DE19935410A1

DE19935410A1 - Pistons, in particular for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE19935410A1
Application number: DE19935410A
Authority: DE
Inventors: Gregor Mueller; Emmerich Ottliczky
Original assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Current assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2001-02-08
Also published as: ES2232357T3; EP1072782A2; PL341520A1; DE50008196D1; EP1072782B1; EP1072782A3

Abstract

Ausgehend von einem Kolben (1), insbesondere für eine Brennkraftmaschine, der einen ein Bolzenloch (4) aufweisenden Kolbenschaft (2) und ein sich daran anschließendes Ringfeld (3) aufweist, wird die Aufgabe, eine Kraftabstützung zu verbessern und eine wesentliche Verringerung von Zug- und Druckspannungen zu erreichen, dadurch gelöst, daß sich ausgehend von dem Bolzenloch (4) Stege (7) in Richtung des Ringfeldes (3) erstrecken.Starting from a piston (1), in particular for an internal combustion engine, which has a piston shaft (2) which has a bolt hole (4) and an adjoining ring field (3), the task is to improve force support and to substantially reduce tension - To achieve and compressive stresses, solved that extending from the bolt hole (4) webs (7) in the direction of the ring field (3).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben, insbesondere einen Kolben für eine Brennkraftmaschine, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.The invention relates to a piston, in particular a piston for an internal combustion engine, according to the features of the preamble of claim 1.

Kolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen, sind allgemein bekannt. Ein solcher Kolben besteht aus einem Kolbenschaft und einem sich an dem Kolbenschaft anschließenden Ringfeld, wobei die Oberseite des Ringfeldes der Verbrennungskammer der Brennkraftma schine zugewandt ist. In dem Kolbenschaft befindet sich ein Bolzenloch zur Aufnahme eines Bolzens, über den der Kolben mit der Pleuelstange verbunden ist.Pistons, especially for internal combustion engines, are generally known. Such a piston consists of a piston skirt and one adjoining the piston skirt Ring field, the top of the ring field of the combustion chamber of the internal combustion engine is facing the machine. There is a bolt hole in the piston skirt for receiving one Bolt that connects the piston to the connecting rod.

Ein solcher Kolben unterliegt beim Betrieb neben hohen thermischen Belastungen auch starken Druckbeanspruchungen, die durch die Verbrennung und den daraus resultierenden Gasdruck erzeugt werden. Durch Dehnungen und Stauchungen aufgrund des Zünddruckes entstehen am Kolbenboden Zug- und Druckspannungen, wobei dieser Zünddruck den Kol benboden wölbt bzw. eindrückt. Dieser Effekt wird noch beim Betrieb des Kolbens dadurch verstärkt, daß über die Pleuelstange und den Bolzen von der anderen Seite des Kolbens hohe Kräfte auf den Kolbenboden einwirken.Such a piston is also subject to high thermal loads during operation strong pressure loads caused by the combustion and the resulting Gas pressure are generated. Due to expansion and compression due to the ignition pressure There are tensile and compressive stresses on the piston crown, this ignition pressure causing the piston benboden bulges or indents. This effect is still seen when the piston is operating reinforced that over the connecting rod and the bolt from the other side of the piston high forces act on the piston crown.

Moderne Kolben haben zur Verbesserung der Verbrennung und des Abgasverhaltens von Brennkraftmaschinen im Kolbenboden geometrisch komplex ausgeführte Mulden mit Hinter schnitt, so daß die erwähnten Zug- und Druckspannungen nicht nur auf einen planen Kol benboden einwirken, sondern auch auf das komplexe Gebilde der Mulde. So kommt es in nachteiliger Weise ebenfalls zu Zug- und Druckspannungen im Muldenrandbereich, so daß es sehr schnell aufgrund der eingeleiteten Kräfte im Muldenrandbereich zu einem Zerbre chen des Kolbens kommt. Dies hat fatale Wirkungen auf die Brennkraftmaschine, da diese ohne Vorankündigung zerstört wird. Modern pistons have been used to improve the combustion and exhaust behavior of Internal combustion engines in the piston crown with geometrically complex recesses with a rear cut, so that the mentioned tensile and compressive stresses not only on a flat Kol benboden, but also on the complex structure of the trough. So it comes in disadvantageously also to tensile and compressive stresses in the trough edge area, so that it breaks up very quickly due to the forces introduced in the trough edge area Chen of the piston comes. This has fatal effects on the internal combustion engine since it is destroyed without notice.

