FR2790286A1

FR2790286A1 - PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: FR2790286A1
Application number: FR0002426A
Authority: FR
Inventors: Hubert Buhr
Original assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 1999-02-27
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2000-09-01
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: DE19908670A1; GB2347194A; GB0003887D0; ITMI20000358A0; IT1316789B1; DE19908670C2; FR2790286B1; GB2347194B; ITMI20000358A1

Abstract

L'invention concerne un piston (1) pour moteur à combustion interne. Le piston (1) comprend des parties d'arbre (4, 4') de taille différente. Les parties d'arbre sont reliées au moyeu de cheville (5) par des parois de renforcement (7, 7', 8, 8'). Les parois de renforcement (7, 7', 8, 8') s'étendent parallèlement l'une à l'autre et perpendiculairement au moyeu de cheville (9). Les parois de renforcement (7, 7') disposées du côté contre-pression sont reliées à la zone d'extrémité interne des yeux de moyeu (6, 6').The invention relates to a piston (1) for an internal combustion engine. The piston (1) comprises shaft parts (4, 4 ') of different size. The shaft parts are connected to the pin hub (5) by reinforcing walls (7, 7 ', 8, 8'). The reinforcement walls (7, 7 ', 8, 8') extend parallel to each other and perpendicular to the ankle hub (9). The reinforcing walls (7, 7 ') arranged on the counter-pressure side are connected to the inner end region of the hub eyes (6, 6').

Description

La présente invention concerne un piston pour moteur à combustion interne,The present invention relates to a piston for an internal combustion engine,

particulièrement en métal léger, comprenant un fond de piston et un moyeu de cheville s'étendant de manière centrale à partir du fond de piston avec un oeil de moyeu, dont l'écart extérieur correspond à 60 à 80% du diamètre du piston et comprend chacun une partie d'arbre disposée sur le côté pression et contre-pression, la partie d'arbre disposée du côté pression étant supérieure, au moins dans la direction périphérique, à celle du côté contre-pression et les parties d'arbre étant renforcées par des parois de renforcement par rapport au moyeu de cheville et les parois de renforcement d'une partie d'arbre sont disposées de manière décalée par rapport aux parois de renforcement de la partie d'arbre particularly of light metal, comprising a piston bottom and a dowel hub extending centrally from the piston bottom with a hub eye, the external deviation of which corresponds to 60 to 80% of the diameter of the piston and comprises each a shaft part arranged on the pressure and back pressure side, the shaft part arranged on the pressure side being greater, at least in the peripheral direction, than that of the back pressure side and the shaft parts being reinforced by reinforcing walls with respect to the dowel hub and the reinforcing walls of a shaft part are arranged offset from the reinforcing walls of the shaft part

opposée dans la direction de l'axe du moyeu de cheville. opposite in the direction of the pin hub axis.

Un but prioritaire dans les moteurs à combustion interne modernes est la réduction de poids des pièces constitutives étant donné que l'on peut ainsi non seulement abaisser la consommation en carburant, mais le comportement de bruit et d'oscillation peut également être influencé de manière avantageuse. La solidité du piston va à l'encontre de la demande A priority goal in modern internal combustion engines is the reduction of the weight of the component parts, since this not only reduces fuel consumption, but also the noise and oscillation behavior can be advantageously influenced. . The strength of the piston goes against demand

de réduire au maximum les masses oscillantes en raison des hautes sollicitations. to reduce the oscillating masses as much as possible due to the high loads.

Les pistons de construction légère comme les pistons en boîte ou en H présentent Lightly built pistons like boxed or H pistons have

deux parties d'arbre séparées qui ne s'étendent que sur les côtés pression et contre-pression. two separate shaft parts which extend only on the pressure and back pressure sides.

Le moyeu de cheville est plus court dans la direction d'axe de cheville que le diamètre du piston. Il est connu du document EP-0 171 825 A un piston en métal léger pour moteur à combustion interne du type décrit. Ce type de piston présente des parties d'arbre réalisées de manière asymétrique. Dans la zone de pression, les parties d'arbre sont réalisées de manière plus grande en direction périphérique que sur le côté contre-pression. Le renforcement des parties d'arbre individuelles est réalisé par des parois de renforcement reliées au moyeu de cheville, les points de jonction au moyeu de cheville étant prévus sur la zone d'extrémité extérieure des yeux de moyeu. Les parois de renforcement sur le côté pression s'étendent avec un angle dans le moyeu de piston. Ceci a pour conséquence que sur le moyeu sont appliquées aussi bien des forces longitudinales que des forces transversales, ce qui résulte en ce que les points de jonction des parois de renforcement au moyeu de cheville ainsi qu'à la partie d'arbre doivent être réalisés avec une épaisseur de paroi relativement importante en section transversale. De par ce renforcement, le poids du piston est augmenté sur le côté pression du piston de sorte que le piston, lorsque le moteur The pin hub is shorter in the direction of the pin axis than the diameter of the piston. Document EP-0 171 825 discloses a light metal piston for an internal combustion engine of the type described. This type of piston has shaft parts made asymmetrically. In the pressure zone, the shaft parts are made larger in the peripheral direction than on the back pressure side. The reinforcement of the individual shaft parts is carried out by reinforcement walls connected to the ankle hub, the points of junction with the ankle hub being provided on the outer end zone of the hub eyes. The reinforcement walls on the pressure side extend at an angle into the piston hub. This has the consequence that both longitudinal and transverse forces are applied to the hub, which results in that the points of junction of the reinforcing walls to the dowel hub as well as to the shaft part must be produced. with a relatively large wall thickness in cross section. By this reinforcement, the weight of the piston is increased on the pressure side of the piston so that the piston, when the engine

fonctionne, a tendance à basculer aux points morts haut et bas. works, tends to tip over at top and bottom dead centers.

