WO2020011767A1 - Kolben für einen verbrennungsmotor - Google Patents

Kolben für einen verbrennungsmotor Download PDF

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    • F02F3/00—Pistons 
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    • F16J9/12—Details
    • F16J9/22—Rings for preventing wear of grooves or like seatings

Definitions

  • the invention relates to a piston for a
  • Pistons for internal combustion engines usually have
  • an oil scraper ring which is located on the cylinder wall
  • DE 10 2005 041 908 A1 describes and has an upper, that is closer to the piston head edge, which is provided with a smaller diameter than the lower edge of the recess. This reduction in diameter at the
  • the invention has for its object to a piston for an internal combustion engine
  • Oil scraper ring is guaranteed.
  • this has a groove for one
  • Oil scraper ring and a recess between this groove and at least one shaft wall is characterized in that the lower flank or edge of the groove closer to the shaft wall has a larger diameter than a lower edge of the recess.
  • groove for the oil control ring that is located closer to the piston crown, has at least one, typically two ring grooves for a compression ring.
  • such grooves are subordinate to the present invention and the groove for the oil control ring, typically the lowest ring groove, is therefore made for simplicity
  • the depression mentioned can also be referred to as a backward rotation or also as a groove and is cylindrical in the region of at least one shaft wall, preferably both shaft walls, in other words essentially constant over the circumference. This can also in
  • the lower groove flank has a comparatively large diameter with respect to the piston stroke axis, in particular a diameter that is larger than that the lower edge of the depression. Furthermore, the diameter of the lower edge of the groove can be essentially the same to all edges of the compression ring grooves.
  • the geometry according to the invention also ensures good lubrication in the area of the piston skirt.
  • the upper edge of the recess has a substantially same diameter as the lower edge of the annular groove. There is thus an essentially cylindrical surface between the depression and the groove
  • a deepest point of the depression can be closer to the upper than to the lower edge of the depression.
  • At least one hole is provided, both the lower edge of the groove and the upper edge of the recess
  • this extends at least to the bottom of the annular groove in order to always ensure that there is a free flow cross section for the oil to be removed.
  • Depression is made deeper than the grooves, so that in this case it would be preferred that the bore extends at least to the bottom of the depression, it is preferred that the groove is made deeper than the depression. This ensures good guidance of the oil control ring, and even a less deep recess can do the above
  • the preferred embodiment of the bore goes at least to the bottom of the groove.
  • Fig. 1 shows a partial section through the invention
  • Fig. 2 is a perspective view of part of the
  • the piston 10 has an annular field 12 with two compression ring grooves 14 and a groove 16 for an oil control ring, which is not shown. Underneath, that is to say further from the piston crown (in the figure above), there is a recess 18 which is less distant from the groove 16 in the direction of the piston stroke axis than the groove 16 from the lowest
  • Compression ring groove 14 Furthermore, the recess is made less deep than the groove 16 for the oil control ring.
  • the depression 18 has less than half the depth of the groove 16.
  • the recess 18 has a larger dimension in the direction of the piston stroke axis than the groove 16 for the oil control ring.
  • the depression 18 in the case shown has the shape of a rounded notch, the deepest point being closer to the groove 16.
  • the diameter in the region of the lower edge of the groove 18 is made smaller than that
  • Diameter at the lower edge of the groove 16 in order to achieve the largest possible contact surface for the oil control ring is
  • two bores 22 can be seen, which serve as oil drains and cut both the lower edge of the groove 16 and the upper edge of the depression 18. Furthermore, they extend up to in the case shown the bottom of the groove, which is deeper than that
  • depression 18 so that an oil flow from the groove 16 to the depression 18 can be ensured here.
  • the bores 22 typically extend from the bottom of the groove 16 to the course of the depression 18.

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Abstract

Ein Kolben (10) für einen Verbrennungsmotor weist eine Nut (16) für einen Ölabstreifring und eine Vertiefung (18) zwischen der Nut (16) und zumindest einer Schaftwand (20) auf und zeichnet sich dadurch aus, dass die näher zur Schaftwand (20) gelegene, untere Kante der Nut (16) einen größeren Durchmesser aufweist als eine untere Kante der Vertiefung (18).

