WO2019154908A1 - Piston for an internal combustion engine and method for producing a piston - Google Patents
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Definitions
- Piston for an internal combustion engine and method for
- the invention relates to a piston for an internal combustion engine, and a method for producing such a piston.
- Pistons of internal combustion engines are usually provided with piston rings, wherein a lowermost, that is from the piston head, which limits the combustion chamber, the farthest located piston ring is usually designed as an oil scraper ring.
- a sufficient oil drainage is ensured, which is often ensured by the fact that the lower groove flank of the associated Kolbenringnut has interruptions.
- this can disadvantageously degrade the guidance of the piston ring.
- catch piston rings in the described interruptions are disadvantageous in that they require an additional manufacturing step and thus incur costs.
- DE 10 2005 041 002 A1 relates to a piston with a groove bottom which has a variable depth.
- the invention has for its object to provide a cost-producible piston create, which is improved in terms of oil drainage and / or the management of an oil scraper ring.
- the piston according to the invention has at least one piston ring groove whose depth, measured relative to the piston axis, varies over the circumference.
- the groove bottom which is conventionally largely in the shape of a circular cylinder, is "out of round" with mountains and valleys along its circumferential extent, and the transition between these mountains and valleys can be formed in a steady course
- Such a breakthrough is comparatively inexpensive to produce and also provides for good oil drainage.
- the cost-effective manufacturability also applies to the piston ring groove with a depth that varies over the circumference.
- such a groove can be formed by oscillation of a tool
- the oil drainage can be improved without altering or interrupting the lower groove flank, in other words, preferably as a continuous annular surface with one NEM provided substantially constant outer diameter.
- the groove with the varying depth is preferably the lowermost, in particular the third piston ring groove.
- a particularly good oil drainage behavior can be achieved if at least one breakthrough is provided in at least one region with a comparatively large depth of the piston ring groove. Due to the larger groove volume in this area, the oil is led in the direction of the breakthrough during the accumulation in the groove, so that the drainage can be ensured.
- the groove with a depth varying over the circumference is preferably formed by oscillation of a tool used for piercing the piston ring groove. It should also be mentioned that all the measures preferred for the piston according to the invention are applicable to the method described herein and vice versa.
- FIG. 1 shows a bottom view of a cut in the region of the bottom piston ring groove piston.
- the piston 10 has two skirt wall sections 12 and 14, and two piston pin bosses 16, in the region of which the depth T of a piston ring groove is smaller than between these regions.
- the greater depth may in this case be up to twice as great as the smaller depth, and typically the difference is more than 2 mm or even more than 4 mm.
- the piston axis is located approximately in the center of the piston shown and extends perpendicular to the plane of the drawing. Accordingly, the depth T "is measured towards the piston axis", as can be seen in addition in the figure.
- the groove bottom can also be viewed in the direction of the piston axis and, as can be seen in the figure, run straight or have a convex curvature, but less than that in the region of the wave crests inventive piston from the conventional, cylindrical groove bottom, characterized in that the radius of the "cylinder” changes.
- With 18 pockets are indicated below the ring field, to which oil by unrecognizable breakthroughs, which are preferably present in the areas of greater depth, are passed can.
- the width of the skirt wall sections 12 and 14 differs in the circumferential direction, so that the connecting walls 20 adjoining the narrower skirt wall 14 have a smaller angle to the piston pin axis (running from top to bottom in the figure) , as the other two connecting walls 22, which adjoin the wider skirt wall 12.
- the piston shown is known as "Elastoval" piston.
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Abstract
The invention relates to a piston (10) for an internal combustion engine having at least one piston ring groove, the depth (T) of which measured toward the piston axis varies over the circumference, at least one through-hole being formed in the region of said piston ring groove. In a corresponding method, in order to produce a piston for an internal combustion engine, at least one piston ring groove has a depth measured toward the piston axis that varies over the circumference and at least one through-hole is formed in the region of said piston ring groove.
Description
Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zur Piston for an internal combustion engine and method for
Herstellung eines Kolbens Production of a piston
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kolbens. The invention relates to a piston for an internal combustion engine, and a method for producing such a piston.