Es sind schon Maßnahmen ergriffen worden, um die Zug- oder die Druckspannungen im Bereich des Kolbenbodens zu verringern. So beeinflussen beispielsweise der Kolbenbolzen durchmesser oder die Kolbenbolzenlänge entweder die eingeleiteten Zugspannungen oder die eingeleiteten Druckspannungen. Diese Maßnahmen haben jedoch den wesentlichen Nachteil, daß bei Änderung einer geometrischen Größe des Kolbens entweder die Zugspan nungen verringert werden, gleichzeitig sich aber die Druckspannungen erhöhen, oder aber umgekehrt, d. h. die Druckspannungen werden verringert, während die Zugspannungen wieder zunehmen. Durch diese unerwünschte Zunahme entweder der Zugspannung oder der Druckspannung im Betrieb des Kolbens kann es wieder zu Zerstörungen des Kolbens kommen, so daß diese ergriffenen Maßnahmen nicht zufriedenstellend sind.Measures have already been taken to reduce the tensile or compressive stresses in the Reduce the area of the piston crown. For example, the piston pin affects diameter or the piston pin length either the tensile stresses introduced or the initiated compressive stresses. However, these measures have the essential Disadvantage that when changing a geometric size of the piston either the tension voltages are reduced, but at the same time the compressive stresses increase, or else vice versa, d. H. the compressive stresses are reduced while the tensile stresses increase again. This undesirable increase in either tension or The compressive stress in the operation of the piston can destroy the piston again come, so that these measures are unsatisfactory.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kolben, insbesondere einen Kolben für eine Brennkraftmaschine, derart zu verbessern, daß Zerstörungen vermieden und Span nungen innerhalb des Kolbens abgebaut werden.The invention is therefore based on the object of a piston, in particular a piston for an internal combustion engine to improve such that destructions are avoided and chip openings within the piston.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.

Ausgehend von dem Bolzenloch sind Stege vorgesehen, die sich in Richtung des Ringfeldes erstrecken. Dadurch ist eine sehr hohe Kraftabstützung gegeben, so daß Kräfte, die im Kol benbodenbereich eingeleitet werden (Gasdruckkräfte) sich über die Stege und das Bolzen loch auf die Pleuelstange abstützen können und umgekehrt. Daraus resultiert, wie sich her ausgestellt hat, eine wesentliche und gleichzeitige Verringerung der Zug- und Druckspan nungen, so daß im Kolbenbodenbereich die Verteilung dieser Spannungen wesentlich gleichförmiger ist und Zerstörungen wirksam vermieden werden. Insbesondere bei einer komplex ausgeformten Mulde im Kolbenbodenbereich wird vermieden, daß der Muldenrand bereich durch die eingeleiteten Kräfte geschwächt wird und es so zu Zerstörungen kommen könnte. Wesentlich ist, daß mindestens zwei Stege sich ausgehend von dem Bolzenloch in Richtung des Ringfeldes erstrecken, so daß sich dadurch ein etwa wellenförmiger Kraftver lauf in dem Kolbenbodenbereich einstellt und dadurch eine bogenförmige Verformung des Kolbenbodens um den Bolzen, die hohe Zugspannung zur Folge hat, vermieden wird. Starting from the bolt hole, webs are provided which extend in the direction of the ring field extend. This provides a very high level of power support, so that forces in the col floor area (gas pressure forces) are introduced via the webs and the bolt can support the hole on the connecting rod and vice versa. The result of this is how has exhibited a substantial and simultaneous reduction in tension and compression tions, so that the distribution of these voltages is essential in the piston crown area is more uniform and destruction is effectively avoided. Especially with one complex shaped trough in the piston crown area is avoided that the trough edge area is weakened by the forces introduced and this leads to destruction could. It is essential that at least two webs starting from the bolt hole in Extend direction of the ring field, so that thereby an approximately wavy Kraftver runs in the piston crown area and thereby an arcuate deformation of the Piston bottom around the pin, which results in high tensile stress, is avoided.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Stege liegt darin, daß diese schon bei der Gießform des Kolbens vorgesehen werden können, so daß die gezielte Kraftabstützung und die wesentliche Verringerung der Zug- und Druckspannungen äußerst kostengünstig erzielt werden kann. Außerdem entfällt eine Nachbearbeitung des Kolbens im Hinblick auf die Ste ge, wenn diese schon in der Gießform integriert sind. Ebenso ist die Anwendung der erfin dungsgemäßen Stege unabhängig von dem Material, aus dem der Kolben hergestellt wird.Another advantage of the webs according to the invention is that they are already in the Casting mold of the piston can be provided so that the targeted force support and achieved the substantial reduction in tensile and compressive stresses extremely cost-effectively can be. In addition, there is no post-processing of the piston with regard to the step ge, if these are already integrated in the mold. Likewise, the application of the inventions webs according to the invention regardless of the material from which the piston is made.

