EP3250804A1 - Piston for an internal combustion engine and method for producing the piston for an internal combustion engine - Google Patents

Piston for an internal combustion engine and method for producing the piston for an internal combustion engine

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Publication number
EP3250804A1
EP3250804A1 EP16702059.3A EP16702059A EP3250804A1 EP 3250804 A1 EP3250804 A1 EP 3250804A1 EP 16702059 A EP16702059 A EP 16702059A EP 3250804 A1 EP3250804 A1 EP 3250804A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
rib
shaft
internal combustion
combustion engine
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.)
Withdrawn
Application number
EP16702059.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Seiffert
Hanno Necker
Georg HOPP
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.)
Federal Mogul Nuernberg GmbH
Original Assignee
Federal Mogul Nuernberg 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
Application filed by Federal Mogul Nuernberg GmbH filed Critical Federal Mogul Nuernberg GmbH
Publication of EP3250804A1 publication Critical patent/EP3250804A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/0076Pistons  the inside of the pistons being provided with ribs or fins
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/0084Pistons  the pistons being constructed from specific materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/02Pistons  having means for accommodating or controlling heat expansion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10Connection to driving members
    • F16J1/14Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections
    • F16J1/16Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections with gudgeon-pin; Gudgeon-pins
    • F16J1/18Securing of gudgeon-pins
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F2200/00Manufacturing

Definitions

  • Piston for an internal combustion engine and method for producing the piston for an internal combustion engine
  • the invention relates to a piston for a
  • the mass of the piston should be relatively low, and on the other hand, the stiffness and
  • JP 2010-038048 A relates to a piston having a ring field and a shaft, which has a significantly lower height, along the piston axis, than the ring field, and in one embodiment with two, substantially parallel to the piston axis extending reinforcements to the ring field supported.
  • the invention has for its object to a piston for an internal combustion engine
  • Weight savings on the one hand and the strength on the other hand are as equally satisfied.
  • this has a ring field, a shaft, openings between the ring field and shaft, ranging from the piston outside to the piston interior, and at least one with respect to a length of a male piston substantially central rib between two
  • Piston bottom adjacent region understood in which there are one or more Kolbenringnuten.
  • the stem substantially represents the region of the piston where the piston bears against the walls of a cylinder or a piston
  • Cylinder liner is in sliding contact.
  • the sheep is formed by two separate shaft walls which are located on either side of the piston pin bosses. The connection of the shaft walls to the
  • Piston pin hubs are made by so-called connection.
  • the described breakthroughs advantageously save weight.
  • the necessary strength is provided by the central rib
  • Breakthroughs and a single rib are provided.
  • the strength has proved to be favorable, and the design of the rib can in this way be arranged simultaneously with the aim of weight saving, that it has, starting from its, in the circumferential direction, center a decreasing, measured in the radial direction of the piston thickness ,
  • Umf ngsoplasty has more than twice the width of the rib.
  • the shaft in particular the individual shaft walls, have along the piston axis at least 1.5 times the height of the ring field.
  • the rib in the direction of the piston crown less far extends as along the shaft.
  • a securing groove is provided for a locking ring for a piston pin, which is interrupted along its circumference at least at one point.
  • Breaking the same can be achieved such that the material surrounding the securing groove is partially withdrawn along the piston pin axis and in the direction of the interior of the piston, that the securing groove in these areas "disappears", and the locking ring
  • the securing groove in the upper region in its circumferential direction wider is wider
  • the interruptions of the locking groove also offer the advantage that no special lifting groove is required for the removal of the retaining ring, because a
  • Lifting tool can be set in the area of the interruption. This reduces the production costs.
  • the shank viewed from the underside of the piston, to have a convex curvature on the outside, starting from the shank walls, and a concave curvature at the transition to the piston pin bosses.
  • Shaft connection to the connecting walls can at the same time be provided with increased flexibility, and an undesirable "rail support” can be reduced, resulting overall in a modern piston architecture.
  • At least one aperture is formed by forming a groove from the outside of the piston.
  • This breakthrough can already be provided in the forged or cast piston, but it can edoch alternatively or additionally from the outside by forming the groove
  • the material thickness is chosen sufficiently thick in the region of the intended rib.
