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WO2012130799A1 - Definierte ölhalteöffnungen in bolzenbohrungen - Google Patents

Definierte ölhalteöffnungen in bolzenbohrungen Download PDF

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WO2012130799A1
WO2012130799A1 PCT/EP2012/055324 EP2012055324W WO2012130799A1 WO 2012130799 A1 WO2012130799 A1 WO 2012130799A1 EP 2012055324 W EP2012055324 W EP 2012055324W WO 2012130799 A1 WO2012130799 A1 WO 2012130799A1
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WO
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piston
pin
blind holes
zenith
blind
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Ceased
Application number
PCT/EP2012/055324
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfram Cromme
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Federal Mogul Nuernberg GmbH
Original Assignee
Federal Mogul Nuernberg GmbH
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Publication date
Application filed by Federal Mogul Nuernberg GmbH filed Critical Federal Mogul Nuernberg 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 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/12—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
    • F16C17/18—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load with floating brasses or brushing, rotatable at a reduced speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • F16C33/1075—Wedges, e.g. ramps or lobes, for generating pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F16J1/14—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections
    • F16J1/16—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections with gudgeon-pin; Gudgeon-pins

Definitions

  • the piston pin is in contact via friction surfaces in the pin bores, wherein in addition to thermal
  • the piston pin is for
  • EP 0 740 750 B1 discloses a light metal piston for internal combustion engines
  • the recesses are produced without cutting by casting, roughening or the like, as well as by machining.
  • the recesses extend from the groove for the piston pin safety to Piston interior, over a length of 10 to 80% of
  • EP 0 740 750 B1 proposes a roughening of the bolt holes in the area of the zenith by means of laser beams.
  • An object of the invention is that
  • Piston pin come into contact, provided with a plurality of blind hole-shaped depressions.
  • the recesses or blind holes damage the friction surface of the pin holes only locally, so that
  • the blind holes are provided as micro-wells about 50 ⁇ m in diameter and / or depth.
  • Piston material itself can be formed as well as in a separately inserted socket.
  • the piston according to the invention can advantageously be combined with both a "floating" piston pin and a so-called “Klemmpleuelbolzen.”
  • a "floating" bolt means that the bolt in the piston and / or connecting rod can rotate freely. In the starting d. H. When cold, there is a so-called cold play between the bolt and the connecting rod as well as between the bolt and the piston, which increases as a result of the heating during operation. Through the game is one at any time
  • the bolt is thermally joined in the connecting rod and so far can not rotate freely. However, there is a game between the bolt and the piston, only on the retaining rings for axial fixation can be dispensed with. Also in this embodiment, the bolt rotates
  • Invention obtained lubrication can be used in an advantageous manner as well as a floating storage.
  • blind holes are preferably one
  • Blind holes in the zenith of the pin bore preferably have a smaller size in order to affect the structural integrity of the piston material only slightly in the area of high loads. Even more preferred are not directly in the area of the zenith
  • the depths of the bolt holes can gradually decrease from the bottom to the zenith of the hole.
  • the term “gradual” also includes a gradual decrease, with the percentage or absolute decrease in depth from the bottom to the zenith not being linear.
  • Stress distribution of the bolt holes may alternatively or additionally be provided a decrease in the opening cross-sections from the lower portion of the bore to the zenith, so that the opening cross sections (perpendicular to the direction of insertion of the blind holes) in the zenith of the pin hole smaller, preferably equal to zero, or from the lower portion of the pin hole gradually decrease to the zenith.
  • the blind hole density can additionally or alternatively be controlled in this way to the blind hole depths and / or opening cross sections.
  • Blind hole density is the number of blind holes per unit area.
  • Piston shaft has an outer side and a cavity forming an inner side.
  • the thermal and mechanical loads on the pin bore are larger on the inside, in the axial direction of the pin hole, than on the pin hole Outside.
  • the depths of the blind holes in the axial direction of the pin bore inside preferably fall smaller than outside, or they fall away completely in an inner region, the depths preferably decreasing gradually from outside to inside.
