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DE4111368C2 - Plunger pistons for internal combustion engines - Google Patents

Plunger pistons for internal combustion engines

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Publication number
DE4111368C2
DE4111368C2 DE4111368A DE4111368A DE4111368C2 DE 4111368 C2 DE4111368 C2 DE 4111368C2 DE 4111368 A DE4111368 A DE 4111368A DE 4111368 A DE4111368 A DE 4111368A DE 4111368 C2 DE4111368 C2 DE 4111368C2
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DE
Germany
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bore
piston
hub bore
hub
hubs
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DE4111368A
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German (de)
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DE4111368A1 (en
Inventor
Werner Bregler
Wolfgang Dr Schwab
Juergen Dallef
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle GmbH
Original Assignee
Mahle GmbH
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Publication date
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Publication of DE4111368A1 publication Critical patent/DE4111368A1/en
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10—Connection to driving members
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    • F16J1/16—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections with gudgeon-pin; Gudgeon-pins
    • 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 
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    • F02F3/0069—Multi-part pistons the crown and skirt being interconnected by the gudgeon pin
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben für Verbrennungs­ motoren nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 oder 2.The invention relates to a plunger for combustion motors according to the preambles of claims 1 or 2.

Ein derartiger Kolben ist beispielsweise aus DE 32 10 771 C2 bekannt. Der Kolbenbolzen ist bei dieser bekannten Ausfüh­ rung in buchsenfreien Nabenbohrungen des Kolbens gelagert und an seiner Laufoberfläche gehärtet.Such a piston is for example from DE 32 10 771 C2 known. The piston pin is in this known Ausfüh tion in bushing-free hub bores of the piston and hardened on its running surface.

Aus der DE 33 01 366 A1 ist außerdem ein Kolben bekannt, bei dem die Kolbenbolzenbohrung teilweise mit einer ver­ schleißfesten Metallschicht überzogen ist.A piston is also known from DE 33 01 366 A1, in which the piston pin bore partially with a ver wear-resistant metal layer is coated.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das aus dem Kolbenbolzen und den Nabenbohrungen bestehende Bolzen-Naben-Lager einerseits funktionsmäßig zu verbessern und andererseits bezüglich des Herstellungsaufwandes ko­ stengünstiger auszubilden.Proceeding from this, the object of the invention is the one consisting of the piston pin and the hub bores Functionally improve bolt-hub bearings on the one hand and on the other hand, in terms of production costs less expensive to train.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausführung des Bolzen- Naben-Lagers nach den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1 oder 2.This task is solved by executing the bolt Hub bearing according to the characteristic features of the An say 1 or 2.

Zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Lösungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Appropriate configurations of these solutions are the subject of subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung darge­ stellt.An embodiment is shown in the drawing poses.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Kolben mit über den Kolbenbolzen angelenktem Kolbenschaft Fig. 1 shows a section through a piston with a piston shaft articulated via the piston pin

Fig. 2 einen Nabenbohrungsbereich als Aus­ schnitt aus dem Kolben Fig. 2 shows a hub bore area as a section from the piston

Das Oberteil 1 des Kolbens ist über einen nicht dar­ gestellten Kolbenbolzen gelenkig mit dem Kolbenschaft 2 verbunden. Das Material des Oberteiles ist Stahl. Der das Oberteil 1 und den Schaft 2 verbindende Kol­ benbolzen ist in den Bohrungen 3 der Naben 4 des Oberteiles gelagert.The upper part 1 of the piston is articulated to the piston skirt 2 via a piston pin (not shown). The material of the upper part is steel. The piston connecting the upper part 1 and the shaft 2 is supported in the bores 3 of the hubs 4 of the upper part.

Die Bohrungen 3 der Naben 4 können zylindrisch kreis­ rund oder zylindrisch mit geringer Ovalität ausgebil­ det sein. Die geringe Ovalität der Nabenbohrung ist so ausgebildet, daß die kleine Ovalitätsachse in Kol­ benlängsrichtung verläuft.The bores 3 of the hubs 4 can be cylindrical, circular or cylindrical with a low ovality. The low ovality of the hub bore is designed so that the small ovality axis extends in the longitudinal direction of the piston.

