WO2012095445A1 - Kolben zum einsatz in verbrennungsmotoren - Google Patents

Kolben zum einsatz in verbrennungsmotoren Download PDF

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WO2012095445A1
WO2012095445A1 PCT/EP2012/050347 EP2012050347W WO2012095445A1 WO 2012095445 A1 WO2012095445 A1 WO 2012095445A1 EP 2012050347 W EP2012050347 W EP 2012050347W WO 2012095445 A1 WO2012095445 A1 WO 2012095445A1
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skirt
walls
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Martin NÖDL
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    • 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
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    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/02—Pistons  having means for accommodating or controlling heat expansion
    • 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 
    • F02F3/02—Pistons  having means for accommodating or controlling heat expansion
    • F02F3/022—Pistons  having means for accommodating or controlling heat expansion the pistons having an oval circumference or non-cylindrical shaped skirts, e.g. oval

Definitions

  • the invention relates to a piston for a
  • the preamble is formed by the piston of DE 10 2008 002 536 A1.
  • Compression stroke and at the beginning of an expansion stroke ignited a fuel-air mixture and burned.
  • Reciprocating engines this is done in a combustion chamber, which is limited to a crankcase by a piston that moves up and down in a cylinder.
  • the piston is connected to a crankshaft via a connecting rod.
  • a piston pin For coupling the piston with the connecting rod is in turn a piston pin, which is received in a piston formed in the piston pin hub.
  • DE 10 2009 032 379 A1 discloses a piston with pressure side
  • Box walls that are straight and oblique, that the distance between the box walls in the area of the pin bosses is greater than in the region of the pressure-side shaft wall. This should improve the shaft-box wall connection.
  • EP 0 913 566 A2 describes a cooled piston for
  • DE 40 19 968 C2 discloses a piston whose so-called piston skirt part at least partially has an elliptical shape on the outside.
  • Box wall cracks in the area of the connection of the box wall to the piston skirt are caused by a bending moment, which occurs during the deformation of the piston skirt under ignition pressure and acts in the region of the transition piston skirt to the box wall.
  • Conventional methods, in particular the attempt of a more or less large transition radius between box wall and side wall, have not been able to solve this problem satisfactorily.
  • the invention is based on the object to provide a piston with reduced formation of box-wall cracks in the region of the connection of the piston skirt to the box wall.
  • a piston for use in internal combustion engines, wherein the piston has a shaft walls and
  • Pressure side of the piston is provided in the installed state, and which is characterized in that in a region of this skirt wall, the recess is substantially limited in the form of a parabola, an elliptical section or a catenoid, said parabola, this elliptical section or these catenoids lie in a plane in the
  • the shape of the Katenoide so the form, a free-hanging chain or a free-hanging rope under
  • the axis of symmetry of the catenoids or the parabola or the major axis of the ellipse preferably lies along a straight line which extends from the associated skirt wall, preferably its center along the circumferential extent.
  • the vertex of the catenoid or parabola, or one of the major vertexes of the ellipse is located at the respective associated stem wall, and preferably at the center thereof
  • the axis of symmetry or the main axis runs between the two box walls. Their direction is preferably substantially parallel to the box walls and / or perpendicular to a straight line through the centers of any piston hubs.
  • the minor axis preferably extends between the box walls and in an area between one
  • Box walls, and the major axis of the ellipse corresponds substantially to half the diameter of the piston.
  • the minor axis of the ellipse preferably runs parallel to the pin axis, that is to say the connecting line between the center points of the piston hubs.
  • the box walls are the contrast recessed parts of the outer circumference of the piston.
  • Support line is not interrupted.
  • the piston is thus characterized by a further increased strength.
  • a further preferred embodiment is that all pin bosses have a design as described above. This has the advantage that now both sides of the piston behave symmetrically and therefore the load from both sides is approximately the same, which manifests itself in a reduced wear.