Kolben von Verbrennungsmotoren sind üblicherweise mit Kolbenringen versehen, wobei ein unterster, das heißt vom Kolbenboden, der den Brennraum begrenzt, am weitesten entfernt liegender Kolbenring üblicherweise als Ölabstreifring gestaltet ist. Somit ist in diesem Bereich eine ausreichende Öldrainage sicherzustellen, was häufig dadurch gewährleistet wird, dass die untere Nutflanke der zugehörigen Kolbenringnut Unterbrechungen aufweist. Dies kann jedoch in nachteiliger Weise die Führung des Kolbenrings verschlechtern. Ferner besteht die Gefahr, dass sich Kolbenringe in den beschriebenen Unterbrechungen verhaken. Alternativ zu der beschriebenen Ausgestaltung vorgesehene Öllöcher in Richtung des Kolbeninnenraums sind insofern nachteilig, als sie einen zusätzlichen Fertigungsschritt erfordern und somit Kosten verursachen. Pistons of internal combustion engines are usually provided with piston rings, wherein a lowermost, that is from the piston head, which limits the combustion chamber, the farthest located piston ring is usually designed as an oil scraper ring. Thus, in this area a sufficient oil drainage is ensured, which is often ensured by the fact that the lower groove flank of the associated Kolbenringnut has interruptions. However, this can disadvantageously degrade the guidance of the piston ring. Furthermore, there is the danger that catch piston rings in the described interruptions. Alternative to the described embodiment, provided oil holes in the direction of the piston interior are disadvantageous in that they require an additional manufacturing step and thus incur costs.
Stand der Technik State of the art
Derartige Öllöcher gehen beispielsweise aus der DE 10 2005 041 002 Al hervor. Ergänzend betrifft die DE 10 2017 205 152 Al einen Kolben mit einem Nutboden, der eine variable Tiefe aufweist. Such oil holes are evident, for example, from DE 10 2005 041 002 A1. In addition, DE 10 2017 205 152 A1 relates to a piston with a groove bottom which has a variable depth.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstig herstellbaren Kolben zu
schaffen, der im Hinblick auf die Öldrainage und/oder die Führung eines Ölabstreifrings verbessert ist. Against this background, the invention has for its object to provide a cost-producible piston create, which is improved in terms of oil drainage and / or the management of an oil scraper ring.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den in Patentanspruch 1 beschriebenen Kolben. The solution to this problem is achieved by the piston described in claim 1.
Demzufolge weist der erfindungsgemäße Kolben zumindest eine Kolbenringnut auf, deren Tiefe, zur Kolbenachse hin gemessen, über den Umfang variiert. Mit anderen Worten ist der Nutengrund, der herkömmlich weitgehend die Form eines Kreiszylinders aufweist, „unrund" mit Bergen und Tälern entlang seiner Erstreckung in Umfangsrichtung. Der Übergang zwischen diesen Bergen und Tälern kann dabei in einem stetigen Verlauf ausgebildet werden. Ferner ist zumindest ein Durchbruch zur Öldrainage vorgesehen. Ein derartiger Durchbruch ist vergleichsweise kostengünstig herstellbar und sorgt darüber hinaus für eine gute Öldrainage. Die kostengünstige Herstellbarkeit gilt darüber hinaus für die Kolbenringnut mit einer Tiefe, die über den Umfang variiert. Beispielsweise kann eine derartige Nut durch Oszillation eines Werkzeugs ausgebildet werden, das beim Stechen der Nut verwendet wird. Somit ist kein eigener Arbeitsschritt erforderlich. Ferner kann erfindungsgemäß die Öldrainage verbessert werden, ohne die untere Nutflanke zu verändern oder zu unterbrechen. Diese ist mit anderen Worten bevorzugt als durchgehende Ringfläche mit einem im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser vorgesehen. Es sei ferner erwähnt, dass die Nut mit der variierenden Tiefe bevorzugt die unterste, insbesondere die dritte Kolbenringnut ist. Consequently, the piston according to the invention has at least one piston ring groove whose depth, measured relative to the piston axis, varies over the circumference. In other words, the groove bottom, which is conventionally largely in the shape of a circular cylinder, is "out of round" with mountains and valleys along its circumferential extent, and the transition between these mountains and valleys can be formed in a steady course Such a breakthrough is comparatively inexpensive to produce and also provides for good oil drainage.The cost-effective manufacturability also applies to the piston ring groove with a depth that varies over the circumference.For example, such a groove can be formed by oscillation of a tool In the present invention, the oil drainage can be improved without altering or interrupting the lower groove flank, in other words, preferably as a continuous annular surface with one NEM provided substantially constant outer diameter. It should also be mentioned that the groove with the varying depth is preferably the lowermost, in particular the third piston ring groove.
Bevorzugte Weiterbildungen sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben . Preferred developments are described in the further claims.
Besonders gute Eigenschaften werden für den erfindungsgemäßen Kolben erwartet, wenn zumindest ein Bereich mit einer geringen Tiefe über einer Kolbenbolzennabe und/oder einer Schaftwand ausgebildet ist.
