DE102011006498A1 - Defined oil holding holes in bolt holes - Google Patents

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Abstract

Kolben für Verbrennungsmotoren, der einen Kolbenschaft (11) mit darin ausgebildeten Bolzenbohrungen aufweist, wobei die Innenfläche zumindest einer Bolzenbohrung (20), die bei bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kolbens mit einem Kolbenbolzen in Kontakt gerät, eine Mehrzahl von sacklochförmigen Vertiefungen aufweist.Piston for internal combustion engines, which has a piston shaft (11) with pin bores formed therein, the inner surface of at least one pin bore (20), which comes into contact with a piston pin when the piston is used as intended, has a plurality of pocket-shaped depressions.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die im Kolbenschaft vorgesehenen Bolzenbohrungen gewährleisten die Verbindung zwischen dem Kolbenbolzen und dem Kolben. Der Kolbenbolzen steht über Reibflächen in den Bolzenbohrungen in Kontakt, wobei neben thermischen Belastungen vor allem mechanische Gas- und Massenkräfte auf die Bolzenbohrungen wirken. Der Kolbenbolzen ist zur Kraftübertragung schwimmend, d. h. mit einem Ölfilm in der Bolzenbohrung des Kolbens gelagert.The bolt holes provided in the piston skirt ensure the connection between the piston pin and the piston. The piston pin is in contact via friction surfaces in the pin bores, wherein, in addition to thermal stresses, mechanical gas and mass forces in particular act on the pin bores. The piston pin is floating for power transmission, d. H. stored with an oil film in the pin bore of the piston.

Immer wieder kommt es dort aufgrund der thermischen und mechanischen Belastungen zu Mischreibung, herbeigeführt durch ungenügende Schmierung zwischen Bolzen und Bolzenbohrung. Dies führt zu erhöhter Reibung und schlimmstenfalls zu einem Fressen zwischen Kolbenbolzen und Kolben, was letztendlich zum Ausfall des Motors führen kann.Again and again, it comes due to the thermal and mechanical stresses to mixed friction, caused by insufficient lubrication between the bolt and pin bore. This leads to increased friction and at worst to a seizure between piston pin and piston, which ultimately can lead to failure of the engine.

Stand der TechnikState of the art

Es wurden bisher verschiedene Maßnahmen unternommen, um die Belastungen an den Bolzenbohrungen herabzusetzen. Beispielsweise ist aus der EP 0 740 750 B1 bekannt, einen Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit Bolzenbohrungen auszustatten, die im Bereich des Zenits der Bolzenbohrungen in Richtung der Bolzenbohrungsachse verlaufende Ausnehmungen aufweisen. Die Ausnehmungen werden spanlos durch Gießen, Roulieren oder dergleichen, sowie durch spanende Bearbeitung hergestellt. Die Aussparungen erstrecken sich von der Nute für die Kolbenbolzensicherung zum Kolbeninneren, über eine Länge von 10 bis 80% der Auflagelänge des Kolbenbolzens.Various measures have been taken so far to reduce the loads on the bolt holes. For example, is from the EP 0 740 750 B1 known to equip a light metal piston for internal combustion engines with bolt holes, which have in the region of the zenith of the bolt holes in the direction of the pin bore axis extending recesses. The recesses are produced without cutting by casting, roughening or the like, as well as by machining. The recesses extend from the piston pin retention groove to the interior of the piston, over a length of 10 to 80% of the bearing length of the piston pin.

Eine Weiterentwicklung der EP 0 740 750 B1 ist die EP 1 232 349 B1 , die ein Aufrauen der Bolzenbohrungen im Bereich des Zenits mittels Laserstrahlen vorschlägt.An evolution of the EP 0 740 750 B1 is the EP 1 232 349 B1 , which proposes roughening the bolt holes in the area of the zenith by means of laser beams.

In den obigen Dokumenten wird zwar eine Verbesserung des Schmierverhältnisses in den Bolzenbohrungen angestrebt, dabei bleibt allerdings die spezifische Verteilung thermischer und mechanischer Belastungen entlang der Reiboberfläche der Bolzenbohrungen unberücksichtigt.Although the above documents seek to improve the lubrication ratio in the pin holes, the specific distribution of thermal and mechanical stresses along the friction surface of the pin holes is not considered.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ausfallwahrscheinlichkeit eines Kolbens aufgrund von Rissbildung oder dergleichen im Bereich der Bolzenbohrungen bei optimierten Schmierverhältnissen zu verringern.An object of the invention is to reduce the probability of failure of a piston due to cracking or the like in the area of the bolt holes under optimized lubrication conditions.