Description

Kolben für einen Verbrennungsmotor
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen
Verbrennungsmotor .
Kolben für Verbrennungsmotoren weisen üblicherweise
unterhalb, das heißt näher zum Kolbenbolzen gelegen, einen Ölabstreifring auf, der das sich an der Zylinderwand
sammelnde Öl abstreift und in das Kurbelgehäuse zurückführen soll. Um das sich im Nutengrund sammelnde Öl abzuführen werden häufig Öldrainagen vorgesehen, welche die untere
Flanke der Nut und den Nutengrund schneiden und somit einen Kanal bilden, durch den das Öl abfließen kann. Das Abstreifen des Öles wird jedoch im Bereich der Schaftwände, also derjenigen Abschnitte von Zylindermantelflächen, die im
Betrieb an der Zylinder- oder Zylinderbuchsenwand anliegen, behindert .
STAND DER TECHNIK
Um auch in diesem Bereich möglichst viel Öl abzustreifen, sind Rückdrehungen oder Vertiefungen an der Schaftoberkante und unterhalb der Nut für den Ölabstreifring bekannt. Eine derartige Vertiefung ist beispielsweise in der
DE 10 2005 041 908 Al beschrieben und weist eine obere, das heißt näher zum Kolbenboden gelegene Kante auf, die mit einem kleineren Durchmesser versehen ist als die Unterkante der Vertiefung. Diese Verringerung des Durchmessers an der
Oberkante reduziert die Auflagefläche unterhalb des Ölrings und verschlechtert damit die Führung des Ölabstreifringes . DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kolben für einen Verbrennungsmotor zu
schaffen, bei dem das abgestreifte Öl möglichst gut abgeführt werden kann, und gleichzeitig eine gute Führung des
Ölabstreifringes gewährleistet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den im Patentanspruch 1 beschriebenen Kolben.
Dementsprechend weist dieser eine Nut für einen
Ölabstreifring und eine Vertiefung zwischen dieser Nut und zumindest einer Schaftwand auf und zeichnet sich dadurch aus, dass die näher zur Schaftwand gelegene, untere Flanke oder Kante der Nut einen größeren Durchmesser aufweist als eine untere Kante der Vertiefung. Es sei erwähnt, dass der
erfindungsgemäße Kolben typischerweise oberhalb der
beschriebenen Nut für den Ölabstreifring, das heißt näher zum Kolbenboden gelegen, zumindest eine, typischerweise zwei Ringnuten für einen Kompressionsring aufweist. Derartige Nuten sind jedoch für die vorliegende Erfindung nachrangig, und die Nut für den Ölabstreifring, typischerweise die unterste Ringnut, wird deshalb der Einfachheit halber
lediglich als Nut bezeichnet.
Die genannte Vertiefung kann auch als Rückdrehung oder ebenfalls als Nut bezeichnet werden und ist im Bereich zumindest einer Schaftwand, bevorzugt beider Schaftwände zylindrisch ausgebildet, mit anderen Worten über den Umfang im Wesentlichen gleichbleibend. Hierdurch kann auch im
Bereich der Schaftwände umfangreich Öl abgestreift und in das Kurbelgehäuse zurückgeführt werden. Durch die Erfindung ist gleichzeitig eine gute Führung des Ölabstreifrings
gewährleistet, da die untere Nutflanke einen vergleichsweise großen Durchmesser bezogen auf die Kolbenhubachse aufweist, insbesondere einen Durchmesser, der größer ist als derjenige der Unterkante der Vertiefung. Ferner kann der Durchmesser der Unterkante der Nut im Wesentlichen zu sämtlichen Kanten der Kompressionsringnuten gleich sein. Die erfindungsgemäße Geometrie sorgt darüber hinaus für eine gute Schmierung im Bereich der Schaftwände des Kolbens.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kolbens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Bei ersten Prinzipversuchen wurde festgestellt, dass ein um zumindest 0,08 mm größerer Durchmesser der unteren Kante der Nut zu guten Ergebnissen führt.
Um die Herstellung des Kolbens nicht unnötig zu komplizieren, wird ferner bevorzugt, dass die obere Kante der Vertiefung einen im Wesentlichen gleichen Durchmesser aufweist wie die untere Kante der Ringnut. Zwischen der Vertiefung und der Nut ist somit eine im Wesentlichen zylindrische Fläche
vorgesehen .
Im Hinblick auf den Querschnitt der Vertiefung hat sich für ein umfangreiches Abstreifen des Öls ein asymmetrisch
gerundeter Querschnitt als günstig erwiesen.
Hierbei kann eine tiefste Stelle der Vertiefung näher zur oberen als zur unteren Kante der Vertiefung liegen.
Um die Ölabführung weiter zu unterstützen ist ferner
zumindest eine Bohrung vorgesehen, die sowohl die untere Kante der Nut als auch die obere Kante der Vertiefung
schneidet. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein Ölfluss von der Ölabstreifnut zu der Vertiefung ermöglicht.
Besondere Vorteile bietet hier die Ausbildung zumindest einer Vertiefung als Sackloch, mit anderen Worten die Vermeidung einer durchgehenden Bohrung zum Inneren des Kolbens, in dem ein Pleuel vorgesehen ist. Bei derartigen, durchgehenden Bohrungen besteht nämlich die Gefahr, dass Öl vom Innenbereich des Kolbens nach außen fließt, und der
Ölverbrauch dadurch erhöht wird. Dies kann durch die
bevorzugte Ausgestaltung eines Sacklochs vermieden werden.
Wenngleich weniger tiefe Gestaltungen der Bohrung möglich sind, wird bevorzugt, dass diese zumindest bis zum Grund der Ringnut reicht, um stets sicherzustellen, dass ein freier Strömungsquerschnitt für das abzuführende Öl vorhanden ist.
In bestimmten Anwendungsfällen hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, zumindest eine Bohrung als
Durchgangsbohrung auszubilden. Dies bietet den Vorteil einer vereinfachten Fertigung, da es nicht notwendig ist, eine bestimmte Bohrungstiefe einzustellen und prozesssicher zu halten .
Wenngleich eine Gestaltung denkbar ist, bei welcher die
Vertiefung tiefer ausgeführt ist als die Nuten, so dass in diesem Fall bevorzugt wäre, dass die Bohrung zumindest bis zum Grund der Vertiefung reicht, wird bevorzugt, dass die Nut tiefer ausgeführt ist, als die Vertiefung. Dies gewährleistet eine gute Führung des Ölabstreifringes , und auch eine weniger tief ausgeführte Vertiefung kann die oben beschriebenen
Wirkungen erreichen. Mit der zuletzt beschriebenen Gestaltung geht die bevorzugte Ausführung der Bohrung zumindest bis zum Nutengrund einher.
Es hat sich ferner als günstig erwiesen, die Vertiefung in Richtung der Kolbenhubachse größer auszuführen, als die Nut für den Ölabstreifring .
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer beispielhaft dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Teilschnitt durch den erfindungsgemäßen
Kolben; und
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils des
erfindungsgemäßen Kolbens.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Wie in Figur 1 zu erkennen ist, weist der erfindungsgemäße Kolben 10 ein Ringfeld 12 mit zwei Kompressionsringnuten 14 und einer Nut 16 für einen Ölabstreifring auf, der nicht gezeigt ist. Unterhalb, das heißt weiter vom Kolbenboden (in der Figur oben) gelegen ist eine Vertiefung 18 vorgesehen, die in Richtung der Kolbenhubachse weniger von der Nut 16 beabstandet ist, als die Nut 16 von der untersten
Kompressionsringnut 14. Ferner ist die Vertiefung weniger tief ausgeführt als die Nut 16 für den Ölabstreifring .
Insbesondere erscheint es ausreichend, wenn die Vertiefung 18 weniger als die halbe Tiefe der Nut 16 aufweist. Es wird jedoch bevorzugt, dass die Vertiefung 18 in Richtung der Kolbenhubachse eine größere Abmessung aufweist als die Nut 16 für den Ölabstreifring .
Im Querschnitt weist die Vertiefung 18 in dem gezeigten Fall die Form einer gerundeten Kerbe auf, wobei die tiefste Stelle näher zur Nut 16 liegt. Wie in der Figur grundsätzlich zu erkennen sein dürfte, ist der Durchmesser im Bereich der unteren Kante der Nut 18 kleiner ausgeführt als der
Durchmesser an der unteren Kante der Nut 16, um hier eine möglichst umfangreiche Auflagefläche für den Ölabstreifring zu erreichen.
In Figur 2 sind in dem gezeigten Fall zwei Bohrungen 22 zu erkennen, die als Öldrainagen dienen, und sowohl die untere Kante der Nut 16 als auch die obere Kante der Vertiefung 18 schneiden. Ferner reichen sie in dem gezeigten Fall bis zu dem Grund der Nut, die tiefer ausgeführt ist, als die
Vertiefung 18, so dass hier ein Ölfluss von der Nut 16 zu der Vertiefung 18 gewährleistet werden kann. In Richtung der Kolbenhubachse reichen die Bohrungen 22 typischerweise von dem Grund der Nut 16 zum Verlauf der Vertiefung 18.

