EP1305510A1 - Kolben für einen verbrennungsmotor - Google Patents

Kolben für einen verbrennungsmotor

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EP1305510A1
EP1305510A1 EP01956384A EP01956384A EP1305510A1 EP 1305510 A1 EP1305510 A1 EP 1305510A1 EP 01956384 A EP01956384 A EP 01956384A EP 01956384 A EP01956384 A EP 01956384A EP 1305510 A1 EP1305510 A1 EP 1305510A1
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EP
European Patent Office
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piston
hubs
support ring
shaft
grooves
Prior art date
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EP01956384A
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English (en)
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EP1305510B1 (de
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Eberhard Bubeck
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Mahle GmbH
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Mahle GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0015—Multi-part pistons
    • F02F3/0069—Multi-part pistons the crown and skirt being interconnected by the gudgeon pin
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F2200/00—Manufacturing
    • F02F2200/04—Forging of engine parts

Definitions

  • the invention relates to a piston for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Such a piston is known from DE 19547157 A.
  • various options are disclosed, for. B. screwing, shrinking, welding.
  • the invention is therefore concerned with the problem of finding a fastening possibility for the shaft or the support ring in the case of generic pistons which does not lead to a distortion in the hub area and which is easy to produce.
  • the attachment of the support ring in the manner of a bayonet lock results in a central positioning relative to the hub.
  • the connection is largely free of tension and can be released.
  • Bayonet lock in this context is to be understood that the shaft or the support ring after the is placed on the hubs in the axial direction by turning in the circumferential direction, in which either inward-pointing projections of the shaft engage in grooves in the hubs or projections on the hubs engage in grooves in the shaft. The shaft is thus secured against axial displacement.
  • the support ring or the shaft is mounted on the hubs by the support ring in a position that allows it to be pushed onto the hubs - in which the hubs and the areas with a larger inner diameter are aligned on the support ring - up to the level of the outer surface of the hub in 2 and then - in an embodiment according to FIG. 2 - is rotated by approximately o 30, so that, as shown in FIG. 2, those regions of the support ring which have a smaller inner diameter are in the circumferential grooves to grab.
  • the support ring or the shaft can then be secured against rotation in the circumferential direction by one or more clamping sleeves.
  • FIG. 2 shows a cross section at the level of the hub axis.
  • a piston 1 consists of a piston head 2 made of forged steel and hubs 3 emanating from the piston head and ring grooves 4, 5 and 6 which are penetrated radially into the piston head, each for receiving a piston ring.
  • the hubs 3 have bores 7 for receiving a piston pin.
  • a groove 8 is inserted into the hubs, the groove extending only over a few angular degrees, approximately 15-30 degrees for each pierced outer surface of the hub, corresponding to the dashed areas in FIG. 2.
  • Both hubs are pierced on the pressure and counter pressure sides, so that the groove or grooves, added up over all four surfaces, has an angular range of approx. 60-120 degrees.
  • a support ring 9 fastened directly on the hubs in the manner of a bayonet lock.
  • the support ring 9 has different inner diameters, the larger inner diameter present in the region of the recesses 10 being dimensioned such that the support ring 9 can be pushed onto the hubs 3 from below and the smaller inner diameter approximately the groove base diameter of the in corresponds to the hub grooves. o In Fig. 2, the support ring 9 is mounted rotated by about 30.
  • the height of the groove 8 corresponds approximately to the height of the support ring 9, the axial play between the groove and the support ring generally being dimensioned such that the support ring 9 can be rotated by hand in the groove.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Bei einem Kolben mit einem direkt auf den Naben sitzenden Schaft oder Tragring sollen diese auf möglichst einfache Weise auf den Naben befestigt werden. Hierzu ist der Tragring nach Art eines Bajonettverschlusses auf den Naben befestigt.