  • a further preferred embodiment is that the skirt wall on the pressure side of the straight line, which is opposite to the apex line of the geometric figure of the recess on the outer wall, starting in
  • a further preferred embodiment is that the skirt wall on the pressure side of the straight line, which is opposite to the crest line of the geometric figure closest to the outer wall, starting in both Circumferential directions has an increasing thickness. This has the advantage that now both sides of the skirt wall behave the same and thus stresses and wear of less trained side are avoided.
  • the shaft walls at the transition to the box walls are thicker than these. This has the advantage that you can work to save material because the shaft walls are the parts of the piston that are exposed to heavy loads while the box walls
  • a piston is preferred in which the thickness of one, preferably all, of the box walls increases as one moves away from the line which lies on the recess surface and the
  • Middle axis of the piston is the closest, moved to the shaft walls. This has the advantage that thereby the transition to the shaft walls can be made more continuous because thus a transition between walls with very different thicknesses can be avoided.
  • Fig. 1 is a view of a piston according to the invention in the bottom view.
  • the piston 10 shown therein has piston bosses 18 formed in a piston skirt 24 for receiving a piston pin (not shown).
  • the piston skirt 24 includes two skirt walls 12, 14 and two box walls 16 which enclose a recess 20. In the installed state of the piston pin (not shown) passes through the piston bosses 18 which are formed in the box walls 16, and the
  • the skirt walls 12, 14 are formed differently, depending on whether they are intended for use on the pressure side DS or the counterpressure side GDS.
  • the inside 22 of the skirt wall 12 on the pressure side is pronounced as a parabola, this parabola protruding from the edge of the skirt Shaft wall is formed continuously to the piston crown, while the inside of the skirt wall 14 is not formed on the counter-pressure side in this way.
  • this parabola lies so that its vertex lies along the circumferential direction in the middle of the associated skirt wall 14.
  • the axis of symmetry of the parabola extends perpendicular to the connecting line between the centers of the piston bosses 18.
  • box walls 16 are “inside" to the
  • Pin bosses 18 i. they extend over the outer surface of the piston as seen from the central axis of the piston
  • the skirt walls 12, 14 are wider at their intersection with the box walls 16, and the interface is further characterized by a transition between the box wall and the skirt wall, at which the outer surface at the transition has an outward projection ,
  • the advantage stems from the fact that the Shaft wall substantially the shape of the piston follows while the box wall at least at the interfaces between the box wall and shaft wall approximately perpendicular to this
  • skirt wall 12, 14 becomes thicker as one moves away from the straight line which, in the case of the pressure side, the vertex of the geometric figure or, in the case of the back pressure side, the diametrically opposite line GDS.

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Abstract

Kolben zum Einsatz in Verbrennungsmotoren mit einem Kolbenschaft, bestehend aus Schaft- (12) und Kastenwänden (16), die eine Ausnehmung (20) umschließen, und wobei die mindestens eine Schaftwand (12) für eine Benutzung an der Druckseite des Kolbens (10) im Einbauzustand vorgesehen ist. Dieser ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (20) in zumindest einem Teilbereich (22) zumindest einer im Einbauzustand für eine Benutzung an der Druckseite des Kolbens (10) vorgesehenen Schaftwand (12) im Wesentlichen die Form einer Parabel, eines Ellipsenabschnitts oder einer Katenoide aufweisen, wobei diese Parabel, dieser Ellipsenabschnitt oder diese Katenoide in einer Ebene liegen, die im Wesentlichen parallel zum Kolbenboden ist.

Description

Kolben zum Einsatz in Verbrennungsmotoren
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen
Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Der Oberbegriff wird durch den Kolben der DE 10 2008 002 536 A1 gebildet.