Die Aufgabe wird mit einem Kolben nach Anspruch 1 und einem Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.The object is achieved with a piston according to claim 1 and a method according to claim 9.

Erfindungsgemäß sind die Innenflächen einer oder beider Bolzenbohrungen, also die Flächen, die bei bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kolbens mit einem darin eingebrachten Kolbenbolzen in Kontakt geraten, mit einer Mehrzahl von sacklochförmigen Vertiefungen vorgesehen. Durch das Einbringen, bevorzugt mittels eines Lasers, solcher Vertiefungen, werden Öldepots geschaffen, welche die Wahrscheinlichkeit der oben angesprochenen Mischreibung durch eine definierte und stetige Abgabe von Öl verringern. Gleichzeitig beschädigen die Vertiefungen bzw. Sacklöcher die Reibfläche der Bolzenbohrungen nur lokal, so dass Ausgangspunkte für eine Rissbildung im Vergleich zu einer flächigen Aufrauung oder im Vergleich zu ausgedehnten, rillenförmigen Vertiefungen reduziert werden. Aus diesem Grund wird die Ausfallwahrscheinlichkeit des Kolbens bei ausgezeichneter Schmierölversorgung verringert. Vorzugsweise sind die Sacklöcher als Mikro-Vertiefungen mit etwa 50 μm Durchmesser und/oder Tiefe vorgesehen.According to the invention, the inner surfaces of one or both of the bolt bores, that is to say the surfaces which come into contact with a piston pin introduced therein when the piston is used as intended, are provided with a plurality of blind-hole-shaped depressions. By introducing, preferably by means of a laser, such depressions, oil depots are created which reduce the probability of the above-mentioned mixed friction by a defined and steady release of oil. At the same time, the recesses or blind holes damage the friction surface of the pin holes only locally, so that starting points for crack formation are reduced compared to a surface roughening or in comparison to extended, groove-shaped depressions. For this reason, the failure probability of the piston is reduced with excellent lubricating oil supply. Preferably, the blind holes are provided as micro-wells with about 50 microns in diameter and / or depth.

Es sei erwähnt, dass die Vertiefungen sowohl in dem Kolbenmaterial selbst als auch in einer separat eingesetzten Buchse ausgebildet sein können. In beiden Ausführungsformen kann der erfindungsgemäße Kolben in vorteilhafter Weise sowohl mit einem „schwimmenden” Kolbenbolzen als auch einem sog. Klemmpleuelbolzen kombiniert werden. Unter einem „schwimmenden” Bolzen wird verstanden, dass der Bolzen im Kolben und/oder Pleuel frei rotieren kann. Im Ausgangs- d. h. im kalten Zustand besteht sowohl zwischen dem Bolzen und dem Pleuel als auch zwischen dem Bolzen und dem Kolben ein sog. Kaltspiel, das sich in Folge der Erwärmung im Betrieb vergrößert. Durch das Spiel ist zu jeder Zeit eine Drehbewegung des Bolzens möglich. Der sich einstellende hydraulische Zustand im Bereich der Lagerung des Bolzens ist weder rein hydrostatisch noch rein hydrodynamisch, sondern ist als Zwischenzustand zu beschreiben. Bei einer derartigen schwimmenden Lagerung erfolgt die axiale Sicherung des Bolzens üblicherweise durch in den Kolben eingebrachte Sicherungsringe. Unter einem Klemmpleuelbolzen wird verstanden, dass der Bolzen im Pleuel thermisch gefügt ist und insoweit nicht frei rotieren kann. Zwischen dem Bolzen und dem Kolben besteht jedoch ein Spiel, lediglich auf die Sicherungsringe zur axialen Fixierung kann verzichtet werden. Auch bei dieser Ausführungsform dreht sich der Bolzen bezüglich des Kolbens, so dass die mit der vorliegenden Erfindung erreichte Schmierung in vorteilhafter Weise ebenso genutzt werden kann wie bei einer schwimmenden Lagerung.It should be noted that the recesses may be formed both in the piston material itself and in a separately inserted bushing. In both embodiments, the piston according to the invention can be advantageously combined with both a "floating" piston pin and a so-called. Klemmpleuelbolzen. By a "floating" bolt is meant that the bolt in the piston and / or connecting rod can rotate freely. In the starting d. H. When cold, there is a so-called cold play between the bolt and the connecting rod as well as between the bolt and the piston, which increases as a result of the heating during operation. Through the game, a rotational movement of the bolt is possible at any time. The resulting hydraulic state in the region of the bearing of the bolt is neither purely hydrostatic nor purely hydrodynamic, but is to be described as an intermediate state. In such a floating mounting the axial securing of the bolt usually takes place by introduced into the piston retaining rings. A Klemmpleuelbolzen be understood that the bolt is thermally joined in the connecting rod and so far can not rotate freely. However, there is a game between the bolt and the piston, only on the retaining rings for axial fixation can be dispensed with. Also in this embodiment, the bolt rotates with respect to the piston, so that the lubrication achieved with the present invention can be used advantageously as well as in a floating storage.