L'invention a pour but d'améliorer un tel piston en ce que le poids du piston est The invention aims to improve such a piston in that the weight of the piston is

encore réduit et simultanément qu'une répartition de masse symétrique soit obtenue. further reduced and simultaneously that a symmetrical mass distribution is obtained.

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Ce but est atteint en ce que les parois de renforcement s'étendent parallèlement l'une à l'autre et perpendiculairement à l'axe du moyeu de cheville, les parois de renforcement de la partie d'arbre disposée du côté contre-pression étant reliées à la zone d'extrémité interne This object is achieved in that the reinforcing walls extend parallel to each other and perpendicular to the axis of the dowel hub, the reinforcing walls of the shaft part arranged on the back pressure side being connected to the inner end area

des yeux de moyeu de cheville.ankle hub eyes.

Avantageusement, la hauteur axiale et/ou la largeur des parois de renforcement sur Advantageously, the axial height and / or the width of the reinforcement walls on

le côté pression et contre-pression est réalisée de manière différente. the pressure and back pressure side is carried out differently.

Avantageusement, l'épaisseur de paroi de la partie d'arbre disposé du côté contre- Advantageously, the wall thickness of the shaft part arranged on the counter side

pression est plus petite que l'épaisseur de paroi de l'autre partie d'arbre. pressure is smaller than the wall thickness of the other shaft part.

Le piston selon l'invention est de préférence formé à partir d'un alliage d'aluminium et se distingue par une réduction de l'arbre de piston en deux parties d'arbre et par un poids avantageux. En raison du décalage parallèle des parois de renforcement, les jonctions entre le moyeu de cheville et la partie d'arbre sont réduites au chemin le plus court. La liaison en angle droit des parois de renforcement permet des épaisseurs de parois les plus petites au niveau des points de jonction étant donné qu'aucune force longitudinale n'est transmise dans le moyeu. Par la variation de la hauteur et/ou de la largeur des parois de renforcement sur le côté pression et contre-pression, on peut équilibrer les masses, ainsi on peut par exemple équilibrer des pistons avec un fond de piston non symétrique par des parois de renforcement larges et/ou plus hautes sur le côté pression ou contre-pression, de sorte qu'une répartition de poids symétrique est obtenue par rapport à l'axe du moyeu de The piston according to the invention is preferably formed from an aluminum alloy and is distinguished by a reduction of the piston shaft into two parts of the shaft and by an advantageous weight. Due to the parallel offset of the reinforcing walls, the junctions between the dowel hub and the shaft part are reduced to the shortest path. The right angle connection of the reinforcing walls allows for the smallest wall thicknesses at the junction points since no longitudinal force is transmitted in the hub. By varying the height and / or the width of the reinforcement walls on the pressure and backpressure side, the masses can be balanced, so, for example, pistons can be balanced with a non-symmetrical piston bottom by wide and / or higher reinforcement on the pressure or back pressure side, so that a symmetrical weight distribution is obtained with respect to the axis of the hub

cheville.ankle.

L'invention est représentée sur les dessins au moyen d'un exemple de réalisation et The invention is shown in the drawings by means of an exemplary embodiment and

plus amplement expliquée ci-après. more fully explained below.

Sur les dessins: - la figure 1 est une vue d'un piston selon l'invention, - la figure 2 est une vue de dessous du piston de la figure 1, et In the drawings: - Figure 1 is a view of a piston according to the invention, - Figure 2 is a bottom view of the piston of Figure 1, and

- la figure 3 est une vue selon la ligne de coupe III-III de la figure 1. - Figure 3 is a view along the section line III-III of Figure 1.

La figure 1 montre un piston 1 en métal léger obtenu par un procédé de coulée. La tête de piston 2 présente des rainures annulaires 3 pour la réception de segments de piston (non représentés). L'arbre du piston 1 est constitué de deux parties d'arbre diamétralement opposée 4, 4'. Dans la direction d'axe du moyeu de cheville 5, qui comprend deux yeux de moyeu 6, 6', décalés l'un par rapport à l'autre (fig. 2), le piston 1 est réalisé de manière ouverte. L'écart extérieur des yeux de moyeu 6, 6' correspond environ à 60 à 80% du diamètre du piston, c'est-à-dire que le piston 1 est reliée au moyen d'une cheville courte Figure 1 shows a light metal piston 1 obtained by a casting process. The piston head 2 has annular grooves 3 for the reception of piston rings (not shown). The piston shaft 1 consists of two diametrically opposite shaft parts 4, 4 '. In the axis direction of the dowel hub 5, which comprises two hub eyes 6, 6 ′, offset from one another (fig. 2), the piston 1 is made open. The outside distance of the hub eyes 6, 6 'corresponds approximately to 60 to 80% of the diameter of the piston, that is to say that the piston 1 is connected by means of a short pin

(non représentée) à une bielle.(not shown) to a connecting rod.

