DE3812479A1 - Piston for an internal combustion engine - Google Patents

Piston for an internal combustion engine

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Abstract

This piston with an approximately circular cylindrical cross-section is composed of a light alloy. It is formed by a piston head, a ring area, a piston skirt and piston pin bosses provided with bores. For optimising the weight of the piston, that is minimising its weight, it has thicker sections with recesses, which extend between piston heads and piston pin bosses.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben für eine Brennkraftmaschine der Hubkolbenbauart, die beispielsweise im Zweitakt-Verfahren arbeitet, wobei der Kolben mit etwa kreiszylindrischem Querschnitt vorzugsweise aus einer Leichtmetall-Legierung besteht und einen Kolbenboden, eine Ringzone und mit Bohrungen versehene Bolzennaben umfaßt.The invention relates to a piston for an internal combustion engine Reciprocating type, which works for example in the two-stroke process, wherein the piston with an approximately circular cylindrical cross section is preferably made of a Light alloy consists of a piston crown, an annular zone and with Bores provided pin hubs.

An Hubkolben für Zweitakt-Hochleistungsbrennkraftmaschinen, beispielsweise für Motorrad-Wettbewerbseinsätze, werden bezüglich niedrigem Gewicht große Anforderungen gestellt, namentlich um die hin- und hergehenden Massen bei hohen Drehzahlen dieser Maschinen in einem definierten Rahmen zu halten.On reciprocating pistons for two-stroke high-performance internal combustion engines, for example for motorcycle competitions, become big in terms of low weight Requirements, especially regarding the back and forth masses to keep the high speeds of these machines within a defined framework.

In der DE-AS 10 55 292 wird ein gegossener Kolben gezeigt, der zwischen Kolbenboden und den Bolzennaben Hinterschnitte aufweist, damit das Kolbengewicht kleingehalten wird. Solche Maßnahmen erfordern einen beachtlichen Werkzeugaufwand und lassen sich nur bei gegossenen Kolben verwirklichen; für gepreßte oder geschmiedete Kolben sind sie indessen ungeeignet.In DE-AS 10 55 292 a cast piston is shown which between Piston head and the pin boss has undercuts so that Piston weight is kept small. Such measures require one considerable tool effort and can only be used with cast pistons realize; however, they are for pressed or forged pistons not suitable.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, an einem Kolben für eine Brennkraftmaschine solche Vorkehrungen zu treffen, daß sein Gewicht bei gegebener Größe und guter Funktion sowie weitgehend unabhängig von seiner Herstellungsart - geschmiedet, gepreßt, gegossen - relativ kleingehalten werden kann.It is therefore an object of the invention to take such precautions on a piston for an internal combustion engine that its weight can be kept relatively small for a given size and good function and largely independently of its type of manufacture - forged, pressed, cast.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale enthalten die ihm nachfolgenden Patentansprüche.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of Claim 1 solved. Further features embodying the invention contain the following claims.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß durch die Ausnehmungen in den Verdickungen der Kolben bezüglich Gewicht derart optimierbar - Gwichtsreduktion gegenüber bekannten Kolben zwischen 10 und 15% - ist, daß er für den Betrieb in leistungsstarken Hubkolben-Brennkraftmaschinen, insbesondere hochdrehenden Zweitaktern ausgezeichnete Eigenschaften besitzt. Dabei weist dieser Kolben bei guter Dichtigkeit eine hohe Festigkeit sowie funktionsgerechte Wärmeübergänge auf. Diese Gewichtsreduktionsmaßnahmen, die sich auf einfache Weise verwirklichen lassen, eignen sich nicht nur für geschmiedete oder gepreßte Kolben, sondern auch für solche, die im Gießverfahren hergestellt sind.The main advantages achieved with the invention are the following: that through the recesses in the thickening of the pistons in terms of weight so optimizable - weight reduction compared to known pistons between 10  and 15% - is that it is powerful for operation Reciprocating internal combustion engines, especially high-revving two-stroke engines has excellent properties. This piston shows good Tightness, high strength and functional heat transfer. These weight loss measures that are easily accomplished are not only suitable for forged or pressed pistons, but also for those that are produced in the casting process.

In der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt, die nachstehend näher beschrieben sind.In the drawing, embodiments of the invention are shown are described in more detail below.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kolbens, teilweise im Schnitt, Fig. 1 is a side view of a piston, partly in section,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 2 shows a section along the line II-II of Fig. 1,

Fig. 3 eine Teilansicht der Fig. 1 mit einer anderen Ausführungsform, Fig. 3 is a partial view of FIG. 1 with a different embodiment,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3. Fig. 4 shows a section along the line IV-IV of FIG. 3.