Für eine weitere Reduzierung der Rissbildung sind mehrere oder alle Sacklöcher vorzugsweise mit einem kreiszylindrischen Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung des Sacklochs ausgestattet. For a further reduction of the crack formation, several or all blind holes are preferably provided with a circular cylindrical cross section perpendicular to the axial direction of the blind hole.

Im Bereich des Zenits der Bolzenöffnung sind die thermischen und mechanischen Belastungen bei bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kolbens am größten. Somit fallen die Tiefen der Sacklöcher im Zenit der Bolzenbohrung bevorzugt kleiner aus, um die strukturelle Integrität des Kolbenmaterials im Bereich der hohen Belastungen nur wenig zu beeinträchtigen. Noch bevorzugter sind direkt im Bereich des Zenits keine Sacklöcher vorhanden. Um der auftretenden Belastungsverteilung gerecht zu werden, können die Tiefen der Bolzenbohrungen ausgehend vom unteren Bereich zum Zenit der Bohrung allmählich abnehmen. Mit dem Begriff „allmählich” ist auch eine stufenweise Abnahme umfasst, wobei die prozentuale oder absolute Abnahme der Tiefe vom unteren Bereich zum Zenit nicht linear erfolgen muss.In the area of the zenith of the bolt opening, the thermal and mechanical loads are greatest when the piston is used as intended. Thus, the depths of the blind holes in the zenith of the pin bore preferably smaller, in order to affect the structural integrity of the piston material in the region of high loads only slightly. More preferably, no blind holes are present directly in the area of the zenith. In order to cope with the stress distribution that occurs, the depths of the pin bores may gradually decrease from the bottom to the zenith of the bore. The term "gradual" also includes a gradual decrease, with the percentage or absolute decrease in depth from the bottom to the zenith not being linear.

Neben einer Anpassung der Tiefe der Sacklöcher an die Belastungsverteilung der Bolzenbohrungen kann alternativ oder zusätzlich eine Abnahme der Öffnungsquerschnitte vom unteren Bereich der Bohrung zum Zenit vorgesehen sein, so dass die Öffnungsquerschnitte (senkrecht zur Einbringrichtung der Sacklöcher) im Zenit der Bolzenbohrung kleiner ausfallen, bevorzugt gleich Null sind, oder vom unteren Bereich der Bolzenbohrung zum Zenit allmählich abnehmen.In addition to an adaptation of the depth of the blind holes in the load distribution of the bolt holes may alternatively or additionally be provided a decrease in the opening cross-sections from the lower portion of the bore to the zenith, so that the opening cross-sections (perpendicular to the direction of insertion of the blind holes) in the zenith of the pin hole smaller, preferably the same Are zero, or gradually decrease from the bottom of the bolt hole to the zenith.

Auch die Sacklochdichte kann zusätzlich oder alternativ zu den Sacklochtiefen und/oder Öffnungsquerschnitten auf diese Weise gesteuert werden. Als Sacklochdichte wird die Anzahl der Sacklöcher pro Flächeneinheit bezeichnet.The blind hole density can additionally or alternatively be controlled in this way to the blind hole depths and / or opening cross sections. Blind hole density is the number of blind holes per unit area.

