DE102014016208B4 - Kolben für Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Ein Kolben (5) für eine Verbrennungskraftmaschine (1), mit:einem Kolbenbodenteil (8),einem Kolbenhemdteil (9) unter dem Kolbenbodenteil (8), das konfiguriert ist, um einen Zylinder (2) gleitend zu kontaktieren,Kolbenseitenwänden (13A,13B), die in dem Kolbenhemdteil (9) vorgesehen sind, undKolbenbolzenlöchern (14A,14B), die an den Kolbenseitenwänden (13A,13B) ausgebildet sind,wobei ein Außenumfang des Kolbenhemdteils (9) so konfiguriert ist, dass er ein Teil einer elliptischen Form ist, von der eine Nebenachse (D1) eine Richtung einer Achslinie (Z) der Kolbenbolzenlöcher (14A,14B) ist und eine Hauptachse (D2) eine Richtung orthogonal zu der Richtung der Achslinie (Z) der Kolbenbolzenlöcher (14A,14B) ist, dadurch gekennzeichnet, dassdas Kolbenhemdteil (9) an beiden Enden, die mit den Kolbenseitenwänden (13A,13B) gekoppelt sind, mit ersten dünnwandigen Teilen (21A,21B) versehen ist,die ersten dünnwandigen Teile (21A,21B) sich von einem unteren Ende (19) des Kolbenhemdteils (9) mit einer Höhe (H1) nach oben erstrecken und unter der Achslinie (Z) der Kolbenbolzenlöcher (14A,14B) angeordnet sind,das Kolbenhemdteil (9) mit zweiten dünnwandigen Teilen (22A,22B) versehen ist, deren obere Enden (23) über der Achslinie (Z) der Kolbenbolzenlöcher (14A,14B) positioniert sind und die sich über die Achslinie (Z) der Kolbenbolzenlöcher (14A,14B) hinaus nach unten erstrecken, unddie ersten dünnwandigen Teile (21A,21B) und die zweiten dünnwandigen Teile (22A,22B) so angeordnet sind, dass sie einander auf einer Fläche entlang einer Außenumfangsrichtung des Kolbenhemdteils (9) teilweise überlappen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine und insbesondere einen Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine, auf den eine durch einen Verbrennungsdruck erzeugte Schubkraft (eine Transversalkraft) ausgeübt wird.
  • Ein Kolben, der eine von Baukomponenten einer an einem Fahrzeug angebrachten Verbrennungskraftmaschine ist, ist so konfiguriert, dass er sich in einem Zylinder hin- und herbewegt (vertikal bewegt). Generell ist der Kolben aus Aluminium hergestellt und durch ein Gießverfahren unter Verwendung einer Gussform gefertigt. Die Gussform ist mit einer zu einer Öffnungsseite breiter werdenden Schräge so ausgebildet, dass die Form nach dem Formen ohne Weiteres entfernt werden kann.
  • Eine Seitenwanddicke eines Kolbenhemdteils des wie im Vorhergehenden beschrieben ausgebildeten Kolbens ist dick am Umfang eines oberen Endes des Kolbenhemdteils und dünn am Umfang eines unteren Endes des Kolbenhemdteils.
  • Im Hinblick auf den Kolben ist es das untere Ende des Kolbenhemdteils, das durch eine durch einen Verbrennungsdruck erzeugte Schubkraft (eine Transversalkraft) als erstes verformt wird. Wenn das untere Ende des Kolbenhemdteils dünn ist, wird der Kolben bei Belastung mit der Schubkraft von einer Auslassseite stark verformt. Dadurch wird der Kolben derart gekippt, dass ein unterer Teil an einer Einlassseite positioniert ist und ein oberer Teil an der Auslassseite positioniert ist. Das Kippen des Kolbens in einem frühen Explosionsstadium bestimmt eine Stellung des Kolbens während eines danach stattfindenden Ausdehnungshubs. Die Verformung des unteren Endes des Kolbenhemdteils bewirkt das Kippen des Kolbens und es ermöglicht die Konzentration einer Belastung durch die Schubkraft zum oberen Ende des Kolbenendteils. Aus diesem Grund ist ein Kontaktoberflächendruck am oberen Ende des Kolbenhemdteils im Vergleich zum Umfang desselben erhöht. Auch ist, wenn Schmieröl durch einen hohen Druck heraus gedrängt wird, ein Schmierungszustand beeinträchtigt, sodass ein Reibungsverlust erhöht ist. Die JP H09 - 89 106 A offenbart ein Beispiel für die Kolbenstruktur der Verbrennungskraftmaschine.
  • Gemäß der Kolbenstruktur der Verbrennungskraftmaschine, die in der JP H09 - 89 106 A offenbart ist, ist ein Kolben aus einem Kolbenbodenteil, einem Kolbenhemdteil, das zum gleitenden Kontaktieren eines Zylinders unter dem Kolbenbodenteil konfiguriert ist, und Kolbenseitenwänden, die in dem Kolbenhemdteil vorgesehen sind, und Kolbenbolzenlöchern, die an den Kolbenseitenwänden ausgebildet sind, bestehend, ein Außenumfang des Kolbenhemdteils so konfiguriert, dass er ein Teil einer elliptischen Form ist, von der eine Nebenachse eine Richtung einer Mittelachse der Kolbenbolzenlöcher ist und eine Hauptachse eine zur Richtung der Mittelachse der Kolbenbolzenlöcher orthogonale Richtung ist, mindestens eine Beanspruchungsseiteninnenfläche des Kolbenhemdteils mit einer dickwandigen Rippe entlang einer Schubmittelachse in einer vertikalen Richtung des Kolbens versehen ist und eine Bodenwand einer Ölringvertiefung, die an einer oberen Endseite der Rippe positioniert ist, mit einem Schlitz entlang einer Außenumfangsrichtung des Kolbenhemdteils ausgebildet ist.
  • Bei dem Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Stand der Technik kann, wenn das untere Ende des Kolbenhemdteils dick ist, das Kippen des Kolbens verhindert werden. Jedoch wird, da die dem Zylinder folgende Verformung des Kolbenhemdteils schwierig ist, der Kolben gekippt und daher mit dem Zylinder in Punktkontakt gebracht, sodass der Kontaktflächendruck auf den Zylinder erhöht ist. Aus diesem Grund ist die ungehinderte Hin- und Herbewegung des Kolbens behindert, sodass ein von einem vorgespannten Kollisionskontakt begleiteter Gleitzustand, der als sogenanntes Verkanten bezeichnet wird, hergestellt werden kann. Im Falle eines Kolbens, bei dem die Dicke des unteren Endes des Kolbenhemdteils gleichförmig hergestellt ist, um das Kippen zu verhindern, besteht kein vorgespannter Kollisionskontakt. Jedoch ist es schwierig, die ungehinderte Gleiteigenschaft in dem Zylinder ausreichend zu erfüllen.