  • the opening cross-sections may be smaller from the outside in, the decrease preferably taking place gradually.
  • blind hole density in the piston pin in the inner region of the piston shaft turn out smaller, the blind hole density preferably gradually decreases from outside to inside in the axial direction of the pin bore.
  • Blind hole cross-section and blind hole density along the axial direction of the bolt can be used individually or in any combination to adapt to the given
  • Blind holes are introduced selectively, an adaptation or readjustment to the given load conditions, possibly incorporating new knowledge, in the context of the manufacturing process quickly, without a fundamental
  • a laser is preferably used with which damage to the material surrounding the blind holes areas is minimized.
  • alternative can wells of the above type means
  • Electron beam drilling can be created.
  • the holes have a typical shape.
  • through-openings which are not included in the invention, is the
  • the drilling or lasering of the blind holes is preferably carried out with a high surface quality, as is ensured for example by helical drilling.
  • helical drilling the laser radiation is set in a rotational movement relative to the workpiece.
  • material removal due to the low Abtragsvolumens per pass multiple passes over the workpiece required.
  • FIG. 1 shows in a cross section a
  • Figure 2 shows schematically a piston for
  • FIGS. 3a to 3g show distribution geometries
  • FIG. 1 is a cross-section through a piston taken along the axial direction of a pin bore 20 and axially along a piston stem 11.
  • the piston has a piston head 10 with combustion bowl 12 and grooves 13, 14, 15 for piston rings. Further, a cooling channel 16 is provided, through which the piston can be cooled in its highly loaded areas.
  • the pin bore 20 of the piston skirt 11 has a
  • thetientkringelte area 30 shows a section of particularly high thermal and mechanical stress.
  • Section 30 forms around the zenith 22 around. In the lower region 23 of the pin bore 20, however, the piston material is exposed to lower loads. Furthermore, the section of particularly high load 30 is displaced to the left in FIG. 1, ie the piston material in the region of the pin bore 20 is exposed to higher loads inside than outside.
  • “outside” denotes the
  • the pistons indicate in the pin bore 20
  • the lubrication pockets should be made less bulky and / or less deep and / or less frequent in the region of increased stress. If necessary for the strength and the lubrication still sufficient, these can be omitted in the highest loaded area.
  • the lubrication pockets can be used on bushes and busheless pistons.
  • the size and / or depth of the blind holes should be made smaller and / or less deep towards the zenith 22. This is also to be considered in the longitudinal direction of the piston bore. In order to do justice to the load distribution shown in FIG. 1, it has thus been found to be sensible to use the
  • FIGS. 3 a to 3 g geometries of the distribution of the blind holes and cross-sectional changes thereof are shown, as they can be introduced into the friction surface 21 of the pin bore 20.
  • the eye is here on the
  • the depth of the blind holes is not shown but may alternatively or additionally be varied as described above. It should be noted, however, that Figures 3a to 3g are schematic in nature and merely by way of example show possible distribution geometries of blind holes and changes in their diameters. The position and orientation of the friction surface cutouts shown in the overall structure of the piston are only partially apparent.
  • FIG. 3a there are no blind holes in the area of the zenith and in the region of the friction surface on the cavity side.
  • blind holes are made on both sides of the zenith, the diameter of which increases in the circumferential direction of the pin bore 20 away from the zenith 22 in FIG. 3b.
  • FIG. 3b similar to FIG. 3c shows a one-sided arrangement.
  • the increase of the blind hole diameter is shown in the longitudinal direction along the pin axis.
  • the blind holes extend in the circumferential direction, wherein no blind hole is provided in the zenith. In the circumferential direction from the zenith, the blind holes are larger.
  • FIG. 3f shows a line along the pin axis.
  • a linear geometry in which two

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Abstract

Kolben für Verbrennungsmotoren, der einen Kolbenschaft (11) mit darin ausgebildeten Bolzenbohrungen aufweist, wobei die Innenfläche zumindest einer Bolzenbohrung (20), die bei bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kolbens mit einem Kolbenbolzen in Kontakt gerät, eine Mehrzahl von sacklochförmigen Vertiefungen aufweist.