Besonders bevorzugt wird, dass über beiden Kolbenbolzennaben und beiden Schaftwänden Bereiche mit geringerer Tiefe vorgesehen sind, sodass insgesamt vier derartige Bereiche vorhanden sind. Particularly good properties are expected for the piston according to the invention if at least one region with a small depth is formed above a piston pin hub and / or a shaft wall. It is particularly preferred that areas of lesser depth are provided above both piston pin bosses and both shaft walls, so that a total of four such areas are present.
Ein besonders gutes Öldrainageverhalten kann erreicht werden, wenn zumindest ein Durchbruch in zumindest einem Bereich mit vergleichsweise großer Tiefe der Kolbenringnut vorgesehen ist. Durch das in diesem Bereich größere Nutvolumen wird das Öl beim Ansammeln in der Nut in Richtung des Durchbruchs geführt, sodass die Drainage sichergestellt werden kann. A particularly good oil drainage behavior can be achieved if at least one breakthrough is provided in at least one region with a comparatively large depth of the piston ring groove. Due to the larger groove volume in this area, the oil is led in the direction of the breakthrough during the accumulation in the groove, so that the drainage can be ensured.
Für zumindest einen Durchbruch wird ferner bevorzugt, dass er zu einem Bereich unterhalb eines Ringfeldes ausgebildet ist. Hier können bei bestimmten Kolben sogenannte Taschen, mit anderen Worten Aushöhlungen unterhalb des Ringfeldes vorgesehen sein, zu denen das Öl abfließen kann. Nachdem hierdurch vermieden wird, einen Öldurchbruch in Richtung der Innenseite des Kolbens auszubilden, kann darüber hinaus vermieden werden, dass von dort Öl, das beispielsweise durch eine Spritzdüse eingespritzt wird, in unerwünschter Weise in die Kolbenringnut zurückfließt. For at least one breakthrough is further preferred that it is formed to an area below a ring field. Here, in certain pistons so-called pockets, in other words, cavities can be provided below the ring field, to which the oil can flow. After this is avoided, to form an oil passage in the direction of the inside of the piston, can be further avoided that from there oil, which is injected for example by a spray nozzle, flows back in an undesirable manner in the Kolbenringnut.
Wie bereits erwähnt, wird die Nut mit über den Umfang variierender Tiefe bevorzugt durch Oszillation eines zum Stechen der Kolbenringnut verwendeten Werkzeugs ausgebildet. Ferner sei erwähnt, dass sämtliche für den erfindungsgemäßen Kolben bevorzugte Maßnahmen bei dem hierin beschriebenen Verfahren anwendbar sind und umgekehrt. As already mentioned, the groove with a depth varying over the circumference is preferably formed by oscillation of a tool used for piercing the piston ring groove. It should also be mentioned that all the measures preferred for the piston according to the invention are applicable to the method described herein and vice versa.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Nachfolgend wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Die Figur zeigt eine Unteransicht eines im Bereich der untersten Kolbenringnut geschnittenen Kolbens. Hereinafter, an illustrated in the drawing embodiment of the invention will be explained in more detail. The figure shows a bottom view of a cut in the region of the bottom piston ring groove piston.
Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Detailed description of a preferred embodiment of the invention
Wie in der Figur zu erkennen ist, weist der erfindungsgemäße Kolben 10 zwei Schaftwandabschnitte 12 und 14, sowie zwei Kolbenbolzennaben 16 auf, in deren Bereich die Tiefe T einer Kolbenringnut geringer ist, als zwischen diesen Bereichen. Die größere Tiefe kann hierbei bis zu doppelt so groß sein wie die geringere Tiefe, und typischerweise beträgt der Unterschied mehr als 2 mm oder sogar mehr als 4 mm. Die Kolbenachse befindet sich etwa im Mittelpunkt des gezeigten Kolbens und erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene. Dementsprechend wird die Tiefe T „zur Kolbenachse hin gemessen", wie in der Figur ergänzend erkennbar ist. As can be seen in the figure, the piston 10 according to the invention has two skirt wall sections 12 and 14, and two piston pin bosses 16, in the region of which the depth T of a piston ring groove is smaller than between these regions. The greater depth may in this case be up to twice as great as the smaller depth, and typically the difference is more than 2 mm or even more than 4 mm. The piston axis is located approximately in the center of the piston shown and extends perpendicular to the plane of the drawing. Accordingly, the depth T "is measured towards the piston axis", as can be seen in addition in the figure.
