustion gases by using appropriate material for the piston crown.

Die Verbindung zwischen Kolbenboden und Kolbenunterteil muß die bei der Verbrennung im Brennraum entstehenden Druckkräfte vom Kolbenboden über das Kolbenunterteil auf den Kolbenbolzen übertragen, die Massenkräfte des Kolbenbodens in den beiden Totpunkten des Kolbenweges aufnehmen und dabei die Abdichtung zwischen Kolbenboden und Kolbenunterteil gegenüber der Kühlflüssigkeit des Kühlölringraumes gewährleisten. H.iersu sind Schrauben bekannt, deren Gewinde im Kolbenunterteil direkt eingeschraubt ist. Durch die durch das Gewinde zu übertragenden Druck- und Massenkräfte treten im Bereich der Gewindebohrungen Dauerbrüche auf, die auch durch die Anordnung von Stahlgewindebuchsen im Leichtmetall des Kolbenunterteiles nicht vermieden werden können. Um diese ?iauerbrüche zu vermeiden und um die Dichtheit zwischen Kolbenboden und Kolbenunterte^.l zu erhöhen, ist es bekannt, eine große Anzahl von Dehnschrauben für die Verbindung anzuordnen. Damit wird jedoch die KolbenmasseThe connection between the piston crown and the piston base must transfer the pressure forces generated during combustion in the combustion chamber from the piston crown via the piston base to the piston pin, absorb the mass forces of the piston crown at the two dead centers of the piston travel and ensure the seal between the piston crown and the piston base against the coolant in the cooling oil ring space. Screws are known here whose thread is screwed directly into the piston base. Due to the pressure and mass forces transmitted by the thread, fatigue fractures occur in the area of the threaded holes, which cannot be avoided even by arranging steel threaded bushings in the light metal of the piston base. In order to avoid these fatigue fractures and to increase the tightness between the piston crown and the piston base, it is known to arrange a large number of expansion screws for the connection. However, this increases the piston mass.

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in unerwünschter und oftmals nicht zulässiger Weise erhöhtj wobei die vollkommene Dichtheit trotzdem nicht zu erreichen ist und weiterhin in den vom Zünddruck belasteten Zonen des Kolbenunterteiles vom Gewindegrund ausgehende Dauerbrüche die Lebensdauer des Kolbens stark einschränken. Bei dauerfester Gestaltung der Gewindeverbindungen mit einer größeren Schraubenlänge wird das Kolbenunterteil wesentlich länger und damit zusätzlich schwerer,increased in an undesirable and often unacceptable way, whereby complete tightness cannot be achieved and fatigue fractures from the thread base in the areas of the piston base subject to ignition pressure severely limit the service life of the piston. If the threaded connections are designed to be fatigue-resistant with a longer screw length, the piston base becomes significantly longer and therefore heavier.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Teile des eingangs erwähnten, gebauten Kolbens so auszubilden und anzuordnen, daß die &ngr; im Betrieb auftretenden Kräfte ohne Dauerbrüche im Bereich der Gewindeverbindung aufgenommen und übertragen werden können. Dabei soll der übertritt von Kühlöl in den Brennraum unterbunden werden.The object of the invention is to design and arrange the parts of the initially mentioned, constructed piston in such a way that the forces occurring during operation can be absorbed and transmitted without fatigue fractures in the area of the threaded connection. The aim is to prevent cooling oil from entering the combustion chamber.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für die Verbindung von Kolbenunterteil und Kolbenboden zwei Dehnschrauben vorgesehen sind, die in einer zur Kolbenbolzenachse senkrechten Mittelebene symmetrisch und parallel zueinander angeordnet « sind, daß zum Zusammenspannen von Kolbenboden und Kolbenunterteil mit den Dehnschrauben zusammenwirkende Muttern eine rohrförmige Verlängerung mit einem Außengewinde aufweisen, mit dem die Muttern in entsprechende Innengewinde des Kolben-V Unterteiles eingeschraubt sind und daß der Ölabstreifring zwischen Kolbenboden und Kolbenunterteil angeordnet ist, wobei eine Flanke seiner Ringnut dem Kolbenboden und die andere Flanke dem Kolbenunterteil zugeordnet ist.This task is solved by providing two expansion screws for connecting the piston bottom and the piston crown, which are arranged symmetrically and parallel to one another in a central plane perpendicular to the piston pin axis, that nuts which work together with the expansion screws to clamp the piston bottom and the piston bottom together have a tubular extension with an external thread with which the nuts are screwed into corresponding internal threads of the piston V bottom and that the oil scraper ring is arranged between the piston crown and the piston bottom, with one flank of its ring groove being assigned to the piston crown and the other flank to the piston bottom.