  • the rib is provided in the primary molding, for example, in casting or forging, or the piston is machined from its inside by milling in a suitable manner to form the rib.
  • the training of the rib in the context of rapid prototyping is possible.
  • FIG. 1 is a perspective bottom view of a piston according to the invention.
  • Fig. 2 is a side perspective view of a portion of the piston according to the invention.
  • the piston 10 shown in a bottom view in FIG. 1 comprises a ring field 12 and a shank 14 formed by two opposing shank walls connected by connecting walls in which the piston pin bosses are provided ,
  • the connecting walls starting from the j e election shaft wall, first, viewed from the outside, convex, and concavely curved at the transition to the piston pin bosses.
  • a central rib 18 which can be seen on the right side of the piston.
  • the breakthrough extends from the outside of the piston to its interior and can be formed, for example, by forming a groove from the outside, and the material thickness in the areas adjacent to the rib 18 is sufficiently thin so that the openings 16 described arise.
  • Breakthrough leading groove can, as e in addition to FIG. 2 to be largely perpendicular to the piston axis, and the bottom of the groove described, that is, the outside of the rib 18 and / or the areas 26 adjacent to the apertures 16th may be concavely curved when viewed from the outside. This is supplementary in Fig. 2 recognizable.
  • the rib has a greater (radial) thickness in its center viewed in the circumferential direction than at its openings 16
  • Fig. 1 is also the special embodiment of a
  • Piston pin axis are considered to have rounded sides.
  • the respective skirt wall has a width which is substantially constant along the piston axis and, moreover, preferably also along the piston axis

Abstract

A steel piston (10) for an internal combustion engine comprises a ring zone (12), a shaft (14), openings (16) between the ring zone (12) and shaft (14) which extend from the piston outer side to the piston inner side, and, between two openings (16), a rib (18) which is substantially central with respect to a length of a piston pin to be received, wherein, when viewed in the circumferential direction, the rib (16) has a decreasing thickness from the middle thereof, as measured in the radial direction. In a method for producing a steel piston for an internal combustion engine comprising a ring zone and a shaft, openings are formed between the ring groove region and the shaft which extend from the piston outer side to the piston inner side, and at least one rib is formed between the openings which is substantially central with respect to a length of a piston pin to be received, wherein, when viewed in the circumferential direction, the rib (16) has a decreasing thickness from the middle thereof, as measured in the radial direction.

Description

Kolben für einen Verbrennungsmotor sowie Verfahren zur Herstellung des Kolbens für einen Verbrennungsmotor  Piston for an internal combustion engine and method for producing the piston for an internal combustion engine
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen The invention relates to a piston for a
Verbrennungsmotor sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor . Internal combustion engine and a method for producing a piston for an internal combustion engine.
An Kolben für Verbrennungsmotoren werden typischerweise On pistons for internal combustion engines are typically
Anforderungen gestellt , die zu Zielkonflikten führen . Zum einen soll nämlich die Masse des Kolbens vergleichsweise gering sein, und zum anderen muss die Steifigkeit und Requirements that lead to conflicting goals. Firstly, the mass of the piston should be relatively low, and on the other hand, the stiffness and
Festigkeit des Kolbens den im Betrieb auftretenden Strength of the piston occurring during operation
Anforderungen genügen. Requirements met.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Beispielsweise aus der US 2001/0029840 AI ist ein Stahlkolben bekann , der zwischen einem Ringfeld und einem Schaft einen Durchbruch auf eist . For example, from US 2001/0029840 AI a steel piston is known, which is a breakthrough between a ring field and a shaft on.
Die JP 2010-038048 A betrifft einen Kolben mit einem Ringfeld und einem Schaft, der eine deutlich geringere Höhe, entlang der Kolbenachse , aufweist , als das Ringfeld, und der in einem Ausführungsbeispiel mit zwei, sich im Wesentlichen parallel zur Kolbenachse erstreckenden Verstärkungen zum Ringfeld hin abgestützt ist . JP 2010-038048 A relates to a piston having a ring field and a shaft, which has a significantly lower height, along the piston axis, than the ring field, and in one embodiment with two, substantially parallel to the piston axis extending reinforcements to the ring field supported.
