DE3887344T2

DE3887344T2 - Kolben für hubkolben-brennkraftmaschinen mit einem bestimmten verhältnis zwischen der kompressionshöhe und dem durchmesser des kolben.

Info

Publication number: DE3887344T2
Application number: DE89901632T
Authority: DE
Inventors: Benny Ballheimer; Stephen Shoup
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2008-12-28
Also published as: BR8807836A; JPH03502719A; JP2656640B2; EP0393142A1; WO1990004711A1; EP0393142B1; DE3887344D1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Kompaktmotorkolbenanordnung für einen Verbrennungsinotor mit hoher Ausgangsleistung und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Kolbenanordnung, die ein Stahlkolbenglied aufweist, das relativ hohen Verbrennungskammerdrücken und -temperaturen widerstehen kann.
In den letzten Jahren wurde verstärkt Wert gelegt auf Fahrzeugbrennstoffwirtschaftlichkeit, verminderte Emissionen und erhöhte Motorausgangsleistung. Diese Bewertung hat auch zu Verminderungen in Fahrzeug- und Motorpackungsgröße gefiihrt.
Wenn heutige Motoren, die mit Verbrennungskammerdrücken von bis zu 12 410 kPa (1800 psi) arbeiten, in Motoren mit höherer Ausgangsleistung umgewandelt werden, erfährt die Kolbenanordnung oder -konfiguration höhere Verbrennungskammerdrücke und thermische Temperaturen. Der gekühlte Verbundwerkstoff- oder Kompositkolben, der in US-A-4 581 983 gezeigt ist, ist ein Versuch, einen Kolben vorzusehen, der solchen erhöhten Drücken und Temperaturen widerstehen wird. Jedoch werden die oberen und unteren Teile jenes Kolbens durch Schweißen miteinander verbunden, was ein kostspieliges Verfahren ist, das vorzugsweise vermieden werden sollte.
Eine wünschenswertere Konstruktion zum Überwinden des hohen Verbrennungskammerdrucks und der thermischen Temperatur ist in US-A-4 056 044 gezeigt. Das oben genannte Patent lehrt die Verwendung einer komplizierten, zweistückigen, gelenkigen Kolbenanordnung. Jedoch wurde durch Experimentieren herausgefunden, daß die mit gegenwärtiger Technologie gegossenen Kolbenglieder ohne übermäßige Qualitätssicherungseinschränkungen nicht die hohe Festigkeit, den Sicherheitsfaktor und die Lebensdauer vorsehen, die in heutigen Motoren mit hohem Verbrennungskammerdruck erforderlich sind. Ausgiebiges Testen davon hat angezeigt, daß das praktische Wissensniveau über Gießverfahren ungenügend ist, um Verbrennungsdrücken von mehr als ungefähr 13 790 kPa (2000 psi) zu widerstehen. Insbesondere besaß eine übermäßige Anzahl der oberen Gußstahlkolbenglieder so viel Porosität, daß sich in ex perimentellen Tests vorzeitiges Versagen ergab. Andererseits waren einige wenige Gußstahlkolbenglieder mit relativ niedrigen Porositätsniveaus hergestellt worden, so daß sie ein relativ rigiroses Testprogramm überlebten. Während ausgedehnte Studien unternommen wurden, um die Porositätsniveaus in den Gußgliedern zu minimieren, blieben die Niveaus von einem praktischen Standpunkt her zu hoch. Entsprechend wurde es für Qualitätssicherungszwecke als notwendig erachtet, jedes Kolbenglied gründlich zu röntgen, und dies ist einfach zu teuer.
Zweitens ist der Vorteil des Kornflusses bei einem gegossenen Kolben vernachlässigbar und gibt dem Kolben, falls überhaupt, wenig zusätzliche strukturelle Festigkeit. Der erhöhte Verbrennungskaflerdruck und die thermische Temperatur bewirken, daß Kolben von dieser Bauart versagen, was Schaden am Motor und Standzeit des Fahrzeugs bewirkt.