  • Aus der DE 40 19 968 A1 ist ein gattungsgemäßer Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine bekannt. Der Kolben besitzt am Außenumfang des Kolbenhemdteils eine elliptische Grundform, die unteren Endbereiche des Kolbenhemdteils sind aber nur mit einer kleinen Fase beziehungsweise mit einem kleinen umlaufenden Absatz versehen.
  • Die JP 2008 - 190 357 A zeigt einen Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine, bei dem in den Endbereichen von Kolbenseitenwänden Belastungsverteilungsteile im Bereich der Verbindung zwischen den Kolbenseitenwänden und dem Außenumfang des Kolbenhemdteils vorgesehen sind, welche verdickte Erweiterungen aufweisen. In einer Ausführungsform sind in den Eckbereichen am Übergang der Kolbenseitenwände zu dem Kolbenhemdteil schalenartige Ausformungen vorgesehen, die von dem unteren Ende des Kolbenhemdteils ausgehen und sich bogenförmig im Eckbereich an der Innenseite des Außenumfangs des Kolbenhemdteils erstrecken.
  • Die JP 2012 - 036 818 A beschreibt einen Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine, bei der am Außenumfang eines Kolbenhemdteils V-förmige Verdickungen vorgesehen sind, die dazwischen tieferliegende Bereiche des Außenumfangs des Kolbenhemdteils definieren und der Verbesserung der Schmierung dienen.
  • Die JP 2012 - 122 384 A zeigt einen Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine, bei dem ausgedünnte Bereiche symmetrisch zu einer Achslinie senkrecht zu der Achslinie der Kolbenbolzenlöcher am Außenumfang des Kolbenhemdteils ausgebildet sind. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Kolbens für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei ein einem Zylinder folgender Verformungsbereich eines Kolbenhemdteils, der auf einer Schubkraft beruht, auf einen gesamten Bereich des Kolbenhemdteils vergrößert ist und das Kolbenhemdteil in Oberflächenkontakt mit dem Zylinder steht, sodass eine Kontaktfläche des Kolbenhemdteils mit dem Zylinder vergrößert ist und ein Kontaktflächendruck zwischen dem Kolbenhemdteil und dem Zylinder verringert ist, wodurch ein Kippgrad des Kolbens verringert ist und ein ungehindertes Hin- und Herbewegen in einer günstigen Stellung nahe einer aufrechten Stellung möglich ist, wobei ein Reibungsverlust verringert ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bereitstellung eines Kolbens für eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Der Kolben ist unter anderem mit einem Kolbenbodenteil, einem Kolbenhemdteil, das zum gleitenden Kontaktieren eines Zylinders konfiguriert ist, unter dem Kolbenbodenteil, Kolbenseitenwänden, die in dem Kolbenhemdteil vorgesehen sind, und Kolbenbolzenlöchern, die an den Kolbenseitenwänden ausgebildet sind, versehen. Ein Außenumfang des Kolbenhemdteils ist so konfiguriert, dass er ein Teil einer elliptischen Form ist, von der eine Nebenachse eine Richtung einer Achslinie bzw. Mittelachse der Kolbenbolzenlöcher ist und eine Hauptachse eine zur Richtung der Mittelachse der Kolbenbolzenlöcher orthogonale Richtung ist. Das Kolbenhemdteil ist mit ersten dünnwandigen Teilen, die an beiden Enden mit den Kolbenseitenwänden gekoppelt sind, versehen und die ersten dünnwandigen Teile erstrecken sich von einem unteren Ende des Kolbenhemdteils nach oben und sie sind unter der Mittelachse der Kolbenbolzenlöcher angeordnet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine innere Dicke des Kolbenhemdteils in passender Weise eingestellt. Dadurch ist ein dem Zylinder folgender Verformungsbereich des Kolbenhemdteils, der auf einer Schubkraft beruht, auf einen gesamten Bereich des Kolbenhemdteils vergrößert und das Kolbenhemdteil in Oberflächenkontakt mit dem Zylinder, sodass ein Kontaktbereich des Kolbenhemdteils mit dem Zylinder erhöht ist und ein Kontaktflächendruck zwischen dem Kolbenhemdteil und dem Zylinder verringert ist, wodurch ein Kippgrad des Kolbens verringert ist und ein ungehindertes Hin- und Herbewegen des Kolbens in einer günstigen Stellung nahe einer aufrechten Stellung möglich ist, wobei ein Reibungsverlust verringert ist.
  • In den beigefügten Zeichnungen ist:
    • 1 eine Schnittdarstellung eines Verbrennungskraftmotors, wobei ein Kolben in einem Zylinder angeordnet ist, gemäß einer illustrierenden Ausführungsform;
    • 2 eine Draufsicht auf einen Umfang des in 1 gezeigten Kolbens gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 3 eine vergrößerte Darstellung eines Umfangs eines Kolbenhemdteils des in 2 gezeigten Kolbens gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 4 eine Vorderansicht des Kolbens gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 5 eine Seitenansicht des Kolbens bei Betrachtung von einem Einlassseiten-Hemdteil gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 6 eine Draufsicht auf den Kolben gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 7 eine Ansicht des Kolbens gemäß der illustrierenden Ausführungsform von unten;
    • 8 eine Schnittdarstellung des Einlassseiten-Hemdteils des Kolbens entlang einer Linie VIII-VIII von 6 gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 9 eine Schnittdarstellung des Kolbens entlang einer Linie IX-IX von 8 gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 10 eine Schnittdarstellung des Kolbens entlang einer Linie X-X von 8 gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 11 eine Schnittdarstellung eines Umfangs eines ersten dünnwandigen Teils des Kolbens entlang einer Linie O-XI von 7 gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 12 eine Schnittdarstellung zwischen dem ersten dünnwandigen Teil des Kolbens und einem zweiten dünnwandigen Teil entlang einer Linie O-XII von 7 gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 13 eine Schnittdarstellung eines Umfangs des zweiten dünnwandigen Teils des Kolbens entlang einer Linie O-XIII von 7 gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 14 eine perspektivische Schnittdarstellung des Kolbens gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 15 eine Schnittdarstellung der Verbrennungskraftmaschine zur Erläuterung eines Zustands, in dem der Kolben in dem Zylinder durch eine Schubkraft während eines Ausdehnungshubs bewegt wird, gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 16 eine Draufsicht auf einen Umfang des in 15 gezeigten Kolbens gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 17 eine partiell vergrößerte Schnittdarstellung eines Umfangs des Einlassseiten-Hemdteils des Kolbenhemdteils des in 16 gezeigten Kolbens gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 18 eine Schnittdarstellung des Umfangs des ersten dünnwandigen Teils des Kolbenhemdteils, der durch die Schubkraft während des Ausdehnungshubs verformt ist, bei Betrachtung in einer horizontalen Richtung, gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 19 eine Schnittdarstellung des Umfangs des ersten dünnwandigen Teils des Kolbenhemdteils, der durch die Schubkraft während des Ausdehnungshubs verformt ist, bei Betrachtung in einer vertikalen Richtung, gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 20 eine Schnittdarstellung des Umfangs des zweiten dünnwandigen Teils des Kolbenhemdteils, der durch die Schubkraft während des Ausdehnungshubs verformt ist, bei Betrachtung in der horizontalen Richtung, gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 21 eine Schnittdarstellung des Umfangs des zweiten dünnwandigen Teils des Kolbenhemdteils, der durch die Schubkraft während des Ausdehnungshubs verformt ist, bei Betrachtung in der vertikalen Richtung, gemäß der illustrierenden Ausführungsform;
    • 22 ein Diagramm, das eine Verringerungswirkung des Verformungsgrades eines unteren Endes eines Kolbenhemdteils zeigt;
    • 23 ein Diagramm, das Kontaktflächenverhältnisse des Standes der Technik und der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 24 ein Diagramm, das eine Belastungsverteilung des Einlassseiten-Hemdteils gemäß der illustrierenden Ausführungsform zeigt; und
    • 25 ein Diagramm, das eine Belastungsverteilung eines Einlassseiten-Hemdteils des Standes der Technik gemäß dem Stand der Technik zeigt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt in geeigneter Weise eine innere Dicke eines Kolbenhemdteils ein, wodurch das Ziel erreicht wird, dass ein einem Zylinder folgender Verformungsbereich eines Kolbenhemdteils, der auf einer Schubkraft beruht, auf einen gesamten Bereich des Kolbenhemdteils vergrößert ist und das Kolbenhemdteil in Oberflächenkontakt mit dem Zylinder steht, sodass eine Kontaktfläche des Kolbenhemdteils mit dem Zylinder vergrößert ist und ein Kontaktflächendruck zwischen dem Kolbenhemdteil und dem Zylinder verringert ist, wodurch ein Kippgrad des Kolbens verringert wird und ein ungehindertes Hin- und Herbewegen des Kolbens in einer günstigen Stellung nahe einer aufrechten Stellung möglich ist, wobei ein Reibungsverlust verringert ist.
