EP1920151A1 - Leichtbaukolben - Google Patents

Leichtbaukolben

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Publication number
EP1920151A1
EP1920151A1 EP06777082A EP06777082A EP1920151A1 EP 1920151 A1 EP1920151 A1 EP 1920151A1 EP 06777082 A EP06777082 A EP 06777082A EP 06777082 A EP06777082 A EP 06777082A EP 1920151 A1 EP1920151 A1 EP 1920151A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
pin bore
free space
shaft wall
bore
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP06777082A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Buschbeck
Johannes Spermann
Albert Haberl
Klaus Lormes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KS Kolbenschmidt GmbH
Original Assignee
KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102005041001A external-priority patent/DE102005041001A1/de
Priority claimed from DE200510041002 external-priority patent/DE102005041002A1/de
Application filed by KS Kolbenschmidt GmbH filed Critical KS Kolbenschmidt GmbH
Publication of EP1920151A1 publication Critical patent/EP1920151A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 
    • 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 
    • F02F3/0076—Pistons  the inside of the pistons being provided with ribs or fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/02—Arrangements of lubricant conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/02—Arrangements of lubricant conduits
    • F01M2011/025—Arrangements of lubricant conduits for lubricating gudgeon pins

Definitions

  • the invention relates to a piston having a ring bottom having a piston head and a piston shaft arranged thereon according to the features of the preamble of claim 1.
  • Such a piston is known from DE 101 45 589 A1.
  • This has a KoI- benboden, which consists of a ring field with several annular grooves and possibly a combustion bowl.
  • a piston shaft is arranged below the piston head, said piston shaft consists of two the piston in operation in the internal combustion engine bearing shaft wall sections, which serve to guide the piston in the cylinder of the internal combustion engine.
  • the shaft wall sections are connected to each other via past connecting walls, wherein the connecting walls have no connection to the running surface of the cylinder.
  • the connecting walls on a curved course, which may be convex, concave or a combination of these curvatures.
  • this known piston in the region of the connecting walls of the lower edge of the ring field over this protruding formed (supernatant) and there at least partially hollowed out, so that creates a free space in order to save weight.
  • the invention is based on the object to improve a generic piston in terms of its properties during operation in the internal combustion engine, in particular to increase its strength and durability.
  • a curved portion is provided in the interior of the piston at the transition from the pin bore in the direction of the shaft wall portion.
  • this construction can be continued to the effect that, starting from an annular groove of the ring field in the direction of the pin bore at least one compound is introduced into the piston.
  • This considerably improves the operation of the piston since the oil ring (possibly multi-part oil scraper ring) seated in the annular groove accumulates the oil present on the surface of the piston or on the surface of the cylinder wall and this is pressed into the connection and thus can be guided in the direction of the pin bore, there to cause lubrication of the bolt inserted into the pin bore.
  • This compound is particularly advantageous in the generic piston, as this already has a low weight and improved strength due to the curved connecting walls, the compound of the invention for lubricating the bolt inserted into the pin bore the durability of the entire assembly consisting of pistons, bolts and Connecting rod, much improved. Because the supply of oil from the direction of the surface of the piston in the direction of the pin bore, the bolt inserted there is lubricated and can not eat.
  • the bore according to the invention is either cast in and / or introduced by a drilling process (bore).
  • At least one rib for supporting the ring field is arranged in the free space behind the ring field.
  • the at least one rib advantageously has the effect that the projecting region of the annular field is effectively supported in the area of the connecting walls that are located behind, so that deformation of the piston during operation is largely reduced.
  • a rib is in each case right and left above the pin hole in the space available.
  • the ring field is supported on those areas to the right and left of the pin hole, which form a special stability.
  • influences of the movement of the bolt in the pin bore during the movement of the piston are not transmitted to the ring field, if just according to the invention in each case a rib is arranged right and left above the pin bore.
  • At least one drainage slot extending into the free space is present in the annular groove.
  • the clearance with the production of the piston blank (and optionally after subsequent further processing) is designed so that with introduction of the annular groove, in particular the lowermost annular groove, a connection is generated from the outside in the direction of the free space, just the sufficient in the free space drainage slot forms.
