WO2015113839A1 - Piston for an internal combustion engine - Google Patents
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- the invention relates to a piston for a
- Friction losses are increasing with piston rings with reduced tangential forces and low radial wall thicknesses
- DE 10 2011 075 673 AI relates to a piston in which between an annular groove and a ⁇ lsammelnut a knurling / undulating shape with respect to the
- the invention has for its object to provide a piston that provides volume for the oil removal available, but at the same time the safe whereabouts of the piston ring is ensured in the groove.
- Claim 1 described piston.
- this has at least one groove for receiving a piston ring, whose "bottom" groove flank remote from the piston crown has at least three radial projections
- the protrusion rises from a recessed level, to the point where the protrusion is returned to the recessed level.
- the individual projections may have a different width.
- the measure applies that the distance between the individual projections is greater than the width of the projection, for the widest projection.
- the piston ring is thus in the recessed areas on a comparatively (in
- the bearing surface formed by the projections can also be referred to as "partial". Due to their extensive spacing, the projections can be seen both as discrete projections, as well as part of a
- the oil removal volume can advantageously be further increased if at least one projection is tapered away in the direction of the piston crown, in other words is conical. As a result, in an upper, that is closer to the piston crown area a
- the measure according to the invention is particularly preferably used in a first and / or third annular groove seen from the piston head. Under a first groove can in
- measure according to the invention advantageously the volume between the individual piston rings are increased in order to facilitate pressure equalization.
- the same advantages apply to the use of the measure according to the invention in a third annular groove, so typically a ⁇ lringnut, in which case the focus is on the increased ⁇ labbowvolumen.
- Piston rings is conceivable and unfolds its advantages, as soon as the piston rings are used, it is preferred that
- Piston according to the invention to combine with at least one piston ring which is inserted into the inventively designed groove to ensure the advantages already mentioned during transport and handling.
- Fig. 1 is a longitudinal section through a ring field
- Fig. 2 shows a cross section through a piston with the
- the piston 10 has a first 14, a second 16 and a third annular groove 18 starting from the piston head 12.
- dashed lines a projection 24 indicated that extends in the radial direction at the maximum to the piston skirt surface 26 and in the axial direction additional support surface for the (not shown) piston ring creates.
- Radial direction from the lower groove flank 20, to which Point at which the projection is returned in the radial direction to the lower groove flank 20, is significantly less than the distance between two adjacent projections.
- This distance is formed by the distance between the maximum elevation in the radial direction.
- the projection 24 may be a circular arc corresponding to
- Piston skirt surface 26 describe, but it can also, as it were formed in waveform, lie at a single point on the piston skirt surface 26.
- the oblique formation shown in Fig. 2 results between the lower groove flank 20 and the radially widest extent of the respective
- Projection as it were, automatically, including a rounded transition between the slope and the lower groove flank. If the projection is designed such that it extends over a certain width in the initial direction
- Circular arc describes along the piston skirt surface, rounded transitions to the slopes, with which the projection is returned to the lower groove flank, are preferred.
- the extent of the projections in the radial direction may be 30% to 100% of the corresponding extension of the lower groove flank 20.
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Abstract
The invention concerns a piston for an internal combustion engine, said piston comprising at least one groove which accommodates a piston ring and of which the lower groove flank (20) remote from the piston head comprises at least three radial projections (24) which extend at most as far as the piston lateral surface and are at a greater spacing from each other than the width (B) of an individual projection (24).
Description
Kolben für einen Verbrennungsmotor 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. Combustion engine.
An Kolben für Verbrennungsmotoren sind verschiedenste On pistons for internal combustion engines are various
Anforderungen gestellt, und insbesondere im Hinblick auf einen reduzierten Ölverbrauch und eine verringerte Requirements, and in particular with regard to reduced oil consumption and reduced
Reibleistung werden vermehrt Kolbenringe mit reduzierten Tangentialkräften und geringen radialen Wanddicken Friction losses are increasing with piston rings with reduced tangential forces and low radial wall thicknesses
eingesetzt. used.
Stand der Technik State of the art
Als Vorbenutzungsgegenstände sind insbesondere Kolben As Vorbenutzungsgegenstände are in particular pistons
bekannt, bei denen die untere, also die vom Kolbenboden entfernt liegende Nutflanke umfangreich zurückgesetzt oder "rückgedreht" ist, um für die Ölabfuhr angemessen viel known, in which the lower, ie the groove located away from the piston crown groove surface is extensively reset or "turned back" to the appropriate amount for oil removal
Volumen zur Verfügung zu stellen. Bei derartigen Gestaltungen ist jedoch festzustellen, dass sich während des Transports oder der Handhabung die bereits an dem Kolben montierten Kolbenringe oder die Federelemente der Ölabstreifringe aus der Nut lösen können, was bei der Montage zu Schwierigkeiten und unter Umständen zum Bruch des Ringes mit der Folge von Beschädigungen im Kurbelgehäuse und/oder an dem Kolben führen kann.