  • Die 1 bis 24 illustrieren eine illustrierende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist eine an einem Fahrzeug angebrachte Verbrennungskraftmaschine 1 mit einem Zylinder 2 versehen. Der Zylinder 2 weist eine zylindrische Form auf, die sich in einer vertikalen Richtung erstreckt, und er bildet darin eine Zylinderbohrung 4 einer tatsächlichen kreisrunden Form durch einen Zylinderinnenumfang 3 aus.
  • In der Zylinderbohrung 4 des Zylinders 2 ist ein Kolben 5, der zum Hin- und Herbewegen in der vertikalen Richtung konfiguriert ist, der eine Strukturkomponente der Verbrennungskraftmaschine 1 ist, so angeordnet, dass er in gleitendem Kontakt mit dem Zylinderinnenumfang 3 steht.
  • Der Kolben 5 ist über einen Verbindungsstab 6 mit einer Kurbelwelle 7 gekoppelt und er wird in dem Zylinder 2 durch eine Drehung der Kurbelwelle 7 hin- und herbewegt. Wie in 1 gezeigt ist, dreht sich die Kurbelwelle 7 in einer Uhrzeigerrichtung R.
  • Im Hinblick auf den Zylinder 2 ist eine linke Seite eine Einlassseite und eine rechte Seite eine Auslassseite mit einer dazwischen eingefügten Zylindermittelachse (einer Kolbenhubachsen-Mittellinie) Y, wie in 1 gezeigt ist.
  • Wie in 4 bis 7 gezeigt ist, ist der Kolben 5 aus Aluminium hergestellt, unter Verwendung einer Gussform gefertigt und durch ein Kolbenbodenteil (eine Kolbenkrone) 8 und ein Kolbenhemdteil 9, das aufeinanderfolgend an einem unteren Teil des Kolbenbodenteils 8 in der vertikalen Richtung gekoppelt ist, konfiguriert.
  • Das Kolbenbodenteil 8 besitzt eine kreisrunde Form, eine obere Kolbenoberfläche 10 auf einer oberen Oberfläche desselben und erste bis dritte Kolbenringvertiefungen 11A bis 11C, die aus drei Stadien bestehen, die an einem Außenumfang desselben in der vertikalen Richtung ausgebildet sind. Verschiedene Kolbenringe sind in die ersten bis dritten Kolbenringvertiefungen 11A bis 11C eingepasst.
  • Wie in 4 bis 7 gezeigt ist, besitzt das Kolbenhemdteil 9 eine zylindrische Hemdumfangslinie 12 und es ist mit einer Kolbenseitenwand der einen Seite 13A und einer Kolbenseitenwand der anderen Seite 13B, die als Kolbenseitenwände dienen, innerhalb der Hemdumfangslinie 12 versehen.
  • Die Kolbenseitenwand der einen Seite 13A und die Kolbenseitenwand der anderen Seite 13B sind mit einem Kolbenbolzenloch der einen Seite 14A und einem Kolbenbolzenloch der anderen Seite 14B, die als Kolbenbolzenlöcher dienen, ausgebildet.
  • Eine Mittelachsen-Z-Richtung des Kolbenbolzenlochs der einen Seite 14A und des Kolbenbolzenlochs der anderen Seite 14B ist orthogonal zur Einlassseiten/Auslassseitenrichtung, wie in 6 und 7 gezeigt ist. Die Achslinie bzw. Mittelachse Z geht durch eine Kolbenmitte O hindurch. Auch ist die Kolbenmitte O auf der Zylindermittelachse Y positioniert.
  • Ein Kolbenbolzen 15 ist in das Kolbenbolzenloch der einen Seite 14A und das Kolbenbolzenloch der anderen Seite 14B eingefügt. Der Kolbenbolzen 15 ist mit dem Verbindungsstab 6 gekoppelt, wie in 1 gezeigt ist.
  • Wie in 6 und 7 gezeigt ist, sind die Kolbenseitenwand der einen Seite 13A und die Kolbenseitenwand der anderen Seite 13B symmetrisch in einem vorgegebenen Abstand in Bezug auf eine horizontale Mittelachse V, die zur Mittelachse Z orthogonal ist und durch die Kolbenmitte O hindurchgeht, angeordnet.
  • Wie in 3 gezeigt ist, ist die Hemdumfangslinie 12 des Kolbenhemdteils 9 als ein Teil einer elliptischen Form ausgebildet, von der eine Nebenachse D1 die Mittelachsen-Z-Richtung ist und eine Hauptachse D2 die zur Mittelachsen-Z-Richtung orthogonale Mittelachsen-V-Richtung ist.
  • Ferner ist, wie in 4 gezeigt ist, das Kolbenhemdteil 9 mit einem Auslassseiten-Hemdteil 16, einem Einlassseiten-Hemdteil 17, einem oberen Ende des Hemdteils 18 und einem unteren Ende 19 des Hemdteils bei Betrachtung von der Vorderseite versehen.