Description

Kolben für einen Verbrennungsmotor
Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Kolben ist aus der DE 19547157 A bekannt. Für die Befestigung des Tragrings auf den Naben sind dort verschiedene Möglichkeiten offenbart, z. B. Verschrauben, Aufschrumpfen, Schweißen.
Durch Aufschrumpfen und Schweißen entsteht eventuell ein Verzug im Nabenbereich, beim Verschrauben müssen die Gewinde sehr genau positioniert sein, um einen Verzug zu vermeiden. Ferner ist das Schneiden von Gewinden in den üblichen Kolbenwerkstoffen mit erheblichem Aufwand verbunden.
Die Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, bei gattungsgemäßen Kolben eine Befestigungsmöglichkeit für den Schaft bzw. den Tragring zu finden, die nicht zu einem Verzug im Nabenbereich führt und die einfach herstellbar ist.
Dieses Problem wird gelöst durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1, vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die Befestigung des Tragrings nach Art eines Bajonettverschlusses ergibt sich eine zentrische Positionierung relativ zur Nabe. Die Verbindung ist weitestgehend spannungsfrei und kann gelöst werden.
Unter Bajonettverschluß ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, daß der Schaft bzw. der Tragring nach dem Aufschie- ben auf die Naben in Axialrichtung durch Verdrehen in Um- fangsrichtung in eine Lage gebracht wird, in der entweder nach innen weisende Vorsprünge des Schafts in Nuten in den Naben greifen oder Vorsprünge an den Naben in Nuten im Schaft greifen. Dadurch wird der Schaft gegen axiale Verschiebung gesichert.
Die Montage des Tragrings bzw. des Schafts auf den Naben erfolgt, indem der Tragring in einer das Aufschieben auf die Naben gestattenden Position - in der die Naben und die Bereiche mit größerem Innendurchmesser am Tragring fluchten - bis auf Höhe der an den Nabenaußenflächen in Um- fangsrichtung verlaufenden Nuten geschoben wird und anschließend - bei einer Ausführung gemäß Fig. 2 - um ca. o 30 verdreht wird, sodaß, wie in Fig. 2 dargestellt, diejenigen Bereiche des Tragrings, die einen kleineren Innendurchmesser aufweisen, in die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten greifen. Anschließend kann der Tragring bzw. der Schaft durch eine oder mehrere Spannhülsen gegen Verdrehen in Umfangsrichtung gesichert werden.
Prinzipiell ist es möglich, daß an den vier Nuten in den Naben jeweils unterschiedliche Nutgrunddurchmesser vorliegen, herstellungstechnisch günstig ist jedoch ein konstanter Nutgrunddurchmesser für alle vier Nuten.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Kolben mit Tragring in Seitenansicht,
Fig. 2 einen Querschnitt auf Höhe der Nabenachse. Ein Kolben 1 besteht aus einem Kolbenkopf 2 aus geschmiedetem Stahl und vom Kolbenkopf ausgehenden Naben 3 und radial in den Kolbenkopf eingestochenen Ringnuten 4 , 5 und 6 zur Aufnahme je eines Kolbenrings. Die Naben 3 weisen Bohrungen 7 zur Aufnahme eines Kolbenbolzens auf. In Umfangsrichtung des Kolbens ist auf Höhe der Bolzenachse - mit Unterbrechungen - eine Nut 8 in die Naben eingestochen, wobei die Nut sich nur über wenige Winkelgrad erstreckt, je angestochener Nabenaußenfläche ca. 15 - 30 Grad entsprechend den gestrichelten Bereichen in Fig. 2.
Beide Naben werden jeweils druck- und gegendruckseitig eingestochen, sodaß die Nut bzw. Nuten über alle vier Flächen aufaddiert einen Winkelbereich von ca. 60 - 120 Grad umfaßt. In der Nut bzw. den Nuten 8 liegt ein direkt auf den Naben nach Art eines Bajonettverschlusses befestigter Tragring 9.
Wie in Fig. 2 erkennbar weist der Tragring 9 unterschiedliche Innendurchmesser auf, wobei der im Bereich der Aussparungen 10 vorliegende größere Innendurchmesser so bemessen ist, daß der Tragring 9 von unten auf die Naben 3 aufgeschoben werden kann und der kleinere Innendurchmesser etwa dem Nutgrunddurchmesser der in den Naben verlaufenden Nuten entspricht . o In Fig. 2 ist der Tragring 9 um ca. 30 verdreht montiert.
Andere Verdrehwinkel sind möglich.
Die Höhe der Nut 8 entspricht etwa der Höhe des Tragrings 9 , wobei das axiale Spiel zwischen Nut und Tragring im Regelfall so zu bemessen ist, daß sich der Tragring 9 von Hand in der Nut drehen läßt.

Claims

Patentansprüche
Kolben für einen Verbrennungsmotor mit einem Tragring (9) oder einem. Kolbenschaft, der lösbar auf die Naben des Kolbens montiert ist, dadurch gekennzeichne , daß der Kolbenschaft oder der Tragring nach Art eines Bajonettverschlusses mit den Naben des Kolbens verbunden ist.
Kolben für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne , daß der Tragring (9) oder der Schaft durch Aufschieben auf die Naben (3) in Richtung der Längsachse des Kolbens und anschließendes Verdrehen in eine Lage mit Hinterschnitt in einer Nut mit Unterbrechungen in Umfangs- richtung (8) bzw. in Nuten (8) mit den Naben verbunden1 ist .
Kolben nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichne , daß die Naben (3) jeweils druck- und gegendruckseitig auf etwa gleicher Höhe in Umfangsrichtung verlaufende Nuten (8) aufweisen und daß der Tragring (9) bzw. der Schaft unterschiedliche Innendurchmesser aufweist, wobei ein Innendurchmesser jeweils etwa dem Nutgrunddurchmesser der Nuten (8) entspricht und ein Innendurchmesser jeweils zumindest so groß ist, daß der Tragring (9) auf die Naben (3) bis auf Höhe der in Um- fangsrichtung verlaufenden Nuten (8) aufschiebbar ist. Kolben-Zylinder-Baueinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der ineinander greifenden Bereiche der Naben und des Tragrings bzw. des Schafts so aufeinander abgestimmt ist, daß sich im montierten Zustand zwischen beiden eine Spielpassung ergibt.
Kolben-Zylinder-Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (9) bzw. der Schaft mit einem Sicherungsstift oder einem Spannstift gegen Verdrehen gesichert ist.
EP01956384A 2000-08-03 2001-07-20 Kolben für einen verbrennungsmotor Expired - Lifetime EP1305510B1 (de)

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