Description

Definierte ölhalteöffnungen in Bolzenbohrungen
BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
Die im Kolbenschaft vorgesehenen Bolzenbohrungen
gewährleisten die Verbindung zwischen dem Kolbenbolzen und dem Kolben. Der Kolbenbolzen steht über Reibflächen in den Bolzenbohrungen in Kontakt, wobei neben thermischen
Belastungen vor allem mechanische Gas- und Massenkräfte auf die Bolzenbohrungen wirken. Der Kolbenbolzen ist zur
Kraftübertragung schwimmend, d. h. mit einem Ölfilm in der Bolzenbohrung des Kolbens gelagert.
Immer wieder kommt es dort aufgrund der thermischen und mechanischen Belastungen zu Mischreibung, herbeigeführt durch ungenügende Schmierung zwischen Bolzen und Bolzenbohrung. Dies führt zu erhöhter Reibung und schlimmstenfalls zu einem Fressen zwischen Kolbenbolzen und Kolben, was letztendlich zum Ausfall des Motors führen kann.
Stand der Technik
Es wurden bisher verschiedene Maßnahmen unternommen, um die Belastungen an den Bolzenbohrungen herabzusetzen.
Beispielsweise ist aus der EP 0 740 750 Bl bekannt, einen Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit
Bolzenbohrungen auszustatten, die im Bereich des Zenits der Bolzenbohrungen in Richtung der Bolzenbohrungsachse
verlaufende Ausnehmungen aufweisen. Die Ausnehmungen werden spanlos durch Gießen, Roulieren oder dergleichen, sowie durch spanende Bearbeitung hergestellt. Die Aussparungen erstrecken sich von der Nute für die Kolbenbolzensicherung zum Kolbeninneren, über eine Länge von 10 bis 80 % der
Auflagelänge des Kolbenbolzens.
Eine Weiterentwicklung der EP 0 740 750 Bl ist die EP 1 232 349 Bl, die ein Aufrauen der Bolzenbohrungen im Bereich des Zenits mittels Laserstrahlen vorschlägt.
In den obigen Dokumenten wird zwar eine Verbesserung des Schmierverhältnisses in den Bolzenbohrungen angestrebt, dabei bleibt allerdings die spezifische Verteilung thermischer und mechanischer Belastungen entlang der Reiboberfläche der Bolzenbohrungen unberücksichtigt .
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die
Ausfallwahrscheinlichkeit eines Kolbens aufgrund von
Rissbildung oder dergleichen im Bereich der Bolzenbohrungen bei optimierten Schmierverhältnissen zu verringern.
Die Aufgabe wird mit einem Kolben nach Anspruch 1 und einem Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.
Erfindungsgemäß sind die Innenflächen einer oder beider
Bolzenbohrungen, also die Flächen, die bei bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kolbens mit einem darin eingebrachten
Kolbenbolzen in Kontakt geraten, mit einer Mehrzahl von sacklochförmigen Vertiefungen vorgesehen. Durch das
Einbringen, bevorzugt mittels eines Lasers, solcher
Vertiefungen, werden öldepots geschaffen, welche die
Wahrscheinlichkeit der oben angesprochenen Mischreibung durch eine definierte und stetige Abgabe von Öl verringern.
Gleichzeitig beschädigen die Vertiefungen bzw. Sacklöcher die Reibfläche der Bolzenbohrungen nur lokal, so dass
Ausgangspunkte für eine Rissbildung im Vergleich zu einer flächigen Aufrauung oder im Vergleich zu ausgedehnten, rillenförmigen Vertiefungen reduziert werden. Aus diesem Grund wird die Ausfallwahrscheinlichkeit des Kolbens bei ausgezeichneter Schmierölversorgung verringert. Vorzugsweise sind die Sacklöcher als Mikro-Vertiefungen mit etwa 50 um Durchmesser und/oder Tiefe vorgesehen.