US-A-4 662 047 offenbart einen einstückigen Kolben, der erzeugt wird durch Formpressen (Warmpressen, Gesenkformen) eines vorher geschmiedeten Rohlings, um einen ringförmigen zylindrischen Kragen darauf zu biegen. Jedoch ist das Patent nicht in der Lage, ein relativ niedriges Verhältnis der Kompressionshöhe zum Kolbendurchmesser, die Anwendung davon in Verbindung mit einem gelenkigen Kolben, oder seine Verwendung in einem Motor mit hohem Verbrennungskammerdruck zu lehren oder vorzuschlagen.
US-A-4 704 950 lehrt die Verwendung eines einstückigen, extrem leichten, nicht-gelenkigen Kolbens mit niedriger Reibung und mit einem Verhältnis der Kompressionshöhe zu dem Kolbendurchmesser von 0,20 bis 0,35. Der durch dieses Patent gelehrte Bereich ist nicht akzeptabel, wenn der Kolben in einem Motor mit hohem Verbrennungskammerdruck verwendet wird auf Grund des Fehlens von ausreichender struktureller Integrität. Beispielsweise haben analytische Daten gezeigt, daß der Teil, der die Ringe trägt, nicht den Belastungen widerstehen könnte und strukturell versagen würde.
Zusätzlich zu Porositätsbetrachtungen sei bemerkt, daß die strukturelle Form und Festigkeit jedes Elements eines gelenkigen Kolbens in einem ständigen Zustand der Modifizierung ist, um höheren Druckbelastungen und thermisch induzierten Kräften besser zu widerstehen und kostengünstiger zu sein. Beispielsweise gibt Society of Automotive Engineers, Inc., Artikel Nr. 770031 von M. D. Roehle, mit dem Titel "Kolben für Hochleistungsdieselmotoren" ("Pistons for High Output Diesel Engines") eine Anzeige für eine große Anzahl von Labortests, die in der ganzen Welt mit den einzelnen Elementen durchgeführt wurden. Dieser Artikel beschreibt auch eine Anzahl von Betrachtungen oder Gesichtspunkten, um Riß- oder Bruchprobleme in Leichtlegierungs- oder Aluminiumkolbengliedern zu minimieren, die in erster Linie aus thermischen Beschränkungen herrühren. Ein Gesichtspunkt umfaßt den Wunsch, den Abstand zwischen der Oberkante der Gelenkstiftbohrung und der Unterseite der Krone bzw. des Oberteils zu vergrößern, um die Belastungen im Stiftbohrungsbereich zu vermindern. Jedoch wird es in starkem Gegensatz dazu mehr und mehr wichtig, die sogenannte kritische Höhe "CH" (critical height) des Kolbenglieds zu vermindern, die definiert ist durch den höhenmäßigen Abstand zwischen der Oberseite davon und der Mittelachse des Gelenkstifts, um erhöhte Kompaktheit oder verminderte Motorpackungsgröße vorzusehen und die Gesamtkosten zu senken.
Was daher benötigt wird, ist eine Kolbenanordnung für einen Motor mit hoher Ausgangsleistung und ein Kolbenglied dafür, das zu einem kontinuierlichen und effizienten Betrieb fähig ist bei Verbrennungskammerdrücken oberhalb von ungefähr 13 790 kPA (2000 psi) und vorzugsweise im Bereich von ungefähr 15 170 kPa (2200 psi). Ferner sollte das Kolbenglied relativ leicht herzustellen sein, und zwar dadurch, daß es eine Gestalt oder Konfiguration besitzt, die im wesentlichen frei ist von komplizierten Formen, um dessen Herstellung zu gestatten. Darüber hinaus sollte der obere Teil des Kolbenglieds vorzugsweise so glatt und symmetrisch wie möglich sein, um Belastungsanstiege und/oder eine Verzerrung auf Grund thermischer Differenzen zu vermeiden. Weiterhin sollte die Kompressionshöhe "CH" des Kolbenglieds vorzugsweise so klein sein, wie es strukturell praktisch ist, um die Kompaktheit zu maximieren.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben beschriebenen Probleme zu überwinden.