Durch diese Maßnahmen sind die Dehnschrauben nur in Zonen ge-. ringer Druckbeanspruchung des Kolbenunterteiles angeordnet, weil die Übertragung der Zündkräfte vorwiegend in der Zone zwischen Kolbenboden und Kolbenbolzen erfolgt. Damit wirdDue to these measures, the expansion screws are only arranged in zones of low pressure stress on the piston bottom, because the transmission of the ignition forces takes place primarily in the zone between the piston crown and the piston pin.

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die Druck-Komponente der Däüerwechselbeansprüchüng der Schmaubenverbindüng und des umgebenden Materials verringert.the pressure component of the alternating thermal stress on the joint and the surrounding material is reduced.

Durch die vorgeschlagene Ausbildung der Muttern weist das KoI-benünterteil keine iiöchbeänspruchte Gewindeverbindung auf und die Muttern sind bei Montage und Demontage des Kolbenbodens im Kolbenunterteil fest verankert. Die auftretenden, massebedingten Zugkräfte können ohne nennenswerte Beanspruchung der Gewindeverbindungen des Kolbenunterteiles übertragen werden. Aufgrund der geringen Schraubenanzahl ist das Kolbengewicht entscheidend verringert.Due to the proposed design of the nuts, the piston bottom section does not have a highly stressed threaded connection and the nuts are firmly anchored in the piston bottom section when the piston bottom is assembled and disassembled. The tensile forces that occur due to the mass can be transmitted without significant stress on the threaded connections of the piston bottom section. Due to the small number of screws, the weight of the piston is significantly reduced.

V' Die durch die Verringerung der Schraubenanzahl bedingte größere Leckmenge des Kolbenkühlöls wird durch die vorgeschlagene Anordnung des Ölabstreifringes zwischen Kolbenboden und Kolbenunterteil ohne zusätzlichen Aufwand durch die Ölableitkanäle der Ringnut des Ölabstreifringes in das Kurbelgehäuse zurückgeleitet und kann damit nicht in den Verbrennungsraum gelangen. V' The larger amount of piston cooling oil leaking due to the reduction in the number of screws is returned to the crankcase through the oil drainage channels of the ring groove of the oil scraper ring without any additional effort thanks to the proposed arrangement of the oil scraper ring between the piston crown and the piston lower section, and thus cannot reach the combustion chamber.

Ein Losschrauben der Mutter aus dem Kolbenunterteil bei Montage des Kolbenbodens wird dadurch sicher vermieden, daß die Gewindeverbindung zwischen den Muttern und dem Kolbenunterteil eine der Gewindesteigung der Dehnschraube entgegengesetzte Steigung aufweist.Unscrewing the nut from the piston base when assembling the piston crown is reliably prevented by the fact that the threaded connection between the nuts and the piston base has a pitch that is opposite to the thread pitch of the expansion screw.

^ Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:^ An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßenFig. 1 shows a longitudinal section through an inventive

Kolben;
Fig. 2 eine Draufsicht auf diesen Kolben.Pistons;
Fig. 2 is a plan view of this piston.

In den Zeichnungen ist ein Kolben für eine Brennkraftmaschine dargestellt mit einem Kolbenboden 11 aus hochwarmfestern Material mit Kolbenringen 12, einem Kolbenunterteil 13 aus Leichtmetall und einem Ölabstreifring 14. Kolbenboden 11 und Kolben-The drawings show a piston for an internal combustion engine with a piston crown 11 made of high-temperature resistant material with piston rings 12, a piston bottom 13 made of light metal and an oil scraper ring 14. Piston crown 11 and piston

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unterteil 13 werden durch zwei Dehnschrauben 15 mit Muttern 16 zusamnvengespannt* Die beiden Dehnschrauben sind in Zonen geringer Druckbeanspruchung des Kolbenunterteiles in einer zur Achse eines Kolbenbolzens 17 senkrechten Mittelebene symmetrisch und parallel zueinander angeordnet.lower part 13 are clamped together by two expansion screws 15 with nuts 16. The two expansion screws are arranged symmetrically and parallel to each other in zones of low compressive stress on the lower part of the piston in a central plane perpendicular to the axis of a piston pin 17.