Ein Kolben 1 für eine nicht näher gezeigte Brennkraftmaschine der Hubkolbenbauart, die im Zweitakt-Verfahren arbeitet, weist eine zylindrische Gestalt mit kreisförmigem Querschnitt auf. Er besteht aus einer Leicht­ metall-Legierung und ist im Preß- oder Schmiedeverfahren hergestellt. Außerdem umfaßt der Kolben 1 einen Kolbenboden 2, eine Ringzone 3, einen Kolbenschaft 4 sowie Bolzennaben 5, 6, die mit Bohrungen 7, 8 versehen sind.A piston 1 for an internal combustion engine of the reciprocating piston type, which is not shown in more detail, and which operates in the two-stroke process, has a cylindrical shape with a circular cross section. It consists of a light metal alloy and is manufactured in a pressing or forging process. In addition, the piston 1 comprises a piston crown 2 , an annular zone 3 , a piston shaft 4 and pin bosses 5 , 6 , which are provided with bores 7 , 8 .

Zur Gewichtsoptimierung - möglichst geringes Gewicht - weist der Kolben 1 vom Kolbenboden 2 und Kolbenschaft 4 umgebene Verdickungen 10, 11 auf, die mit Ausnehmungen 12, 13 versehen sind. Die Verdickungen 10, 11 bzw. Ausnehmungen 13, 14 erstrecken sich quer zur Hauptaxialrichtung A-A des Kolbens 1 bzw. zu seiner Mittellängsebene B-B; ebenso zur Kolbenbolzenachse C-C. Dabei sind die beiden mit parallelem Abstand zueinander verlaufenden Verdickungen 10, 11 bzw. Ausnehmungen 13, 14 zwischen den Bolzennaben 5, 6 und dem Kolbenboden 2 angeordnet, wobei die Ausnehmungen 13, 14 zu den Bohrungen 7, 8 der Bolzennaben 5, 6 einen geringeren Abstand als zu dem Kolbenboden 2 aufweisen, was durch die Abstände D 1 < D 2 verdeutlicht ist. To optimize weight - as light as possible - the piston 1 has thickenings 10 , 11 surrounded by the piston crown 2 and piston skirt 4 , which are provided with recesses 12 , 13 . The thickenings 10 , 11 or recesses 13 , 14 extend transversely to the main axial direction AA of the piston 1 or to its central longitudinal plane BB ; also to the piston pin axis CC . The two thickenings 10 , 11 or recesses 13 , 14, which run parallel to one another, are arranged between the pin bosses 5 , 6 and the piston crown 2 , the recesses 13 , 14 to the holes 7 , 8 of the pin bosses 5 , 6 being smaller Have a distance from the piston crown 2 , which is illustrated by the distances D 1 < D 2 .

Die Ausnehmungen 13, 14 werden durch Bohrungen 15, 16 gebildet, die vom Kolbenschaft 4 aus als Einbohrungen in den Kolben 1 eingearbeitet sind. Im Ausführungsbeispiel sind beide Bohrungen 15, 16 von der Kolbenrückseite F aus eingebracht, die entfernt vom nicht dargestellten Überströmkanal der Zweitakt-Brennkraftmaschine verläuft. Denkbar ist auch, die Bohrungen 15, 16 von einer anderen Kolbenseite aus hinzubringen. Die Bohrungen 15, 16 enden jenseits der Mittellängsebene B-B bei G - Fig. 2.The recesses 13 , 14 are formed by bores 15 , 16 which are machined from the piston skirt 4 as bores in the piston 1 . In the exemplary embodiment, both bores 15 , 16 are made from the piston rear F , which runs away from the overflow channel, not shown, of the two-stroke internal combustion engine. It is also conceivable to bring the bores 15 , 16 from another side of the piston. The bores 15 , 16 end beyond the central longitudinal plane BB at G - FIG. 2.

Der Durchmesser E 1 der Bohrungen 15, 16 ist zwischen 15 und 25% kleiner als der Durchmesser E 2 der Bohrungen 7, 8 der Bolzennaben 5, 6, in die ein Kolbenbolzen eingesetzt ist, der ein Pleuel mit dem Kolben 1 verbindet (nicht gezeigt).The diameter E 1 of the bores 15 , 16 is between 15 and 25% smaller than the diameter E 2 of the bores 7 , 8 of the pin bosses 5 , 6 , into which a piston pin is inserted, which connects a connecting rod to the piston 1 (not shown ).

Gemäß Fig. 2 sind die kleinsten Wandstärken W 1 und W 2 der Verdickung 11 auf der dem Kolbenschaft 4 abgekehrten Seite und der ihm zugekehrten Seite im wesentlichen gleich.Referring to FIG. 2, the smallest wall thicknesses W 1 and W 2 of the thickening 11 on the side facing away from the piston shaft 4 and the side facing it are substantially equal.