Es sei erwähnt, dass die Vertiefungen sowohl in dem
Kolbenmaterial selbst als auch in einer separat eingesetzten Buchse ausgebildet sein können. In beiden Ausführungsformen kann der erfindungsgemäße Kolben in vorteilhafter Weise sowohl mit einem „schwimmenden" Kolbenbolzen als auch einem sog. Klemmpleuelbolzen kombiniert werden. Unter einem „schwimmenden"' Bolzen wird verstanden, dass der Bolzen im Kolben und/oder Pleuel frei rotieren kann. Im Ausgangs- d. h. im kalten Zustand besteht sowohl zwischen dem Bolzen und dem Pleuel als auch zwischen dem Bolzen und dem Kolben ein sog. Kaltspiel, das sich in Folge der Erwärmung im Betrieb vergrößert. Durch das Spiel ist zu jeder Zeit eine
Drehbewegung des Bolzens möglich. Der sich einstellende hydraulische Zustand im Bereich der Lagerung des Bolzens ist weder rein hydrostatisch noch rein hydrodynamisch, sondern ist als Zwischenzustand zu beschreiben. Bei einer derartigen schwimmenden Lagerung erfolgt die axiale Sicherung des
Bolzens üblicherweise durch in den Kolben eingebrachte
Sicherungsringe. Unter einem Klemmpleuelbolzen wird
verstanden, dass der Bolzen im Pleuel thermisch gefügt ist und insoweit nicht frei rotieren kann. Zwischen dem Bolzen und dem Kolben besteht jedoch ein Spiel, lediglich auf die Sicherungsringe zur axialen Fixierung kann verzichtet werden. Auch bei dieser Ausführungsform dreht sich der Bolzen
bezüglich des Kolbens, so dass die mit der vorliegenden
Erfindung erreichte Schmierung in vorteilhafter Weise ebenso genutzt werden kann wie bei einer schwimmenden Lagerung.
Für eine weitere Reduzierung der Rissbildung sind mehrere oder alle Sacklöcher vorzugsweise mit einem
kreiszylindrischen Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung des Sacklochs ausgestattet. Im Bereich des Zenits der Bolzenöffnung sind die thermischen und mechanischen Belastungen bei bestimmungsgemäße Gebrauch des Kolbens am größten. Somit fallen die Tiefen der
Sacklöcher im Zenit der Bolzenbohrung bevorzugt kleiner aus, um die strukturelle Integrität des Kolbenmaterials im Bereich der hohen Belastungen nur wenig zu beeinträchtigen. Noch bevorzugter sind direkt im Bereich des Zenits keine
Sacklöcher vorhanden. Um der auftretenden
Belastungsverteilung gerecht zu werden, können die Tiefen der Bolzenbohrungen ausgehend vom unteren Bereich zum Zenit der Bohrung allmählich abnehmen. Mit dem Begriff „allmählich" ist auch eine stufenweise Abnahme umfasst, wobei die prozentuale oder absolute Abnahme der Tiefe vom unteren Bereich zum Zenit nicht linear erfolgen muss.
Neben einer Anpassung der Tiefe der Sacklöcher an die
Belastungsverteilung der Bolzenbohrungen kann alternativ oder zusätzlich eine Abnahme der Öffnungsquerschnitte vom unteren Bereich der Bohrung zum Zenit vorgesehen sein, so dass die Öffnungsquerschnitte (senkrecht zur Einbringrichtung der Sacklöcher) im Zenit der Bolzenbohrung kleiner ausfallen, bevorzugt gleich Null sind, oder vom unteren Bereich der Bolzenbohrung zum Zenit allmählich abnehmen.
Auch die Sacklochdichte kann zusätzlich oder alternativ zu den Sacklochtiefen und/oder Öffnungsquerschnitten auf diese Weise gesteuert werden. Als Sacklochdichte wird die Anzahl der Sacklöcher pro Flächeneinheit bezeichnet .