Neben einer erhöhten Belastung im Bereich des Zenits der Bolzenbohrungen ist auch eine Ungleichverteilung entlang der Bolzenachse feststellbar. Der bevorzugt zylindrische Kolbenschaft weist eine Außenseite und eine einen Hohlraum bildende Innenseite auf. Die thermischen und mechanischen Belastungen an der Bolzenbohrung sind auf der Innenseite, in axialer Richtung der Bolzenbohrung, größer als auf der Außenseite. Somit ist nicht nur eine Anpassung der Sacklochtiefen, Öffnungsquerschnitte und/oder Dichten in Umfangsrichtung der Bolzenbohrung bevorzugt, sondern auch entlang der axialen Richtung.In addition to an increased load in the area of the zenith of the bolt holes, an unequal distribution along the bolt axis can be determined. The preferably cylindrical piston skirt has an outer side and an inner side forming a cavity. The thermal and mechanical loads on the pin bore are larger on the inside, in the axial direction of the pin bore, than on the outside. Thus, not only an adaptation of the blind hole depths, opening cross sections and / or densities in the circumferential direction of the pin bore is preferred, but also along the axial direction.

Somit fallen die Tiefen der Sacklöcher in axialer Richtung der Bolzenbohrung innen bevorzugt kleiner aus als außen, oder sie fallen in einem inneren Bereich gänzlich weg, wobei die Tiefen von außen nach innen bevorzugt allmählich abnehmen.Thus, the depths of the blind holes in the axial direction of the pin bore inside preferably fall smaller than outside, or they fall away completely in an inner region, the depths preferably decreasing gradually from outside to inside.

Zusätzlich oder alternativ können die Öffnungsquerschnitte von außen nach innen kleiner ausfallen, wobei die Abnahme bevorzugt allmählich stattfindet.Additionally or alternatively, the opening cross-sections may be smaller from the outside in, the decrease preferably taking place gradually.

Zusätzlich oder alternativ kann die oben definierte Sacklochdichte im in Kolbenbolzenrichtung inneren Bereich des Kolbenschafts kleiner ausfallen, wobei die Sacklochdichte von außen nach innen in axialer Richtung der Bolzenbohrung bevorzugt allmählich abnimmt.Additionally or alternatively, the above-defined blind hole density can be smaller in the piston pin in the inner region of the piston shaft, the blind hole density preferably decreases gradually from outside to inside in the axial direction of the pin bore.

Die sechs Steuerungsparameter, Sacklochtiefe, Sacklochquerschnitt und Sacklochdichte entlang der Umfangsrichtung der Bolzenbohrung, und Sacklochtiefe, Sacklochquerschnitt und Sacklochdichte entlang der axialen Richtung des Bolzens können einzeln oder in einer beliebigen Kombination zur Anpassung an die gegebenen Belastungsverhältnisse eingestellt werden. Indem die Sacklöcher punktuell eingebracht werden, ist eine Anpassung oder Neueinstellung an die gegebenen Belastungsverhältnisse, ggf. unter Einbeziehung neuer Erkenntnisse, im Rahmen des Herstellungsverfahrens rasch, ohne eine grundlegende Neuauslegung der Ölrückhalte- und Verteilungsstrukturen möglich.The six control parameters, blind hole depth, blind hole cross-section and blind hole density along the circumferential direction of the pin bore, and blind hole depth, blind hole cross-section and blind hole density along the axial direction of the bolt can be adjusted individually or in any combination to adapt to the given load conditions. By introducing the blind holes punctually, an adaptation or readjustment to the given load conditions, possibly incorporating new knowledge, in the context of the manufacturing process quickly, without a fundamental redesign of the oil retention and distribution structures possible.

Zum Einbringen der Sacklöcher wird bevorzugt ein Laser verwendet, mit dem eine Beschädigung des Materials, der die Sacklöcher umgebenden Bereiche, minimiert wird. Alternativ können Vertiefungen der obigen Art mittels Elektronenstrahlbohren geschaffen werden. Durch die Perforation mit dem Elektronenstrahl weisen die Bohrungen eine typische Form auf. Im Falle von Durchgangsöffnungen, die von der Erfindung nicht umfasst sind, ist die Strahlaustrittsseite scharfkantig und gradfrei. Auf der Eintrittsseite gibt es einen leicht konischen Einlauf.For introducing the blind holes, a laser is preferably used with which damage to the material surrounding the blind holes areas is minimized. Alternatively, pits of the above type can be created by electron beam drilling. Due to the perforation with the electron beam, the holes have a typical shape. In the case of passage openings, which are not encompassed by the invention, the jet exit side is sharp-edged and gradfrei. On the entrance side there is a slightly conical inlet.

