DE102020124723A1 - Reibungsoptimierter Kolben, Hubkolbenmaschine und Kraftfahrzeug - Google Patents

Reibungsoptimierter Kolben, Hubkolbenmaschine und Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Hubkolbenmaschine, eine derartige Hubkolbenmaschine und ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug. Der Kolben weist eine Ringpartie und ein an diese in Hubrichtung des Kolbens anschließendes Kolbenhemd auf. Eine im Betrieb der Hubkolbenmaschine einem umgebenden Zylinder zugewandte Außenfläche des Kolbenhemds weist eine Vielzahl von Poren auf. Dabei ist vorgesehen, dass eine Größe dieser Poren im Bereich von 5 µm bis 300 µm liegt und/oder ein Porenflächenanteil des Kolbenhemds im Bereich von 5 % bis 50 % liegt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für eine Hubkolbenmaschine, beispielsweise für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, sowie eine entsprechende Hubkolbenmaschine und ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug Hubkolbenmaschinen sind zwar seit langer Zeit bekannt, finden jedoch nach wie vor verbreitet Anwendung. Damit besteht auch nach wie vor Bedarf für weitere Verbesserungen und Weiterentwicklungen, nicht zuletzt hinsichtlich der Nachhaltigkeit, also einer verbesserten Lebensdauer und/oder eines verringerten Kraftstoffverbrauchs. Ein dazu beitragender Faktor liegt in der Reibung zwischen einem jeweiligen Kolben und einer diesen umgebenden Zylinderwand, wo durch eine ausreichende Schmierung Beschädigungen verhindert und Reibungsverluste vermieden werden können. Dazu muss ein Schmiermittel, wie beispielsweise Öl, bei bzw. trotz einer Kolbenbewegung mit dem Kolben mittransportiert werden, um eine möglichst vollflächige Schmierung zu erreichen und gleichzeitig ein Eindringen des Schmiermittels in einen oberhalb des Kolbens liegenden Brennraum zu vermeiden. Dies wird nach landläufiger Meinung durch in Umfangsrichtung verlaufende Drehriefen in einer Außenwand des Kolbens unterstützt, die bei der Herstellung des Kolbens durch ein Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise durch einen entsprechenden Anpressdruck eines Drehmeißels, entstehen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es in dem System aus dem Kolben und der umgebenden Zylinderwand im Betrieb dennoch zu Mischreibung bzw. einem unerwünschten Festkörperkontakt zwischen dem Kolben und der Zylinderwand kommen kann. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass zwischen dem Kolben und der Zylinderwand lokal ein Druck des Schmiermittels zusammenbricht. Ein Ansatz, um dies zu vermeiden, kann darin bestehen, die Außenwand des Kolbens zu glätten, also die Drehriefen zu entfernen oder zu vermeiden. Dies kann jedoch den Schmiermitteltransport bei der Kolbenbewegung verschlechtern, was letztlich ebenfalls ein unerwünschter Effekt wäre.
  • Vor diesem Hintergrund beschreibt die DE 10 2010 006 408 A1 einen Kolben für einen Verbrennungsmotor. Der Kolben weist einen Schaft und eine Gleitfläche auf, welche im Verbrennungsmotor mit der Zylinderlauffläche in gleitendem Kontakt steht. Die Gleitfläche des Schafts soll dabei eine glatte Oberfläche mit einer Rautiefe unterhalb 2 µm aufweisen. Damit soll ein tribologisch vorteilhaftes Verhalten gegenüber herkömmlichen drehend bearbeiteten Kolbengleitflächen erreicht werden.
  • Ein weiterer Ansatz, um eine ausreichende Schmierung eines Kolbens sicherzustellen ist in der DE 10 2011 012 686 A1 beschrieben. Ein dort vorgeschlagener Kolben für einen Verbrennungsmotor weist einen Kolbenkopf und einen Kolbenschaft auf, wobei der Kolbenkopf eine umlaufende Ringpartie sowie im Bereich der Ringpartie einen umlaufenden Kühlkanal aufweist und der Kolbenschaft jeweils eine seiner Druckseite und eine seiner Gegendruckseite zugeordnete Lauffläche aufweist. Es ist mindestens eine vom Kühlkanal ausgehende Bohrung vorgesehen, die in Form einer Bohrungsöffnung in die der Gegendruckseite zugeordnete Lauffläche mündet und derart geneigt angeordnet ist, dass sie mit der Kolbenmittelachse einen spitzen Winkel einschließt. Weiter ist vorgesehen, dass die der Gegendruckseite zugeordnete Lauffläche im Bereich der mindestens einen Bohrungsöffnung eine Vertiefung aufweist. Damit soll der der Gegendruckseite zugeordneten Lauffläche aus dem Kühlkanal gezielt Schmieröl zugeführt werden, sodass ein hydrodynamisches Aufschwimmen des Kolbens auf einem Schmierölfilm ermöglicht wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen zuverlässig reibungsarmen Betrieb einer Hubkolbenmaschine zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Mögliche Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in der Zeichnung angegeben.