Stand der Technik
In Verbrennungsmotoren wird periodisch am Ende eines
Verdichtungstakts und zu Beginn eines Expansionstakts ein Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet und verbrannt. Bei
Hubkolbenmotoren geschieht dies in einem Brennraum, der zu einem Kurbelgehäuse hin von einem Kolben begrenzt wird, der sich in einem Zylinder auf und ab bewegt. Der Kolben ist über ein Pleuel mit einer Kurbelwelle verbunden. Zur Kopplung des Kolbens mit dem Pleuel dient wiederum ein Kolbenbolzen, der in einer im Kolben ausgebildeten Bolzennabe aufgenommen ist.
In den letzten Jahren ist bei Motoren ein verstärkter Trend zur Direkteinspritzung in Verbindung mit Turboaufladung aufgetreten. Diese Entwicklung bringt für die
Kolbenentwicklung neue Herausforderungen mit sich,
insbesondere im Hinblick auf die stetig steigenden Zünddrücke zusammen mit der immer späteren Schwerpunktlage der
Verbrennung, die sich in hohen Seitenkraftbelastungen für den Kolbenschaft äußern. Aufgrund der gesteigerten Belastungen reichen konventionelle Kolbenkonzepte immer seltener aus, um die Anforderungen, insbesondere im Hinblick auf die
geforderte Haltbarkeit, zu erfüllen. Um die gesteigerten Belastungen zu beherrschen offenbart DE 10 2009 032 379 A1 einen Kolben mit druckseitigen
Kastenwänden, die geradlinig und derart schräg verlaufen, dass der Abstand der Kastenwände im Bereich der Bolzennaben größer ist als im Bereich der druckseitigen Schaftwand. Dies soll die Schaft-Kastenwand-Anbindung verbessern.
EP 0 913 566 A2 beschreibt einen gekühlten Kolben für
Verbrennungsmotoren, bei dem ein Kühlkanal innerhalb des Kolbens ausgebildet ist, der sich durch eine Eintrittsstelle auszeichnet, die außerhalb des Kolbenschafts liegt. Dadurch wird eine verbesserte Kühlung erreicht.
DE 10 2008 002 536 A1, welche bereits als Oberbegriff zitiert wurde, beschreibt einen Kolben, der sich auf der Druckseite durch Verbindungswände, die weitgehend gerade sind und auf der Gegendruckseite durch gekrümmte Wände auszeichnet. Dies verringert die Geräuschbildung und trägt zur höheren
Belastbarkeit bee .
Aus der DE 40 19 968 C2 geht ein Kolben hervor, dessen sogenanntes Kolbenmantelteil an der Außenseite zumindest bereichsweise eine elliptische Form aufweist.
Auch sind unter dem Begriff „Slipperkolben" oder „Slipper Skirt" Kolben mit Schaft- und Kastenwänden bekannt geworden, die bei geringem Gewicht eine hohe Belastbarkeit
gewährleisten sollen.
Bei hoch belasteten Kolben tritt eine Tendenz zu
Kastenwandrissen im Bereich der Anbindung der Kastenwand zum Kolbenschaft auf. Diese Risse werden durch ein Biegemoment hervorgerufen, das bei der Umformung des Kolbenschafts unter Zünddruck auftritt und im Bereich des Übergangs Kolbenschaft zu Kastenwand wirkt. Herkömmliche Methoden, insbesondere der Versuch eines mehr oder weniger großen Übergangsradius zwischen Kastenwand und Seitenwand, haben dieses Problem nicht zufriedenstellend lösen können.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Kolben mit reduzierter Bildung von Kastenwandrissen im Bereich der Anbindung des Kolbenschafts an die Kastenwand zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den im Patentanspruch 1 beschriebenen Kolben.