Die Endbereiche der Bohrung 3 können radial aufgewei­ tet sein. Liegt eine zylindrisch kreisrunde Bohrung 3 vor, so weist der aufgeweitete Bohrungsbereich eine konische Mantelfläche auf, wobei diese konische Man­ telfläche auch konvex gewölbt sein kann. Bei einer leicht ovalen Form der Nabenbohrung 3 gleicht die Aufweitung einer Art umlaufenden Fase mit jeweils gleicher Neigung gegenüber der nicht aufgeweiteten Mantelfläche der Bohrung 3.The end regions of the bore 3 can be radially expanded. If there is a cylindrical, circular bore 3 , the widened bore region has a conical outer surface, this conical surface can also be convexly curved. In the case of a slightly oval shape of the hub bore 3, the widening resembles a type of circumferential chamfer, each with the same inclination with respect to the unexpanded lateral surface of the bore 3 .

Wichtig ist in erster Linie die Aufweitung der Boh­ rung 3 an ihrem der Kolbenachse zugewandten Ende. Diese Aufweitung ist in der Zeichnung mit B markiert. Der Aufweitungsbereich an dem gegenüberliegenden äu­ ßeren Ende der Bohrung 3 ist in der Zeichnung mit C angegeben. Die maximale Länge der Bohrung 3 gibt das Maß A an.It is primarily important to widen the bore 3 at its end facing the piston axis. This expansion is marked with B in the drawing. The expansion area at the opposite outer end of the bore 3 is indicated in the drawing with C. The maximum length of hole 3 indicates dimension A.

In vielen Fällen sind die Naben 4 eines Kolbens so ausgebildet, daß sich ihr gegenseitiger Abstand innen in Richtung zum Kolbenschaftende hin erweitert. Man spricht in diesen Fällen allgemein von Nahen mit ei­ ner Trapezform. Bei derartigen Trapez-Naben gibt das Längenmaß A der Bohrung 3 die Bohrungsbreite im obe­ ren Zenit der Bohrung an.In many cases, the hubs 4 of a piston are designed such that their mutual distance widens towards the end of the piston. In these cases, one speaks generally of nears with a trapezoidal shape. With such trapezoidal hubs, the length dimension A of the bore 3 indicates the bore width in the upper zenith of the bore.

In dem dargestellten Beispiel messen die aufgeweite­ ten Bereiche B = 40% von A und C = 10% von A. Bei dem mit B bezeichneten Aufweitungsbereich gilt das angegebene Maß ausschließlich für den oberen Zenit der Bohrung 3. In den übrigen Umfangsbereichen ver­ kleinert sich dieser Bereich B entsprechend der Tra­ pezform der Nahe 4 und kann im Bereich der durch die Trapezform bedingten schmalen Nabenbreite bis auf der Wert Null abnehmen. Ausgehend von dem für den oberen Zenitbereich angegebenen Maß verläuft die Aufweitung über den Umfang der Bohrung 3 derart, daß sie jeweils in derjenigen Ebene endet, die normal zur Bolzenrich­ tung aufgespannt durch das angegebene Maß B im oberen Bohrungszenit verläuft.In the example shown, the widened areas measure B = 40% of A and C = 10% of A. In the case of the widening area designated B, the dimension given applies only to the upper zenith of hole 3 . In the remaining circumferential areas, this area B is reduced in accordance with the trapezoidal shape of the near 4 and can decrease to the value zero in the area of the narrow hub width caused by the trapezoidal shape. Starting from the dimension specified for the upper zenith area, the widening extends over the circumference of the bore 3 in such a way that it ends in that plane that extends normally to the direction of the bolt through the specified dimension B in the upper bore zenith.

Bei dem für das Kolbenoberteil 1 angegebenen Material hat sich für eine phosphatierte Bohrung 3 eine Ober­ flächenrauhtiefe Ra = 0,8-1 Mikrometer als beson­ ders zweckmäßig erwiesen. Die gleichmäßig umlaufende Aufweitung der Bohrungen 3 an ihren der Kolbenachse zugewandten Enden beträgt im vorliegend beschriebenen Fall radial r = 0,03% des Bolzendurchmessers D = 48 mm.In the material specified for the upper piston part 1 , an upper surface roughness R a = 0.8-1 micrometer has proven to be particularly useful for a phosphated bore 3 . The uniformly circumferential widening of the bores 3 at their ends facing the piston axis is radially r = 0.03% of the bolt diameter D = 48 mm in the case described here.