Neben einer erhöhten Belastung im Bereich des Zenits der Bolzenbohrungen ist auch eine Ungleichverteilung entlang der Bolzenachse feststellbar. Der bevorzugt zylindrische
Kolbenschaft weist eine Außenseite und eine einen Hohlraum bildende Innenseite auf. Die thermischen und mechanischen Belastungen an der Bolzenbohrung sind auf der Innenseite, in axialer Richtung der Bolzenbohrung, größer als auf der Außenseite. Somit ist nicht nur eine Anpassung der
Sacklochtiefen, Öffnungsquerschnitte und/oder Dichten in ümfangsrichtung der Bolzenbohrung bevorzugt, sondern auch entlang der axialen Richtung.
Somit fallen die Tiefen der Sacklöcher in axialer Richtung der Bolzenbohrung innen bevorzugt kleiner aus als außen, oder sie fallen in einem inneren Bereich gänzlich weg, wobei die Tiefen von außen nach innen bevorzugt allmählich abnehmen.
Zusätzlich oder alternativ können die Öffnungsquerschnitte von außen nach innen kleiner ausfallen, wobei die Abnahme bevorzugt allmählich stattfindet.
Zusätzlich oder alternativ kann die oben definierte
Sacklochdichte im in Kolbenbolzenrichtung inneren Bereich des Kolbenschafts kleiner ausfallen, wobei die Sacklochdichte von außen nach innen in axialer Richtung der Bolzenbohrung bevorzugt allmählich abnimmt.
Die sechs Steuerungsparameter, Sacklochtiefe,
Sacklochquerschnitt und Sacklochdichte entlang der
Umfangsrichtung der Bolzenbohrung, und Sacklochtiefe,
Sacklochquerschnitt und Sacklochdichte entlang der axialen Richtung des Bolzens können einzeln oder in einer beliebigen Kombination zur Anpassung an die gegebenen
Belastungsverhältnisse eingestellt werden. Indem die
Sacklöcher punktuell eingebracht werden, ist eine Anpassung oder Neueinstellung an die gegebenen Belastungsverhältnisse, ggf. unter Einbeziehung neuer Erkenntnisse, im Rahmen des Herstellungsverfahrens rasch, ohne eine grundlegende
Neuauslegung der Ölrückhalte- und Verteilungsstrukturen möglich .
Zum Einbringen der Sacklöcher wird bevorzugt ein Laser verwendet, mit dem eine Beschädigung des Materials, der die Sacklöcher umgebenden Bereiche, minimiert wird. Alternativ können Vertiefungen der obigen Art mittels
Elektronenstrahlbohren geschaffen werden. Durch die
Perforation mit dem Elektronenstrahl weisen die Bohrungen eine typische Form auf. Im Falle von Durchgangsöff ungen, die von der Erfindung nicht umfasst sind, ist die
Strahlaustrittsseite scharfkantig und gradfrei. Auf der Eintrittsseite gibt es einen leicht konischen Einlauf.
Das Bohren oder Lasern der Sacklöcher wird vorzugsweise mit hoher Oberflächengüte ausgeführt, wie es beispielsweise durch das Wendelbohren gewährleistet wird. Beim Wendelbohren wird die Laserstrahlung in eine Drehbewegung relativ zum Werkstück versetzt. Hierbei sind zum Materialabtrag aufgrund des geringen Abtragsvolumens pro Durchlauf mehrere Durchläufe über das Werkstück erforderlich. Auf der anderen Seite wird die Bildung einer Schmelzbasis aufgrund des geringen
Abtragsvolumens im Öff ungsgrund gering gehalten, wodurch eine hohe Oberflächengüte der Öffnungswandung erreicht wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt in einem Querschnitt einer
Bolzenbohrung deren thermische und mechanische Belastungsverteilung.
Figur 2 zeigt schematisch einen Kolben zur
Veranschaulichung der zu steuernden Öffnungsparameter .
Figuren 3a bis 3g zeigen Verteilungsgeometrien und
Größenänderungen der Sacklöcher.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Figur 1 ist ein Querschnitt durch einen Kolben, der entlang der axialen Richtung einer Bolzenbohrung 20 und axial entlang eines Kolbenschafts 11 genommen ist.