Demzufolge ist ein Kolben zum Einsatz in Verbrennungsmotoren vorgesehen, wobei der Kolben einen Schaftwände und
Kastenwände umfassenden Kolbenschaft aufweist, wobei die Schaftwände und Kastenwände eine Ausnehmung begrenzen, wobei mindestens eine Schaftwand für eine Benutzung an der
Druckseite des Kolbens im Einbauzustand vorgesehen ist, und welcher sich dadurch auszeichnet, dass in einem Bereich dieser Schaftwand die Ausnehmung im Wesentlichen in Form einer Parabel, eines Ellipsenabschnitts oder einer Katenoide begrenzt ist, wobei diese Parabel, dieser Ellipsenabschnitt oder diese Katenoide in einer Ebene liegen, die im
Wesentlichen parallel zum Kolbenboden ist. Mit anderen Worten gilt die beschriebene Form der Ausnehmung in zumindest einem Schnitt mit einer Schnittebene senkrecht zur Kolbenachse.
Insbesondere die Form der Katenoide, also die Form, die eine frei hängende Kette oder ein frei hängendes Seil unter
Schwerkrafteinfluss annimmt, hat den Vorteil, dass bei ihrer Benutzung als eine Stützlinie die Seitenkraftbelastung im Idealfall nur über Normalkräfte abgetragen wird, d.h. es entsteht kein Biegemoment. Aber auch einfacher herzustellende Formen als die Katenoide können verschiedene Lastzustände kompensieren. Denn es hat sich gezeigt, dass es zweckmäßig ist, keine Horizontalkomponente durch die angreifende
Normalkraft aufkommen zu lassen. In der Praxis wird dies näherungsweise durch die Verwendung eines Ellipsenabschnitts oder einer Parabel realisiert . Ein Vorteil dieser Gestaltung ist, dass die Übertragbarkeit hoher Kolbenseitenkräfte bei nur moderater Gewichtszunahme realisiert wird.
Die Symmetrieachse der Katenoide oder der Parabel oder die Hauptachse der Ellipse liegt vorzugsweise entlang einer Geraden, die von der zugehörigen Schaftwand, bevorzugt deren Mitte entlang der Umfangserstreckung, ausgeht. Anders gesagt liegt der Scheitelpunkt der Katenoide oder Parabel oder einer der Hauptscheitel der Ellipse an der jeweiligen zugehörigen Schaftwand und bevorzugt an deren Mitte entlang der
Umfangsrichtung ,
Außerdem wird bevorzugt, dass die Symmetrieachse bzw. die Hauptachse zwischen den beiden Kastenwänden verläuft. Ihre Richtung ist dabei vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu den Kastenwänden und/oder senkrecht zu einer Geraden durch die Mittelpunkte etwaiger Kolbennaben. Insbesondere erstreckt sich im Fall der Ellipse die Nebenachse bevorzugt zwischen den Kastenwänden und in einem Bereich zwischen einer
Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der Kolbennaben und einem Schaftwandabschnitt. Dementsprechend kann die betrachtete Ellipse beispielsweise von dem
Schaftwandabschnitt zu dem Bereich zwischen den Kolbennaben reichen. Somit entspricht die Länge der Nebenachse der
Ellipse im Wesentlichen dem Abstand zwischen den
Kastenwänden, und die Hauptachse der Ellipse entspricht im Wesentlichen dem halben Kolbendurchmesser. Bevorzugt verläuft die Nebenachse der Ellipse parallel zur Bolzenachse, also der Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der Kolbennaben.
Hierbei und im Rest der Anmeldung verstehen wir unter den Schaftwänden denjenigen Teil des äußeren Umfangs eines
Kolbens, der bei Gebrauch an den Zylinderwänden eines
Verbrennungsmotors anliegt und demgemäß im Wesentlichen zylindrisch ist. Die Kastenwände sind die demgegenüber zurückgesetzten Teile des äußeren Umfangs des Kolbens.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen
Patentansprüchen 2-13 beschrieben.
Es ist ferner bevorzugt, dass sich der Bereich in der
Richtung senkrecht zum Kolbenboden über einen Abschnitt erstreckt, der den dem Kolbenboden gegenüberliegenden Rand des Kolbenschafts miteinschließt. Dies hat den Vorteil, dass der Rand des Kolbens, der zu den am stärksten belasteten Teilen gehört, von der erfindungsgemäßen Gestaltung
profitiert und daher insbesondere hier Brüche und
Materialschwächungen vermieden werden.