  • Wie in 6 bis 14 gezeigt ist, sind Kopplungsteile der einen Seite 20A/20A an beiden Enden der Kolbenseitenwand der einen Seite 13A des Kolbenhemdteils 9 mit ersten dünnwandigen Teilen der einen Seite 21A/21A versehen. Ferner sind Kopplungsteile der anderen Seite 20B/20B an beiden Enden der Kolbenseitenwand der anderen Seite 13B mit ersten dünnwandigen Teilen der anderen Seite 21B/21B versehen. Die Kopplungsteile der einen Seite 20A/20A und die Kopplungsteile der anderen Seite 20B/20B sind mit der Hemdumfangslinie 12 gekoppelt. Ferner bilden die ersten dünnwandigen Teile der einen Seite 21A/21A und die ersten dünnwandigen Teile der anderen Seite 21B/21B einen Teil der Hemdumfanglinie 12.
  • Wie in 8, 9, 11 und 14 gezeigt ist, weisen die ersten dünnwandigen Teile der einen Seite 21A/21A und die ersten dünnwandigen Teile der anderen Seite 21B/21B jeweils eine Vertiefungsform auf, sie erstrecken sich von dem unteren Ende 19 des Hemdteils des Kolbenhemdteils 9 mit einer Höhe H1 nach oben und sie sind unter der Mittelachse Z der Kolbenbolzenlöcher 14A/14B angeordnet. Ferner zeigen, wie in 8 gezeigt ist, die ersten dünnwandigen Teile der einen Seite 21A/21A jeweils die Breiten W1/W1.
  • Ferner ist, wie in 6 und 7 gezeigt ist, das Kolbenhemdteil 9 mit einem zweiten dünnwandigen Teil der einen Seite 22A und einem zweiten dünnwandigen Teil der anderen Seite 22B versehen. Wie in 8 gezeigt ist, besitzen das zweite dünnwandige Teil der einen Seite 22A und das zweite dünnwandige Teil der anderen Seite 22B obere Enden 23, die über der Mittelachse Z der Kolbenbolzenlöcher 14A/14B positioniert sind, und sie sind so angeordnet, dass sie sich über die Mittelachse Z der Kolbenbolzenlöcher 14A/14B hinaus nach unten erstrecken. Indessen ist in 8 nur das zweite dünnwandige Teil der anderen Seite 22B gezeigt. Jedoch ist das zweite dünnwandige Teil der einen Seite 22A ebenfalls das gleiche.
  • Nur das zweite dünnwandige Teil der anderen Seite 22B wird beschrieben. Das zweite dünnwandige Teil der anderen Seite 22B weist eine Vertiefungsform auf und es ist in einem zentralen Teil bzw. Mittelteil zwischen der Kolbenseitenwand der einen Seite 13A und der Kolbenseitenwand der anderen Seite 13B in der Außenumfangsrichtung des Kolbenhemdteils 9 angeordnet. Auch ist, wie in 8 gezeigt ist, ein unteres Ende 24 des zweiten dünnwandigen Teils der anderen Seite 22B unter der Mittelachse Z positioniert und an einer um eine Höhe H2 gegenüber dem oberen Ende des Hemdteils 18 tiefer gelegenen Position angeordnet. Ferner weist, wie in 8 gezeigt ist, das zweite dünnwandige Teil der anderen Seite 22B eine Breite W2 auf.
  • Durch die im Vorhergehenden angegebene Struktur sind, wie in 8 gezeigt ist, das erste dünnwandige Teil der einen Seite 21A und das erste dünnwandige Teil der anderen Seite 21B so angeordnet, dass sie mit einer Höhe H3 auf einer Fläche, die der Außenumfangsrichtung des Kolbenhemdteils 9 folgt, partiell überlappen.
  • Ferner ist, wie in 6 und 7 gezeigt ist, das Kolbenhemdteil 9 mit einem dickwandigen Teil der einen Seite 25A und einem dickwandigen Teil der anderen Seite 25B, die als dickwandige Teile am Umfang des unteren Endes 19 des Hemdteils dienen, versehen. Das dickwandige Teil der einen Seite 25A und das dickwandige Teil der anderen Seite 25B besitzen eine Bandform, sie sind symmetrisch in Bezug auf die Mittelachse Z und sie sind so angeordnet, dass sie mit den Kopplungsteilen 20A/20B der Kolbenseitenwand der einen Seite 13A und der Kolbenseitenwand der anderen Seite 13B gekoppelt sind.
  • Wie in 8 gezeigt ist, sind das dickwandige Teil der einen Seite 25A und das dickwandige Teil der anderen Seite 25B in der gleichen Höhe H1 wie die ersten dünnwandigen Teile der einen Seite 21A/21A und die ersten dünnwandigen Teile der anderen Seite 21B/21B ausgebildet. Ferner sind, wie in 5 bis 7 gezeigt ist, das dickwandige Teil der einen Seite 25A und das dickwandige Teil der anderen Seite 25B so angeordnet, dass sie der Kolbenseitenwand der einen Seite 13A und der Kolbenseitenwand der anderen Seite 13B von einem Mittelteil der einen Seite 26A und einem Mittelteil der anderen Seite 26B des unteren Endes 19 des Hemdteils auf einer Kolbenmittelachse P zugewandt sind. Die Kolbenmittelachse P geht durch die Kolbenmitte O hindurch und sie überlappt mit der Zylindermittelachse Y. Indessen bezeichnet in 6 eine Bezugsziffer 27 eine vordere Markierung.
  • Im Folgenden wird der Kolben 5 dieser illustrierenden Ausführungsform genauer beschrieben. Generell wird, wie in 15 und 16 gezeigt ist, wenn der Kolben 5 im Betrieb unter Einwirken einer Schubkraft (einer Transversalkraft) F von der Auslassseite (der rechten Seite), die durch einen Verbrennungsdruck während eines Ausdehnungshubs erzeugt wird, entlang der Zylindermittelachse Y nach unten bewegt wird, der Kolben 5 gekippt und daher gleitend in Kontakt mit dem Zylinder 2 gebracht, sodass zwischen dem Zylinder 2 und dem Kolbenhemdteil 9 Reibung erzeugt wird. Aus diesem Grund wird das Kolbenhemdteil 9 verformt und der Verformungsgrad des Kolbenhemdteils 9 beeinflusst eine Größe einer Kontaktfläche zwischen dem Kolbenhemdteil 9 und dem Zylinder 2. Wenn die Kontaktfläche klein ist, ist, da ein Kontaktflächendruck vergrößert ist, es klar, dass der Reibungsverlust erhöht ist und der Verschleiß des Kolbenhemdteils 9 beschleunigt ist.
  • Um die Kontaktfläche zwischen dem Kolbenhemdteil 9 und dem Zylinder 2 zu vergrößern, ist es wirksam, das Kolbenhemdteil 9 in gleitenden Kontakt mit dem Zylinder 2 zu bringen, ohne den Kolben 5 möglichst stark zu kippen.
  • Wenn die Verbrennungskraftmaschine 1 eine Viertakt-Verbrennungskraftmaschine ist, gleitet der Kolben 5 unter Kippung zur Einlassseite/Auslassseite während vier Takten bzw. Hüben eines Ansaughubs, eines Verdichtungshubs, eines Ausdehnungshubs und eines Ausstoßhubs. Insbesondere wird der Kippungsgrad des Kolbens 5 mit der Schubkraft F während des Ausdehnungshubs maximal.