In Weiterbildung der Erfindung ist zumindest teilweise um das Bolzenloch herum eine Au ßennabe angeordnet, die zusammen mit den Stegen und der Unterkante des Ringfeldes zumindest ein Bolzenfenster bilden. Durch die Außennabe um das Bolzenloch herum wird das Bolzenloch verstärkt, gleichzeitig aber um die Außennabe herum Material eingespart, so daß dies zu einer wirkungsvollen Gewichtsreduzierung des Kolbens führt. Zusammen mit der Unterkante des Ringfeldes und den Stegen umschließt ein Teilbereich der Außennabe das Bolzenfenster, so daß bei sehr guter Kraftabstützung gleichzeitig Material eingespart ist, um so die Gewichtsreduzierung zu erhöhen. Denn wenn der Bereich des Bolzenfensters auch mit Material aufgefüllt wird, so daß ein Teilbereich der Außennabe zusammen mit den Stegen und dem aufgefüllten Bolzenfenster einen einflächigen Bereich ergeben würde, wür de nicht nur das Gewicht des Kolbens erhöht, sondern auch die Kraftunterstützung verloren gehen, da über diesen einflächigen Bereich die Kräfte wieder über einen breiten Bereich auf den Kolbenboden einwirken können, so daß es wieder in nachteiliger Weise zu einer bo genförmigen Verformung des Kolbenbodenbereiches kommen würde, die mit den Stegen und dem Bolzenfenster wirksam vermieden werden.In a further development of the invention, an Au is at least partially around the bolt hole ßennabe arranged together with the webs and the lower edge of the ring field form at least one bolt window. Through the outer hub around the bolt hole the bolt hole is reinforced, but at the same time material is saved around the outer hub, see above that this leads to an effective weight reduction of the piston. Along with the lower edge of the ring field and the webs enclose a portion of the outer hub the bolt window, so that material is saved at the same time with very good power support, so as to increase weight loss. Because if the area of the bolt window is also filled with material so that a portion of the outer hub together with the Webs and the filled bolt window would result in a single area, w de not only increased the weight of the piston, but also lost the power support the forces go back over a wide range over this single-surface area can act on the piston crown, so that it again disadvantageously to a bo gen-shaped deformation of the piston crown area would come with the webs and the bolt window can be effectively avoided.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Oberfläche der Stege parallel, geneigt oder gewölbt zu der Oberfläche des Kolbens angeordnet. Es versteht sich von selbst, daß die Oberfläche der Stege zumindest äußerst gering gegenüber der Oberfläche (Lauffläche) des Kolbens zu rückgesetzt ist. Dies kann in der Weise geschehen, daß die Oberfläche der Stege parallel zurückgesetzt ist gegenüber der Lauffläche des Kolbens, wobei auch eine geneigte oder gewölbte Oberfläche in bezug auf die Lauffläche des Kolbens denkbar ist. Eine bevorzugte, jedoch nicht zwangsweise erforderliche Neigung ist in einer solchen Ausrichtung zu sehen, daß die Oberfläche der Stege im Bereich des Bolzenloches bzw. der Außennabe des Bol zenloches weiter hinter der Lauffläche des Kolbens zurückliegt als die Oberfläche der Stege im Bereich der Unterkante des Ringfeldes. Es könnte auch daran gedacht werden, die Oberfläche der Stege hohlkehlenförmig auszuführen, so daß bei ausreichender Stabilität weiter Gewicht reduziert wird. In a development of the invention, the surface of the webs is parallel, inclined or curved the surface of the piston. It goes without saying that the surface of the Ridges are at least extremely small compared to the surface (running surface) of the piston is reset. This can be done in such a way that the surface of the webs is parallel is set back against the tread of the piston, whereby also an inclined or curved surface with respect to the running surface of the piston is conceivable. A preferred but not necessarily required inclination can be seen in such an orientation, that the surface of the webs in the region of the bolt hole or the outer hub of the bolt zenloches lies further behind the running surface of the piston than the surface of the webs in the area of the lower edge of the ring field. It could also be thought of the Execute the surface of the webs in the shape of a groove, so that with sufficient stability weight is further reduced.