  • the drainage slot is automatically generated.
  • the introduced drainage slot causes the oil present on the surface of the piston or on the surface of the cylinder inner wall to be removed in the direction of the interior of the piston.
  • the position or the structural design of this Drainage slit has a higher fatigue strength compared to previously known oil wells. In addition, there is no interruption of the ring bearing surface, so that groove wear and oil consumption are thereby reduced.
  • the bolt bore has a lifting groove for a retaining ring (clamping ring) for the bolt, wherein the lifting groove is arranged below the free space and at the upper vertex of the pin bore.
  • the clearance makes it possible to arrange the lifting groove at the upper vertex of the pin bore. This has the advantage that the lifting groove is arranged in a region in which the strength of the piston is not impaired. This leads advantageously to an increase in mass-load safety.
  • the edge is rounded below the ring field in the region of the past connecting walls.
  • this is usually finished by means of machining, in particular turned off.
  • That the edge below the ring field in the region of the past connecting walls is very sharp and optionally identifies a ridge that can come during handling, in particular the assembly of the piston to injuries of the assembly staff.
  • this sharp edge is rounded below the ring field in an advantageous manner or has a rounding. This rounding can also be produced by machining, in particular a milling process.
  • Figures 1 to 3 each show a piston 1 of an internal combustion engine, which may be configured as a lightweight piston, but does not have to. If it is a lightweight piston, first a piston blank made of a lightweight material, in particular aluminum, poured and then finished by means of machining.
  • This piston 1 consists of a piston head 2 with an attached piston shaft 3, wherein the piston head 2 and the piston shaft 3 are integrally formed or consist of two parts, which are joined together after their preparation. Furthermore, the piston 1 has a ring field 4 with three annular grooves on the rule.
  • the piston shaft 3 consists of the piston 1 bearing shaft wall sections 5, wherein the shaft wall sections 5 are connected by past connecting walls 6 together.
  • the connecting walls 6 have a straight, arched or other course, with respect to the curved course of the composite walls 6 reference is made to the possible embodiments according to the patent claims 1 to 3 of DE 101 45 589 A1. Reference is made to this curved course (concave and / or convex from one skirt wall section to the other skirt wall section and / or in its course in the piston movement axis), since this process is particularly important in terms of weight saving while maintaining the required strength. Just as important but depending on the geometric design and purpose of the piston 1 straight connecting walls.
  • the past connecting walls 6 furthermore have a bolt bore 7 for receiving a bolt for connecting the piston 1 to a connecting rod (not shown).
  • connection 10 extends in the direction of the pin bore 7 in order to lubricate the pin (not shown) located there.
  • a connection 10 which is partly introduced from the direction of the annular groove 9 and partly from the direction of the piston skirt 3 in the direction of the piston crown 2.
  • the representation at the bottom right of Figure 1 is a section AA as shown in Figure 1 above right.
  • FIG. 2 shows the same piston 1 according to FIG. 1, wherein a rib 11 is arranged in each case above the pin bore 7 in the free space 8 to the right and left of the pin bore 7. These ribs 11 are used to support the ring field 4 during operation of the piston 1, so that the forces acting on the piston head 2 forces are introduced via the ribs 11 in the past connecting walls 6. Furthermore, it is shown in FIG. 2 that the bolt bore 7 has a lifting groove 12 for a retaining ring (clamping ring) for the bolt, the lifting groove 12 being arranged below the clearance 8 and at the upper vertex of the bolt bore 7. In the representation of FIG. 2, on the right, a drainage slot 13 is shown, its location and arrangement is also apparent when looking at the figure 3.
  • the drainage slot 13 is arranged in the region of the annular groove 9 so that a connection results from the annular groove 9 in the free space 8 when the annular groove 9 is introduced into the piston blank.
  • the region of the drainage slot 13 behind the annular groove 9, that is in the region of the free space 8, may be cup-shaped.
  • oil can be removed from the surface of the piston 1 or the cylinder running surface in the direction of the inner region of the piston 1 via the drainage slot 13.