Kolbenboden 11 und Kolbenunterteil 13 bilden gemeinsam einen Kühlölringkanal 18, der durch eine ringförmige Auflage 19 und durch eine Zentrierpassung 20 abgeschlossen wird und in bekannter, nicht dargestellter Weise über Spritzdüse und Fangtrichter mit Kühlöl versorgt wird.Piston crown 11 and piston lower part 13 together form a cooling oil ring channel 18, which is closed off by an annular support 19 and by a centering fit 20 and is supplied with cooling oil in a known manner (not shown) via a spray nozzle and collecting funnel.

Die Muttern 16 weisen eine rohrförmige Verlängerung 21 mit einem Außengewinde 22 auf, dessen Steigung der Gewindesteigung der Dehnschraube 15 entgegengesetzt ist. Mit diesem Auflengewinde 22 sind die Muttern in entsprechende Innengewinde des Kolbenunterteiles 13 eingeschraubt.The nuts 16 have a tubular extension 21 with an external thread 22, the pitch of which is opposite to the thread pitch of the expansion screw 15. With this external thread 22, the nuts are screwed into the corresponding internal thread of the piston lower part 13.

Der Ölabstreifring 14 ist zwischen Kolbenboden 11 und Kolbenunterteil 13 angeordnet. Eine Planke 24 seiner Ringnut 23 ist dabei dem Kolbenboden 11, die andere Flanke 25 dem Kolbenunterteil 13 zugeordnet. Von der Ringnut 23 leiten mehrere Ölableitkanäle 26 das von der Zylinderwand durch die Ölabstreifringe 14 abgestreifte Öl und das Lecköl des Kühlkanals 18, das die Zentrierpassung 20 passieren konnte, in das Kurbelgehäuse zurück. The oil scraper ring 14 is arranged between the piston crown 11 and the piston lower part 13. One plank 24 of its ring groove 23 is assigned to the piston crown 11, the other flank 25 to the piston lower part 13. From the ring groove 23, several oil drainage channels 26 guide the oil scraped from the cylinder wall by the oil scraper rings 14 and the leakage oil from the cooling channel 18, which was able to pass through the centering fit 20, back into the crankcase.

Zur Kühlung der Dehnschrauben sind in der ringförmigen Auflage 19 noch Nuten 27 eingearbeitet, die einen Teil des Kühlöls aujs dem Kühlölringraum 18 an den Schäften der Dehnschrauben 15 vorbeileiten. Von einem Sammelraum 28 wird das Kühlöl über Bohrungen 29 in das Kurbelgehäuse zurückgeleitet.To cool the expansion screws, grooves 27 are incorporated in the annular support 19, which guide part of the cooling oil from the cooling oil ring chamber 18 past the shafts of the expansion screws 15. The cooling oil is guided back into the crankcase from a collecting chamber 28 via bores 29.

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Claims

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MTU ENGINE AND TURBINE UNION
PRIEDRICHSHAPEN GMBH

Friedrieshafen

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1. Assembled piston for an internal combustion engine with a piston base made of light metal and a piston crown with piston rings, which is attached to the piston base with expansion screws, whereby dX6 heads of the expansion screws are arranged in the piston crown for easy removal of the piston crown,

with an oil scraper ring and with a cooling oil ring space formed by the piston head and the piston bottom, characterized in that two expansion screws (15) are provided for connecting the piston bottom (13) and the piston head (11), which are arranged symmetrically and parallel to one another in a center plane perpendicular to the piston pin axis, that for clamping the piston head (11) and the piston bottom (13) together, nuts (16) cooperating with the expansion screws (15) form a tubular extension (21) with a

! 15 external thread (22) with which the nuts (l6) are screwed into corresponding internal threads of the piston lower part (13) and that the oil scraper ring (14) is arranged between the piston crown (11) and the piston lower part (13), wherein one flank (24) of its annular groove (23) is assigned to the piston crown (H) and the other flank (25) to the piston lower part (13).

2. Piston according to claim 1, characterized in that the threaded connection between the nuts (16) and the piston lower part (13) has a pitch opposite to the thread pitch of the expansion screws (15).

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