Das Bohren oder Lasern der Sacklöcher wird vorzugsweise mit hoher Oberflächengüte ausgeführt, wie es beispielsweise durch das Wendelbohren gewährleistet wird. Beim Wendelbohren wird die Laserstrahlung in eine Drehbewegung relativ zum Werkstück versetzt. Hierbei sind zum Materialabtrag aufgrund des geringen Abtragsvolumens pro Durchlauf mehrere Durchläufe über das Werkstück erforderlich. Auf der anderen Seite wird die Bildung einer Schmelzbasis aufgrund des geringen Abtragsvolumens im Öffnungsgrund gering gehalten, wodurch eine hohe Oberflächengüte der Öffnungswandung erreicht wird.The drilling or lasering of the blind holes is preferably carried out with a high surface quality, as is ensured for example by helical drilling. When helical drilling, the laser radiation is set in a rotational movement relative to the workpiece. Here are the material removal due to the low Abtragsvolumens per pass multiple passes over the workpiece required. On the other hand, the formation of a melt base is kept low due to the small Abtragsvolumens in the opening reason, whereby a high surface quality of the opening wall is achieved.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt in einem Querschnitt einer Bolzenbohrung deren thermische und mechanische Belastungsverteilung. 1 shows in a cross section of a pin bore their thermal and mechanical stress distribution.

2 zeigt schematisch einen Kolben zur Veranschaulichung der zu steuernden Öffnungsparameter. 2 schematically shows a piston for illustrating the opening parameters to be controlled.

3a bis 3g zeigen Verteilungsgeometrien und Größenänderungen der Sacklöcher. 3a to 3g show distribution geometries and size changes of the blind holes.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

1 ist ein Querschnitt durch einen Kolben, der entlang der axialen Richtung einer Bolzenbohrung 20 und axial entlang eines Kolbenschafts 11 genommen ist. 1 is a cross-section through a piston along the axial direction of a pin bore 20 and axially along a piston stem 11 taken.

Der Kolben weist einen Kolbenkopf 10 mit Brennraummulde 12 und Nuten 13, 14, 15 für Kolbenringe auf. Ferner ist ein Kühlkanal 16 vorgesehen, durch den der Kolben in seinen hoch belasteten Bereichen gekühlt werden kann.The piston has a piston head 10 with combustion bowl 12 and grooves 13 . 14 . 15 for piston rings. Furthermore, a cooling channel 16 provided by which the piston can be cooled in its highly loaded areas.

Die Bolzenbohrung 20 des Kolbenschafts 11 weist eine Reibfläche 21 auf. Sacklöcher gemäß der Erfindung sind in der 1 nicht gezeigt. Vielmehr stellt die 1 die Verteilung thermischer und mechanischer Belastungen beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kolbens grafisch dar. Dabei zeigt der eingekringelte Bereich 30 einen Abschnitt besonders hoher thermischer und mechanischer Belastung. Dieser Abschnitt 30 bildet sich um den Zenit 22 herum aus. Im unteren Bereich 23 der Bolzenbohrung 20, hingegen, ist das Kolbenmaterial geringeren Belastungen ausgesetzt.The bolt hole 20 of the piston shaft 11 has a friction surface 21 on. Blind holes according to the invention are in the 1 Not shown. Rather, the 1 the distribution of thermal and mechanical loads in the intended use of the piston graphically dar. This shows the eingekringelte area 30 a section of particularly high thermal and mechanical stress. this section 30 forms around the zenith 22 around. In the area below 23 the bolt hole 20 , on the other hand, the piston material is exposed to lower loads.