  • Der erfindungsgemäße Kolben ist für eine Hubkolbenmaschine, also beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, vorgesehen bzw. ausgebildet. Dazu kann der erfindungsgemäße Kolben für derartige Kolben typische Teile oder Komponenten aufweisen, wie beispielsweise einen Kolbenboden, einen Feuersteg, eine Ringpartie, einen Kolbenbolzen bzw. eine Lagerung zum Aufnehmen eines Kolbenbolzens und/oder dergleichen mehr. Jedenfalls weist der erfindungsgemäße Kolben ein Kolbenhemd auf, das in Hubrichtung, also in Bewegungsrichtung des Kolbens in einem Zylinder im Betrieb der Hubkolbenmaschine betrachtet, an die Ringpartie anschließt, insbesondere auf deren von dem Kolbenboden bzw. dem Feuersteg abgewandter Seite. Das Kolbenhemd bildet zumindest in einem entsprechenden Bereich unterhalb der Ringpartie eine Außenwand des Kolbens. Eine Außenfläche des Kolbenhemds, die im Betrieb der Hubkolbenmaschine mit dem Kolben einem den Kolben umgebenden Zylinder zugewandt ist, weist hier eine Vielzahl von Poren auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Größe dieser Poren im Bereich von 5 µm bis 300 µm liegt und/oder ein Porenflächenanteil des Kolbenhemds im Bereich von 5 % bis 50 % liegt. Die hier gemeinte Größe der Poren kann beispielsweise deren Durchmesser und/oder deren maximale oder durchschnittliche Ausdehnung angeben, jeweils in oder entlang der Außenfläche des Kolbenhemds gemessen. Der Porenflächenanteil gibt einen von den Poren eingenommenen Anteil an der gesamten Außenfläche des Kolbenhemds an. Bei dem hier vorgeschlagenen Porenflächenanteil nehmen also zwischen den Poren liegende Flächenbereiche der Außenfläche des Kolbenhemds wenigstens genauso viel Fläche ein, wie die Poren. Dadurch kann vorteilhaft eine ausreichende Tragfähigkeit der Außenfläche bzw. des Kolbenhemds sichergestellt werden, sodass über das Kolbenhemd eine zuverlässige Lastabstützung zum jeweils umgebenden Zylinder, beispielsweise aus einer Gaskraft und einem Kurbeltrieb, erreicht werden kann.
  • Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausgestaltung des Kolbens, insbesondere des Kolbenhemds, beruht auf der Erkenntnis, dass die an herkömmlichen Kolben herstellungsbedingt vorhandenen Drehriefen oberhalb eines bestimmten Anpressdrucks des Kolbens an eine umgebende Zylinderwand im Betrieb der jeweiligen Hubkolbenmaschine ähnlich wie Drainagen oder Drainagegräben wirken können. Es kann also Schmiermittel aus jeweils umgebenden Bereichen in die Drehriefen gedrückt und durch diese quer zur Hubrichtung des Kolbens, das heißt in Umfangsrichtung des Kolbens, von einer jeweils druckbelasteten Stelle des Kolbenhemds abtransportiert werden. Dadurch kann gerade in den belasteten Bereichen des Kolbens, in denen eine ausreichende Schmierung zwischen dem Kolbenhemd und der umgebenden Zylinderwand für einen zuverlässigen und reibungsarmen Betrieb der Hubkolbenmaschine besonders wichtig ist, ein Schmiermitteldruck zusammenbrechen, sodass es zu einem unerwünschten Festkörperkontakt zwischen dem Kolbenhemd und der umgebenden Zylinderwand oder zumindest zu einer erhöhten Reibung kommen kann.
  • Diese Problematik kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kolbenhemds vermieden werden. Durch die Poren kann der Drainageeffekt der Drehriefen vermieden und gleichzeitig der Öltransporteffekt aufrechterhalten, also der entsprechende Nachteil drehriefenfreier vollständig glatter Kolbenhemden vermieden werden. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Poren können im Betrieb als Schmiermittelreservoirs fungieren, in denen das darin aufgenommene Schmiermittel nicht abtransportiert wird oder abfließt. Dadurch können die erfindungsgemäß vorgesehenen Poren besonders zuverlässig für eine lokale Schmierung des Kolbenhemds sorgen. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dimensionierung der Poren kann dies besonders zuverlässig erfolgen, ohne die Stabilität der Außenfläche bzw. des Kolbenhemds zu stark zu beeinflussen. Insgesamt können somit durch die vorliegende Erfindung Reibungsverluste reduziert werden, was zu einem entsprechend reduzierten Kraftstoffverbrauch und entsprechend reduzierten Schadstoffemissionen der jeweiligen Hubkolbenmaschine führen kann.
  • Die erfindungsgemäß vorgesehenen Poren können insbesondere eine kompakte Form aufweisen, beispielsweise zumindest im Wesentlichen rund, dreieckig, rechteckig, insbesondere quadratisch, oder dergleichen sein. Dabei kann eine Differenz zwischen einer jeweils größten Ausdehnung und einer jeweils kleinsten Ausdehnung der Poren auf einen vorgegebenen Wert begrenzt sein, sodass beispielsweise die größte Ausdehnung individueller Poren höchstens zehnmal oder höchstens fünfmal so groß sein kann, wie deren geringste oder kürzeste Ausdehnung. Dadurch kann besonders effektiv ein Abtransport oder ein Abfließen von in den Poren aufgenommenem Schmiermittel vermieden, also eine zuverlässige lokale Schmierung oder Schmiermittelversorgung sichergestellt bzw. aufrechterhalten werden.
  • Die Poren können beispielsweise durch ein mechanisches Verfahren, wie etwa durch Prägen, mittels eines Klopfwerkzeugs oder einer Nadel oder dergleichen erzeugt werden. Ebenso können die Poren beispielsweise durch Ätzen oder durch Einbringen und anschließendes Entfernen oder Herausbrechen von Fremdkörpern, wie beispielsweise Fasern, Splittern oder Körnern erzeugt werden.
  • In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weisen die Poren eine Tiefe im Bereich von 2 µm bis 100 µm, insbesondere im Bereich von 2 µm bis 25 µm, beispielsweise von 10 µm, auf. Die Tiefe ist dabei jeweils ausgehend von einer jeweils umgebenden Oberfläche, also einem jeweils umgebenden Teil der Außenfläche des Kolbenhemds, in Richtung einer in Hubrichtung des Kolbens erstreckten Längsmittelachse des Kolbens, also jeweils lokal senkrecht zur Oberfläche des Kolbenhemds, gemessen. Es hat sich gezeigt, dass durch die hier vorgeschlagene Dimensionierung der Poren in diesen eine ausreichende Schmiermittelmenge aufgenommen bzw. vorgehalten werden kann. Zudem kann so ein erhöhter Fertigungsaufwand oder eine Schwächung oder Destabilisierung des Kolbenhemds vermieden werden, wie sie bei größeren Tiefen der Poren auftreten könnten.
  • In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Poren als Vertiefungen ausgebildet, die von einem gemeinsamen Oberflächen- oder Höhenniveau der Außenfläche des Kolbenhemds in Richtung der in der Hubrichtung erstreckten Mittelachse des Kolbens in das Kolbenhemd hineinreichen. Zwischen den Poren liegende Bereiche bilden dabei eine zumindest im Wesentlichen glatte Oberfläche auf dem gemeinsamen Oberflächenniveau. Mit anderen Worten weist das Kolbenhemd also keine nach außen gerichteten Erhebungen, Wellen oder Spitzen, sondern bezogen auf die Oberfläche oder Außenfläche des Kolbenhemds nur eine negative, also nach innen gerichtete Rauheit auf. Dadurch können punktuelle Belastungen oder Beschädigungen der im Betrieb den Kolben umgebenden Zylinderinnenwand vermieden oder reduziert werden. Dadurch, dass die zwischen den Poren liegenden Bereiche der Außenfläche glatt ausgebildet sind, also insbesondere eine im Vergleich zu Tiefe der Poren signifikant geringere Rauheit aufweisen, kann die Reibung zwischen dem Kolben und der umgebenden Zylinderwand weiter reduziert oder begrenzt, also Reibungsverluste verringert werden. Dass die zwischen den Poren liegenden Bereiche eine glatte Oberfläche bilden, kann beispielsweise bedeuten, dass die Tiefe der Poren ein Mehrfaches der Rauheit der zwischen den Poren liegenden Bereiche beträgt. In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann dazu vorgesehen sein, dass die glatte Oberfläche zwischen den Poren eine Rauheit von höchstens 1 µm aufweist. Dadurch kann eine besonders reibungsarme Bewegung des Kolbens in dem jeweils umgebenden Zylinder und damit ein besonders zuverlässiger und effizienter Betrieb der Hubkolbenmaschine ermöglicht werden.
  • In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Poren über zumindest im Wesentlichen die ganze Außenfläche des Kolbenhemds verteilt angeordnet. Mit anderen Worten ist also in sämtlichen Bereichen oder Teilabschnitten des Kolbenhemds, die groß genug sind um mehrere bzw. eine Vielzahl von Poren aufzuweisen oder zu umfassen, zumindest im Wesentlichen die gleiche Flächendichte von Poren gegeben. Dadurch kann eine besonders zuverlässige Schmierung, also ein besonders zuverlässig reibungsarmer Betrieb des Kolbens in unterschiedlichen Situationen oder Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine sichergestellt werden. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt oder in einem bestimmten Betriebszustand zwar nur bestimmte Teilbereiche des Kolbenhemds einer erhöhten Belastung ausgesetzt sind, die durch die mittels der Poren bereitgestellten oder sichergestellten lokalen Schmierung aufgefangen oder abgemildert werden kann bzw. muss, diese Teilbereiche in unterschiedlichen Situationen oder Betriebszuständen aber an unterschiedlichen Stellen des Kolbens bzw. des Kolbenhemds liegen können.
  • In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die Poren gleichmäßig über die Außenfläche verteilt, sodass ein maximaler Abstand von jeder der Poren zur jeweils nächstgelegenen Pore unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt, insbesondere höchstens 1 mm oder beispielsweise höchstens 0,5 mm beträgt. Dadurch kann besonders zuverlässig über die gesamte Außenfläche bzw. das gesamte Kolbenhemd hinweg eine ausreichende Schmierung erreicht oder sichergestellt werden, insbesondere unabhängig vom Betriebszustand der jeweiligen Hubkolbenmaschine. Durch die hier vorgeschlagene bzw. vorgegebene gleichmäßige Anordnung der Poren können beispielsweise zu große Zwischenräume oder Bereiche zwischen benachbarten Poren vermieden werden, in denen keine zuverlässige Schmierung erfolgt oder sichergestellt werden kann. Derartige entsprechend große Zwischenbereiche könnten beispielsweise bei einer stochastischen, also zufälligen Anordnung oder Verteilung der Poren auftreten, was zu einem unpraktikabel hohen Aufwand für eine entsprechende Überprüfung führen kann.
  • In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Poren in einem vorgegebenen geometrischen Muster verteilt angeordnet. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Einstellung eines Fertigungsverfahrens oder eine entsprechende Ausgestaltung eines Werkzeugs zum Erzeugen oder Einbringen der Poren realisiert werden. Durch das vorgegebene geometrische Muster kann besonders zuverlässig ein Maximalabstand zwischen benachbarten Poren begrenzt und somit besonders zuverlässig eine gleichmäßige bzw. überall an dem gesamten Kolbenhemd ausreichende Schmierung sichergestellt werden. Sofern es bekannte Bereiche des Kolbenhemds gibt, in denen es zu einer erhöhten oder nur zu besonders geringen Belastungen kommt, kann dies durch entsprechende Anpassung des vorgegebenen geometrischen Musters, also eine entsprechende lokale oder bereichsweise Erhöhung bzw. Verringerung der Dichte oder Anzahl von Poren, berücksichtigt werden. Auf diese Weise können Reibungsverluste im Betrieb der Hubkolbenmaschine besonders effektiv reduziert werden.
  • Grundsätzlich kann ebenso eine stochastische Verteilung der Poren möglich sein. Die Außenfläche des Kolbenhemds kann in diesem Sinne also eine stochastisch raue Oberfläche sein, deren Rauheit durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dimensionierung der Poren gegeben oder definiert ist.
  • In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Kolbenhemd an seiner Außenfläche eine Initialbeschichtung auf. Die Poren reichen dann durch diese Initialbeschichtung hindurch bis in ein Kernmaterial des Kolbenhemds hinein. Die Initialbeschichtung kann in diesem Sinne eine bei der Fertigung des Kolbens an dessen Außenoberfläche aufgebrachte Beschichtung sein, die im späteren Betrieb des Kolbens in einem Zylinder bzw. in der Hubkolbenmaschine bestimmungsgemäß verschleißen, also zumindest bereichsweise abgetragen werden kann, beispielsweise um eine Formanpassung zwischen dem jeweiligen Kolben und dem jeweiligen umgebenden Zylinder zu erreichen. Eine von der Außenseite oder Außenoberfläche der Initialbeschichtung gemessene Tiefe der Poren kann hier also abhängig sein von der jeweiligen Schichtdicke der Initialbeschichtung bzw. mit deren Verschleiß variieren. Das Kernmaterial des Kolbenhemds ist hier dasjenige Material, auf welches die Initialbeschichtung aufgebracht ist. Dadurch, dass die Poren durch die Initialbeschichtung hindurch bis in das Kernmaterial reichen, kann sichergestellt werden, dass auch bei lokal vollständigem Abtrag der Initialbeschichtung die beschriebenen günstigen Effekte der Poren als Schmiermittelreservoir und zum Schmiermitteltransport aufrechterhalten bzw. weiterhin erfüllt werden. Durch die hier vorgeschlagene Tiefe der Poren kann zudem verhindert oder zumindest das Risiko dafür reduziert werden, dass die Poren beim Einlaufen oder Einfahren des Kolbens in dem jeweiligen Zylinder durch Verlagerung von Material der Initialbeschichtung vollständig verfüllt werden. Die Initialbeschichtung kann beispielsweise eine Epoxidharz-Graphitschicht oder -paste oder dergleichen sein oder umfassen.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Hubkolbenmaschine, die wenigstens einen Zylinder und einen jeweiligen, zum Ausführen einer Hubbewegung in dem jeweiligen Zylinder angeordneten erfindungsgemäßen Kolben aufweist. Weist die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine also mehrere Zylinder auf, kann sie entsprechend auch mehrere Kolben der erfindungsgemäßen Art aufweisen. Die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine kann insbesondere die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kolben genannte Hubkolbenmaschine sein. Dementsprechend kann die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine einige oder alle der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kolben genannten Merkmale und/oder Eigenschaften aufweisen.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, das eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine aufweist. Diese Hubkolbenmaschine kann dabei insbesondere als Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildet bzw. angeordnet sein. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann insbesondere das bereits an anderer Stelle genannte Kraftfahrzeug sein.
  • Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische ausschnittweise Darstellung einer Hubkolbenanordnung.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Zylinders 10, der insbesondere Teil einer Hubkolbenmaschine sein kann. In dem Zylinder 10 ist vorliegend ein Kolben 12 angeordnet, der dort eine Hubbewegung, also eine auf und ab Bewegung innerhalb des Zylinders 10 in einer bzw. einander entgegengerichteten hier schematisch angedeuteten Hubrichtungen 14 ausführen kann.
  • Der Kolben 12 weist unterhalb seines Kolbenbodens eine Ringpartie 16 auf, an die sich ein Kolbenhemd 18 anschließt. Der Kolben 12 ist hier über ein Pleuel 20 mit einer schematisch angedeuteten Kurbelwelle 22 mechanisch gekoppelt.
  • Zur Verbesserung eines Öltransports und eines Ölfilmaufbaus an dem Kolbenhemd 18 weist das Kolbenhemd 18 an seiner dem Zylinder 10 zugewandten Außenseite oder Außenfläche eine Vielzahl von Poren 24 auf. Diese Poren 24 sind hier explizit rein schematisch und hinsichtlich ihres Durchmessers, ihrer Tiefe, ihres Abstands voneinander und ihrer Anzahl nicht maßstabsgetreu angedeutet. Die Größe der Poren 24 kann insbesondere zwischen 5 µm und 300 µm , aber ebenso beispielsweise bis zu 500 µm, betragen. Die Tiefe der Poren 24 kann beispielsweise zwischen 2 µm und 100 µm betragen, insbesondere zwischen 5 µm und 20 µm. Ein Porenflächenanteil kann bezogen auf eine Gesamtfläche des Kolbenhemds 18 insbesondere zwischen 5 % und 50 % liegen.
  • Durch die Poren 24 ist die Außenfläche des Kolbenhemds 18 also als poröse Oberfläche ausgestaltet, wobei die Poren 24 als Ölrückhalte- bzw. Öltransportvolumen dienen, um eine zuverlässige und gleichmäßige Schmierung des Kolbenhemds 18 gegen einen unmittelbaren Kontakt mit einer Innenwand des Zylinders 10 zu bewirken. Zwischen den Poren 24 liegende Zwischenbereiche 26, also nicht von den Poren 24 eingenommene Bereiche oder Teile der Außenfläche des Kolbenhemds 18, sind hier als glatte Oberfläche ausgebildet. Das Kolbenhemd 18 kann dazu insbesondere frei von Drehriefen sein.
  • Der Übersichtlichkeit halber sind hier nur einige der Poren 24 und einzelne Stellen der Zwischenbereiche 26 explizit gekennzeichnet.
  • Der Kolben 12 kann prinzipiell in beliebigen Arten von Hubkolbenmaschinen eingesetzt werden, insbesondere aber in einem Hubkolbenverbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Zylinder
    12
    Kolben
    14
    Hubrichtung
    16
    Ringpartie
    18
    Kolbenhemd
    20
    Pleuel
    22
    Kurbelwelle
    24
    Poren
    26
    Zwischenbereiche
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010006408 A1 [0002]
    • DE 102011012686 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Kolben (12) für eine Hubkolbenmaschine, aufweisend eine Ringpartie (16) und ein an diese in Hubrichtung (14) des Kolbens (12) anschließendes Kolbenhemd (18), dessen im Betrieb der Hubkolbenmaschine einem umgebenden Zylinder (10) zugewandte Außenfläche (26) eine Vielzahl von Poren (24) aufweist, wobei eine Größe dieser Poren (24) im Bereich von 5 µm bis 300 µm liegt und/oder ein Porenflächenanteil des Kolbenhemds (18) im Bereich von 5 % bis 50 % liegt.
  2. Kolben (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (24) eine Tiefe im Bereich von 2 µm bis 100 µm, insbesondere im Bereich von 2 µm bis 25µm, aufweisen.
  3. Kolben (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (24) als Vertiefungen ausgebildet sind, die von einem gemeinsamen Oberflächenniveau (26) der Außenfläche (26) des Kolbenhemds (18) in Richtung einer in der Hubrichtung (14) erstreckten Mittelachse des Kolbens (12) in das Kolbenhemd (18) hineinreichen, wobei zwischen den Poren (24) liegende Bereiche eine glatte Oberfläche (26) auf dem gemeinsamen Oberflächenniveau bilden.
  4. Kolben (12) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die glatte Oberfläche (26) zwischen den Poren (24) eine Rauheit von höchstens 1 µm aufweist.
  5. Kolben (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (24) über zumindest im Wesentlichen die ganze Außenfläche (26) des Kolbenhemds (18) verteilt angeordnet sind.
  6. Kolben (12) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (24) gleichmäßig über die Außenfläche (26) verteilt sind, sodass ein maximaler Abstand von jeder der Poren (24) zur jeweils nächstgelegenen Pore (24) höchstens 1 mm beträgt.
  7. Kolben (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (24) in einem vorgegebenen geometrischen Muster verteilt angeordnet sind.
  8. Kolben (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenhemd (18) an seiner Außenfläche (26) eine Initialbeschichtung aufweist und die Poren (24) durch diese Initialbeschichtung hindurch bis in ein Kernmaterial des Kolbenhemds (18) hineinreichen.
  9. Hubkolbenmaschine, aufweisend wenigstens einen Zylinder (10) und einen jeweiligen, zum Ausführen einer Hubbewegung (14) in dem jeweiligen Zylinder (10) angeordneten Kolben (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Kraftfahrzeug, aufweisend eine Hubkolbenmaschine nach Anspruch 9.
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