La figure 2 est une vue de dessous. Les parties d'arbre 4, 4' présentent, lorsqu'on regarde dans la direction périphérique, des dimensions différentes. Les parties d'arbre 4, 4' sont reliées au moyeu de cheville par l'intermédiaire de parois de renforcement 7, 7', 8, 8'. Les parois de renforcement 7, 7' de la partie d'arbre 4' s'étendent perpendiculairement au moyeu de cheville 9 et sont reliées aux yeux de moyeu 6, 6', dans la zone d'extrémité interne 10, 10'. Les parois de renforcement 8, 8' s'étendent de manière parallèlement décalée dans la direction de l'axe du moyeu de cheville 9 par rapport aux parois de renforcement 7, 7'. En raison de la liaison perpendiculaire des parois de renforcement 7, 7', 8, 8', aucune force latérale n'est exercée sur les parois de renforcement d'o il en résulte que la liaison aussi bien par rapport aux yeux de moyeu 6, 6' qu'aux parties d'arbre 4, 4' est réalisée avec des rayons minimaux Rl, R2. De cette manière, des parois de renforcement très minces 7, 7', 8, 8' sont possibles. En variant les épaisseurs de parois ti, t2, t3, t4, il est possible d'équilibrer le poids du piston asymétrique 1 de sorte qu'un piston symétrique est Figure 2 is a bottom view. The shaft parts 4, 4 'have, when looking in the peripheral direction, different dimensions. The shaft parts 4, 4 'are connected to the dowel hub by means of reinforcing walls 7, 7', 8, 8 '. The reinforcing walls 7, 7 'of the shaft part 4' extend perpendicular to the dowel hub 9 and are connected to the hub eyes 6, 6 ', in the internal end region 10, 10'. The reinforcing walls 8, 8 'extend in a parallel offset in the direction of the axis of the pin hub 9 with respect to the reinforcing walls 7, 7'. Due to the perpendicular connection of the reinforcement walls 7, 7 ', 8, 8', no lateral force is exerted on the reinforcement walls from which it follows that the connection as well with respect to the hub eyes 6 , 6 'as in the shaft parts 4, 4' is produced with minimum radii R1, R2. In this way, very thin reinforcing walls 7, 7 ', 8, 8' are possible. By varying the wall thicknesses ti, t2, t3, t4, it is possible to balance the weight of the asymmetric piston 1 so that a symmetrical piston is

réalisable en ce qui concerne la répartition de masse. feasible with regard to mass distribution.

Comme cela est visible à partir de la figure 3, les parois de renforcement 7, 7', 8, 8' peuvent être réalisées de manière différente dans la hauteur axiale de manière à avoir As can be seen from FIG. 3, the reinforcement walls 7, 7 ', 8, 8' can be produced differently in the axial height so as to have

encore une influence sur la répartition de masse. still an influence on the mass distribution.

De par la construction particulière des parois de renforcement 7, 7', 8, 8' et en leur liaison particulière au moyeu de cheville 5, on obtient un piston particulièrement léger qui Due to the particular construction of the reinforcement walls 7, 7 ', 8, 8' and in their particular connection to the dowel hub 5, a particularly light piston is obtained which

est en même temps approprié pour de hautes sollicitations thermiques et mécaniques. is at the same time suitable for high thermal and mechanical stresses.

Claims

Claims:

I.- Piston for internal combustion engine, particularly made of light metal, comprising a piston bottom and a dowel hub extending centrally from the piston bottom with a hub eye, the external deviation of which corresponds to 60 to 80% of the diameter of the piston and each comprises a shaft part arranged on the pressure and back pressure side, the shaft part arranged on the pressure side being greater, at least in the peripheral direction, than that of the against side -pressure and the shaft parts being reinforced by reinforcing walls with respect to the dowel hub and the reinforcing walls of a shaft part are arranged offset from the reinforcing walls of the shaft part opposite in the direction of the axis of the dowel hub, characterized in that the reinforcing walls (7, 7 ', 8, 8') extend parallel to each other and perpendicular to the axis ( 9) of the hub of ch eville, the reinforcing walls (7, 7 ') of the shaft part (4') disposed on the back pressure side being

connected to the inner end region (10, 10 ') of the dowel hub eyes (6, 6').

2.- Piston according to claim 1, characterized in that the axial height and / or the width of the reinforcing walls (7, 7 ', 8, 8') on the pressure and counter-pressure side is

done differently.

3.- Piston according to claims 1 and 2, characterized in that the wall thickness

(tl) of the shaft part (4 ') arranged on the back pressure side is smaller than the thickness of

wall (t2) of the other shaft part (4).