Ferner ist der Abschnitt besonders hoher Belastung 30 in der 1 nach links verschoben, d. h. das Kolbenmaterial im Bereich der Bolzenbohrung 20 ist innen höheren Belastungen ausgesetzt als außen. Hierbei bezeichnet „außen” den Umfangsbereich des Schafts 11 und „innen” den hohlraumseitigen Bereich des Schafts 11.Furthermore, the section is particularly high load 30 in the 1 shifted to the left, ie the piston material in the area of the pin bore 20 is exposed to higher loads inside than outside. Here, "outside" refers to the peripheral area of the shaft 11 and "inside" the cavity-side region of the stem 11 ,

Die Kolben zeigen in der Bolzenbohrung 20 bei Zünddruckbelastung eine hohe mechanische Belastung auf. Damit es an den Schmiertaschen oder Sacklöchern nicht zu Rissen aufgrund einer unerlaubt hohen Spannungserhöhung führt, sollten die Schmiertaschen im Bereich erhöhter Spannung 30 weniger groß und/oder weniger tief und/oder weniger häufig ausgeführt werden. Wenn für die Festigkeit nötig und die Schmierung noch ausreichend, können diese im höchstbelasteten Bereich auch weggelassen werden. Die Schmiertaschen können bei Buchsen und buchsenlosen Kolben angewendet werden. Die Größe und/oder Tiefe der Sacklöcher sollte zum Zenit 22 hin kleiner und/oder weniger tief ausgeführt werden. Dies ist auch in Längsrichtung der Kolbenbohrung zu beachten. Um der in 1 gezeigten Belastungsverteilung gerecht zu werden, hat es sich somit als sinnvoll herausgestellt, die erfindungsgemäßen Sacklöcher im Zenit 22 weniger stark auszuprägen als im unteren Bereich 23. Dies ist in der Seitenansicht der 2 schematisch mit einem Pfeil dargestellt. In der 2 sind Details aus der 1 weggelassen.The pistons point in the pin bore 20 at Zünddruckbelastung a high mechanical load. To prevent cracks at the lubrication pockets or blind holes due to an unauthorized high voltage increase, the lubrication pockets should be in the area of increased tension 30 less large and / or less deep and / or less frequently executed. If necessary for the strength and the lubrication still sufficient, these can be omitted in the highest loaded area. The lubrication pockets can be used on bushes and busheless pistons. The size and / or depth of the blind holes should be at zenith 22 are made smaller and / or less deep. This is also to be considered in the longitudinal direction of the piston bore. To the in 1 Thus, it has proven to be useful to make the blind holes according to the invention in the zenith 22 less pronounced than at the bottom 23 , This is in the side view of 2 shown schematically with an arrow. In the 2 are details from the 1 omitted.

In den 3a bis 3g sind Geometrien der Verteilung der Sacklöcher und Querschnittsänderungen derselben gezeigt, wie sie in die Reibfläche 21 der Bolzenbohrung 20 eingebracht werden können. Das Augenmerk wird hierbei auf die Sacklochdurchmesser und Anordnung der Sacklöcher gerichtet. Die Tiefe der Sacklöcher ist nicht gezeigt, kann jedoch alternativ oder zusätzlich variiert werden, wie es oben beschrieben wurde. Es sei allerdings bemerk, dass die 3a bis 3g schematischer Natur sind und lediglich beispielhaft mögliche Verteilungsgeometrien der Sacklöcher und Änderungen ihrer Durchmesser zeigen. Die Lage und Ausrichtung der gezeigten Reibflächen-Ausschnitte im Gesamtaufbau des Kolbens gehen daraus nur teilweise hervor.In the 3a to 3g are shown geometries of the distribution of the blind holes and cross-sectional changes of the same, as in the friction surface 21 the bolt hole 20 can be introduced. The focus here is on the blind hole diameter and arrangement of the blind holes. The depth of the blind holes is not shown but may alternatively or additionally be varied as described above. It should be noted, however, that the 3a to 3g are schematic in nature and show only exemplary possible distribution geometries of the blind holes and changes in their diameters. The position and orientation of the friction surface cutouts shown in the overall structure of the piston are only partially apparent.

In 3a befinden sich im Bereich des Zenits und im hohlraumseitigen Bereich der Reibfläche keine Sacklöcher. In den 3a und 3b sind Sacklöcher beidseitig des Zenits ausgeführt, wobei deren Durchmesser in der 3b in der Umfangsrichtung der Bolzenbohrung 20 vom Zenit 22 weg zunimmt. Die der 3b ähnliche 3c zeigt eine einseitige Anordnung. In der 3d ist die Zunahme der Sacklochdurchmesser in Längsrichtung entlang der Bolzenachse dargestellt. In 3e erstrecken sich die Sacklöcher in Umfangsrichtung, wobei im Zenit kein Sackloch vorgesehen ist. In Umfangsrichtung vom Zenit weg werden die Sacklöcher größer. In 3f ist eine Linie entlang der Bolzenachse gezeigt. Eine linienförmige Geometrie, in der sich zwei Linien von Sacklöchern kreuzen, ist in 3g gezeigt.In 3a There are no blind holes in the area of the zenith and in the cavity-side area of the friction surface. In the 3a and 3b Blind holes are executed on both sides of the zenith, with their diameter in the 3b in the circumferential direction of the pin hole 20 from the zenith 22 increases away. The the 3b similar 3c shows a one-sided arrangement. In the 3d is the increase in the blind hole diameter shown in the longitudinal direction along the bolt axis. In 3e the blind holes extend in the circumferential direction, wherein no blind hole is provided in the zenith. In the circumferential direction from the zenith, the blind holes are larger. In 3f a line is shown along the bolt axis. A linear geometry, in which two lines of blind holes intersect, is in 3g shown.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0740750 B1 [0003, 0004] EP 0740750 B1 [0003, 0004]
  • EP 1232349 B1 [0004] EP 1232349 B1 [0004]

Claims (11)

Kolben für Verbrennungsmotoren, der einen Kolbenschaft (11) mit darin ausgebildeten Bolzenbohrungen (20) aufweist, wobei die Innenfläche (21) zumindest einer Bolzenbohrung (20), die bei bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kolbens mit einem Kolbenbolzen in Kontakt gerät, eine Mehrzahl von sacklochförmigen Vertiefungen aufweist.Piston for internal combustion engines having a piston skirt ( 11 ) with bolt holes formed therein ( 20 ), wherein the inner surface ( 21 ) at least one pin bore ( 20 ), which comes into contact with a piston pin in the intended use of the piston, having a plurality of blind-hole-shaped recesses. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder alle Sacklöcher einen kreiszylindrischen Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung des entsprechenden Sacklochs aufweisen.Piston according to claim 1, characterized in that several or all blind holes have a circular cylindrical cross section perpendicular to the axial direction of the corresponding blind hole. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefen der Sacklöcher im Zenit (22) der Bolzenbohrung (20) kleiner ausfallen, bevorzugt gleich Null sind, wobei die Tiefen vom unteren Bereich (23) der Bolzenbohrung (20) zum Zenit (22) bevorzugt allmählich abnehmen.Piston according to claim 1 or 2, characterized in that the depths of the blind holes in the zenith ( 22 ) of the bolt bore ( 20 ) are smaller, preferably equal to zero, the depths from the lower region ( 23 ) of the bolt bore ( 20 ) to the zenith ( 22 ) preferably gradually decrease. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsquerschnitte senkrecht zur Einbringrichtung der Sacklöcher im Zenit (22) der Bolzenbohrung (20) kleiner ausfallen, bevorzugt gleich Null sind, wobei die Öffnungsquerschnitte vom unteren Bereich (23) der Bolzenbohrung (20) zum Zenit (22) bevorzugt allmählich abnehmen.Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the opening cross-sections perpendicular to the direction of insertion of the blind holes in the zenith ( 22 ) of the bolt bore ( 20 ) are smaller, preferably equal to zero, wherein the opening cross sections of the lower area ( 23 ) of the bolt bore ( 20 ) to the zenith ( 22 ) preferably gradually decrease. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklochdichte im Zenit (22) der Bolzenbohrung (20) kleiner ausfällt, bevorzugt gleich Null ist, wobei die Sacklochdichte vom unteren Bereich (23) der Bolzenbohrung (20) zum Zenit (22) bevorzugt allmählich abnimmt.Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the blind hole density in zenith ( 22 ) of the bolt bore ( 20 ) is smaller, preferably equal to zero, wherein the blind hole density from the lower region ( 23 ) of the bolt bore ( 20 ) to the zenith ( 22 ) preferably decreases gradually. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefen der Sacklöcher im in Kolbenbolzenrichtung inneren Bereich des Kolbenschafts (11) kleiner ausfallen, wobei die Tiefen von außen nach innen bezüglich des Kolbenschafts (11) entlang der Kolbenbolzenrichtung bevorzugt allmählich abnehmen.Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the depths of the blind holes in the piston pin in the inner region of the piston skirt ( 11 ) are smaller, the depths from outside to inside with respect to the piston skirt ( 11 ) preferably gradually decrease along the piston pin direction. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsquerschnitte senkrecht zur Einbringrichtung der Sacklöcher im in Kolbenbolzenrichtung inneren Bereich des Kolbenschafts (11) kleiner ausfallen, wobei die Öffnungsquerschnitte von außen nach innen bezüglich des Kolbenschafts (11) entlang der Kolbenbolzenrichtung bevorzugt allmählich abnehmen.Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the opening cross-sections perpendicular to the direction of insertion of the blind holes in the piston pin in the inner region of the piston skirt ( 11 ) smaller, wherein the opening cross-sections from outside to inside with respect to the piston shaft ( 11 ) preferably gradually decrease along the piston pin direction. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklochdichte im in Kolbenbolzenrichtung inneren Bereich des Kolbenschafts (11) kleiner ausfällt, wobei die Sacklochdichte von außen nach innen bezüglich des Kolbenschafts (11) entlang der Kolbenbolzenrichtung bevorzugt allmählich abnimmt.Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the blind hole density in the piston pin in the inner region of the piston skirt ( 11 ), wherein the blind hole density from outside to inside with respect to the piston skirt ( 11 ) preferably decreases gradually along the piston pin direction. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher eine Tiefe und/oder einen Querschnittsdurchmesser senkrecht zu ihrer Einbringrichtung von einigen zehn Mikrometern, bevorzugt im Bereich von 50 Mikrometer aufweisen.Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the blind holes have a depth and / or a cross-sectional diameter perpendicular to their insertion direction of a few tens of micrometers, preferably in the range of 50 micrometers. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sacklöcher mittels eines Lasers oder mittels Elektronenstrahlen eingebracht werden.Method for producing a piston according to one of the preceding claims, wherein the blind holes are introduced by means of a laser or by means of electron beams. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher mittels Laser-Wendelbohrens eingebracht werden.A method according to claim 10, characterized in that the blind holes are introduced by means of laser helical drilling.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110230638A (en) * 2019-06-13 2019-09-13 天津大学 A kind of full working scope composite construction sliding axle

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017205535A1 (en) 2016-05-27 2017-11-30 Novozymes, Inc. Polypeptides having endoglucanase activity and polynucleotides encoding same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19700339A1 (en) * 1996-01-30 1997-07-31 Glyco Metall Werke Slide bearing element for lubricating oil pockets
EP0740750B1 (en) 1994-11-22 1999-05-26 KOLBENSCHMIDT Aktiengesellschaft Light-metal piston for internal combustion engines
WO2001038760A1 (en) * 1999-11-24 2001-05-31 Mahle Gmbh Pistons for internal combustion engines
EP1420177A1 (en) * 2002-11-16 2004-05-19 Maschinenfabrik Gehring GmbH & Co. Connecting rod and method for manufacturing the same
DE10340990A1 (en) * 2003-09-05 2005-04-28 Ks Kolbenschmidt Gmbh Finished surface of the bolt holes of a piston

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09195847A (en) * 1996-01-11 1997-07-29 Nissan Motor Co Ltd Piston supporting structure of internal combustion engine
DE10255731A1 (en) * 2002-11-29 2004-06-09 Mahle Gmbh Pistons for an internal combustion engine
DE10255732A1 (en) * 2002-11-29 2004-06-09 Mahle Gmbh Pin hub of a piston for an internal combustion engine
US7845269B2 (en) * 2007-04-10 2010-12-07 Federal-Mogul Worldwide, Inc. Piston with pin bore lubrication features

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0740750B1 (en) 1994-11-22 1999-05-26 KOLBENSCHMIDT Aktiengesellschaft Light-metal piston for internal combustion engines
DE19700339A1 (en) * 1996-01-30 1997-07-31 Glyco Metall Werke Slide bearing element for lubricating oil pockets
WO2001038760A1 (en) * 1999-11-24 2001-05-31 Mahle Gmbh Pistons for internal combustion engines
EP1232349B1 (en) 1999-11-24 2004-12-22 Mahle Gmbh Pistons for internal combustion engines
EP1420177A1 (en) * 2002-11-16 2004-05-19 Maschinenfabrik Gehring GmbH & Co. Connecting rod and method for manufacturing the same
DE10340990A1 (en) * 2003-09-05 2005-04-28 Ks Kolbenschmidt Gmbh Finished surface of the bolt holes of a piston

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110230638A (en) * 2019-06-13 2019-09-13 天津大学 A kind of full working scope composite construction sliding axle

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