Die 10 2004 013 905 AI betrifft einen Kolben für einen 10 2004 013 905 AI relates to a piston for a
Verbrennungsmotor , an dessen Innenwand mindestens eine parallel zur Kolbenmittelachse verlaufende Verstärkungsrippe vorgesehen ist , zu deren beiden Seiten eine Öffnung Internal combustion engine, on whose inner wall at least one extending parallel to the piston center axis reinforcing rib is provided, on both sides of an opening
vorgesehen sein kann . DARSTELLUNG DER ERFINDUNG can be provided. PRESENTATION OF THE INVENTION
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde , einen Kolben für einen Verbrennungsmotor zu Against this background, the invention has for its object to a piston for an internal combustion engine
schaffen, bei dem die Anforderungen im Hinblick auf die in which the requirements with regard to the
Gewichtsersparnis einerseits und die Festigkeit andererseits möglichst gleichermaßen erfüllt werden . Weight savings on the one hand and the strength on the other hand are as equally satisfied.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den im Anspruch 1 beschriebenen Kolben. Demzufolge weist dieser ein Ringfeld, einen Schaft , Durchbrüche zwischen Ringfeld und Schaft, die von der Kolbenaußenseite zum Kolbeninneren reichen, und zumindest eine bezüglich einer Länge eines aufzunehmenden Kolbens im Wesentlichen zentrale Rippe zwischen zwei The solution to this problem is achieved by the piston described in claim 1. Accordingly, this has a ring field, a shaft, openings between the ring field and shaft, ranging from the piston outside to the piston interior, and at least one with respect to a length of a male piston substantially central rib between two
Durchbrüchen auf . Unter Ringfeld wird derj enige , an den Breakthroughs on. Under Ringfeld is derj enige, to the
Kolbenboden angrenzende Bereich verstanden, in dem sich ein oder mehrere Kolbenringnuten befinden . Der Schaft stellt im Wesentlichen denj enigen Bereich des Kolbens dar, an dem der Kolben mit den Wänden eines Zylinders oder einer Piston bottom adjacent region understood in which there are one or more Kolbenringnuten. The stem substantially represents the region of the piston where the piston bears against the walls of a cylinder or a piston
Zylinderlaufbuchse in Gleitkontakt ist . Üblicherweise wird der Schaf durch zwei voneinander getrennte Schaftwände gebilde , die sich zu beiden Seiten der Kolbenbolzennaben befinden . Die Anbindung der Schaftwände an die Cylinder liner is in sliding contact. Usually, the sheep is formed by two separate shaft walls which are located on either side of the piston pin bosses. The connection of the shaft walls to the
Kolbenbolzennaben erfolgt durch sogenannte Verbindungs ände . Piston pin hubs are made by so-called connection.
Erfindungsgemäß wird durch die beschriebenen Durchbrüche in vorteilhafter Weise Gewicht eingespart . Gleichzeitig wird durch die zentrale Rippe die notwendige Festigkeit According to the invention, the described breakthroughs advantageously save weight. At the same time, the necessary strength is provided by the central rib
hergestellt . Die Rippe oder Strebe erreicht somit in produced . The rib or strut thus reaches in
vorteilhafter Weise eine Versteifung des zentralen advantageously a stiffening of the central
Schaftbereichs und wirkt einem Herunterbiegen des Ringfeldes entgege . Diese Vers eifung bewirkt eine Reduktion des elastischen Schafteinfalls , wodurch ein weitgehend homogenes Tragbild im Bereich des Kolbenschafts erzeugt werden, und ein Kippen des Kolbens im Betrieb reduziert werden kann.  Shank area and counteracts a bending down of the ring field entgege. This verse eifung causes a reduction of the elastic Schafteinfalls, whereby a substantially homogeneous contact pattern in the region of the piston shaft are generated, and tilting of the piston can be reduced during operation.
Hierdurch unterbleibt ferner ein Anschlagen des Kolbenkopfes an der Zylinderwand, so dass darüber hinaus in vorteilhafter Weise Geräusche vermieden werden. Es sei ergänzt, dass bevorzugt an jeder Seite des Kolbenbolzens genau zwei As a result, further stops a striking of the piston head on the cylinder wall, so that in addition noises are avoided in an advantageous manner. It should be added that preferably on each side of the piston pin exactly two
Durchbrüche und eine einzige Rippe vorgesehen sind. Breakthroughs and a single rib are provided.
