EP0757754A1 - Leichtmetallkolben für verbrennungsmotoren - Google Patents

Leichtmetallkolben für verbrennungsmotoren

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EP0757754A1
EP0757754A1 EP95913033A EP95913033A EP0757754A1 EP 0757754 A1 EP0757754 A1 EP 0757754A1 EP 95913033 A EP95913033 A EP 95913033A EP 95913033 A EP95913033 A EP 95913033A EP 0757754 A1 EP0757754 A1 EP 0757754A1
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pressure
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counter
pressure side
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Mahle GmbH
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    • 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 light metal piston for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • the present invention is therefore concerned with the problem of finding, in a structurally simple manner, a piston which has a uniform load-bearing behavior over the entire shaft height in the region of the pressure and / or counter-pressure side of the piston skirt.
  • the invention is based on a preferred, in the drawing illustrated embodiment, which shows a sketch of a piston according to the invention in perspective view in section.
  • a light metal piston 1 for an internal combustion engine in particular for a motor vehicle, consists in one piece of a piston head 2 and piston ring groove part 3 having a piston head and a piston skirt 4, piston pin bosses 5 attached to the piston head 2 for receiving the piston pin (not drawn) serve.
  • the wall thickness in the load-bearing area is, for example, the pressure side 6 of the piston skirt 4 is designed such that it decreases continuously from the lower edge 7 of the shaft 7 or, in the presence of a collar that runs around the inside at the lower shaft end, from the upper edge thereof over the entire height of the shaft, the inner contour 8 of the shaft being conical, and on the other hand from the center plane lying in the longitudinal direction of the piston and going through the pressure 6 counter pressure side 9 decreases uniformly in the circumferential direction towards both sides.
  • the length L of the wall thickness decreasing from the center plane in the circumferential direction continuously decreases from the lower shaft edge 7 over the shaft height, so that in the half-section of the piston according to the drawing on the inside of the piston shaft 4 there is a so-called "triangular collar”"designated thickening 10 results in the continuous transition into the piston skirt 4.
  • a light-metal piston is created in a structurally simple manner, in which good running behavior of the piston is achieved with an excellent contact pattern on the pressure and / or counterpressure side of the piston shaft, which also reduces the friction and noise.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Um bei einem Leichtmetallkolben (1) für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges die Führung des Kolbens im Zylinder durch ein gleichmässiges Tragverhalten der Druck- und/oder Gegendruckseite des Kolbenschaftes (4) zu verbessern, soll im Bereich der Druck- und/oder Gegendruckseite (6, 9) die Wanddicke des Kolbenschaftes gegenüber den weiteren Bereichen des Kolbenschaftes unterschiedlich ausgeführt werden und zwar so, dass sich in diesem Bereich eine Verdickung (10) auf der Innenseite des Kolbenschaftes ergibt, die von der Schaftunterkante (7) und einer in Kolbenlängs- und in Druck-Gegendruckrichtung liegenden Mittelebene ausgehend in ihrer Dicke allseitig abnehmend in die normale Dicke des Kolbenschaftes allmählich übergeht.