Der Kolben weist einen Kolbenkopf 10 mit Brennraummulde 12 und Nuten 13, 14, 15 für Kolbenringe auf. Ferner ist ein Kühlkanal 16 vorgesehen, durch den der Kolben in seinen hoch belasteten Bereichen gekühlt werden kann.
Die Bolzenbohrung 20 des Kolbenschafts 11 weist eine
Reibfläche 21 auf. Sacklöcher gemäß der Erfindung sind in der Figur 1 nicht gezeigt. Vielmehr stellt die Figur 1 die
Verteilung thermischer und mechanischer Belastungen beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kolbens grafisch dar. Dabei zeigt der eingekringelte Bereich 30 einen Abschnitt besonders hoher thermischer und mechanischer Belastung. Dieser
Abschnitt 30 bildet sich um den Zenit 22 herum aus. Im unteren Bereich 23 der Bolzenbohrung 20, hingegen, ist das Kolbenmaterial geringeren Belastungen ausgesetzt. Ferner ist der Abschnitt besonders hoher Belastung 30 in der Figur 1 nach links verschoben, d. h. das Kolbenmaterial im Bereich der Bolzenbohrung 20 ist innen höheren Belastungen ausgesetzt als außen. Hierbei bezeichnet „außen" den
ümfangsbereich des Schafts 11 und „innen" den
hohlraumseitigen Bereich des Schafts 11.
Die Kolben zeigen in der Bolzenbohrung 20 bei
Zünddruckbelastung eine hohe mechanische Belastung auf. Damit es an den Schmiertaschen oder Sacklöchern nicht zu Rissen aufgrund einer unerlaubt hohen Spannungserhöhung führt, sollten die Schmiertaschen im Bereich erhöhter Spannung 30 weniger groß und/oder weniger tief und/oder weniger häufig ausgeführt werden. Wenn für die Festigkeit nötig und die Schmierung noch ausreichend, können diese im höchstbelasteten Bereich auch weggelassen werden. Die Schmiertaschen können bei Buchsen und buchsenlosen Kolben angewendet werden. Die Größe und/oder Tiefe der Sacklöcher sollte zum Zenit 22 hin kleiner und/oder weniger tief ausgeführt werden. Dies ist auch in Längsrichtung der Kolbenbohrung zu beachten. Um der in Fig. 1 gezeigten Belastungsverteilung gerecht zu werden, hat es sich somit als sinnvoll herausgestellt, die
erfindungsgemäßen Sacklöcher im Zenit 22 weniger stark auszuprägen als im unteren Bereich 23. Dies ist in der
Seitenansicht der Figur 2 schematisch mit einem Pfeil
dargestellt. In der Figur 2 sind Details aus der Figur 1 weggelassen.
In den Figuren 3a bis 3g sind Geometrien der Verteilung der Sacklöcher und Querschnittsänderungen derselben gezeigt, wie sie in die Reibfläche 21 der Bolzenbohrung 20 eingebracht werden können. Das Äugenmerk wird hierbei auf die
Sacklochdurchmesser und Anordnung der Sacklöcher gerichtet. Die Tiefe der Sacklöcher ist nicht gezeigt, kann jedoch alternativ oder zusätzlich variiert werden, wie es oben beschrieben wurde. Es sei allerdings bemerk, dass die Figuren 3a bis 3g schematischer Natur sind und lediglich beispielhaft mögliche Verteilungsgeometrien der Sacklöcher und Änderungen ihrer Durchmesser zeigen. Die Lage und Ausrichtung der gezeigten Reibflächen-Ausschnitte im Gesamtaufbau des Kolbens gehen daraus nur teilweise hervor.