In Weiterbildung der Erfindung verlaufen die Stege parallel zueinander von dem Bolzenloch in Richtung des Ringfeldes. Dabei können die Stege innerhalb des Durchmessers des Bol zenloches angeordnet sein, tangential sich an dem Außenumfang des Bolzenloches an schließen oder auch außerhalb des Durchmessers des Bolzenloches angeordnet sein. In besonders vorteilhafter Weise sind die Stege in etwa tangential zu dem Außenumfang des Bolzenloches angeordnet, um so eine besonders optimale Kraftabstützung zu erzielen.In a development of the invention, the webs run parallel to one another from the bolt hole towards the ring field. The webs can be within the diameter of the bolt zenloches be arranged tangentially on the outer circumference of the bolt hole close or be arranged outside the diameter of the bolt hole. In the webs are particularly advantageously approximately tangential to the outer circumference of the Bolt hole arranged in order to achieve a particularly optimal power support.

In Weiterbildung der Erfindung verlaufen die Stege schräg zueinander von dem Bolzenloch in Richtung des Ringfeldes. Hierbei verlaufen die Stege in etwa V-förmig, wobei Ausgestal tungen denkbar sind, bei denen die Stege in ihrer Verlängerung durch die Achse des Bol zenloches oder außerhalb der Achse verlaufen können.In a development of the invention, the webs run obliquely to one another from the bolt hole towards the ring field. Here, the webs run approximately V-shaped, with Ausgestal lines are conceivable in which the webs in their extension through the axis of the Bol zenloches or outside of the axis.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Stege gerade und/oder bogenförmig ausgebildet. Je nach geometrischer Gestaltung des Bolzens kann es von Vorteil sein, zur Erzielung einer optimalen Kraftabstützung die Stege gerade bzw. bogenförmig auszugestalten. Somit ste hen also mehrere Möglichkeiten zur Verfügung, zur optimalen Kraftabstützung und Verringe rung der Zug- und Druckspannungen die Stege zu gestalten.In a development of the invention, the webs are straight and / or curved. Each after the geometric design of the bolt, it can be advantageous to achieve a Optimal power support to design the bars straight or arched. So ste There are several options available for optimal power support and reduction tensile and compressive stresses to design the webs.