Für die Festigkeit hat es sich als günstig erwiesen, und die Gestaltung der Rippe kann in dieser Weise gleichzeitig mit dem Ziel der Gewichtseinsparung vereinbart werden, dass diese ausgehend von ihrer, in Umfangsrichtung gesehen, Mitte eine abnehmende , in radialer Richtung des Kolbens gemessene Dicke aufweist . The strength has proved to be favorable, and the design of the rib can in this way be arranged simultaneously with the aim of weight saving, that it has, starting from its, in the circumferential direction, center a decreasing, measured in the radial direction of the piston thickness ,
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kolbens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben . Preferred developments of the piston according to the invention are described in the further claims.
Für die Gewichtsersparnis bietet es Vorteile, und es hat sich ferner herausgestellt , dass die notwendige Festigkeit For weight savings, it offers advantages, and it has also been found that the necessary strength
erreicht werden kann, wenn zumindest ein Durchbruch in can be achieved if at least one breakthrough in
Umf ngsrichtung mehr als die doppelte Breite der Rippe aufweist . Umf ngsrichtung has more than twice the width of the rib.
Für die Führung des Kolbens und die Festigkeit im Bereich des Schafts wird bevorzugt , dass der Schaft, insbesondere die einzelnen Schaftwände , entlang der Kolbenachse zumindest die 1, 5- fache Höhe des Ringfeldes aufweisen. For the guidance of the piston and the strength in the region of the shaft, it is preferred that the shaft, in particular the individual shaft walls, have along the piston axis at least 1.5 times the height of the ring field.
Für eine Gestaltung, die auch bei höchster Belastung For a design that works well at maximum load
möglichst wenig rissanf llig ist , wird bevorzugt vorgesehen, dass die Rippe und/oder der Bereich neben zumindest einem Durchbruch in einem Schnitt , der die Kolbenachse enthält, an der Außenseite konkav gerundet ausgeführt ist . Da sich der Durchbruch beispielsweise durch Ausbildung einer Nut ergibt , weist eine derartige , von der Außenseite des Kolbens her ausgebildete Nut, somit bevorzugt einen gerundeten Boden auf .  is as little as possible Rissanf mature, it is preferably provided that the rib and / or the area next to at least one breakthrough in a section that contains the piston axis, concave rounded on the outside. Since the breakthrough results, for example, in the formation of a groove, such a groove formed from the outside of the piston, thus preferably has a rounded bottom.
Im Hinblick auf die Festigkeit wird ferner bevorzugt , dass sich die Rippe in Richtung des Kolbenbodens weniger weit erstreckt als am Schaft entlang . Hierdurch kann insbesondere eine stabile Ausgestaltung der Schaftwände erreicht werden. In terms of strength is further preferred that the rib in the direction of the piston crown less far extends as along the shaft. As a result, in particular a stable configuration of the shaft walls can be achieved.