Description

Leichtmetallkolben für Verbrennungsmotoren
Die Erfindung betrifft einen Leichtmetallkolben für Ver¬ brennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei derartigen aus der Praxis bekannten Leichtmetallkolben ist - um das Tragverhalten des Kolbenschaftes in Druck-Ge¬ gendruckrichtung zu verbessern - schon vorgeschlagen wor¬ den, im Bereich des offenen Schaftendes auf der Schaftin¬ nenseite einen ringförmig umlaufenden Bund vorzusehen. Eine derartige Verstärkung kann jedoch den heutigen Anforderun¬ gen bezüglich des Tragverhaltens des Kolbenschaftes zur Führung des Kolbens nicht genügen, da insbesondere noch in der oberen Schafthälfte eine zu hohe örtliche Steifigkeit vorhanden ist, die eine erhöhte Freßgefahr darstellt.
Vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Pro¬ blem, auf konstruktiv einfache Weise einen Kolben zu fin¬ den, der im Bereich der Druck- und/oder Gegendruckseite des Kolbenschaftes ein gleichmäßiges Tragverhalten über die ge¬ samte Schafthöhe aufweist.
Gelöst wird dieses Problem mit einem Leichtmetallkolben mit den Merkmalen nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten, in der Zeich- nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, das einen erfindungsgemäßen Kolben skizzenhaft in perspek¬ tivischer Ansicht im Schnitt zeigt.
Ein Leichtmetallkolben 1 für einen Verbrennungsmotor, ins¬ besondere für ein Kraftfahrzeug, besteht einstückig aus ei¬ nem Kolbenboden 2 und Kolbenringnutenpartie 3 aufweisenden Kolbenkopf und einem Kolbenschaft 4, wobei an den Kolbenbo¬ den 2 angehängte Kolbenbolzennaben 5 zur Aufnahme des Kol¬ benbolzens (nicht gezeichnet) dienen.
Um das Führungsverhalten des Leichtmetallkolbens 1 zu ver¬ bessern, d.h. um ein gleichmäßiges Tragbild auf Druck- und/oder Gegendruckseite des Kolbenschaftes 4 zu erhalten (in der Zeichnung nur auf einer Kolbenschaftseite darge¬ stellt), wird die Wanddicke im tragenden Bereich z.B. der Druckseite 6 des Kolbenschaftes 4 so ausgeführt, daß sie einerseits von der Schaftunterkante 7 bzw. bei Vorhanden¬ sein eines am unteren Schaftende innen umlaufenden Bundes von dessen Oberkante her über die gesamte Schafthöhe konti¬ nuierlich abnimmt, wobei die Schaftinnenkontur 8 konisch verläuft, und andererseits von der in Kolbenlängsrichtung liegenden, durch die Druck-6 Gegendruckseite 9 gehenden Mittelebene ausgehend in Umfangsrichtung nach beiden Seiten hin gleichmäßig abnimmt. Außerdem nimmt die Länge L der von der Mittelebene in Umfangsrichtung ausgehend abnehmenden Wanddicke von der Schaftunterkante 7 her über die Schafthö¬ he gesehen kontinuierlich ab, so daß sich im Halbschnitt des Kolbens gemäß Zeichnung auf der Innenseite des Kolben¬ schaftes 4 eine als sogenannten "Dreiecksbund" bezeichnete Verdickung 10 ergibt die kontinuierlich in den Kolbenschaft 4 übergeht. Mit einer derartigen Ausführung wird auf konstruktiv einfa¬ che Weise ein Leichtmetallkolben geschaffen, bei dem ein gutes Laufverhalten des Kolbens mit einem ausgezeichneten Tragbild auf Druck- und/oder Gegendruckseite des Kolben¬ schaftes erreicht wird, wodurch auch die Reibleistung und die Geräuschentwicklung vermindert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Leichtmetallkolben für Verbrennungsmotoren, bestehend aus einem den Kolbenboden und die Kolbenringnutenpartie aufnehmenden Kolbenkopf und einem daran einstückig an¬ geformten Kolbenschaft, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des Kolbenschaftes (4) im Bereich der Druck-(6) und/oder Gegendruckseite (9) von der Schaft¬ unterkante (7) bzw. der Oberkante eines am unteren Schaftende innen umlaufenden Bundes her über die Schafthöhe im wesentlichen kontinuierlich abnimmt, wo¬ bei die Schaftinnenkontur (8) im wesentlichen konisch verläuft.
2. Leichtmetallkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des Kolbenschaftes (4) im Bereich der Druck-(6) und/oder Gegendruckseite (9) von der in Kol¬ benlängsrichtung liegenden, durch die Druck-Gegendruck¬ seite gehenden Mittelebene ausgehend in Umfangsrichtung nach beiden Seiten hin abnimmt.
3. Leichtmetallkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der von der Mittelebene in Umfangs¬ richtung ausgehend abnehmenden Wanddicke von der Schaftunterkante (7) bzw. der Oberkante eines am unte¬ ren Schaftende innen umlaufenden Bundes her über die Schafthöhe kontinuierlich abnimmt.
4. Leichtmetallkolben nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung (10) im Bereich der Druck-(6) und/oder Gegendruckseite (9) allseitig kontinuierlich in den Kolbenschaft (4) übergeht.
EP95913033A 1994-04-27 1995-03-16 Leichtmetallkolben für verbrennungsmotoren Expired - Lifetime EP0757754B1 (de)

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