Die DE 10 2011 075 673 AI betrifft einen Kolben, bei dem zwischen einer Ringnut und einer Ölsammelnut eine Rändelung / wellenförmige Ausprägung mit gegenüber dem To provide volume. In such designs, however, it should be noted that during transport or handling, the piston rings already mounted on the piston or the spring elements of the oil scraper rings can come out of the groove, resulting in difficulties in assembly and possibly rupture of the ring with the consequence of Damage in the crankcase and / or can lead to the piston. DE 10 2011 075 673 AI relates to a piston in which between an annular groove and a Ölsammelnut a knurling / undulating shape with respect to the
Kolbenaußendurchmesser zurückspringenden Bereichen Piston outer diameter recessed areas
ausgebildet ist. is trained.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben zu schaffen, der Volumen für die Ölabführung zur Verfügung stellt, bei dem jedoch gleichzeitig der sichere Verbleib des Kolbenrings in der Nut gewährleistet ist. The invention has for its object to provide a piston that provides volume for the oil removal available, but at the same time the safe whereabouts of the piston ring is ensured in the groove.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den im The solution of this task is carried out by the im
Patentanspruch 1 beschrieben Kolben. Claim 1 described piston.
Demzufolge weist dieser zumindest eine Nut zur Aufnahme eines Kolbenrings auf, deren vom Kolbenboden entfernt liegende, "untere" Nutflanke zumindest drei radiale Vorsprünge Accordingly, this has at least one groove for receiving a piston ring, whose "bottom" groove flank remote from the piston crown has at least three radial projections
aufweist, die sich maximal bis zur Kolbenmantelfläche, mit anderen Worten bis zur Außenfläche des Kolbenschafts, erstrecken und einen größeren Abstand zueinander aufweisen, als der einzelne Vorsprung breit ist. Unter der "Breite" eines Vorsprungs wird der Abstand (in Umfangsrichtung) von dem Punkt, an dem sich (in Richtung der Kolbenachse which maximally extend to the piston skirt surface, in other words to the outer surface of the piston skirt, and have a greater distance from one another than the single projection is wide. By the "width" of a projection, the distance (in the circumferential direction) from the point at which (in the direction of the piston axis
betrachtet) der Vorsprung von einem zurückgesetzten Niveau erhebt, bis zu dem Punkt verstanden, an dem der Vorsprung wieder auf das zurückgesetzte Niveau zurückgeführt ist. Die einzelnen Vorsprünge kÖnnen eine unterschiedliche Breite aufweisen. Bevorzugt gilt die Maßnahme, dass der Abstand zwischen den einzelnen Vorsprüngen größer ist als die Breite des Vorsprungs, für den breitesten Vorsprung. Zwischen derartigen Vorsprüngen, die in Umfangsrichtung eine Breite von einigen Millimetern aufweisen können, können umfangreiche Abschnitte in Radialrichtung zurückgesetzt oder ausgespart werden, was umfangreiches Volumen für die Ölabfuhr und
ergänzend gegebenenfalls für einen Druckausgleich zur considered) the protrusion rises from a recessed level, to the point where the protrusion is returned to the recessed level. The individual projections may have a different width. Preferably, the measure applies that the distance between the individual projections is greater than the width of the projection, for the widest projection. Between such projections, which may have a width of several millimeters in the circumferential direction, extensive sections can be reset or recessed in the radial direction, resulting in extensive volume for oil removal and in addition, if necessary, for a pressure equalization to
Verfügung stellt. Provides.