Die Gewichtseinsparung wird weiter dadurch erreicht , dass bevorzugt eine Sicherungsnut für einen Sicherungsring für einen Kolbenbolzen vorgesehen ist , die entlang Ihres Umfangs zumindest an einer Stelle unterbrochen ist . Ausgehend von einer üblichen, voll umlaufenden Sicherungsnut kann die The weight saving is further achieved in that preferably a securing groove is provided for a locking ring for a piston pin, which is interrupted along its circumference at least at one point. Starting from a usual, fully circumferential locking groove, the
Unterbrechung derselben dergestalt erreicht werden, dass das die Sicherungsnut umgebende Material stellenweise derart entlang der Kolbenbolzenachse und in Richtung des Inneren des Kolbens zurückgenommen wird, dass die Sicherungsnut in diesen Bereichen „verschwindet" , und der Sicherungsring Breaking the same can be achieved such that the material surrounding the securing groove is partially withdrawn along the piston pin axis and in the direction of the interior of the piston, that the securing groove in these areas "disappears", and the locking ring
beispielsweise lediglich in einem oberen, zum Kolbenboden gerichteten Bereich und in einem unteren Bereich in einer Nut aufgenommen ist . Diese Aufnahme schafft einen ausreichenden Umschlingungswinkel für den Sicherungsring und ermöglicht gleichzeitig in der beschriebenen Weise eine weitere for example, is received only in an upper, directed to the piston crown area and in a lower region in a groove. This recording provides a sufficient angle of wrap for the retaining ring while allowing another described in the manner described
Gewichtsersparnis . Bevorzugt kann die Sicherungsnut in dem oberen Bereich in ihrer Umfangsrichtung breiter, Weight savings. Preferably, the securing groove in the upper region in its circumferential direction wider,
beispielsweise über 120 bis 150 Grad und an der Unterseite schmäler, beispielsweise über 60 bis 100 Grad, ausgeführt sein . Die Unterbrechungen der Sicherungsnut bieten ferner den Vorteil , dass für die Entnahme des Sicherungsringes keine spezielle Aushebenut erforderlich ist, weil ein for example, over 120 to 150 degrees and at the bottom narrower, for example, over 60 to 100 degrees, be executed. The interruptions of the locking groove also offer the advantage that no special lifting groove is required for the removal of the retaining ring, because a
Aushebewerkzeug im Bereich der Unterbrechung angesetzt werden kann. Dies reduziert die Produktionskosten . Lifting tool can be set in the area of the interruption. This reduces the production costs.
Schließlich wird für den Schaft, von der Kolbenunterseite her betrachtet , bevorzugt , dass dieser an der Außenseite, ausgehend von den Schaftwänden eine konvexe Krümmung und am Übergang zu den Kolbenbolzennaben eine konkave Krümmung aufweist . Hierdurch ergibt sich insgesamt eine Kolbenform, die als „ Figure of Eight " bekannt ist und die eine breite Schaftwand ebenso wie einen ausreichenden Sicherheitsabstand einer Kühlöldüse im Kolbeninneren sowie einen Kolbenbolzen mit minimaler Länge ermöglicht . Darüber hinaus kann hierdurch ein homogenes Tragbild am Schaft ermöglicht werden . Die Finally, it is preferred for the shank, viewed from the underside of the piston, to have a convex curvature on the outside, starting from the shank walls, and a concave curvature at the transition to the piston pin bosses. This results in a total piston shape, which is known as "Figure of Eight" and which allows a wide shaft wall as well as a sufficient safety distance of a cooling oil nozzle in the piston interior and a piston pin with a minimum length a homogeneous contact pattern on the shaft are made possible. The
Schaftanbindung an die Verbindungswände kann gleichzeitig mit erhöhter Flexibilität versehen werden, und ein unerwünschter „ Schienentrag" kann reduziert werden. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine moderne Kolbenarchitektur . Shaft connection to the connecting walls can at the same time be provided with increased flexibility, and an undesirable "rail support" can be reduced, resulting overall in a modern piston architecture.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei der Herstellung eines Stahlkolbens für einen Verbrennungsmotor zwischen Ringfeld und Schaft Durchbrüche sowie zumindest eine , bezüglich einer Länge eines aufzunehmenden As part of the process of the invention are in the production of a steel piston for an internal combustion engine between the ring field and shaft openings and at least one, with respect to a length of a male
Kolbenbolzens zentrale Rippe ausgebildet . Hierdurch können die entsprechenden Vorteile wie bei dem vorangehend Piston pin central rib formed. As a result, the corresponding advantages as in the foregoing
beschriebenen Kolben erreicht werden . Ferner sind sämtliche vorangehend und nachfolgend für den Kolben angegebenen be achieved described piston. Further, all of the foregoing and following are given for the piston
Merkmale bei dem erfindungsgemäßen Ve fahren anwendbar und umgekehrt . Driving features in the invention Ve applicable and vice versa.
Bevorzugt wird zumindest ein Durchbruch durch Ausbilden einer Nut von der Außenseite des Kolbens her ausgebildet . Dieser Durchbruch kann bereits beim geschmiedeten oder gegossenen Kolben vorgesehen werden, er kann edoch alternativ oder ergänzend von der Außenseite durch Ausbilden der Nut Preferably, at least one aperture is formed by forming a groove from the outside of the piston. This breakthrough can already be provided in the forged or cast piston, but it can edoch alternatively or additionally from the outside by forming the groove
ausgebildet werden, wobei gleichzeitig die Materialdicke im Bereich der vorgesehenen Rippe ausreichend dick gewählt ist . be formed, wherein at the same time the material thickness is chosen sufficiently thick in the region of the intended rib.
Bevorzugt wird die Rippe beim Urformen, beispielsweise beim Gießen oder Schmieden, vorgesehen, oder der Kolben wird von seiner Innenseite her durch Fräsen in geeigneter Weise bearbeitet, um die Rippe auszubilden . Schließlich ist die Ausbildung der Rippe im Rahmen von Rapid Prototyping möglich. Preferably, the rib is provided in the primary molding, for example, in casting or forging, or the piston is machined from its inside by milling in a suitable manner to form the rib. Finally, the training of the rib in the context of rapid prototyping is possible.
KUR E BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Nachfolgend wird ein in den Zeichnungen dargestelltes Hereinafter, a shown in the drawings
Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert . Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Unteransicht eines erfindungsgemäßen Kolbens ; und Embodiment of the invention explained in more detail. Show it: Fig. 1 is a perspective bottom view of a piston according to the invention; and
Fig. 2 eine perspektivische Seitenansicht eines Abschnitts des erfindungsgemäßen Kolbens . Fig. 2 is a side perspective view of a portion of the piston according to the invention.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFUHRUNGSFORM DER ERFINDUNG DETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Wie in Fig. 1 zu erkennen ist , weist de in Fig. 1 in einer Unteransicht dargestellte Kolben 10 ein Ringfeld 12 und einen Schaft 14 auf , der durch zwei gegenüber1iegende Schaftwände gebildet wird, die durch Verbindungswände verbunden sind, in denen die Kolbenbolzennaben vorgesehen sind. Wie ebenfalls in Fig. 1 zu erkennen, sind die Verbindungswände , ausgehend von der j eweiligen Schaftwand, zunächst , von der Außenseite her betrachtet , konve , und am Übergang zu den Kolbenbolzennaben konkav gekrümmt . As can be seen in FIG. 1, the piston 10 shown in a bottom view in FIG. 1 comprises a ring field 12 and a shank 14 formed by two opposing shank walls connected by connecting walls in which the piston pin bosses are provided , As can also be seen in Fig. 1, the connecting walls, starting from the j eweiligen shaft wall, first, viewed from the outside, convex, and concavely curved at the transition to the piston pin bosses.
Erfindungsgemäß befindet sich entlang der Erstreckung des (nicht gezeigten) Kolbenbolzens, das heißt etwa auf Höhe der Mitte zwischen den zu erkennenden Kolbenbolzennaben 24 eine zentrale Rippe 18 , die an der rechten Seite des Kolbens zu erkennen ist . Bei der gezeigten Ausführungsform befindet sich rechts und links neben der Rippe 18 j eweils ein Durchbruch, von denen nur der linke gemäß Fig . 1 gut erkennbar ist . Der Durchbruch reicht von der Außenseite des Kolbens zu dessen Innerem und kann beispielsweise dadurch ausgebildet werden, dass von der Außenseite her eine Nut ausgebildet wird, und die Materialdicke in den Bereichen neben der Rippe 18 ausreichend dünn ist , so dass die beschriebenen Durchbrüche 16 entstehen . Die Ober- und/oder Unterseite der zu dem According to the invention, along the extension of the piston pin (not shown), that is approximately at the level of the middle between the piston pin hubs 24 to be recognized, there is a central rib 18 which can be seen on the right side of the piston. In the embodiment shown, there is an opening on the right and left of the rib 18, of which only the left one according to FIG. 1 is clearly visible. The breakthrough extends from the outside of the piston to its interior and can be formed, for example, by forming a groove from the outside, and the material thickness in the areas adjacent to the rib 18 is sufficiently thin so that the openings 16 described arise. The top and / or bottom of the to
Durchbruch führenden Nut kann, wie e gänzend in Fig . 2 zu erkennen, weitgehend senkrecht zur Kolbenachse sein, und der Boden der beschriebenen Nut , das heißt die Außenseite der Rippe 18 und/oder der Bereiche 26 neben den Durchbrüchen 16 kann, von der Außenseite betrachtet, konkav gekrümmt sein. Dies ist ergänzend in Fig . 2 erkennbar. Breakthrough leading groove can, as e in addition to FIG. 2 to be largely perpendicular to the piston axis, and the bottom of the groove described, that is, the outside of the rib 18 and / or the areas 26 adjacent to the apertures 16th may be concavely curved when viewed from the outside. This is supplementary in Fig. 2 recognizable.