Außerdem ist bevorzugt, dass sich der zumindest eine Bereich in der Richtung senkrecht zum Kolbenboden über einen
Abschnitt erstreckt, welcher mit dem Kolbenboden abschließt. Hierdurch werden Übergänge zwischen Ausnehmungsabschnitten mit der Form gemäß der Erfindung und anderen ohne diese Form vermieden, was potentielle Spannungen zwischen diesen
Bereichen vermeidet. Dies hat außerdem den Vorteil, dass die Stabilität des Kolbens weiter erhöht wird da nun eine größere Fläche des Kolbens versteift wird.
Weiterhin ist bevorzugt, dass sich der Bereich der
Ausnehmung, der die genannte geometrische Form aufweist, über zumindest die gesamte Breite der Schaftwand erstreckt. Dies hat den Vorteil, dass auch hier die Steifigkeit der
Schaftwand weiter erhöht wird. Außerdem werden auch hier Übergänge zwischen Ausnehmungswandabschnitten mit der geometrischen Form und solchen ohne diese Gestaltung
vermieden, weshalb auch hier Spannungen, die zur
Maferialschwächung beitragen könnten, vermieden werden.
Ferner ist bevorzugt, dass sich der Teilbereich der
Ausnehmung, der die genannte geometrische Form aufweist, über eine oder alle Kastenwände des Kolbens erstreckt. Auch hier ist der Vorteil, dass die Steifigkeit und Festigkeit der Schaftwand weiter erhöht wird als dies bei den vorigen bevorzugten Ausführungsformen der Fall war. Solche Bereiche können z.B. mindestens jeweils 10%, 20%, 50% oder 100% der Umfangserstreckung der jeweiligen Kastenwand sein.
Ferner ermöglicht es diese Gestaltung, die Kastenwände vom Zentrum des Kolbens aus gesehen radial „innen" an den
Bolzennaben anzuordnen. Während in anderen Kolben die
Bolzennaben zum Großteil innerhalb der Kastenwände liegen, ist dies bei dem erfindungsgemäßen Kolben vorzugsweise anders. Dies hat den Vorteil, dass die erfindungsgemäße
Stützlinie nicht unterbrochen wird. Der Kolben zeichnet sich somit durch eine nochmals gesteigerte Festigkeit aus.
Außerdem führt dies zu einer Versteifung der Blockabstüt zung .
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass alle Bolzennaben eine wie oben beschriebene Gestaltung aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass sich nunmehr beide Seiten des Kolbens symmetrisch verhalten und daher die Last von beiden Seiten in etwa gleich getragen wird, was sich in einem verringerten Verschleiß äußert.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass die Schaftwand an der Druckseite von der Geraden, die der Scheitellinie der geometrischen Figur der Ausnehmung an der Außenwand nächstliegend gegenüberliegt, ausgehend in
zumindest einer Umfangsrichtung eine zunehmende Dicke
aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die stärkeren
Belastungen an den Seiten des Kolbens durch mehr Material getragen werden. Dadurch wird der Kolben belastbarer.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass die Schaftwand an der Druckseite von der Geraden, die der Scheitellinie der geometrischen Figur an der Außenwand nächstliegend gegenüberliegt, ausgehend in beiden Umfangsrichtungen eine zunehmende Dicke aufweist. Dies hat den Vorteil, dass sich nunmehr beide Seiten der Schaftwand gleich verhalten und somit Spannungen und ein Verschleiß der weniger stark ausgebildeten Seite vermieden werden.
Ferner wird bevorzugt, dass die beiden letztgenannten
Gestaltungsformen auch an der Gegendruckseite vorhanden sind. Auch wenn diese Seite weniger Druck ausgesetzt ist, ist es doch sinnvoll, auch hier Verschleiß und Spannungen zu
vermeiden, weshalb sich diese Ausführungsformen in einem verringerten Verschleiß äußern.