  • connection 10 may extend from the annular groove 9 through the rib 11 in the direction of the pin bore 7.
  • curved areas 15 are provided in the inner area of the piston 1 and extend from the pin bore 7 in the direction of the shaft wall sections 5 (their inner surfaces). These curved areas 15 can have a continuous or unsteady course in the circumferential direction and / or in the course in the direction of the piston stroke axis and thus be adapted to the respective geometries of the inner area of the piston 1. These curved areas 15 can be introduced either by casting the piston 1 or by subsequent machining, in particular machining by means of milling.
  • the course and / or the extension of the arched area 15 also has the additional advantage that a free space is created in the interior area of the floor, which is necessary for the play requirements of a trapezoidal connecting rod, via which the piston can be connected to the crankshaft.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Koben (1 ) mit einem ein Ringfeld (4) aufweisenden Kolbenboden (2) und einem daran angeordneten Kolbenschaft (3), aufweisend tragende Schaftwandabschnitte (5) und zurückliegenden Verbindungswänden (6), die die Schaftwandabschnitte (5) miteinander verbinden und einen gewölbten Verlauf sowie eine Bolzenbohrung (7) aufweisen, wobei unterhalb des Ringfeldes (4) im Bereich der Bolzenbohrung (7) ein hinterschnittener Freiraum (8) im Bereich des Kolbenbodens (2) vorhanden ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass im Innenbereich des Kolbens (1) beim Übergang von der Bolzenbohrung (7) in Richtung des Schaftwandabschnittes (5f) ein gewölbter Bereich (15) vorgesehen ist.

Description

B E S C H R E I B U N G
Leichtbaukolben
Die Erfindung betrifft einen Kolben mit einem ein Ringfeld aufweisenden Kolbenboden und einem daran angeordneten Kolbenschaft gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
Ein solcher Kolben ist aus der DE 101 45 589 A1 bekannt. Dieser weist einen KoI- benboden auf, der aus einem Ringfeld mit mehreren Ringnuten und gegebenenfalls einer Brennraummulde besteht. In Bewegungsrichtung des Kolbens ist unterhalb des Kolbenbodens ein Kolbenschaft angeordnet, wobei dieser Kolbenschaft aus zwei den Kolben im Betrieb in der Brennkraftmaschine tragenden Schaftwandabschnitten besteht, die der Führung des Kolbens im Zylinder der Brennkraftmaschine dienen. Die Schaftwandabschnitte sind über zurückliegende Verbindungswände miteinander verbunden, wobei die Verbindungswände keine Verbindung zu der Lauffläche des Zylinders haben. Bei dem Kolben der DE 101 45 589 A1 weisen gemäß den dortigen Patentansprüchen 1 bis 3 die Verbindungswände einen gewölbten Verlauf auf, der konvex, konkav oder aus einer Kombination von diesen Wölbungen bestehen kann. Weiterhin ist bei diesem bekannten Kolben im Bereich der Verbindungswände der untere Rand des Ringfeldes über diesen überstehend ausgebildet (Überstand) und dort zumindest teilweise ausgehöhlt, so das ein Freiraum zwecks Gewichteinsparung entsteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Kolben hinsichtlich seiner Eigenschaften im Betrieb in der Brennkraftmaschine zu verbessern, insbesondere seine Festigkeit und Dauerhaltbarkeit zu erhöhen.