Aus Fig . 1 ist ferner ersichtlich, dass die Rippe in ihrer, in Umfangsrichtung betrachtet , Mitte eine größere (radiale) Dicke aufweist , als an ihren zu den Durchbrüchen 16 From Fig. 1 that the rib has a greater (radial) thickness in its center viewed in the circumferential direction than at its openings 16
gerichteten Seiten . Ferner erstreckt sie sich bei dem directed pages. Furthermore, it extends in the
gezeigten Ausführungsbeispiel weniger wei an der Unterseite des Kolbenbodens als entlang der j eweiligen Schaftwand. In Fig . 1 ist ferner die spezielle Ausgestaltung einer shown embodiment less wei on the underside of the piston crown than along the j eweiligen shaft wall. In Fig. 1 is also the special embodiment of a
Sicherungsnut 22 für einen Sicherungsring für einen Sicherungsnut 22 for a locking ring for a
Kolbenbolzen zu erkenne . Insbesondere an den Seiten des Kolbenbolzens ist das Material des Kolbens an der Außenseite soweit zurückgenommen, dass hier die Sicherungsnut 22 „verschwindet" , und der Sicherungsring lediglich durch die im Bereich der Ober- und Unterseite verbleibenden Nutabschnitte gehalten wird . Dies wird j edoch als ausreichend angesehen, und die beschriebenen Materialausnehmungen verringern in vorteilhaf er Weise das Gewicht . Ferner kann hier ein Recognize piston pin. In particular, on the sides of the piston pin, the material of the piston on the outside is taken back so far that here the securing groove 22 "disappears", and the retaining ring is held only by the remaining in the region of the top and bottom groove portions considered, and described material recesses advantageously reduce the weight
Aushebewerkzeug angesetzt werden, so dass in vorteilhaf er Weise keine eigene Aushebenut erforderlich ist . Schließlich ist in Fig . 1 auch zu erkennen, dass die Durchbrüche , wenn sie in einer Richtung senkrecht zur Kolben- und zur Lifting tool be recognized, so that in vorteilhaf he way no own Aushebenut is required. Finally, in FIG. 1 also recognizes that the apertures, when in a direction perpendicular to the piston and the
Kolbenbolzenachse betrachtet werden, gerundete Seiten aufweisen . Piston pin axis are considered to have rounded sides.
Dies geht ergänzend aus Fig . 2 hervor . In Fig . 2 ist ferner zu erkennen, dass die j eweilige Schaftwand eine entlang der Kolbenachse im Wesentlichen gleichbleibende Breite und darüber hinaus eine bevorzugt ebenfalls entlang der This is supplementary from Fig. 2 forth. In Fig. 2 it can also be seen that the respective skirt wall has a width which is substantially constant along the piston axis and, moreover, preferably also along the piston axis
Kolbenachse mit gleichbleibender Breite versehene  Piston axis provided with constant width
Beschichtung aufweisen kann .  Can have coating.

Claims

Patentansprüche  claims
Stahlkolben (10) für einen Verbrennungsmotor mit einem Ringfeld (12) , einem Schaft (14) , Durchbrüchen (16) zwischen Ring eld {12) und Schaft (14) , die von der Kolbenaußenseite zum Kolbeninneren reichen, und einer bezüglich einer Länge eines aufzunehmenden Kolbenbolzens im Wesentlichen zentralen Rippe ( 18 ) zwischen zwei Steel piston (10) for an internal combustion engine with a ring field (12), a shaft (14), openings (16) between Ring eld {12) and shaft (14), which extend from the piston outside to the piston interior, and one with respect to a length of to be received piston pin substantially central rib (18) between two
Durchbrüchen (16) , Breakthroughs (16),
wobei die Rippe (16) ausgehend von ihrer, in the rib (16) starting from its, in
Umfangsrichtung gesehen, Mitte eine abnehmende , in  Seen in the circumferential direction, center a decreasing, in
Radialrichtung gemessene Dicke aufweist .  Radial direction measured thickness has.