In Figur 3a befinden sich im Bereich des Zenits und im hohlraumseitigen Bereich der Reibfläche keine Sacklöcher. In den Figuren 3a und 3b sind Sacklöcher beidseitig des Zenits ausgeführt, wobei deren Durchmesser in der Figur 3b in der Umfangsrichtung der Bolzenbohrung 20 vom Zenit 22 weg zunimmt. Die der Figur 3b ähnliche Figur 3c zeigt eine einseitige Anordnung. In der Figur 3d ist die Zunahme der Sacklochdurchmesser in Längsrichtung entlang der Bolzenachse dargestellt. In Figur 3e erstrecken sich die Sacklöcher in Umfangsrichtung, wobei im Zenit kein Sackloch vorgesehen ist. In Umfangsrichtung vom Zenit weg werden die Sacklöcher größer. In Figur 3f ist eine Linie entlang der Bolzenachse gezeigt. Eine linienförmige Geometrie, in der sich zwei
Linien von Sacklöchern kreuzen, ist in Figur 3g gezeigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kolben für Verbrennungsmotoren, der einen Kolbenschaft {11} mit darin ausgebildeten Bolzenbohrungen (20) aufweist, wobei die Innenfläche (21) zumindest einer Bolzenbohrung (20) , die bei bestimmungsgemäßen Gebrauch des Kolbens mit einem Kolbenbolzen in Kontakt gerät, eine Mehrzahl von sacklochförmigen Vertiefungen aufweist.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder alle Sacklöcher einen kreiszylindrischen
Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung des entsprechenden Sacklochs aufweisen.
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefen der Sacklöcher im Zenit (22) der
Bolzenbohrung (20) kleiner ausfallen, bevorzugt gleich Null sind, wobei die Tiefen vom unteren Bereich (23) der
Bolzenbohrung (20) zum Zenit (22) bevorzugt allmählich abnehmen .
4. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsquerschnitte senkrecht zur Einbringrichtung der Sacklöcher im Zenit (22) der
Bolzenbohrung (20) kleiner ausfallen, bevorzugt gleich Null sind, wobei die Öffnungsquerschnitte vom unteren Bereich (23) der Bolzenbohrung (20) zum Zenit (22) bevorzugt allmählich abnehmen.
5. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklochdichte im Zenit (22) der Bolzenbohrung (20) kleiner ausfällt, bevorzugt gleich Null ist, wobei die Sacklochdichte vom unteren Bereich (23) der Bolzenbohrung (20) zum Zenit (22) bevorzugt allmählich abnimmt .
6. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefen der Sacklöcher im in
Kolbenbolzenrichtung inneren Bereich des Kolbenschafts (11) kleiner ausfallen, wobei die Tiefen von außen nach innen bezüglich des Kolbenschafts (11) entlang der
Kolbenbolzenrichtung bevorzugt allmählich abnehmen.
7. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsquerschnitte senkrecht zur Einbringrichtung der Sacklöcher im in Kolbenbolzenrichtung inneren Bereich des Kolbenschafts (11) kleiner ausfallen, wobei die Öffnungsquerschnitte von außen nach innen bezüglich des Kolbenschafts (11) entlang der Kolbenbolzenrichtung bevorzugt allmählich abnehmen.
8. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklochdichte im in
Kolbenbolzenrichtung inneren Bereich des Kolbenschafts (11) kleiner ausfällt, wobei die Sacklochdichte von außen nach innen bezüglich des Kolbenschafts (11) entlang der
Kolbenbolzenrichtung bevorzugt allmählich abnimmt.
9. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher eine Tiefe und/oder einen Querschnittsdurchmesser senkrecht zu ihrer Einbringrichtung von einigen zehn Mikrometern, bevorzugt im Bereich von 50 Mikrometer aufweisen.
10. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sacklöcher mittels eines Lasers oder mittels Elektronenstrahlen eingebracht werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher mittels Laser-Wendelbohrens eingebracht werden .
PCT/EP2012/055324 2011-03-31 2012-03-26 Definierte ölhalteöffnungen in bolzenbohrungen Ceased WO2012130799A1 (de)

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DE102011006498A DE102011006498A1 (de) 2011-03-31 2011-03-31 Definierte Ölhalteöffnungen in Bolzenbohrungen

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