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Innenbereich des Kolbens beim Übergang von der Bolzenbohrung in Richtung des Schaftwandabschnittes ein gewölbter Bereich vorgesehen ist. Durch diese gewölbten Bereiche beim Übergang von der Aus- senkante der Bolzenbohrung in Richtung der Schaftwandabschnitte kann einerseits soviel Material verbleiben, dass hier die erforderliche Festigkeit beim Betrieb des Kolbens erzielt wird, während gleichzeitig soviel Material weggenommen werden kann, dass dadurch eine Gewichtsreduzierung bei gleichzeitig optimierter Haltbarkeit des Kolbens eintritt. Durch diesen erfindungsgemäßen gewölbten Verlauf im Innenbereich des Kolbens wird somit in Verbindung mit dem äußeren gewölbten Verlauf der tragenden Schaftwandabschnitte die erforderliche Festigkeit und Haltbarkeit des Kolbens erhöht bei gleichzeitiger Reduzierung des Kolbengewichtes. Des Weiteren kann diese Konstruktion dahingehend fortgeführt werden, dass ausgehend von einer Ringnut des Ringfeldes in Richtung der Bolzenbohrung zumindest eine Verbindung in den Kolben eingebracht ist. Damit wird der Betrieb des Kolbens wesentlich ver- bessert, da der in der Ringnut sitzende Ölring (gegebenenfalls mehrteiliger Ölab- streifring) das sich an der Oberfläche des Kolbens beziehungsweise an der Oberfläche der Zylinderwand vorhandene Öl ansammelt und dieses in die Verbindung gedrückt wird und somit in Richtung der Bolzenbohrung geführt werden kann, um dort eine Schmierung des in die Bolzenbohrung eingesetzten Bolzens zu bewirken. Diese Verbindung ist bei dem gattungsgemäßen Kolben besonders vorteilhaft, da dieser aufgrund der gewölbten Verbindungswände schon ein geringes Gewicht und eine verbesserte Festigkeit aufweist, wobei die erfindungsgemäße Verbindung zur Schmierung des in die Bolzenbohrung eingesetzten Bolzens die Haltbarkeit der gesamten Anordnung, bestehend aus Kolben, Bolzen und Pleuel, wesentlich verbes- seil. Denn durch die Zuführung von Öl aus Richtung der Oberfläche des Kolbens in Richtung der Bolzenbohrung wird der dort eingesetzte Bolzen geschmiert und kann nicht fressen. Die erfindungsgemäße Bohrung wird entweder eingegossen und/oder durch einen Bohrvorgang (Bohrung) eingebracht.
In Weiterbildung der Erfindung ist in dem Freiraum hinter dem Ringfeld zumindest eine Rippe zur Abstützung des Ringfeldes angeordnet. Die zumindest eine Rippe bewirkt in vorteilhafter Weise, dass der überstehende Bereich des Ringfeldes im Bereich der zurückliegenden Verbindungswände wirksam abgestützt wird, so dass eine Verformung des Kolbens im Betrieb weitestgehend reduziert wird. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist jeweils eine Rippe recht und links oberhalb der Bolzenbohrung in dem Freiraum vorhanden. Dadurch stützt sich das Ringfeld auf diejenigen Bereiche rechts und links der Bolzenbohrung ab, die eine besondere Stabilität bilden. Dadurch werden Einflüsse der Bewegung des Bolzens in der Bolzenbohrung bei der Bewegung des Kolbens nicht auf das Ringfeld übertragen, wenn eben erfindungsgemäß jeweils eine Rippe recht und links oberhalb der Bolzenbohrung angeordnet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verläuft die Verbindung durch die zumindest eine Rippe, insbesondere durch mehrere oder alle Rippen. Dabei können sowohl die Rippen als auch die Verbindungen schon bei der Herstellung eines Kolbenrohlings berücksichtigt werden. Ergänzend oder alternativ dazu ist es denkbar, dass die zumindest eine Verbindung erst nach der Herstellung des Kolbenrohlings eingebracht wird. Ebenso ist denkbar, zum Beispiel im Falle eines abgewinkelten oder gerundeten Verlaufes der Verbindung von der Ringnut in Richtung der Bolzenbohrung einen Teil der Verbindung schon mit der Herstellung des Kolbenrohlings auszubilden und einen weiteren, den restlichen Teil der Verbindung durch eine späteren