Kolben nach Anspruch 1, Piston according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet , dass characterized in that
zumindest ein Durchbruch (16) in Umfangsrichtung mehr als die doppelte Breite der Rippe (18) aufweist . has at least one opening (16) in the circumferential direction more than twice the width of the rib (18).
Kolben nach Anspruch 1 oder 2 , Piston according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet , dass characterized in that
der Schaft ( 14 ) entlang der Kolbenachse zumindest die 1, 5 -fache Höhe des Ringfeldes (12) aufweist . the shaft (14) along the piston axis at least 1, 5 times the height of the ring field (12).
Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche , Piston according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet , dass characterized in that
die Rippe (18) und/oder der Bereich neben zumindest einem Durchbruch (16) in einem Schnitt , der die the rib (18) and / or the area next to at least one opening (16) in a section that the
Kolbenachse enthält , an der Außenseite konkav gerundet ausgeführt ist . Piston axis contains concave rounded on the outside.
Kolben nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass Piston according to at least one of the preceding claims, characterized in that
sich die Rippe (16) in Richtung des Kolbenbodens (20) weniger weit erstreckt als am Schaft (14) entlang. Kolben nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche , ferner mit zumindest einer Sicherungsnut (22) für einen Sicherungsring für einen Kolbenbolzen, die entlang ihres Umfangs zumindest an einer Stelle unterbrochen ist . the rib (16) extends less far in the direction of the piston crown (20) than along the shaft (14). Piston according to at least one of the preceding claims, further comprising at least one securing groove (22) for a locking ring for a piston pin, which is interrupted along its circumference at least at one point.
Kolben nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass Piston according to at least one of the preceding claims, characterized in that
der Schaft (14 } an der Außenseite von der the shaft (14) on the outside of the
Kolbenunterseite aus betrachtet , ausgehend von den Seen from the bottom of the piston, starting from the
Schaftwänden eine konvexe Krümmung , und am Übergang zu Kolbenbolzenaugen eine konkave Krümmung aufweist . Shaft walls a convex curvature, and at the transition to piston pin eyes has a concave curvature.
Verfahren zur Herstellung eines Stahlkolbens für einen Verbrennungsmotor mit einem Ringfeld und einem Schaft , bei dem zwischen dem Ringfeld und dem Schaft Durchbrüche ausgebildet werden, die von der Kolbenaußenseite zum Kolbeninneren reichen, und zumindest eine bezüglich einer Länge eines aufzunehmenden Kolbenbolzens im A method for producing a steel piston for an internal combustion engine having a ring field and a shaft, in which openings are formed between the ring field and the shaft, which extend from the piston outside to the piston interior, and at least one with respect to a length of a male piston pin in
Wesentlichen zentrale Rippe zwischen den Durchbrüchen ausgebildet wird, Essentially central rib is formed between the breakthroughs,
wobei die Rippe (16) ausgehend von ihrer, in the rib (16) starting from its, in
Umfangsrichtung gesehen, Mitte eine abnehmende , in  Seen in the circumferential direction, center a decreasing, in
Radialrichtung gemessene Dicke aufweist .  Radial direction measured thickness has.
Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Method for producing a piston for a
Verbrennungsmotor nach Anspruch 8 , Internal combustion engine according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
zumindest ein Durchbruch durch Ausbilden einer Nut von der Außenseite des Kolbens her ausgebildet wird. at least one aperture is formed by forming a groove from the outside of the piston.
Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Method for producing a piston for a
Verbrennungsmotor nach Anspruch 8 oder 9 , Internal combustion engine according to claim 8 or 9,
dadurch gekennzeichnet , dass characterized in that
zumindest eine Rippe durch Urformen, wie z . B . Schmieden oder Gießen, Fräsen oder Rapid Prototyping ausgebildet wird.  at least one rib by archetypes, such. B. Forging or casting, milling or rapid prototyping is formed.
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