Claims

Patentansprüche
1. Kolben (10) für einen Verbrennungsmotor mit einer Nut (16) für einen Ölabstreifring und einer Vertiefung (18) zwischen der Nut (16) und zumindest einer Schaftwand (20), dadurch gekennzeichnet, dass die näher zur
Schaftwand (20) gelegene, untere Kante der Nut (16) einen größeren Durchmesser aufweist als eine untere Kante der Vertiefung (18) .
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser im Bereich der unteren Kante der Nut (16) zumindest 0,08 mm größer ist als der Durchmesser im Bereich der unteren Kante der Vertiefung (18) .
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kante der Vertiefung (18) im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist wie die untere Kante der Nut (16).
4. Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (18) einen
asymmetrisch gerundeten Querschnitt aufweist.
5. Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die tiefste Stelle der Vertiefung näher zur oberen Kante der Vertiefung (18) liegt.
6. Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner zumindest eine Bohrung (22) vorgesehen ist, die sowohl die untere Kante der Nut (16) als auch die obere Kante der Vertiefung (18) schneidet.
7. Kolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Bohrung (22) als Sackloch ausgeführt ist.
8. Kolben nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Bohrung (22) zumindest bis zu dem Grund der Nut (16) reicht.
9. Kolben nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest eine Bohrung als
Durchgangsbohrung ausgeführt ist.
10. Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (16) tiefer ausgeführt ist als die Vertiefung (18) .
11. Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (18) in Richtung der Kolbenhubachse größer ausgeführt ist als die Nut (16) .
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