Der Kolben 17 nach Fig. 3 ist im Gießverfahren hergestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die Verdickungen 18 mit im Querschnitt viereckigen Ausnehmungen 19 versehen; andere Querschnittsformen - elliptische, dreieckige oder nierenförmige - sind ebenfalls denkbar. Die Ausnehmungen 19 sind beim Gießen des Kolbens 17 in letzteren eingebracht.The piston 17 according to FIG. 3 is produced in the casting process. In this embodiment, the thickenings 18 are provided with recesses 19 which are square in cross section; other cross-sectional shapes - elliptical, triangular or kidney-shaped - are also conceivable. The recesses 19 are made when the piston 17 is cast in the latter.

Claims (8)

1. Kolben für eine Brennkraftmaschine der Hubkolbenbauart, die beispielsweise im Zweitakt-Verfahren arbeitet, wobei der Kolben mit etwa kreiszylindrischem Querschnitt vorzugsweise aus einer Leichtmetall-Legierung besteht und einen Kolbenboden, eine Ringzone und mit Bohrungen versehene Bolzennaben umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1; 17) zur Gewichtsoptimierung mit Ausnehmungen (13, 14; 19) versehen ist, die sich in Verdickungen (10; 11; 18) des Kolbens (1, 17) zwischen dem Kolbenboden (2) und den Bolzennaben (5, 6) erstrecken.1. Piston for an internal combustion engine of the reciprocating type, which works, for example, in the two-stroke process, the piston having an approximately circular cylindrical cross section preferably consisting of a light metal alloy and comprising a piston crown, an annular zone and pin bosses provided with bores, characterized in that the piston ( 1 ; 17 ) for weight optimization is provided with recesses ( 13 , 14 ; 19 ), which are in thickened portions ( 10 ; 11 ; 18 ) of the piston ( 1 , 17 ) between the piston crown ( 2 ) and the pin bosses ( 5 , 6 ) extend. 2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (13, 14; 19) senkrecht zu einer Kolben-Mittellängsebene (B-B) bzw. Kolbenbolzenachse (C-C) ausgerichtet sind.2. Piston according to claim 1, characterized in that the recesses ( 13 , 14 ; 19 ) are aligned perpendicular to a piston central longitudinal plane (BB) or piston pin axis (CC) . 3. Kolben nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) zwei Verdickungen (10, 11; 18) mit Ausnehmungen (13, 14; 19) aufweist, die mit parallelem Abstand zueinander verlaufen.3. Piston according to claims 1 and 2, characterized in that the piston ( 1 ) has two thickenings ( 10 , 11 ; 18 ) with recesses ( 13 , 14 ; 19 ) which are parallel to each other. 4. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (13, 14; 19) einen geringeren Abstand (D 1 < D 2) zu den Bohrungen (7, 8) der Bolzennaben (5, 6) als zum Kolbenboden (2) aufweisen.4. Piston according to claim 1, characterized in that the recesses ( 13 , 14 ; 19 ) a smaller distance ( D 1 < D 2 ) to the bores ( 7 , 8 ) of the pin bosses ( 5 , 6 ) than to the piston head ( 2 ) exhibit. 5. Kolben, der im Preß- oder Schmiedeverfahren hergestellt ist, nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (13, 14) Bohrungen (15, 16) sind, die vom Kolbenschaft (4) aus als Einbohrungen in den Kolben (1) eingearbeitet sind.5. Piston, which is made in the pressing or forging process according to claims 1 to 3, characterized in that the recesses ( 13 , 14 ) are bores ( 15 , 16 ) which from the piston shaft ( 4 ) as bores in the Pistons ( 1 ) are incorporated. 6. Kolben, der im Gießverfahren hergestellt ist, nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (19) im Querschnitt viereckig, elliptisch oder nierenförmig sind, die beim Gießen des Kolbens (1) in diesen eingebracht sind. 6. piston which is produced in a casting process, according to claims 1 to 3, characterized in that the recesses (19) are square in cross-section, elliptical or kidney-shaped, are introduced into this during the casting of the piston (1). 7. Kolben nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (15, 16) der Verdickungen (10, 11) zwischen 15 und 25% kleiner sind als die Bohrungen (7, 8) der Bolzennaben (5, 6).7. Piston according to claims 1 and 5, characterized in that the bores ( 15 , 16 ) of the thickenings ( 10 , 11 ) are between 15 and 25% smaller than the bores ( 7 , 8 ) of the pin bosses ( 5 , 6 ) . 8. Kolben nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinsten Wandstärken (W 1 und W 2) der Augen (10, 11) auf der dem Kolbenschaft (4) abgekehrten Seite und der ihm zugekehrten Seite im wesentlichen gleich sind.8. Piston according to one or more of the preceding claims, characterized in that the smallest wall thicknesses ( W 1 and W 2 ) of the eyes ( 10 , 11 ) on the side facing away from the piston skirt ( 4 ) and the side facing it are essentially the same .
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