Bearbeitungsvorgang, insbesondere eine Bohrung, einzubringen. Wird die Verbindung schon mit Herstellung des Kolbenrohlings erzeugt bietet es sich an, im Bereich der späteren Verbindung einen Kern oder auch einen Stift vorzusehen, der nach Herstellung des Kolbenrohlings entfernt wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist in der Ringnut zumindest ein in den Freiraum hin- einreichender Drainageschlitz vorhanden. Dabei wird der Freiraum mit der Herstellung des Kolbenrohlings (und gegebenenfalls nach anschließender weiterer Bearbeitung) so gestaltet, dass mit Einbringung der Ringnut, insbesondere der untersten Ringnut, eine Verbindung von außen in Richtung des Freiraumes erzeugt wird, die eben den in den Freiraum hinreichenden Drainageschlitz bildet. Das bedeutet, dass mit einbringen der Ringnut, insbesondere durch einen Schritt spanabhebender Bearbeitung, der Drainageschlitz automatisch erzeugt wird. Der eingebrachte Drainageschlitz bewirkt, das dass an der Oberfläche des Kolbens beziehungsweise an der Oberfläche der Zylinderinnenwand vorhanden Öl in Richtung des Innenbereiches des Kolbens abgeführt wird. Die Position bzw. die konstruktive Ausführung dieses Drainageschlitzes wirkt im Vergleich zu bisher bekannten Ölbohrungen dauerfestig- keitserhöhend. Ausserdem gibt es keine Unterbrechung der Ringauflagefläche, so dass Nutverschleiß und Ölverbrauch dadurch reduziert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Bolzenbohrung eine Aushebenut für einen Rückhaltering (Klemmring) für den Bolzen auf, wobei die Aushebenut unterhalb des Freiraums und am oberen Scheitelpunkt der Bolzenbohrung angeordnet ist. Durch den Freiraum wird es ermöglicht, die Aushebenut am oberen Scheitelpunkt der Bolzenbohrung anzuordnen. Dies hat den Vorteil, dass die Aushebenut in einem Be- reich angeordnet ist, in der die Festigkeit des Kolbens nicht beinträchtig ist. Dies führt in vorteilhafter Weise zu einer steigenden Massenkraftsicherheit.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kante unterhalb des Ringfeldes im Bereich der zurückliegenden Verbindungswände abgerundet. Nach der Herstel- lung des Kolbenrohlings wird dieser im Regelfall mittels spanabhebender Bearbeitung fertig bearbeitet, insbesondere abgedreht. Dies hat zur Folge. Das die Kante unterhalb des Ringfeldes im Bereich der zurückliegenden Verbindungswände sehr scharfkantig ist und gegebenenfalls einen Grat ausweist, der beim Handling, insbesondere der Montage des Kolbens zu Verletzungen des Montagepersonals kommen kann. Zu diesem Zweck ist in vorteilhafter Weise diese scharfe Kante unterhalb des Ringfeldes abgerundet beziehungsweise weist eine Abrundung auf. Diese Abrundung kann ebenfalls durch spanabhebende Bearbeitung, insbesondere einen Fräsvorgang, hergestellt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf diese jedoch nicht beschränkt ist, sind im Folgenden beschrieben und an Hand der Figuren erläutert.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen jeweils einen Kolbens 1 einer Brennkraftmaschine, der als Leichtbaukolben ausgestaltet sein kann, aber nicht muss. Handelt es sich um einen Leichtbaukolben, wird zunächst ein Kolbenrohling aus einem Leichtbauwerkstoff, insbesondere Aluminium, gegossen und dann mittels spanabhebender Bearbeitung endbearbeitet. Dieser Kolben 1 besteht aus einem Kolbenboden 2 mit anhängendem Kolbenschaft 3, wobei Kolbenboden 2 und Kolbenschaft 3 einteilig ausgebildet sind oder aus zwei Teilen bestehen, die nach ihrer Herstellung zusammen gefügt werden. Weiterhin weist der Kolben 1 ein Ringfeld 4 mit im Regelfall drei Ringnuten auf. Der Kolbenschaft 3 besteht aus den Kolben 1 tragenden Schaftwandabschnitten 5, wobei die Schaftwandabschnitte 5 durch zurückliegende Verbindungswände 6 miteinander verbunden sind. Die Verbindungswände 6 haben einen geraden, gewölbten oder sonstigen Verlauf, wobei bezüglich des gewölbten Verlaufes der Verbundswände 6 auf die möglichen Ausgestaltungen gemäß der Patenansprüche 1 bis 3 der DE 101 45 589 A1 verwiesen wird. Auf diesen gewölbten Verlauf (konkav und/oder konvex von einem Schaftwandabschnitt zu dem anderen Schaftwandabschnitt und/oder in ihrem Verlauf in Kolbenbewegungsachse) wird verwiesen, da dieser Verlauf hin- sichtlich Gewichtseinsparung bei gleichzeitiger Beibehaltung der erforderlichen Festigkeit besonders wichtig ist. Genauso wichtig können aber je nach geometrischer Konstruktion und Einsatzzweck des Kolbens 1 gerade Verbindungswände sein. Die zurückliegenden Verbindungswände 6 weisen weiterhin eine Bolzenbohrung 7 zur Aufnahme eines Bolzens zur Verbindung des Kolbens 1 mit einem nicht dargestell- ten Pleuel auf. Weiterhin ist in Figur 1 gezeigt, dass im Bereich des Kolbenbodens 2 zurückliegend hinter dem Ringfeld 4 und oberhalb der Bolzenbohrung 7 ein Freiraum 8 vorhanden ist. In einer ersten Ausgestaltung, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, verläuft ausgehend von einer Ringnut 9 des Ringfeldes 4 eine Verbindung 10 in Richtung der Bolzenbohrung 7, um den dort befindlichen (nicht dargestellten) Bolzen zu schmie- ren. Bei der Ausgestaltung der Verbindung 10 gemäß Figur 1 handelt es sich um eine Bohrung, die zum einen Teil aus Richtung der Ringnut 9 und zum anderen Teil aus Richtung des Kolbenschafts 3 in Richtung des Kolbenbodens 2 eingebracht wird. Die Darstellung unten rechts der Figur 1 ist ein Schnitt A-A gemäß der Darstellung in Figur 1 oben rechts.
Figur 2 zeigt den gleichen Kolben 1 gemäß Figur 1 , wobei hier oberhalb der Bolzenbohrung 7 in dem Freiraum 8 rechts und links von der Bolzenbohrung 7 jeweils eine Rippe 11 angeordnet ist. Diese Rippen 11 dienen der Abstützung des Ringfeldes 4 beim Betrieb des Kolbens 1 , so dass die auf dem Kolbenboden 2 wirkenden Kräfte über die Rippen 11 in die zurückliegenden Verbindungswände 6 eingeleitet werden. Weiterhin ist in Figur 2 gezeigt, das die Bolzenbohrung 7 eine Aushebenut 12 für einen Rückhaltering (Klemmring) für den Bolzen aufweist, wobei die Aushebenut 12 unterhalb des Freiraums 8 und am oberen Scheitelpunkt der Bolzenbohrung 7 angeordnet ist. In der Darstellung der Figur 2, rechts, ist ein Drainageschlitz 13 gezeigt, dessen Lage und Anordnung sich auch bei Betrachtung der Figur 3 ergibt. Der Drai- nageschlitz 13 ist im Bereich der Ringnut 9 angeordnet so dass sich eine Verbindung von der Ringnut 9 in den Freiraum 8 ergibt, wenn die Ringnut 9 in den Kolbenrohling eingebracht wird. Der Bereich des Drainageschlitzes 13 hinter der Ringnut 9, also im Bereich des Freiraumes 8, kann Tassenförmig ausgebildet sein. Bei Einsatz insbesondere eines dreiteiligen Ölrings in der Ringnut 9 kann über den Drainageschlitz 13 Öl von der Oberfläche des Kolbens 1 beziehungsweise der Zylinderlauffläche in Richtung des Innenbereiches des Kolbens 1 abgeführt werden. Zu diesem Zweck befinden sich die Drainageschlitze 13, bei der insbesondere jeweils ein Drainage- schlitz rechts und links von der Bolzenbohrung 7, insbesondere symmetrisch, angeordnet ist, im Bereich der zurückliegenden Verbindungswände 6, da hier für das abgeführte Öl ausreichend Platz zur Verfügung steht.
In den Figuren zwar nicht dargestellt, kann die Verbindung 10, wie sie zum Beispiel in Figur 1 dargestellt ist, ausgehend von der Ringnut 9 durch die Rippe 11 in Richtung der Bolzenbohrung 7 verlaufen.
Mit Blick auf Figur 3 ist erkennbar, dass im Innenbereich des Kolbens 1 gewölbte Bereiche 15 vorgesehen sind, die sich ausgehend von der Bolzenbohrung 7 in Richtung der Schaftwandabschnitte 5 (deren innenliegenden Flächen) erstrecken. Diese gewölbten Bereiche 15 können einen stetigen oder unstetigen Verlauf in Umfangsrich- tung und/oder im Verlauf in Richtung der Kolbenhubachse aufweisen und damit den jeweiligen Geometrien des Innenbereiches des Kolbens 1 angepasst werden. Diese gewölbten Bereiche 15 können entweder durch Gießen des Kolbens 1 oder durch nachträgliche Bearbeitung, insbesondere spanabhebende Bearbeitung mittels Fräsen, eingebracht werden.
Der Verlauf und/oder die Erstreckung des gewölbten Bereiches 15 hat darüber hinaus noch den Vorteil, dass ein Freiraum geschaffen wird im Innenbereich des KoI- bens, der für den Spielbedarf eines Trapezpleuels, über das der Kolben mit der Kurbelwelle verbindbar ist, erforderlich ist. Bezugszeichenliste:
1. Kolben
2. Kolbenboden
5 3. Kolbenschaft
4. Ringfeld
5. Schaftwandabschnitt
6. Verbindungswand
7. Bolzenbohrung
10 8. Freiraum
9. Ringnut
10. Verbindung
11. Rippe
12. Aushebenut
15 13. Drainageschlitz
14. Abrundung
15. gewölbter Bereich

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1.
Koben (1) mit einem ein Ringfeld (4) aufweisenden Kolbenboden (2) und einem dar- an angeordneten Kolbenschaft (3), weiterhin mit tragenden Schaftwandabschnitten (5) und zurückliegenden Verbindungswänden (6), die die Schaftwandabschnitte (5) miteinander verbinden sowie eine Bolzenbohrung (7) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenbereich des Kolbens (1) beim Übergang von der Bolzenbohrung (7) in Richtung des Schaftwandabschnittes (5) ein gewölbter Bereich (15) vor- gesehen ist.
2.
Kolben (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ausgehen von einer Ringnut (9) des Ringfeldes (4) in Richtung der Bolzenbohrung (7) zumindest eine Verbindung (10) in den Kolben (1) eingebracht ist.
3.
Kolben (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Freiraum
(8) zumindest eine Rippe (11) zur Abstützung des Ringfeldes (4) angeordnet ist.
4.
Kolben (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Rippe (11) rechts und links oberhalb der Bolzenbohrung (7) vorhanden ist.
5.
Kolben (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (10) durch die zumindest eine Rippe (11) verläuft.
6. Kolben (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ringnut (9) zumindest ein in den Freiraum (8) hineinreichender Drainageschlitz (13) vorhanden ist.
5 7.
Kolben (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzenbohrung (7) eine Aushebenut (12) für einen Rückhaltering aufweist, wobei die Aushebenut (12) unterhalb des Freiraums (8) und am oberen Scheitelpunkt der Bolzenbohrung (7) angeordnet ist.
10
8.
Kolben (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kante unterhalb des Ringfeldes (4) im Bereich der zurückliegenden Verbindungswände (6) abgerundet ist.
15
9.
Kolben (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaftwandabschnitte (5) einen gewölbten Verlauf aufweisen.
20 10.
Kolben (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Ringfeldes (4) im Bereich der Bolzenbohrung (7) ein hinterschnit- tener Freiraum (8) im Bereich des Kolbenbodens (2) vorhanden ist.
EP06777082A 2005-08-29 2006-08-26 Leichtbaukolben Ceased EP1920151A1 (de)

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US (1) US7954421B2 (de)
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