US-A-4 180 027 zeigt eine gelenkige Kolbenanordnung gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine derartige Kolbenanordnung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 auf.
Die Schürze kann eine allgemein elliptische oder leicht elliptische Form besitzen.
Das Kolbenglied kann verwendet werden in einem Motor mit hohen Verbrennungskammerdruck, und zwar mit einem Verbrennungskammerdruck von mehr als 13 790 kPa (2000 psi).
Die vorliegende Erfindung sieht strukturelle Glieder vor, die eine einfache, kostengünstige und leichtgewichtige Lösung darstellen, um erhöhten Verbrennungsdrücken und Verbrennungstemperaturen heutiger und zukünftiger Motoren zu widerstehen.
In den beigefügten Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen schematischen, fragmentarischen, vertikalen Querschnitt einer Motorkolbenanordnung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
Fig. 2 ist ein vertikaler Längschnitt eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Kolbenanordnung, gesehen entlang der Linie II-II;
Fig. 3 ist ein vergrößerter, fragmentarischer Teil des oberen Umfangsbereichs des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Kolbenglieds, um die Konstruktionseinzelheiten davon besser zu zeigen;
Fig. 4 ist eine Draufsicht des in Fig. 2 gezeigten Kolbenglieds, gesehen entlang der Linie IV-IV;
Fig. 5 ist eine Draufsicht der in Fig. 2 gezeigten Kolbenschürze allein, gesehen entlang der Linie V-V;
Fig. 6 ist ein vergrößerter, fragmentarischer Schnitt des oberen Umfangsbereichs des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Kolbenglieds, der die Flußlinien eines einfach geschmiedeten Kolbenglieds zeigt, wobei nur ein Teil der Kühlausnehmung geschmiedet ist; und
Fig. 7 ist ein vergrößerter, fragmentarischer Schnitt des oberen Umfangsbereichs des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Kolbenglieds, der die Flußlinien eines geschmiedeten Kolbenglieds zeigt mit einer tief geschmiedeten Kühlausnehmung.
Mit Bezug nun auf die Fig. 1 und 2 umfaßt ein Verbrennungsmotor 10 der Mehrzylinderbauart einen unteren Block 12, einen oberen Block oder Abstandshalterblock 14 und einen Zylinderkopf 16, die in der üblichen Weise starr aneinander gesichert bzw. befestigt sind, und zwar durch eine Vielzahl von Befestigungsmitteln oder Bolzen 18, die durch den Kopf und den Block hindurchgehen und die schraubgewindemäßig in dem Bodenblock aufgenommen sind. Eine mittig getragene Zylinderauskleidung 48 besitzt einen oberen Teil 52, der in dem oberen Blockteil 14 positioniert ist und mit einem Kühlmittelstrom darum herum versehen ist. Der Motor 10 könnte jegliche herkömmliche Bauart besitzen.
Der Motor 10 umfaßt ferner eine Kühlölleitungsdüse 74, wie dies in dem unteren rechten Teil von Fig. 1 gezeigt ist. Diese Düse ist starr an dem unteren Block 12 gesichert bzw. befestigt und ist betriebsmäßig mit einer nicht gezeigten, herkömmlichen Druckölquelle assoziiert, um Öl oder ähnliches an eine gelenkige Kolbenanordnung 76 zu liefern.