Gleichzeitig kann durch die zumindest drei Vorsprünge ein sicherer Verbleib des Kolbenrings in der Nut gewährleistet werden. In extremen Fällen ist dies im Übrigen auch bei At the same time a secure fate of the piston ring can be ensured in the groove by the at least three projections. Incidentally, this is also the case in extreme cases
Anwesenheit eines einzigen oder von lediglich zwei Presence of a single or only two
Vorsprüngen möglich. Der Kolbenring liegt somit in den zurückgesetzten Bereichen auf einer vergleichsweise (in Projections possible. The piston ring is thus in the recessed areas on a comparatively (in
Radialrichtung) schmalen unteren Nutflanke auf und wird durch die diskreten Vorsprünge daran gehindert, sich aus der Nut herauszubewegen, was zu den beschriebenen Problemen führen kann. Die durch die Vorsprünge gebildete Auflagefläche kann auch als "partiell" bezeichnet werden. Die Vorsprünge können aufgrund ihrer umfangreichen Beabstandung sowohl als diskrete Vorsprünge zu sehen sein, als auch als Teil einer Radial direction) narrow lower groove flank and is prevented by the discrete protrusions from moving out of the groove, which can lead to the problems described. The bearing surface formed by the projections can also be referred to as "partial". Due to their extensive spacing, the projections can be seen both as discrete projections, as well as part of a
regelmäßigen, in Radialrichtung wellenförmigen Struktur. regular, radially wavy structure.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kolbens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Advantageous developments of the piston according to the invention are described in the further claims.
Um ein großes Ölabfuhrvolumen zur Verfügung zu stellen, wird bevorzugt, dass der Abstand zwischen den einzelnen In order to provide a large oil removal volume, it is preferred that the distance between the individual
Vorsprüngen, also der Abstand zwischen der weitesten Projections, so the distance between the farthest
Erstreckung in Radialrichtung des einen Vorsprungs zu der radial weitesten Erstreckung des benachbarten Vorsprungs, mehr als zwei- bevorzugt mehr als dreimal so groß ist, wie die Breite des einzelnen Vorsprungs. Extension in the radial direction of the one projection to the radially furthest extent of the adjacent projection, more than two - preferably more than three times as large as the width of the individual projection.
In vorteilhafter Weise kann bei dem erfindungsgemäßen Kolben, da zwischen den Vorsprüngen umfangreiches Ölabfuhrvolumen zur Verfügung gestellt wird, auf eine Öldrainagenut, die durch Bohrungen mit dem Kurbelraum verbunden sein kann, verzichtet werden. Damit wird mit einer vergleichsweise einfachen Advantageously, in the piston according to the invention, since extensive oil removal volume is made available between the projections, it is possible to dispense with an oil drainage groove, which may be connected to the crankcase by means of bores. This is done with a comparatively simple
Struktur ein verbesserter Kolben geschaffen.
Das Ölabfuhrvolumen kann in vorteilhafter Weise weiter vergrößert werden, wenn zumindest ein Vorsprung in Richtung von dem Kolbenboden weg sich verjüngend, mit anderen Worten konisch ausgebildet ist. Hierdurch wird in einem oberen, also näher zu dem Kolbenboden gelegenen Bereich eine Structure created an improved piston. The oil removal volume can advantageously be further increased if at least one projection is tapered away in the direction of the piston crown, in other words is conical. As a result, in an upper, that is closer to the piston crown area a
vergleichsweise breite Auflagefläche für den Kolbenring zur Verfügung gestellt, während durch die Verjüngung nach comparatively wide bearing surface provided for the piston ring while passing through the taper
untenhin das Ölabfuhrvolumen vergrößert werden kann. down the oil removal volume can be increased.
Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Maßnahme bei einer, vom Kolbenboden aus gesehen, ersten und/oder dritten Ringnut eingesetzt. Unter einer ersten Nut kann in The measure according to the invention is particularly preferably used in a first and / or third annular groove seen from the piston head. Under a first groove can in
vorteilhafter Weise eine zweckmäßige Auflagefläche für den Kolbenring zur Verfügung gestellt werden, und die Ölabfuhr verbessert werden. Schließlich kann durch die Advantageously, a convenient support surface for the piston ring are provided, and the oil removal can be improved. Finally, through the
erfindungsgemäße Maßnahme in vorteilhafter Weise das Volumen zwischen den einzelnen Kolbenringen vergrößert werden, um den Druckausgleich zu erleichtern. Die gleichen Vorteile gelten für den Einsatz der erfindungsgemäßen Maßnahme bei einer dritten Ringnut, also typischerweise einer Ölringnut, wobei hier der Schwerpunkt auf dem vergrößerten Ölabfuhrvolumen liegt. measure according to the invention advantageously the volume between the individual piston rings are increased in order to facilitate pressure equalization. The same advantages apply to the use of the measure according to the invention in a third annular groove, so typically a Ölringnut, in which case the focus is on the increased Ölabfuhrvolumen.