Claims (5)

1. Tauchkolben für Verbrennungsmotoren aus einem Kol­ benoberteil aus Stahl oder Eisen und einem über einen Stahl-Kolbenbolzen gelenkig mit dem Kolbenoberteil ver­ bundenen Kolbenschaft, bei dem der Kolbenbolzen in von dem Boden des Kolbenoberteiles frei abstehenden Naben gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächen für den Kolbenbolzen innerhalb der Bohrung (3) der Naben (4) phosphatiert sind und eine Oberflächenrauhigkeit nach DIN 4768 von Ra = 0,5-2,0 Mikrometer aufweisen.1. plunger for internal combustion engines from a Kol benoberteil made of steel or iron and an articulated via a steel piston pin with the piston upper part connected piston skirt, in which the piston pin is supported in hubs freely projecting from the bottom of the piston upper part, characterized in that the bearing surfaces for the piston pin within the bore ( 3 ) of the hubs ( 4 ) are phosphated and have a surface roughness according to DIN 4768 of R a = 0.5-2.0 micrometers. 2. Tauchkolben für Verbrennungsmotoren aus einem Kol­ benoberteil aus Stahl oder Eisen und einem über einen Stahl-Kolbenbolzen gelenkig mit dem Kolbenoberteil ver­ bundenen Kolbenschaft, bei dem der Kolbenbolzen in von dem Boden des Kolbenoberteiles frei abstehenden Naben gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächen für den Kolbenbolzen innerhalb der Bohrung (3) der Naben (4) verzinnt oder verbleit sind und eine Oberflächenrauhigkeit nach DIN 4768 von Ra = 0,5-1,5 Mikrometer aufweisen. 2. plunger for internal combustion engines from a Kol benoberteil made of steel or iron and an articulated over a steel piston pin with the piston upper part connected piston skirt, in which the piston pin is supported in freely projecting hubs from the bottom of the piston upper part, characterized in that the bearing surfaces for the piston pin within the bore ( 3 ) of the hubs ( 4 ) are tinned or leaded and have a surface roughness according to DIN 4768 of R a = 0.5-1.5 micrometers. 3. Tauchkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innenliegende Bereich der Naben­ bohrung (3) auf einer Länge von B = 15-45% der im oberen Zenit der Nabenbohrung (3) liegenden Breite A der Nabenbohrung (3) aufgeweitet ist, wobei diese Aufweitung innerhalb der Nabenbohrung (3) in einer Ebene endet, die auf der Bolzenachse normal auf­ gespannt ist und im Bohrungszenit durch das im Inneren der Nabenbohrung (3) liegende Ende der Aufweitung verläuft.3. Plunger according to claim 1 or 2, characterized in that the radially inner region of the hub bore ( 3 ) over a length of B = 15-45% of the width A of the hub bore ( 3 ) lying in the upper zenith of the hub bore ( 3 ) is expanded, this widening ends within the hub bore ( 3 ) in a plane which is normally stretched on the pin axis and runs through the end of the widening lying inside the hub bore ( 3 ) in the bore time. 4. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die radial außenliegenden Bereiche C der Na­ benbohrung (3) auf einer Länge von bis zu 20% der Breite A der Nabenbohrung (3) in deren oberen Bohrungs­ zenit aufgeweitet sind.4. plunger according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the radially outer regions C of the Na benbohrung ( 3 ) over a length of up to 20% of the width A of the hub bore ( 3 ) in their upper bore zenit widened. 5. Tauchkolben nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils an den Enden einer Nabenbohrung (3) liegende maximale Maß der Aufweitung gleich­ mäßig über den gesamten Umfang der Nabenbohrung (3) zwi­ schen r = 0,02 und 0,05% des Durchmessers der Nabenbohrung (3) liegt.5. plunger according to claim 3 or 4, characterized in that the respective at the ends of a hub bore ( 3 ) lying maximum amount of expansion evenly over the entire circumference of the hub bore ( 3 ) between r = 0.02 and 0.05 % of the diameter of the hub bore ( 3 ).
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