In Weiterbildung der Erfindung liegt die Fläche des Bolzenfensters tiefer als eine Fensterflä che um die Außennabe des Bolzenloches herum. Dadurch kann bei gleichzeitiger Beibehal tung der optimalen Kraftabstützung das Gewicht des Kolbens weiter verringert werden, wo bei ein weiterer Vorteil darin zu sehen ist, daß diese Vertiefung des Bolzenfensters schon bei der Gießform für den Kolben berücksichtigt werden kann und somit zu keinen höheren Kosten bei der Herstellung des Kolbens führt. Neben der Gewichtsersparnis ist auch der Vorteil der Materialersparnis und somit einer Kostenreduzierung gegeben, wobei sich dies gerade bei einer Serienproduktion in hohen Stückzahlen (Bandende!!!) positiv bemerkbar macht.In a further development of the invention, the area of the bolt window is lower than a window area around the outer hub of the bolt hole. This can be while maintaining tion of the optimal force support the weight of the piston can be further reduced where Another advantage is that this depression of the bolt window already can be taken into account in the mold for the piston and therefore not higher Leads to manufacturing costs of the piston. In addition to saving weight, there is also Advantage of material savings and thus a cost reduction, given this Particularly noticeable in series production in large numbers (end of tape !!!) makes.

Verschiedene Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Kolbens, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, sowie Spannungsverläufe im Kolbenbodenbereich von Kolben gemäß dem Stand der Technik und dem erfindungsgemäßen Kolben sind im folgenden er läutert und anhand der Figuren beschrieben.Different embodiments of the piston according to the invention to which the invention but is not limited, as well as voltage profiles in the piston crown area of pistons according to the prior art and the piston according to the invention, he is in the following explains and described with reference to the figures.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1: einen erfindungsgemäß ausgestalteten Kolben, Fig. 1: a piston configured according to the invention,

Fig. 2: einen erfindungsgemäß ausgestalteten Kolben in einer weiteren Ausführungsform, Fig. 2: a piston configured according to the invention in a further embodiment,

Fig. 3 und 4: Kolben nach dem Stand der Technik und Durchbiegungen sowie Spannungsverläufe im Kolbenbodenbereich, FIGS. 3 and 4: piston according to the prior art and deflections and stresses in the piston head base portion,

Fig. 5: ein erfindungsgemäßer Kolben und die Durchbiegungen bzw. der Spannungs verlauf im Kolbenbodenbereich. Fig. 5: a piston according to the invention and the deflections or the stress curve in the piston crown area.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäß ausgestalteten Kolben 1, der einen Kolbenschaft 2 und ein sich an dem Kolbenschaft 2 anschließendes Ringfeld 3 aufweist. Im Bereich des Kolben schaftes 2 ist in an sich bekannter Weise ein Bolzenloch 4 zur Aufnahme eines Bolzens vor handen, mit dem der Kolben 1 über eine nicht gezeigte Pleuelstange verbunden wird. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist um das Bolzenloch 4 herum eine Außennabe 5 angeordnet, so daß mittels der Außennabe 5 und der darum vorhandenen Fensterfläche 6, die tiefer liegt, sowohl eine Verstärkung des Bolzenloches 4 als auch eine Gewichtsersparnis erzielt wird. Wäre diese tieferliegende Fensterfläche 6 auch im Bereich zwischen der Au ßennabe 5 und der Unterkante des Ringfeldes 3 vorhanden, wäre damit eine Schwächung des Kolbens 1 gegeben, die in nachteiliger Weise zu den schon beschriebenen Spannungen im Kolbenbodenbereich führen würde (siehe hierzu auch Fig. 3). Fig. 1 shows a piston 1 according to the invention configured having a piston skirt 2 and an adjoining to the plunger shaft ring 2 Field 3. In the area of the piston shaft 2 , a bolt hole 4 for receiving a bolt is present in a known manner, with which the piston 1 is connected via a connecting rod, not shown. In the embodiment shown in FIG. 1, an outer hub 5 is arranged around the bolt hole 4 , so that both the reinforcement of the bolt hole 4 and a weight saving are achieved by means of the outer hub 5 and the window surface 6 which is around it, which is lower. If this deeper-lying window surface 6 were also present in the area between the outer hub 5 and the lower edge of the ring field 3 , this would weaken the piston 1 , which would disadvantageously lead to the stresses already described in the piston crown area (see also FIG. 3 in this regard) ).