Eine effiziente Herstellung der erfindungsgemäßen Vorsprünge kann bereits beim Gießen durch Einsatz geeigneter Pads oder Einsätze sowie beim Bearbeiten der Mantelfläche des Kolbens durch geeignete Formfaktoren oder Formgebungsmaßnahmen erfolgen. Die entsprechenden Herstellungsverfahren sind somit als Gegenstand der vorliegenden Offenbarung anzusehen. An efficient production of the protrusions according to the invention can already take place during casting by the use of suitable pads or inserts as well as when the lateral surface of the piston is processed by suitable form factors or shaping measures. The corresponding production methods are therefore to be regarded as the subject matter of the present disclosure.
Wenngleich der erfindungsgemäße Kolben ohne eingebaute Although the piston according to the invention without built-in
Kolbenringe denkbar ist und seine Vorteile entfaltet, sobald die Kolbenringe eingesetzt sind, wird bevorzugt, den Piston rings is conceivable and unfolds its advantages, as soon as the piston rings are used, it is preferred that
erfindungsgemäßen Kolben mit zumindest einem Kolbenring zu kombinieren, der in die erfindungsgemäß ausgestaltete Nut eingesetzt ist, um bereits beim Transport und der Handhabung die genannten Vorteile zu gewährleisten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Piston according to the invention to combine with at least one piston ring which is inserted into the inventively designed groove to ensure the advantages already mentioned during transport and handling. Brief description of the drawings
Nachfolgend wird ein beispielhaft in den Zeichnungen The following is an example in the drawings
dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher illustrated embodiment of the invention in more detail
erläutert. Es zeigen: explained. Show it:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ringfeld Fig. 1 is a longitudinal section through a ring field
erfindungsgemäßen Kolbens; und piston according to the invention; and
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Kolben mit dem Fig. 2 shows a cross section through a piston with the
Ringfeld gemäß Fig. 1 an der Stelle der Ring field of FIG. 1 at the location of
erfindungsgemäß ausgestalteten Nut. designed according to the invention groove.
Ausführliche Beschreibung eines bevorzugten Detailed description of a preferred
Ausführungsbeispie1s Ausführungsbeispie1s
Wie in Fig. l zu erkennen ist, weist der erfindungsgemäße Kolben 10 von dem Kolbenboden 12 ausgehend eine erste 14, eine zweite 16 und eine dritte Ringnut 18 auf. Die As can be seen in FIG. 1, the piston 10 according to the invention has a first 14, a second 16 and a third annular groove 18 starting from the piston head 12. The
erfindungsgemäße Maßnahme ist in der dritten Ringnut 18 ausgebildet und besteht darin, dass die untere Nutflanke 20 in radialer Richtung zurückgesetzt ist, was anhand des measure according to the invention is formed in the third annular groove 18 and is that the lower groove flank 20 is reset in the radial direction, which is based on the
Rücksprungs 22 zu erkennen ist und Volumen für die Ölabfuhr schafft und das Gewicht reduziert. In Fig. 1 ist mit Return 22 is visible and creates volume for the oil removal and reduces the weight. In Fig. 1 is with
gestrichelten Linien ein Vorsprung 24 angedeutet, der sich in radialer Richtung maximal bis zur Kolbenmantelfläche 26 erstreckt und in Axialrichtung zusätzliche Auflagefläche für den (nicht dargestellten) Kolbenring schafft. dashed lines a projection 24 indicated that extends in the radial direction at the maximum to the piston skirt surface 26 and in the axial direction additional support surface for the (not shown) piston ring creates.
In der Schnittansicht von Fig. 2 sind die Vorsprünge 24 besser zu erkennen. Ergänzend sei erwähnt, dass mit 28 der Nutengrund bezeichnet ist, und die (umlaufende) untere In the sectional view of Fig. 2, the projections 24 are better visible. In addition, it should be mentioned that with 28 of the groove base is designated, and the (circumferential) lower
Nutflanke 20 in Fig. 2 gut zu erkennen ist. Bei dem gezeigten Beispiel sind sieben Vorsprünge 24 vorhanden, deren Breite B, also der Abstand von dem Punkt, an dem sie sich (in Groove flank 20 in Fig. 2 is clearly visible. In the example shown there are seven projections 24 whose width B, ie the distance from the point at which they (in
Radialrichtung) von der unteren Nutflanke 20 erheben, zu dem
Punkt, an dem der Vorsprung in radialer Richtung auf die untere Nutflanke 20 zurückgeführt ist, deutlich geringer ist als der Abstand zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen. Radial direction) from the lower groove flank 20, to which Point at which the projection is returned in the radial direction to the lower groove flank 20, is significantly less than the distance between two adjacent projections.