  • Für den Kolben 5 im Betrieb wird die Schubkraft F in einer Richtung von der Auslassseite (der rechten Seite) zur Einlassseite (der linken Seite), wie in 15 und 16 gezeigt ist, erzeugt.
  • Ferner ist, da das Kippen des Kolbens 5 maximal wird, der Reibungsverlust in dem Ausdehnungshub von den vier Huben am größten.
  • Die Kontaktfläche und der Reibungsverlust stehen in einer engen Beziehung. Die Verformung des unteren Endes 19 des Hemdteils des Kolbenhemdteils 9, die erzeugt wird, wenn die Schubkraft F ausgeübt wird, startet von dem Mittelteil der anderen Seite 26B des unteren Endes 19 des Hemdteils. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Teil des verformten Teils, dessen Steifigkeit niedrig ist, an dem Mittelteil der anderen Seite 26B des unteren Endes 19 des Hemdteils vorhanden und der Kontaktflächendruck mit dem Zylinder 2 an dem Mittelteil der anderen Seite 26B konzentriert. Hierbei steigt, da der Kontaktflächendruck = Schublast (Schubkraft)/Kontaktfläche ist, wenn die gleiche Schublast ausgeübt wird, der Kontaktflächendruck, da die Kontaktfläche kleiner wird.
  • Ferner wird generell eine Dicke eines Ölfilms durch den Kontaktflächendruck beeinflusst. Ein dickerer Ölfilm wirkt zugunsten einer Verringerung des Verschleißes und des Reibungsverlustes und der Ölfilm wird dünner, wenn der umgebende Kontaktflächendruck höher ist. Auch ist, da eine Gleitgeschwindigkeit (eine Gleitgeschwindigkeit des Kolbens in dem Zylinder) geringer wird, es schwieriger, den Ölfilm zu bilden. Daher ist es in einem Gleitgeschwindigkeitsbereich nahe einem oberen Totpunkt, an dem die maximale Schubkraft F ausgeübt wird, sehr schwierig, den Ölfilm zu bilden und der Ölfilm wird dünner. Aus diesem Grund ist, wenn ein Verfahren zur Verringerung einer Kolbenkippung des Standes der Technik (ein Verfahren, um eine Dicke des unteren Endes der Hemdumrisslinie des Kolbenhemdteils gleichförmig zu machen) verwendet wird, die Kontaktfläche klein, sodass der Kontaktflächendruck vergrößert ist und der Reibungsverlust daher erhöht sein kann, wenn die hohe Schubkraft ausgeübt wird.
  • Andererseits ist der Kontaktflächendruck in dieser illustrierenden Ausführungsform, in der auf das untere 19 Ende des Hemdteils die Schubkraft F über einen breiten Bereich (den Oberflächenkontakt) ausgeübt wird, im Vergleich zum Kolben des Standes der Technik geringer. Ferner ist unter den gleichen Betriebsbedingungen der Kolben 5 der vorliegenden Erfindung vorteilhafter als der Kolben des Standes der Technik im Hinblick auf die Ölfilmbildung einer Schmierungsgrenze. Dadurch ist es in dieser illustrierenden Ausführungsform möglich, die Probleme der Beeinträchtigung der Kilometerleistung aufgrund der Zunahme des Reibungsverlustes und dergleichen, die im Stand der Technik auftreten, zu vermeiden.
  • Ferner wird der Reibungsverlust durch die Verformung des Kolbenhemdteils 9 beeinflusst. Der Kolben 5, auf den die Schubkraft F ausgeübt wird, ist mit dem Zylinder 2 von dem unteren Ende 19 des Hemdteils in Kontakt. An diesem Zeitpunkt wird der Kolben 5 umso stärker gekippt, je größer der Verformungsgrad des unteren Endes 19 des Hemdteils ist, und der Kolben 5 gleitet an einem Teil, das aufgrund der Dicke des oberen Endes 18 des Hemdteils schwer zu verformen ist.
  • Beim Kippen des Kolbens 5 wird der Bereich, in dem die Schubkraft F ausgeübt wird, auf das obere Ende 18 des Hemdteils beschränkt und der Kontaktflächendruck des oberen Endes 18 des Hemdteils vergrößert. Der hohe Kontaktflächendruck des oberen Endes 18 des Hemdteils kann eine Vergrößerung des Reibungsverlusts, des Verschleißes des Kolbens 5 und das Festfressen verursachen.
  • Daher wird in dieser illustrierenden Ausführungsform das Kippen des Kolbens 5 während des Ausdehnungshubs durch eine Änderung der inneren Dicke des Kolbenhemdteils 9 verringert und der an dem Kolbenhemdteil 9 erzeugte Kontaktflächendruck verringert, sodass die Reibungskraft verringert ist.
  • Als eine Struktur für den im Vorhergehenden angegebenen Zweck ist in dieser illustrierenden Ausführungsform das Kolbenhemdteil 9 mit den ersten dünnwandigen Teilen 21A/21B, die an beiden Enden mit dem Paar von Kolbenseitenwänden 13A/13B gekoppelt sind, versehen, wie in 7, 9 und 11 gezeigt ist. Ferner weisen die ersten dünnwandigen Teile 21A/21B eine Vertiefungsform auf, sie erstrecken sich von dem unteren Ende 19 des Hemdteils nach oben und sie sind unter der Mittelachse Z der Kolbenbolzenlöcher 14A/14B angeordnet.
  • Ferner sind, wie in 6 und 7 gezeigt ist, die dickwandigen Teile 25A/25B am Umfang des unteren Endes 19 des Hemdteils so angeordnet, dass sie symmetrisch in Bezug auf die Mittelachse Z sind und den Kolbenseitenwänden 13A/13B zugewandt sind.
  • Dadurch wird gemäß dem Kolben 5 dieser illustrierenden Ausführungsform die Dicke des unteren 19 Endes des Hemdteils durch die dickwandigen Teile 25A/25B partiell erhöht, sodass nur das Mittelteil der anderen Seite 26B des unteren Endes 19 des Hemdteils nicht verformt wird, jedoch das untere Ende 19 des Hemdteils vollständig verformt wird. Ferner ist die Dicke in der Umgebung der Kopplungsteile 20A/20B und der dickwandigen Teile 25A/25B des unteren Endes 19 des Hemdteils durch die ersten dünnwandigen Teile 21A/21B mit einer Vertiefungsform verringert und die dickwandigen Teile 25A/25B sind an dem Teil, dessen Steifigkeit sehr niedrig ist, in der Umgebung der Kopplungsteile 20A/20B der Kolbenseitenwände 13A/13B mit einer Funktion der Übertragung der Schubkraft F auf das Kolbenhemdteil 9 angeordnet.
  • Dadurch ist, da das untere Ende 19 des Hemdteils vollständig verformt wird, die Kontaktfläche des Kolbenhemdteils 9 und des Zylinders 2 erhöht und der Kolben 5 kann daher in gleitenden Kontakt mit dem Zylinder 2 gebracht werden, ohne den Kolben 5 möglichst stark zu kippen.
  • Ferner ist im Hinblick auf den Kolben 5 während des Ausdehnungshubs das untere Ende 19 des Hemdteils ein Teil, an dem der Kolben 5, auf den die Schubkraft F ausgeübt wird, zuerst mit dem Zylinder 2 in Kontakt kommt. Ein oberer Teil des Kolbenhemdteils 9 wird durch die Schubkraft F zur Auslassseite gekippt und das Kolbenhemdteil wird daher von dem unteren Ende 19 des Hemdteils mit dem Einlassseiten-Innenflächenteil des Zylinderinnenumfangs 3 des Zylinders 2 in Kontakt gebracht. Durch diesen Kontakt wird das untere Ende 19 des Hemdteils in Bezug auf die Zylindermittelachse Y verformt, wie in 17 gezeigt ist.
  • Um die Verformung zu verhindern, sieht die illustrierende Ausführungsform die Struktur vor, in der die ersten dünnwandigen Teile 21A/21B vorgesehen sind, sodass das Kolbenhemdteil 9 entlang dem Zylinder 2 ohne Weiteres verformt werden kann, während es den Kolbenseitenwänden 13A/13B nicht möglich ist, als eine Strebe zu dienen.
  • Somit ist in dieser illustrierenden Ausführungsform die innere Dickenform des Kolbenhemdteils 9 wie im Folgenden angegeben in die ersten bis dritten unterschiedlichen Strukturen geändert.
  • Die erste unterschiedliche Struktur wird zunächst beschrieben. Die Kopplungsteile 20A/20B der Kolbenseitenwände 13A/13B in dem Kolbenhemdteil 9 sind mit den ersten dünnwandigen Teilen 21A/21B gekoppelt. So sind die ersten dünnwandigen Teile 21A/21B an den Positionen angeordnet, die angrenzend an die Kopplungsteile 20A/20B der Kolbenseitenwände 13A/13B sind, die in der Umgebung des unteren Endes 19 des Hemdteils des Kolbenhemdteils 9 des Kolbens 5 vorhanden sind, auf das als erstes die Schubkraft ausgeübt wird.
  • Die Höhe der ersten dünnwandigen Teile 21A/21B beginnend an dem unteren Ende 19 des Hemdteils und die Höhe der dickwandigen Teile 25A/25B in Bezug auf die Zylindermittelachse Y sind vorzugsweise als die gleiche Höhe H1 eingerichtet, wie in 8 gezeigt ist.
  • Die Anordnungsorte der ersten dünnwandigen Teile 21A/21B werden durch eine Belastungsverteilung des Kolbenhemdteils 9 festgelegt. 25 zeigt eine Belastungsverteilung des Kolbenhemdteils (des Einlassseiten-Hemdteils) des Standes der Technik, für die der Kontaktflächendruck nicht durch die dickwandigen Teile 25A/25B des Kolbenhemdteils 9 eingestellt wird, die durch eine Kolbenbelastungsverteilungs-Messvorrichtung gemessen wurde.
  • In 25 sind Teile, an denen die Belastung höher als der Umfang an den Positionen der Kopplungsteile der Kolbenseitenwände ist, Teile unter der Mittelachse Z und entsprechend einer Höhe H4 bis zum unteren Ende 19 des Hemdteils.
  • Daher ist es in dieser illustrierenden Ausführungsform, wie in 24 gezeigt, wenn die ersten dünnwandigen Teile 21A/21B mit einer Vertiefungsform in den entsprechenden Teilen an den Seiten der Zylindermittelachse Y angeordnet sind, möglich, zu verhindern, dass nur die Umgebung des Mittelteils der anderen Seite 26B des unteren Endes 19 des Hemdteils aufgrund der Schubkraft F stark verformt wird, wie in 22 gezeigt ist. In 22 ist ein Verformungsgrad des Kolbens des Standes der Technik mit der durchbrochenen Linie gezeigt und ein Verformungsgrad des Kolbens 5 der vorliegenden Erfindung mit der durchgezogenen Linie gezeigt.
  • So ist gemäß dem Kolben des Standes der Technik die Schubkraft F auf das Mittelteil der anderen Seite 26B des unteren Endes 19 des Hemdteils konzentriert. Jedoch kann gemäß der Struktur des Kolbens 5 dieser illustrierenden Ausführungsform die Schubkraft F auf die ersten dünnwandigen Teile 21A/21B mit der geringsten Dicke und eine Vertiefungsform an dem unteren Ende 19 des Hemdteils verteilt werden. Dadurch ist der Verformungsgrad des Mittelteils der anderen Seite 26B des unteren Endes 19 des Hemdteils zur Zylindermittelachse Y verringert. An dem Kolbenhemdteil 9 startet die elastische Verformung von dem Mittelteil der anderen Seite 26B des unteren Endes 19 des Hemdteils durch den Kontakt mit dem Zylinder 2 nach dem Einwirken der Schubkraft F.
  • Nachfolgend wird die erste unterschiedliche Struktur zunächst beschrieben. Am Umfang des unteren Endes 19 des Hemdteils sind die bandförmigen dickwandigen Teile 25A/25B symmetrisch zu den Kolbenseitenwänden 13A/13B in Bezug auf die Mittelachse Z angeordnet.
  • Wie in 5 bis 7 gezeigt ist, starten die dickwandigen Teile 25A/25B von dem Mittelteil der anderen Seite 26B des unteren Endes 19 des Hemdteils und sie erstrecken sich zu den Kolbenseitenwänden 13A/13B. Die Höhe der dickwandigen Teile 25A/25B ist auf die Höhe der Belastungskonzentrationsteile der Umfänge der Kopplungsteile 20A/20B eingerichtet, d.h. die gleiche Höhe H1 wie die ersten dünnwandigen Teile 21A/21B, unter Berücksichtigung der Belastungsverteilung des Kolbenhemdteils 9. Dadurch funktioniert der Kolben 5 in günstiger Weise.
  • Auch ist, um eine Schädigung des Kolbenhemdteils 9 aufgrund der Belastungskonzentration zu vermeiden, ein Endabschnitt eines Änderungspunkts der dickwandigen Teile 25A/25B vorzugsweise so geformt, dass er eine Kurvenform aufweist, um eine rasche Änderung der Dicke zu vermeiden.
  • Daher ist es in dieser illustrierenden Ausführungsform möglich, die Steifigkeit für das untere Ende 19 des Hemdteils, das ein offenes Ende des Kolbenhemdteils 9 ist, vorzusehen und die Belastung des unteren Endes 19 des Hemdteils, die durch die Schubkraft F auf die ersten dünnwandigen Teile 21A/21B verursacht wird, wirksam zu verteilen.