Die Kolbenanordnung 76 des Motors 10 umf aßt ein oberes Stahlkolbenglied 78 und eine untere Aluminiumkolbenschürze 80, die schwenkbar auf einem Gelenkstift oder Kolbenbolzen 82 mit einer in Längsrichtung orientierten Mittelachse 84 angebracht sind. Der Gelenkstift besteht auch aus Stahlmaterial und besitzt eine äußere zylindrische Oberfläche 86 und eine zylindrische Bohrung 88 dahindurch zu Zwecken der Gewichtsverminderung. Eine herkömmliche Verbindungs- oder Pleuelstange 90 mit einer tipi- oder indianerzeltartigen Konfiguration besitzt ein oberes Augenende 92, und ein stahlverstärktes Bronze- Hülsenlager 94 darin ist betriebsmäßig mit dem Gelenkstift verbunden und wird davon angetrieben.
Das Stahlkolbenglied 78 besitzt einen oberen Teil 96 mit einer im wesentlichen zylindrischen Form und einem vorgewählten maximalen Durchmesser "D", wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Der obere Teil 96 besitzt eine obere Umfangsoberflache 98, die eben ist oder die auf einer Ebene senkrecht zu der Mittelachse 66 angeordnet ist, und eine Kronenoberfläche 100, die im vorliegenden Beispiel eine vollständig (maschinen-)bearbeitete Drehoberflache um die Mittelachse 66 herum ist. Im allgemeinen besitzt die Kronenoberfläche einen mittig angeordneten Scheitelteil 102, der höhenmäßig unterhalb der oberen Oberfläche angeordnet ist, einen umfangsmäßigen oder radial äußeren Stegteil 104, der im wesentlichen zylindrisch ist, und einen ringförmigen Trog 106, der glatt oder weich in die Scheitel- oder äußeren Stegteile übergeht. Die Kombination des Scheitelteils 102, des ringförmigen Trogs 106 und des äußeren Stegs 104 verbessert die Verbrennungseffizienz in großem Maße.
Wie am besten in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt das Kolbenglied 78 ferner eine rohrartige Wand 108, die von der Außenkante der oberen Oberfläche 98 herabhängt und die in aufeinanderfolgend herabhängender Reihenfolge um den gesamten Umfang herum einen oberen Steg 110, eine obere Ringnut 112 mit einer Keilstein- oder Schlußstein- oder keilartigen Querschnittsform, einen oberen mittleren Steg 114, eine mittlere Ringnut 116 mit rechteckigem Querschnitt, einen unteren mittleren Steg 118, eine untere Ringnut 120 mit rechteckigem Querschnitt und einen unteren Steg, der durch eine untere Endoberfläche 124 begrenzt wird. Eine ringförmige, radial nach innen weisende Wandoberfläche 126 wird auch durch die Wand 108 beschrieben und erstreckt sich von der Endoberfläche 124 nach oben. Der obere Teil 96 wird zusätzlich definiert durch eine ringförmige, radial nach außen weisende Wandoberfläche 128 und einen nach unten weisenden Übergangsteil 130, der in die Wandoberflachen 126 und 128 übergeht, um gemeinsam damit eine ringförmige Kühlausnehmung 132 einer genau definierten Querschnittsform zu definieren. Tatsächlich wird die Wandoberflache 128 durch einen oberen, vollständig konischen Teil 134 mit einem Neigungswinkel "A" bezüglich der Mittelachse 66 von ungefähr 12º, wie in Fig. 3 gezeigt, und einen vollständig zylindrischen Teil 136 darunter definiert. Auf der anderen Seite ist die Wandoberflache 126 vollständig konisch und besitzt einen Neigungswinkel "B" von ungefähr 1,7º. Als eine Alternative könnte die ringförmige Kühlausnehmung 132 jegliche Gestalt oder Konf iguration besitzen, die geschmiedet wird, wie beispielsweise die in Fig. 6 gezeigte, flache oder niedrige Ausnehmung, oder als eine Alternative, die in Fig. 7 gezeigte, tiefe Ausnehmung. Wie weiter in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, ist der Kornf luß, der durch ein Schmieden erhalten wird, durch unterbrochene Linien gezeigt.
Das Stahlkolbenglied 78 umfaßt ferner einen unteren Teil 158 einschließlich eines Paars herabhängender Stiftansätze oder -vorsprünge 160, die in die nach außen weisende Wandoberflache 128 des oberen Teils 96 übergehen und die auch in eine nach unten weisende, konkave Tasche 162 übergehen, die durch den oberen Teil definiert ist. Die konkave Tasche ist mit im wesentlichen gleichförmigem Abstand von dem Scheitelteil 102 der Kronenoberflache 100 weg angeordnet, um eine Krone 164 von im wesentlichen gleichförmiger Dicke "C" von ungefähr 4 oder 5 mm zu definieren, wie es in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Darüber hinaus zeigen und definieren diese Figuren einen relativ dünnen und im wesentlichen konisch orientierten Steg oder Schmalbereich 166 mit einer minimalen Dicke "W" von ungefähr 4 bis 7 mm zwischen dem Trog 106 und dem benachbart gelegenen Stegteil 104 der Kronenoberfläche 100 und der nach außen weisenden Wandoberflache 128. Jeder der Stiftansätze 160 besitzt eine Bohrung 168 dahindurch, die geeignet ist, individuell eine stahlverstärkte Bronze- Lagerhülse 170 darin aufzunehmen. Diese Lagerhülsen werden axial ausgerichtet, um den Gelenkstift 82 schwenkbar darin aufzunehmen.
Mit Bezug nun auf die Kolbenschürze 80 besitzt diese eine obere Umfangsoberflache 172 in enger, nicht-kontaktierender Beziehung mit der unteren Endoberfläche 124 des oberen Teils 86 des Kolbenglieds 78, wobei ein vollständig ringförmiger, nach oben weisender Öltrog 174 darin definiert ist. Sie besitzt ferner eine leicht elliptische, äußere Oberfläche 176 daherum , die von der oberen Oberfläche herabhängt. Die Schürze 80 besitzt ferner einen maximalen Durchmesser 177 und einen minimalen Durchmesser 177a. Ein Paar ausgerichteter Gelenkstiftaufnahmebohrungen 178 ist durch die Kolbenschürze hindurch gebildet und ist mit dem minimalen Durchmesser 177a axial ausgerichtet, und jede der Bohrungen besitzt eine Schnappringaufnahmenut 180 darin. Die Kolbenschürze ist somit schwenkbar auf dem Gelenkstift 72 angebracht, der gleitbar einfügbar in beiden Bohrungen positioniert ist. Übermäßige Bewegung des Schwenkstifts entlang der Achse 84 wird verhindert durch ein Paar von gespaltenen Rückhalteringen 182, die individuell in den Nuten 180 angeordnet sind.
Ein Paar von axial ausgerichteten Ansätzen oder Vorsprüngen 184 ist innerhalb der Schürze 80 definiert, so daß ein entsprechendes Paar von Schmierdurchlässen 186 vollständig axial dahindurch vorgesehen werden kann. Die Schmierdurchlässe sind diagonal einandergegenüberliegend positioniert, so daß die Schürze in jeder von zwei möglichen Positionen auf dem Gelenkstift 82 angebracht werden kann, und so daß zumindest einer davon mit der Öldüse 74 axial ausgerichtet sein wird. Die Schürze ist auch mit diagonal gegenüberliegenden, halbzylindrischen Ausnehmungen 188 versehen, die sich zu dem Boden der Schürze hin öffnen, um einen Freiraum von der Düse vorzusehen, wenn die Schürze in ihrer höhenmäßig niedrigsten Position hin- und herbewegt wird.

Industrielle Anwendbarkeit

Das Stahlkolbenglied 78 wird in dieser Anwendung mit einer gelenkigen Kolbenanordnung 76 verwendet. Die gelenkige Kolbenanordnung wird in einem Motor 10 mit hohem Verbrennungskammerdruck verwendet, und zwar mit einem Verbrennungskammerdruck von 15 170 kPa (2200 psi). Die gelenkige Kolbenanordnung 76 gestattet, daß die Ausgangsleistung erhöht wird, und vermindert die Motorpackungsgröße. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird die gelenkige Kolbenanordnung 76 mit einem Motor 10 verwendet, der eine mittig getragene Zylinderauskleidung 48 und eine zweiteilige Zylinderblockkonstruktion 12, 14 besitzt. Eine Flüssigkeitskühlung ist nur in dem oberen Block 14 des zweistückigen Blocks positioniert und sieht exzellente Kühlung oder Wärmeableitung für die Kolbenanordnung vor.
Beim Betrieb bewegt sich die gelenkige Kolbenanordnung nach unten zu dem unteren Totpunkt, woraufhin die Düse 74 Schmieröl in den damit ausgerichteten Schürzendurchlaß 176 leitet. Der Ölstrahl fährt nach oben fort, woraufhin er mit den Oberflächen der Kühlausnehmung 132 des Kolbenglieds 78 in Kontakt kommt und umfangsmäßig in unterschiedliche Richtungen gespritzt wird. Ein signifikanter Teil des Öls wird von dem Schürzentrog 174 eingefangen, wenn die Kolbenanordnung hin- und herbewegt wird, und wird weiter gleichmäßiger um das Innere des Kolbenglieds herum verteilt.
Mit Bezug auf Fig. 3 sei bemerkt, daß das obere Ende der Kühlausnehmung 132 höhenmäßig direkt unterhalb der oberen Umfangsoberfläche 98 des Kolbenglieds und innerhalb eines höhenmäßigen Abstandes davon von ungefähr 5 mm angeordnet ist, der durch den Buchstaben "E" bezeichnet ist. Es wurde geschlossen, daß das Verhältnis des Abstandes von "E" zum Kolbendurchmesser "D" unterhalb ungefähr 0,10 sein sollte, und vorzugsweise zwischen ungefähr 0,04 und 0,06 sein sollte. In einem Ausführungsbeispiel war der Durchmesser "D" 124 mm und der Abstand ,"E" war 5,5 mm, was ein Verhältnis davon von ungefähr 0,044 vorsieht.
Im gleichen Ausführungsbeispiel war der höhenmäßige Abstand "CH" zwischen der oberen Oberfläche 98 und der Gelenkstiftachse 84 70 mm. Daher war das Verhältnis von "CH" zu "D" ungefähr 0,56. Es wurde danach geschlossen, daß das Verhältnis von "CH" zu "D" unterhalb von ungefähr 0,60 sein sollte und vorzugsweise sollte es zwischen 0,60 und 0,45 sein.
Zusätzlich zu den oben genannten größenmäßigen Einschränkungen sei bemerkt, daß die gelenkige Kolbenanordnung 76 vorzugsweise in einer bestimmten Weise und unter Verwendung gewisser Materialien hergestellt wird. Beispielsweise wird das obere Stahlkolbenglied 78 vorzugsweise aus einem Legierungsstahl geschmiedet, der im wesentlichen modifizierter 4140-Stahl ist.
Die untere Aluminiumkolbenschürze 80 ist in ähnlicher Weise vorzugsweise aus einem modifizierten Aluminium geschmiedet, das im wesentlichen modifiziertes SAE 321- T6-Aluminium ist.
Der vorgenannte Legierungsstahl ist besonders geeignet für ein Klasse-II-Schmieden und kann eine austenitische Korngröße von 5 oder feiner vorsehen, was höchst wünschenswert ist, um den hohen Verbrennungsdrücken zu widerstehen, die mit dem Motor mit hohem Verbrennungskammerdruck assoziiert werden. Somit gestattet der Kornfluß, in erster Linie in der Schmalstelle bzw. Steg 166, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, und die Korngröße, daß den Kräften widerstanden wird oder diese übertragen werden, und sieht eine hohe Festigkeit, Sicherheitsfaktor und Lebendauer vor, was in heutigen Motoren mit hohem Verbrennungskammerdruck erforderlich ist.
Die genannte geschmiedete Aluminiumlegierung besitzt eine große Härte, ausgezeichneten Abnutzungswiderstand und einen relativ niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten.

Claims

1. Eine gelenkige Kolbenanordnung zur Hin- und Herbewegung in einem Motor (10) mit hohem Verbrennungskammerdruck, wobei die Anordnung ein oberes, einstückiges Kolbenglied (78) und eine untere Schürze (80) aufweist, wobei das Kolbenglied folgendes aufweist: einen oberen Teil (96) von im wesentlichen zylindrischer Form und mit einem maximalen Durchmesser "D", eine obere Umfangsoberfläche (98), eine rohrförmige Wand (108), die von der oberen Oberfläche (93) herabhängt und mit dem oberen Teil integral ausgebildet ist, eine untere Endoberfläche (124) und eine nach innen weisende Wandoberfläche (126), die sich von der unteren Endoberflache nach oben erstreckt, wobei der obere Teil ferner folgendes umfaßt: eine nach außen weisende Wandoberfläche (128), die von der nach innen weisenden Wandoberfläche mit Abstand radial nach innen angeordnet ist, und einen nach unten weisenden Übergangsteil (130), der die nach innen und nach außen weisenden Wandoberflächen glatt oder weich verbindet, um gemeinsam eine ringförmige Kühlausnehmung (132) zu definieren, einen unteren Teil (158) mit einem Paar herabhängender Stiftansätze oder -vorsprünge (160), die weich oder glatt in die nach außen weisende Wandoberfläche (128) übergehen und individuell eine Gelenkstiftaufnahmebohrung (168) definieren, wobei die Bohrungen entlang einer gemeinsamen Achse (84) ausgerichtet sind, wobei die Schürze (80) um den unteren Teil (158) herum positioniert ist und ein Paar von Gelenkstiftaufnahmebohrungen (178) besitzt, die mit der gemeinsamen Achse (84) ausgerichtet sind, und einen Gelenkstift (82), der gleitbar in dem Paar von Gelenkstiftaufnahmebohrungen (178, 168) der Schürze (80) bzw. des unteren Teils (158) angeordnet ist, und wobei die Kompressionshöhe "CH" durch den höhenmäßigen Abstand zwischen der gemeinsamen Achse (84) und der oberen Oberfläche (98) definiert ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis der Kompressionshöhe "CH" zu dem maximalen Durchmesser "D" innerhalb des Bereiches von ungefähr 60 % bis 45 % ist, und daß das obere Kolbenglied ein Kolbenglied aus geschmiedetem Stahl ist.

2. Kolbenanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der obere Teil (96) und der untere Teil (158) ein integral ausgebildetes Schmiedestück ist.

3. Kolbenanordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die ringförmige Kühlausnehmung (132) höhenmäßig unterhalb der oberen Oberfläche (98) angeordnet ist.

4. Kolbenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der obere Teil (96) eine Kronenoberfläche (100) besitzt.

5. Kolbenanordnung gemäß Anspruch 4, wobei die Kronenoberflache (100) einen mittig angeordneten Scheitelteil (102) und einen damit übergehenden, ringförmigen Trog (106) besitzt.

6. Kolbenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schürze (80) allgemein elliptisch oder leicht elliptisch ist.

7. Kolbenanordnung gemäß Anspruch 6, wobei die Schürze (88) ferner einen maximalen Durchmesser und einen minimalen Durchmesser besitzt und wobei das Paar von Gelenkstiftaufnahmebohrungen (178) in Ausrichtung mit dem minimalen Durchmesser positioniert ist.

8. Kolbenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede des Paares von Gelenkstiftaufnahmebohrungen (178) eine Innenoberflache bildet, und wobei jede der Oberflächen eine ringförmige 5Ringnut (180) darin besitzt.

9. Kolbenanordnung gemäß Anspruch 8, wobei die Kolbenanordnung ferner einen Schnappring (182) umfaßt, der in jeder der Nuten (180) positioniert ist, um den Gelenkstift (82) dazwischen zurückzuhalten.

10. Kolbenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schürze (80) ferner eine obere Oberfläche (172) in enger, nicht-kontaktierender Beziehung zu der unteren Endoberflache (124) des oberen Teils (96) besitzt.

11. Kolbenanordnung gemäß Anspruch 10, wobei die Schürze (80) ferner eine allgemein ringförmige Ausnehmung (174) in der oberen Oberfläche (172) und ein Paar von Durchlässen (186) zum Leiten eines Ktihlströmungsmittels dorthin besitzt.

12. Kolbenanordnung gemäß Anspruch 11, wobei die Ausnehmung (174) das Kühlströmungsmittel speichert und es während einer Hin- und Herbewegung der Kolbenanordnung (76) gegen die ringförmige Kühlausnehmung (132) spritzt.

13. Kolbenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung in einem Motor (10) mit hohem Verbrennungskammerdruck, und zwar mit einem Verbrennungskammerdruck von mehr als 13 790 kPa (2000 psi).