Wie in der Figur ferner zu erkennen ist, sind die Übergänge zwischen Bereichen geringer und Bereichen großer Tiefen insoweit harmonisch, als sich die Tiefe allmählich und fortlaufend ändert, sodass sich in dem gezeigten Fall vier Wellen-„Berge" mit dazwischenliegenden Wellen-„Tälern" ergeben. Die Krümmung des Nutengrundes, wie in der Ansicht der Figur erkennbar, kann hierbei zwischen den konvex gekrümmten Wellenbergen zu einer konkaven Krümmung im Bereich der Wellentäler wechseln. Im Bereich der „Wellentäler" kann der Nutengrund jedoch auch in Richtung der Kolbenachse betrachtet und wie in der Figur erkennbar, gerade verlaufen oder eine konvexe Krümmung, jedoch geringer als diejenige im Bereich der Wellenberge, aufweisen. In jedem Fall unterscheidet sich der Nutengrund bei dem erfindungsgemäßen Kolben von dem herkömmlichen, zylindrischen Nutengrund dadurch, dass sich der Radius des „Zylinders" verändert. Mit 18 sind Taschen unterhalb des Ringfeldes angedeutet, zu denen Öl durch nicht erkennbare Durchbrüche, die bevorzugt in den Bereichen größerer Tiefe vorhanden sind, geleitet werden
kann. Als weitere Besonderheit ist in der Figur zu erkennen, dass sich die Breite der Schaftwandabschnitte 12 und 14 in Umfangsrichtung unterscheidet, sodass die an die schmälere Schaftwand 14 angrenzenden Verbindungswände 20 einen kleineren Winkel zu der Kolbenbolzenachse (in der Figur von oben nach unten verlaufend) aufweisen, als die anderen beiden Verbindungswände 22, die an die breitere Schaftwand 12 angrenzen. Es sei erwähnt, dass der gezeigte Kolben als „Elastoval"-Kolben bekannt ist.
As can also be seen in the figure, the transitions between regions of lower and regions of greater depths are harmonious insofar as the depth changes gradually and continuously, so that in the case shown there are four wave "mountains" with intervening wave "valleys". result. The curvature of the groove bottom, as can be seen in the view of the figure, can hereby change between the convexly curved wave crests to a concave curvature in the region of the wave troughs. However, in the area of the "troughs", the groove bottom can also be viewed in the direction of the piston axis and, as can be seen in the figure, run straight or have a convex curvature, but less than that in the region of the wave crests inventive piston from the conventional, cylindrical groove bottom, characterized in that the radius of the "cylinder" changes. With 18 pockets are indicated below the ring field, to which oil by unrecognizable breakthroughs, which are preferably present in the areas of greater depth, are passed can. As a further special feature, it can be seen in the figure that the width of the skirt wall sections 12 and 14 differs in the circumferential direction, so that the connecting walls 20 adjoining the narrower skirt wall 14 have a smaller angle to the piston pin axis (running from top to bottom in the figure) , as the other two connecting walls 22, which adjoin the wider skirt wall 12. It should be noted that the piston shown is known as "Elastoval" piston.
Claims
1. Kolben (10) für einen Verbrennungsmotor mit zumindest einer Kolbenringnut, deren Tiefe (T) , zur Kolbenachse hin gemessen, über den Umfang variiert, wobei im Bereich dieser Kolbenringnut zumindest ein Durchbruch ausgebildet ist. A piston (10) for an internal combustion engine having at least one piston ring groove whose depth (T), measured relative to the piston axis, varies over the circumference, at least one aperture being formed in the region of this piston ring groove.
2. Kolben nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bereich geringerer Tiefe (T) über einer Kolbenbolzennabe (16) und/oder einer Schaftwand (12, 14) ausgebildet ist. 2. Piston according to claim 1, characterized in that at least one region of lesser depth (T) is formed over a piston pin hub (16) and / or a skirt wall (12, 14).
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass vier Bereiche geringerer Tiefe (T) vorgesehen sind. 3. Piston according to claim 1 or 2, characterized in that four areas of lesser depth (T) are provided.
4. Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Durchbruch in zumindest einem Bereich mit größerer Tiefe (T) ausgebildet ist. 4. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that at least one opening in at least one region with a greater depth (T) is formed.
5. Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Durchbruch zu einem Bereich unterhalb eines Ringfeldes ausgebildet ist. 5. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that at least one opening is formed to an area below a ring field.
6. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor, bei dem zumindest eine Kolbenringnut mit einer über den Umfang variierenden Tiefe, zur Kolbenachse hin gemessen, versehen wird, und im Bereich dieser Kolbenringnut zumindest ein Durchbruch ausgebildet wird. 6. A method for producing a piston for an internal combustion engine, wherein at least one piston ring groove is provided with a circumferentially varying depth, measured towards the piston axis, and at least one opening is formed in the region of this piston ring groove.
7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die variierende Tiefe durch Oszillation eines zum Stechen der Kolbenringnut verwendeten Werkzeugs ausgebildet wird.
7. The method according to claim 6, characterized in that the varying depth is formed by oscillation of a tool used for piercing the Kolbenringnut.
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