Erfindungsgemäß sind daher Stege 7 vorgesehen, die sich von der Außennabe 5 in Rich tung des Ringfeldes 3 erstrecken. Durch den Teilbereich der Außennabe 5, die beiden, hier schräg verlaufenden Stege 7 sowie die mit der Bezugsziffer 8 bezeichnete Unterkante des Ringfeldes 3 wird ein Bolzenfenster 9 erzeugt, wodurch die schon beschriebene optimale Kraftabstützung, einhergehend mit einer Gewichtsersparnis, erzielt wird. Die Fläche in der Tiefe des Bolzenfensters 9 kann auf dem gleichen Niveau liegen wie die Fensterfläche 6; denkbar ist auch, daß die Fläche des Bolzenfensters 9 gegenüber der Fensterfläche 6 ver tieft angeordnet ist, um weiteres Material einzusparen. Je nach Konstruktion und geometri scher Ausführung des Kolbens 1 ist es auch denkbar, daß das Bolzenfenster 9 über den Bolzen bis in die Mitte des Kolbens 1 hineinreicht.According to the invention, webs 7 are therefore provided, which extend from the outer hub 5 in the direction of the ring field 3 . A bolt window 9 is generated by the partial area of the outer hub 5 , the two webs 7 , which run obliquely here, and the lower edge of the ring field 3 , which is designated by the reference number 8 , whereby the already described optimal force support, along with a weight saving, is achieved. The area in the depth of the bolt window 9 can be at the same level as the window area 6 ; It is also conceivable that the surface of the bolt window 9 is arranged deep compared to the window surface 6 in order to save further material. Depending on the design and geometrical design of the piston 1 , it is also conceivable that the bolt window 9 extends over the bolt into the middle of the piston 1 .

In Fig. 1 ist gezeigt, daß die beiden Stege 7 schräg zueinander verlaufen. Zur optimalen Kraftabstützung ist es erforderlich, daß die Stege 7 am Innendurchmesser des Bolzenloches 4 tangential anliegen oder weiter in Richtung der Mittenachse des Bolzenloches 4 angeord net sind. Eine schräge Anordnung der Stege 7 außerhalb des Bolzenloches 4 oder tangenti al zu dem Bolzenloch 4 ist zwar auch denkbar, jedoch ist dann die Wirkung der Kraftabstüt zung nicht so optimal, als wenn die Stege 7 innerhalb des Bolzenloches 4 angeordnet sind. Ebenso können, aber müssen nicht, die Längsachsen der Stege 7 die Mittelachse des Bol zenloches 4 schneiden.In Fig. 1 it is shown that the two webs 7 run obliquely to each other. For optimal force support, it is necessary that the webs 7 lie tangentially on the inside diameter of the bolt hole 4 or are further arranged in the direction of the center axis of the bolt hole 4 . An oblique arrangement of the webs 7 outside the bolt hole 4 or tangenti al to the bolt hole 4 is also conceivable, but then the effect of the Kraftabstü tion is not as optimal as if the webs 7 are arranged within the bolt hole 4 . Likewise, but not necessarily, the longitudinal axes of the webs 7 intersect the central axis of the Bol zenloches 4 .

In Fig. 2 ist der schon in Fig. 1 gezeigte Kolben 1 ausschnittsweise gezeigt, wobei hier dar gestellt ist, daß die Stege 7 parallel zueinander verlaufen. Bei dieser Ausführungsform ver laufen die Stege 7 in etwa tangential zu dem Bolzenloch 4, wobei es auch denkbar ist, daß die Stege 7 parallel zueinander innerhalb des Bolzenloches 4 oder außerhalb verlaufen kön nen.In Fig. 2 the piston 1 already shown in Fig. 1 is shown in sections, it being shown here that the webs 7 run parallel to each other. In this embodiment, the webs 7 run approximately tangentially to the bolt hole 4 , it also conceivable that the webs 7 can run parallel to one another within the bolt hole 4 or outside.

In Bezug auf die Stege 7, sowohl schräg als auch parallel verlaufend, sei noch erwähnt, daß diese je nach geometrischer Gestaltung des Kolbens 1 nicht nur ausgehend von dem Bol zenloch 4 (bzw. der Außennabe 5) in Richtung der Unterkante 8 des Ringfeldes 3 verlaufen müssen, sondern es auch denkbar ist, daß diese Stege ausgehend von dem Bolzenloch 4 sich in Richtung der Unterkante des Kolbenschaftes 2 (also der dem Ringfeld 3 abgewand ten Ende) erstrecken können. Ebenso ist noch zu erwähnen, daß das Bolzenfenster 9 nicht planparallel oder parallel zu der Lauffläche des Kolbens 1 ausgebildet sein muß, sondern daß es gerade im Übergangsbereich zu den Stegen 7 bzw. zu der Unterkante 8 bzw. zu der Außennabe 5 durch Materialanhäufung verstärkt werden kann (gerundeter Übergang). Auch dadurch ergibt sich eine bessere Kraftabstützung. Während bisher symmetrische Anordnun gen der Stege 7 gezeigt sind, sind auch je nach Geometrie des Kolbens asymmetrische An ordnungen der Stege 7 möglich und ggf. je nach Kräfteverlauf zu bevorzugen.With regard to the webs 7 , both inclined and parallel, it should also be mentioned that, depending on the geometric design of the piston 1, not only starting from the bolt zenloch 4 (or the outer hub 5 ) in the direction of the lower edge 8 of the ring field 3 must run, but it is also conceivable that these webs can extend from the bolt hole 4 in the direction of the lower edge of the piston skirt 2 (that is, the end of the ring field 3 th end). It should also be mentioned that the bolt window 9 does not have to be plane-parallel or parallel to the running surface of the piston 1 , but that it is reinforced in the transition area to the webs 7 or to the lower edge 8 or to the outer hub 5 by material accumulation can (rounded transition). This also results in better power support. Whereas previously symmetrical Anordnun shown gen of the webs 7, asymmetrical An are also depending on the geometry of the piston systems of the webs 7 possible and preferable, if necessary, depending on the flow of forces.

In den Fig. 3 und 4 sind Ausführungen von Kolben gezeigt, bei denen in nachteiliger Weise eine Verformung des Kolbenbodenbereiches stattfindet.In FIGS. 3 and 4 embodiments are shown of pistons in which disadvantageously deformation of the piston head portion takes place.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform befindet sich rechts und links und im Bereich zwischen dem Bolzenloch und der Unterkante des Ringfeldes (das hier vereinfacht darge stellt ist) ein durchgehender Bereich, der mit der Bezugsziffer 10 versehen und schraffiert dargestellt ist. Aufgrund dieses durchgehenden Bereiches 10 kommt es zu dem oberhalb des Kolbens 1 gezeigten Spannungsverlauf 11, wobei dieser gestrichelt gezeichnete Span nungsverlauf der nachteiligen Wölbung des Kolbenbodenbereiches des Kolbens 1 ent spricht. Aufgrund dieses Spannungsverlaufes 11 und den daraus resultierenden Spannun gen im Kolbenbodenbereich kommt es zu den eingangs schon geschilderten nachteiligen Verformungen insbesondere von Muldenrandbereichen, die zu einer Zerstörung des ge samten Kolbens führen können. In the embodiment shown in FIG. 3, there is a continuous area on the right and left and in the area between the bolt hole and the lower edge of the ring field (which is shown here in simplified form), which is provided with the reference number 10 and hatched. Because of this continuous area 10 , the voltage curve 11 shown above the piston 1 occurs , this voltage curve drawn in dashed lines corresponding to the disadvantageous curvature of the piston crown area of the piston 1 . Because of this stress curve 11 and the resulting stresses in the piston crown area, the above-mentioned disadvantageous deformations occur, in particular of trough edge areas, which can lead to destruction of the entire piston.

Fig. 4 zeigt eine weitere Maßnahme, mit der der Spannungsverlauf beeinflußt werden kann. Ausgehend von der Außennabe 5 des Bolzenloches 4 ist hier ein breiter Bereich vorgese hen, der schraffiert dargestellt ist und die Bezugsziffer 12 aufweist. Dieser breite Bereich führt zwar, wie dies in dem Spannungsverlauf 13 erkennbar ist, zu einer Abflachung des Verlaufes und damit zu einer Verringerung der Wölbung des Kolbenbodenbereiches, wobei diese Abflachung und Verringerung der Wölbung noch nicht zufriedenstellend ist. Diese ist insbesondere bei Kolben, die komplex ausgeformte Mulden im Kolbenbodenbereich aufwei sen, immer noch nicht ausreichend, da der komplex ausgeführte Kolbenbodenbereich zum Teil recht dünne Muldenränder erfordert, die von dem Verlauf 13 bei der Ausgestaltung des Kolbens gemäß Fig. 4 immer noch zerstört werden. Fig. 4 shows a further measure by which the voltage curve can be influenced. Starting from the outer hub 5 of the bolt hole 4 , a broad area is provided here, which is shown hatched and has the reference number 12 . This broad area leads, as can be seen in the stress curve 13 , to a flattening of the curve and thus to a reduction in the curvature of the piston crown region, whereby this flattening and reduction in the curvature is not yet satisfactory. This is still not sufficient, particularly in the case of pistons which have complexly shaped depressions in the piston crown area, since the complex piston crown area in some cases requires very thin depression edges which are still destroyed by the course 13 in the configuration of the piston according to FIG. 4 .

In Fig. 5 ist nun der erfindungsgemäß ausgestaltete Kolben 1 gezeigt, wobei anhand der gestrichelten Linie des Spannungsverlaufes 14 deutlich wird, daß dieser Verlauf 14 nun in etwa wellenförmig ist, insgesamt jedoch die Verformung des Kolbenbodenbereiches deutlich reduziert ist, was sich aus den Amplituden dieses wellenförmigen Verlaufes 14 eindeutig ergibt. Somit werden also aufgrund der günstigen Krafteinleitung und Kraftabstützung gleichzeitig die Zug- und Druckspannungen in den Muldenrandbereiche des komplex ge formten Kolbenbodenbereiches deutlich reduziert und Zerstörungen vermieden.In Fig. 5 of the invention designed according to flask 1, there is shown, in which is apparent from the dashed line of the voltage curve 14, that this curve 14 is now approximately wavy, however, the deformation of the piston head portion as a whole is significantly reduced, which at this from the amplitudes undulating course 14 clearly results. Thus, due to the favorable introduction of force and the support of the force, the tensile and compressive stresses in the bowl edge regions of the complexly shaped piston crown region are simultaneously significantly reduced and destruction is avoided.

Claims

1. Piston ( 1 ), in particular for an internal combustion engine, which has a piston shaft ( 2 ) having a bolt hole ( 4 ) and a ring field ( 3 ) adjoining it, characterized in that, starting from the bolt hole ( 4 ), webs ( 7 ) in the direction of the ring field ( 3 ) and / or in the direction of the end of the piston shaft ( 2 ) facing away from the ring field ( 3 ).

2. Piston ( 1 ) according to claim 1, characterized in that at least partially around the Bol zenloch ( 4 ) around an outer hub ( 5 ) is arranged, which together with the webs ( 7 ) and a lower edge ( 8 ) of the ring field ( 3rd ) forms at least one bolt window ( 9 ).

3. Piston ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the surface of the webs ( 7 ) is arranged parallel, inclined or curved to the surface of the piston ( 1 ).

4. Piston ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the webs ( 7 ) run parallel to each other from the bolt hole ( 4 ) in the direction of the ring field ( 3 ) ver.

5. Piston ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the webs ( 7 ) obliquely fen from one another from the bolt hole ( 4 ) in the direction of the ring field ( 3 ).

6. Piston ( 1 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the webs ( 7 ) are straight and / or arcuate in the longitudinal direction.

7. Piston ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the bolt window ( 9 ) is lower than a window surface ( 6 ) around the outer hub ( 5 ).

8. Piston ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the transition region between the bolt window ( 8 ) and the outer hub ( 5 ) and / or the webs ( 7 ) and / or the lower edge ( 8 ) of the ring field ( 3rd ) is reinforced.