  • Infolgedessen kann, während im Stand der Technik nur der Umfang des Mittelteils der anderen Seite 26B des unteren Endes 19 des Hemdteils verformt wird, der Verformungsbereich auf die ersten dünnwandigen Teile 21A/21B in Richtung der Mittelachse Z durch die dickwandigen Teile 25A/25B in dieser illustrierenden Ausführungsform erweitert werden.
  • Ferner können, wenn die erste unterschiedliche Struktur und die zweite unterschiedliche Struktur kombiniert werden, die im Folgenden angegebenen Wirkungen erreicht werden.
  • Im Stand der Technik wird nur das Mittelteil der anderen Seite 26B des unteren Endes 19 des Hemdteils stark verformt. Jedoch wird in dieser illustrierenden Ausführungsform die Verformung des unteren Endes 19 des Hemdteils auf die ersten dünnwandigen Teile 21A/21B angrenzend an die Kolbenseitenwände 13A/13B durch die dickwandigen Teile 25A/25B erweitert. Auf diese Weise wird durch die dickwandigen Teile 25A/25B und die ersten dünnwandigen Teile 21A/21B das gesamte untere Ende 19 des Hemdteils der Verformungsbereich. Dadurch ist der Absolutwert des Verformungsgrads des Kolbenhemdteils 9 zur Zylindermittelachse Y verringert.
  • Infolgedessen ist es, wie in 22 gezeigt ist, möglich, die Wirkung einer Verringerung des Verformungsgrads durch Kombinieren der ersten unterschiedlichen Struktur und der zweiten unterschiedlichen Struktur zu erreichen. So kann, während die Oberflächensteifigkeit des Kolbenhemdteils 9 gewährleistet ist, ermöglicht werden, dass die gesamte Oberfläche des Kolbenhemdteils 9 ohne Weiteres nach innen kippt.
  • In 22 bedeutet die Verringerung des Verformungsgrades zur Zylindermittelachse Y, dass das Kippen des Kolbens 5 verringert ist. Dadurch wird das untere Ende 19 des Hemdteils im Vergleich zum Stand der Technik stark verformt, sodass es möglich ist, das Kolbenhemdteil 9 in Oberflächenkontakt mit dem Zylinder 2 zu bringen und dadurch den Kontaktflächendruck in der Umgebung des oberen Endes 18 des Hemdteils, auf das die Schubkraft konzentriert ist, zu verringern.
  • Nachfolgend wird die dritte unterschiedliche Struktur zum ersten Mal beschrieben. Die zweiten dünnwandigen Teile 22A/22B mit einer Vertiefungsform sind an dem Mittelteil zwischen den Kolbenseitenwänden 13A/13B in dem Kolbenhemdteil 9 angeordnet.
  • Der Kontaktflächendruck in der Umgebung des oberen Endes des Hemdteils 18 ist ebenfalls durch die zweiten dünnwandigen Teile 22A/22B verringert. Der Teil, der an der Innenseite des oberen Endes des Hemdteils 18 positioniert ist, ist dünner ausgeformt, sodass der durch die Last der Schubkraft zu verformende Bereich in Richtung der Mittelachse Z erweitert sein kann. Dadurch ist der Kontaktflächendruck in der Umgebung des oberen Endes des Hemdteils 18 verringert.
  • So ist der Kontaktflächendruck des Teils im Bereich von dem oberen Ende des Hemdteils 18 bis zur Mittelachse Z an dem Kolbenhemdteil 9 am höchsten. Die zweiten dünnwandigen Teile 22A/22B sind an Teilen der inneren Oberfläche des entsprechenden Teils, wobei sie einer Projektionslinie der Zylindermittelachse Y folgen, angeordnet.
  • Die Größen der zweiten dünnwandigen Teile 22A/22B werden aus der Belastungsverteilung bestimmt.
  • 23 illustriert die Belastungsverteilung des Kolbens 5. In 23 ist ersichtlich, dass im Vergleich zu dem Kolben des Standes der Technik, der in 25 gezeigt ist, die mittlere Belastung verringert ist und der Belastungsverteilungsbereich erweitert ist. Dass die Kontaktfläche vergrößert ist, ist auch ersichtlich aus einem Messergebnis der Kontaktfläche zwischen dem Kolbenhemdteil 9 und dem Zylinder 2, wenn die Schubkraft ausgeübt wird, wobei diese unter Verwendung der Kolbenbelastungsverteilungs-Messvorrichtung ermittelt wurde.
  • Obwohl die illustrierende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, werden die Konfigurationen der im Vorhergehenden beschriebenen illustrierenden Ausführungsform in Form der jeweiligen Ansprüche beschrieben.
  • Zunächst ist gemäß der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 1 das Kolbenhemdteil 9 des Kolbens 5 mit den ersten dünnwandigen Teilen 21A/21B , die an beiden Enden mit den Kolbenseitenwänden 13A/13B gekoppelt sind, versehen. Die ersten dünnwandigen Teile 21A/21B erstrecken sich von dem unteren Teil des Kolbenhemdteils 9 nach oben und sie sind unter der Mittelachse Z der Kolbenbolzenlöcher 14A/14B angeordnet.
  • Durch die im Vorhergehenden angegebene Struktur wird die Oberflächensteifigkeit des gesamten Kolbenhemdteils 9 gewährleistet und die Steifigkeit der Kopplungsteile 20A/20B der Kolbenseitenwände 13A/13B verringert, sodass das gesamte Kolbenhemd 9 wahrscheinlich nach innen kippt und elastisch verformt wird. Dadurch kann die Kontaktfläche des Kolbenhemdteils 9 erhöht werden, wodurch der Kippgrad des Kolbens 5 verringert wird.
  • Ferner wird, wenn das Kolbenhemdteil 9 nach innen gekippt ist bzw. wird, das Kolbenhemdteil 9 elastisch so aus der elliptischen Form verformt, dass es breiter wird, sodass es mit der tatsächlichen kreisrunden Form des Zylinders 2 zusammenpasst, wie in 17 bis 19 gezeigt ist. Dadurch ist es möglich, die Kontaktfläche des Kolbenhemdteils 9 mit dem Zylinder 2 zu erhöhen und den Kontaktflächendruck zwischen dem Kolbenhemdteil 9 und dem Zylinder 2 zu verringern. Infolgedessen ist es, während der Kippgrad des Kolbens 5 verringert wird, möglich, den Kolben 5 in der günstigen Stellung nahe der aufrechten Stellung ungehindert hin- und herzubewegen, wobei der Reibungsverlust verringert ist. In diesem Fall ist, da das Kolbenhemdteil 9 durch die Wärmeausdehnung beim Aufwärmen nahe der tatsächlichen kreisrunden Form wird, die Wirkung beim Starten der Verbrennungskraftmaschine 1 besonders deutlich.
  • Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 2 das Kolbenhemdteil 9 mit den zweiten dünnwandigen Teilen 22A/22B, die die oberen Enden 23, die über der Mittelachse Z der Kolbenbolzenlöcher 14A/14B positioniert sind, aufweisen und sich über die Mittelachse Z der Kolbenbolzenlöcher 14A/14B hinaus nach unten erstrecken, versehen.
  • So wird, da die Steifigkeit der Kolbenseitenwände 13A/13B oberhalb der Mittelachse Z der Kolbenbolzenlöcher 14A/14B wirkt, eine Verformung in geringem Maße verursacht. Aus diesem Grund ist es, wenn, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, die zweiten dünnwandigen Teile 22A/22B vorgesehen sind, möglich, das Kolbenhemdteil 9 ohne Weiteres zu verformen und das Kolbenhemdteil 9 näher der tatsächlichen kreisrunden Form des Zylinders 2 zu machen, wie in 17 bis 19 gezeigt ist.
  • Ferner sind gemäß der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 3 die zweiten dünnwandigen Teile 22A/22B an dem Mittelteil zwischen dem Paar von Kolbenseitenwänden 13A/13B in der Außenumfangsrichtung des Kolbenhemdteils 9 angeordnet.
  • Durch die im Vorhergehenden angegebene Struktur sind die zweiten dünnwandigen Teile 22A/22B mit dem gleichen Abstand zwischen den Kolbenseitenwänden 13A/13B angeordnet, sodass es möglich ist, den Grad der Verformung des Kolbenhemdteils 9 nach innen zu erhöhen.
  • Ferner sind gemäß der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 4 die erste dünnwandigen Teile 21A/21B und die zweiten dünnwandigen Teile 22A/22B so angeordnet, dass sie auf der Fläche entlang der Außenumfangsrichtung des Kolbenhemdteils 9 partiell miteinander überlappen, wie in 8 gezeigt ist.
  • Durch die im Vorhergehenden angegebene Struktur ist es möglich, die ersten dünnwandigen Teile 21A/21B und die zweiten dünnwandigen Teile 22A/22B in dem längeren Bereich zu gewährleisten, wodurch die Steifigkeit weiter verringert ist.
  • Indessen sind gemäß der vorliegenden Erfindung die verschiedenen charakteristischen Volumenverteilungen in dem Kolbenhemdteil des Kolbens gegeben, sodass es möglich ist, die Reibungskraft zwischen dem Kolben und dem Zylinder im Vergleich zum Stand der Technik zu verringern. Ferner hat das mit dem dünnwandigen Teil bezeichnete Teil eine relative Bedeutung. Das heißt, dass, auch wenn das dünnwandige Teil durch Verdicken des Umfangs vorgesehen ist, wie im Stand der Technik, es möglich ist, die gleiche Belastungsverteilung zu erreichen und die Reibungskraft zu verringern.
  • Der Kolben der vorliegenden Erfindung kann für eine Vielzahl von Verbrennungskraftmaschinen verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Verbrennungskraftmaschine
    2
    Zylinder
    3
    Zylinderinnenumfang
    4
    Zylinderbohrung
    5
    Kolben
    6
    Verbindungsstab
    7
    Kurbelwelle
    8
    Kolbenbodenteil
    9
    Kolbenhemdteil
    10
    Kolbenoberfläche
    11A-C
    Kolbenringvertiefungen
    12
    Hemdumfangslinie
    13A,13B
    Kolbenseitenwände
    14A,14B
    Kolbenbolzenlöcher
    15
    Kolbenbolzen
    16
    Auslassseiten-Hemdteil
    17
    Einlassseiten-Hemdteil
    18
    oberes Ende des Hemdteils
    19
    unteres Ende des Hemdteils
    20A,20B
    Kopplungsteile
    21A,21B
    erste dünnwandige Teile
    22A,22B
    zweite dünnwandige Teile
    23
    oberes Ende des dünnwandige Teils
    24
    unteres Ende des dünnwandigen Teils
    25A,25B
    dickwandige Teile
    26A,26B
    Mittelteile
    27
    vordere Markierung
    D1
    Nebenachse
    D2
    Hauptachse
    H1
    Höhe
    H2
    Höhe
    H3
    Höhe
    H4
    Höhe
    O
    Kolbenmitte
    P
    Kolbenmittelachse
    V
    horizontale Mittelachse
    Y
    Zylindermittelachse
    Z
    Mittelachse der Kolbenbolzenlöcher

Claims (3)

  1. Ein Kolben (5) für eine Verbrennungskraftmaschine (1), mit: einem Kolbenbodenteil (8), einem Kolbenhemdteil (9) unter dem Kolbenbodenteil (8), das konfiguriert ist, um einen Zylinder (2) gleitend zu kontaktieren, Kolbenseitenwänden (13A,13B), die in dem Kolbenhemdteil (9) vorgesehen sind, und Kolbenbolzenlöchern (14A,14B), die an den Kolbenseitenwänden (13A,13B) ausgebildet sind, wobei ein Außenumfang des Kolbenhemdteils (9) so konfiguriert ist, dass er ein Teil einer elliptischen Form ist, von der eine Nebenachse (D1) eine Richtung einer Achslinie (Z) der Kolbenbolzenlöcher (14A,14B) ist und eine Hauptachse (D2) eine Richtung orthogonal zu der Richtung der Achslinie (Z) der Kolbenbolzenlöcher (14A,14B) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenhemdteil (9) an beiden Enden, die mit den Kolbenseitenwänden (13A,13B) gekoppelt sind, mit ersten dünnwandigen Teilen (21A,21B) versehen ist, die ersten dünnwandigen Teile (21A,21B) sich von einem unteren Ende (19) des Kolbenhemdteils (9) mit einer Höhe (H1) nach oben erstrecken und unter der Achslinie (Z) der Kolbenbolzenlöcher (14A,14B) angeordnet sind, das Kolbenhemdteil (9) mit zweiten dünnwandigen Teilen (22A,22B) versehen ist, deren obere Enden (23) über der Achslinie (Z) der Kolbenbolzenlöcher (14A,14B) positioniert sind und die sich über die Achslinie (Z) der Kolbenbolzenlöcher (14A,14B) hinaus nach unten erstrecken, und die ersten dünnwandigen Teile (21A,21B) und die zweiten dünnwandigen Teile (22A,22B) so angeordnet sind, dass sie einander auf einer Fläche entlang einer Außenumfangsrichtung des Kolbenhemdteils (9) teilweise überlappen.
  2. Der Kolben (5) für eine Verbrennungskraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1, wobei die zweiten dünnwandigen Teile (22A,22B) an zentralen Teilen zwischen einem Paar der Kolbenseitenwände (13A,13B) in einer Außenumfangsrichtung des Kolbenhemdteils (9) angeordnet sind.
  3. Der Kolben (5) für eine Verbrennungskraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Kolbenhemdteil (9) dickwandige Teile (25A,25B) am Umfang des unteren Endes (19) des Kolbenhemdteils (9) aufweist, die zwischen den ersten dünnwandigen Teilen (21A,21B) symmetrisch in Bezug auf die Achslinie (Z) der Kolbenbolzenlöcher (14A,14B) angeordnet sind und die eine größere Dicke haben als die ersten dünnwandigen Teile (21A,21B).
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