Weiterhin ist bevorzugt, dass in dem Kolben die Schaftwände an dem Übergang zu den Kastenwänden dicker als diese sind. Dies hat den Vorteil, dass man materialsparend arbeiten kann da die Schaftwände die Teile des Kolbens sind, die starken Belastungen ausgesetzt sind, während die Kastenwände
vergleichsweise wenig belastet werden.
Ferner ist ein Kolben bevorzugt, bei dem die Dicke einer, bevorzugt aller, Kastenwände zunimmt, wenn man sich von der Linie, die auf der Ausnehmungsoberflache liegt und der
Mittelachse des Kolbens am nächsten ist, zu dem Schaftwänden hin bewegt. Dies hat den Vorteil, dass dadurch der Übergang zu den Schaftwänden kontinuierlicher gestaltet werden kann da somit ein Übergang zwischen Wänden mit sehr unterschiedlichen Dicken vermieden werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Fig. 1 ist eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Kolbens in der Druntersicht .
Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kolbens wird nun mit Bezug auf Figur 1 beschrieben.
Der darin dargestellte Kolben 10 weist Kolbennaben 18, die in einem Kolbenschaft 24 ausgebildet sind, zur Aufnahme eines Kolbenbolzens (nicht dargestellt) auf. Der Kolbenschaft 24 beinhaltet zwei Schaftwände 12, 14 und zwei Kastenwände 16, die eine Ausnehmung 20 umschließen. Im Einbauzustand geht der Kolbenbolzen (nicht dargestellt) durch die Kolbennaben 18, die in den Kastenwänden 16 ausgebildet sind, und die
Ausnehmung 20 hindurch.
Die Schaftwände 12, 14 sind, abhängig davon, ob sie für eine Benutzung an der Druckseite DS oder der Gegendruckseite GDS vorgesehen sind, unterschiedlich ausgebildet: Die Innenseite 22 der Schaftwand 12 an der Druckseite ist als eine Parabel ausgeprägt, wobei diese Parabel vom Rand der Schaftwand bis zum Kolbenboden durchgehend ausgebildet ist, während die Innenseite der Schaftwand 14 an der Gegendruckseite nicht auf diese Art ausgebildet ist.
Hierbei liegt diese Parabel so, dass ihr Scheitel entlang der Umfangsrichtung in der Mitte der zugehörigen Schaftwand 14 liegt. Außerdem erstreckt sich die Symmetrieachse der Parabel senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der Kolbennaben 18.
Ferner befinden sich die Kastenwände 16 „innen" an den
Bolzennaben 18, d.h. sie erstrecken sich von der Mittelachse des Kolbens gesehen über die äußere Oberfläche der
zugehörigen Kastenwand 16 nach außen über diese hinaus.
Außerdem sind in dem dargestellten Kolben die Schaftwände 12, 14 an ihrer Schnittstelle mit den Kastenwänden 16 breiter als diese, und die Schnittstelle zeichnet sich ferner durch einen Übergang zwischen Kastenwand und Schaftwand aus, an dem die äußere Oberfläche an dem Übergang einen Vorsprung nach außen aufweist. Der Vorsprung ergibt sich daraus, dass die Schaftwand im Wesentlichen der Form des Kolbens folgt während die Kastenwand zumindest an den Schnittstellen zwischen Kastenwand und Schaftwand in etwa senkrecht auf dieser
Oberfläche steht. Ferner wird die Schaftwand 12, 14 dicker, wenn man sich von der Geraden entfernt, die, im Fall der Druckseite, dem Scheitelpunkt der geometrischen Figur oder, im Fall der Gegendruckseite, der diametral gegenüberliegenden Linie GDS entfernt.

Claims

Patentansprüche
1. Kolben (10) zum Einsatz in Verbrennungsmotoren; der Kolben weist einen Schaftwände (12) und Kastenwände (16) umfassenden Kolbenschaft auf; die Schaftwände (12) und Kastenwände (16) begrenzen eine Ausnehmung (20) ; mindestens eine Schaftwand (12} ist für eine Benutzung an de Druckseite des Kolbens (10) im Einbauzustand vorgesehen; dadurch gekennzeichnet , dass in einem Bereich (22) dieser Schaftwand (12) die Ausnehmung (20) im Wesentlichen in Form einer Parabel, eines
Ellipsenabschnitts oder einer Katenoide begrenzt ist, wobei diese Parabel, dieser Ellipsenabschnitt oder diese Katenoide in einer Ebene liegen, die im Wesentlichen parallel zum Kolbenboden ist.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass sich der zumindest eine Bereich (22) in der Richtung
senkrecht zum Kolbenboden über einen Abschnitt erstreckt, de den dem Kolbenboden gegenüberliegenden Rand des Kolbenschaft miteinschließt .
3. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zumindest eine Bereich (22} in der Richtung senkrecht zum Kolbenboden über einen Abschnitt erstreckt, welcher mit dem Kolbenboden abschließt.
4. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zumindest eine Bereich (22) der Ausnehmung (20) übe die gesamte Breite der Schaftwand (12) erstreckt,
5. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass sich der zumindest eine Bereich (22) der Ausnehmung (20) übe zumindest einen Bereich einer der Kastenwände (16) erstreckt
6. Kolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass sich der zumindest eine Bereich (22) der Ausnehmung (20) übe Bereiche aller Kastenwände des Kolbens erstreckt.
7. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass
Kolbennaben (18) für die Aufnahme von Bolzen an den
Kastenwänden (16) ausgebildet sind und dass sich zumindest eine solche Kolbennabe (18) von der Mittelachse des Kolbens gesehen über die äußere Oberfläche der zugehörigen Kastenwand (16) hinaus nach außen erstreckt.
8. Kolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass sich alle Kolbennaben (18), die in den Kastenwänden (16} für die Aufnahme von Bolzen ausgebildet sind, von der Mittelachse des Kolbens gesehen über die äußere Oberfläche der
zugehörigen Kastenwand (16) hinaus nach außen erstrecken.
9. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaftwand (12) an der Druckseite (DS) von der Geraden, die der Scheitellinie der geometrischen Figur der Ausnehmung (20) an der Außenwand nächstliegend gegenüberliegt, ausgehend in zumindest eine ümfangsrichtung eine zunehmende Dicke aufweist .
10. Kolben nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass die Schaftwand (12) an der Druckseite (DS) von der Geraden, die der Scheitellinie der geometrischen Figur der Ausnehmung (20) an der Außenwand nächstliegend gegenüberliegt, ausgehend in beide Umfangsrichtungen eine zunehmende Dicke aufweist.
11. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Schaftwand (14) an der Gegendruckseite (GDS) von der Geraden an der Außenwand des Kolbens, die der Scheitellinie der geometrischen Figur der Ausnehmung (20) bezüglich der Mittelachse des Kolbens diametral gegenüberliegt, in
zumindest eine Umfangsrichtung, bevorzugt beide, eine zunehmende Dicke aufweist.
12. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere, bevorzugt alle, Schaftwände (12,14) an dem Übergang zu den Kastenwänden (16) dicker als diese sind.
13. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke einer, bevorzugt aller, Kastenwände (16) zunimmt, wenn man sich von der Linie, die auf der
Ausnehmungsoberflache liegt und der Mittelachse des Kolbens am nächsten ist, zu dem Schaftwänden (12, 14) hin bewegt.
PCT/EP2012/050347 2011-01-13 2012-01-11 Kolben zum einsatz in verbrennungsmotoren WO2012095445A1 (de)

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