Dieser Abstand wird durch den Abstand zwischen der maximalen Erhebung in Radialrichtung gebildet. In diesem Bereich kann der Vorsprung 24 einen Kreisbogen entsprechend der This distance is formed by the distance between the maximum elevation in the radial direction. In this area, the projection 24 may be a circular arc corresponding to
Kolbenmantelfläche 26 beschreiben, er kann jedoch auch, gewissermaßen in Wellenform ausgebildet, an einem einzigen Punkt an der Kolbenmantelfläche 26 liegen. Im Fall einer Wellen- oder einer ähnlichen Form ergibt sich die in Fig. 2 gezeigte schräge Ausbildung zwischen der unteren Nutflanke 20 und der radial weitesten Erstreckung des jeweiligen Piston skirt surface 26 describe, but it can also, as it were formed in waveform, lie at a single point on the piston skirt surface 26. In the case of a wave or a similar shape, the oblique formation shown in Fig. 2 results between the lower groove flank 20 and the radially widest extent of the respective
Vorsprungs gewissermaßen automatisch, einschließlich eines gerundeten Übergangs zwischen der Schräge und der unteren Nutflanke. Wenn der Vorsprung derart ausgestaltet ist, dass er in ümfangsrichtung über eine gewisse Breite einen Projection, as it were, automatically, including a rounded transition between the slope and the lower groove flank. If the projection is designed such that it extends over a certain width in the initial direction
Kreisbogen entlang der Kolbenmantelfläche beschreibt, werden gerundete Übergänge zu den Schrägen, mit denen der Vorsprung auf die untere Nutflanke zurückgeführt ist, bevorzugt. Die Erstreckung der Vorsprünge in Radialrichtung kann 30% bis 100% der entsprechenden Erstreckung der unteren Nutflanke 20 betragen.
Circular arc describes along the piston skirt surface, rounded transitions to the slopes, with which the projection is returned to the lower groove flank, are preferred. The extent of the projections in the radial direction may be 30% to 100% of the corresponding extension of the lower groove flank 20.
Claims
Patentansprüche claims
Kolben (10) für einen Verbrennungsmotor mit zumindest einer Nut (14, 16, 18) zur Aufnahme eines Kolbenrings, deren vom Kolbenboden (12) entfernt liegende untere Nutflanke (20) zumindest drei radiale Vorsprünge (24) aufweist, die sich maximal bis zur Kolbenmantelfläche (26) erstrecken und einen größeren Abstand zueinander aufweisen, als der einzelne Vorsprung (24) breit (B) ist. Piston (10) for an internal combustion engine having at least one groove (14, 16, 18) for receiving a piston ring, the lower groove flank (20) remote from the piston head (12) has at least three radial projections (24) extending to a maximum of Extend piston skirt surface (26) and have a greater distance from each other than the single projection (24) is wide (B).
Kolben nach Anspruch 1, Piston according to claim 1,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass By doing so, that is
der Abstand mehr als zwei-, bevorzugt mehr als dreimal so groß ist wie die Breite (B) des einzelnen Vorsprungs (24) . the distance is more than two, preferably more than three times as large as the width (B) of the individual projection (24).
Kolben nach Anspruch 1 oder 2, Piston according to claim 1 or 2,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass By doing so, that is
in einem Bereich unmittelbar unterhalb der mit den in an area immediately below with the
Vorsprüngen (24) versehenen Nut (18) keine Öldrainagenut vorgesehen ist. Projections (24) provided groove (18) no oil drainage groove is provided.
Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, Piston according to one of the preceding claims,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass By doing so, that is
zumindest ein Vorsprung (24) in Richtung von dem at least one projection (24) in the direction of the
Kolbenboden (12) weg sich verjüngend ausgebildet ist. Piston bottom (12) away is tapered.
Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, Piston according to one of the preceding claims,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass By doing so, that is
es sich bei der mit den Vorsprüngen versehenen Nut (18) um eine vom Kolbenboden aus gesehen erste (14) und/oder dritte Nut (18) handelt.
Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, the groove (18) provided with the projections is a first (14) and / or third groove (18) seen from the piston head. Piston according to one of the preceding claims,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass By doing so, that is
zumindest ein Vorsprung (24) beim Gießen des Kolbens (10) ausgebildet ist. at least one projection (24) during casting of the piston (10) is formed.
Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, Piston according to one of the preceding claims,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass By doing so, that is
zumindest ein Vorsprung beim Bearbeiten der Mantelfläche (26) des Kolbens (10) ausgebildet ist. at least one projection when machining the lateral surface (26) of the piston (10) is formed.
Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, Piston according to one of the preceding claims,
mit zumindest einem Kolbenring.
with at least one piston ring.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15700581 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15700581 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |