WO2013144067A1

WO2013144067A1 - Piston

Info

Publication number: WO2013144067A1
Application number: PCT/EP2013/056224
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Issler
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2013-10-03
Anticipated expiration: 2014-09-26
Also published as: DE102012204770A1

Description

Kolben piston

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Maschinenelement mit einer Nut zur Aufnahme eines z.B. axial Kraft oder Druck beaufschlagten Dichtungsrings, speziell einen Kolben für eine Brennkraftmaschine mit einem Kolbenkopf und einem Kolbenschaft. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einem derartigen Kolben ausgestattete Brennkraftmaschine sowie ein Bearbeitungswerkzeug mit einer zum Anbringen einer solchen Nut geeigneten Geometrie der Schneidkante. The present invention relates generally to a machine element having a groove for receiving a e.g. axially force or pressure applied sealing ring, especially a piston for an internal combustion engine with a piston head and a piston skirt. The invention also relates to an internal combustion engine equipped with such a piston and to a machining tool having a geometry of the cutting edge suitable for mounting such a groove.

Gattungsgemäße Kolben mit einem Kolbenkopf und einem Kolbenschaft sind hinlänglich bekannt, wobei am Kolbenkopf eine umlaufende Ringpartie sowie im Bereich dieser Ringpartie zumindest eine Ringnut zur Aufnahme eines Generic piston with a piston head and a piston skirt are well known, wherein at the piston head a circumferential ring portion and in the region of this ring part at least one annular groove for receiving a

Kolbenrings vorgesehen ist. Die Ringnuten besitzen dabei üblicherweise zwei in Radialrichtung des Kolbens verlaufende Nutflanken und einen parallel zu einer Kolbenachse ausgerichteten Nutgrund. Gerade diese Ringnuten stellen jedoch Schwachstellen an den bekannten Kolben dar, wobei zur Erhöhung der Festigkeit der zwischen den Ringnuten vorhandenen Ringstege prinzipiell zwei Maßnahmen in Frage kommen. Zum einen kann ein axial höherer und damit stabilerer Piston ring is provided. The annular grooves usually have two groove flanks extending in the radial direction of the piston and a groove base aligned parallel to a piston axis. However, these annular grooves are weak points on the known piston, in principle, two measures come into question to increase the strength of existing between the annular grooves ring lands. On the one hand, an axially higher and thus more stable

Ringsteg ausgebildet werden, wodurch jedoch die Bauhöhe des Ring web to be formed, whereby, however, the height of the

erfindungsgemäßen Kolbens und damit sein Gewicht steigt oder die übrigen Ringstege in ihrer Höhe reduziert werden müssen. Als zweite Maßnahme kommt ein größerer Ausrundungsradius im Übergang zwischen den Nutenflanken und dem Nutgrund in Betracht, was jedoch wiederum prinzipiell zwei Probleme aufwirft: Zum einen muss der Nutgrunddurchmesser am Kolben reduziert werden, damit ein Kolbenring nicht in den Radius am Übergang drückt. Dies bewirkt ein größeres Schadvolumen hinter dem Kolbenring sowie eine gewisse Reduzierung der Ringstegfestigkeit, da der Ringsteg über eine etwas größere radiale Tiefe auskragt. Des Weiteren lässt sich bei axial niedrigen Ringnuten (z.B. 1 ,0 oder 1 ,2 mm Höhe), wie sie z.B. bei PKW-Kolben verwendet werden, kein genügend großer Radius mehr vorsehen, da zur Einhaltung der Bearbeitungsqualität an der Werkzeugschneidfläche zwischen den beiden die Nutradien erzeugenden Radien noch ein gerader Abschnitt am Nutgrund vorgesehen werden muss. Ebenfalls kann die Bearbeitungsqualität beeinträchtigt sein, wenn z.B. an der vom inventive piston and thus its weight increases or the remaining ring lands must be reduced in height. As a second measure, a larger fillet radius in the transition between the groove flanks and the groove bottom comes into consideration, which in turn raises two problems in principle: Firstly, the groove base diameter must be reduced on the piston so that a piston ring does not press into the radius at the transition. This causes a larger Schadvolumen behind the piston ring and a certain reduction of the annular web strength, since the annular ridge projects over a slightly larger radial depth. Furthermore, can be at axially low annular grooves (eg 1, 0 or 1, 2 mm height), as used for example in passenger car pistons, no longer provide a sufficiently large radius, since in order to maintain the machining quality on the tool cutting surface between the two radii producing the radii of radii a straight section must be provided on the groove base. Also, the quality of processing may be affected if, for example, at the of

Gasdruck besonders stark belasteten unteren Flanke der obersten Ringnut ein größerer Ausrundungsradius ausgebildet wird als an der weniger stark belasteten oberen Nutflanke. Bei einer zerspanenden Bearbeitung können dadurch im Bereich der Ausrundungsradien Quer- bzw. Axialkräfte auftreten, die sich gegenseitig nicht aufheben und beim Schneiden der Nut ein seitliches Gas pressure particularly heavily loaded lower edge of the uppermost annular groove a larger radius of curvature is formed than on the less heavily loaded upper groove flank. In a machining machining can thereby occur in the radius of curvature transverse or axial forces that do not cancel each other and when cutting the groove a lateral

Ausweichen des Schneidwerkzeugs hervorrufen können. Dodge the cutting tool can cause.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Kolben der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine erhöhte Festigkeit im Bereich einer Ringpartie des Kolbens bei niedriger Bauhöhe auszeichnet. The present invention therefore deals with the problem of providing a piston of the generic type an improved or at least one alternative embodiment, which is characterized in particular by increased strength in the region of a ring portion of the piston at low height.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der This problem is inventively by the objects of

unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind solved independent claims. Advantageous embodiments are

Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Maschinenelement, wie z.B. einem an sich bekannten Kolben für eine The present invention is based on the general idea of having a machine element, such as e.g. a per se known piston for a

Brennkraftmaschine mit einem Kolbenkopf und einem Kolbenschaft sowie einer im Bereich des Kolbenkopfs umlaufenden Ringpartie, eine im Bereich der Internal combustion engine having a piston head and a piston shaft and a circumferential in the region of the piston head ring portion, one in the region of

Ringpartie zur Aufnahme eines Kolbenrings angeordnete Ringnut mit Ring part for receiving a piston ring arranged annular groove

unterschiedlichen Radien im Übergang zwischen einem Nutgrund und einer benachbarten Nutflanke auszustatten. Jede Ringnut besitzt dabei zwei Nutflanken sowie einen Nutgrund, wobei ein Übergang von zumindest einer Nutflanke in den Nutgrund ausgerundet ist. Erfindungsgemäß weist nun der Übergang beginnend an der Nutflanke mit einem größeren Radius einen in Richtung des Nutgrunds immer kleiner werdenden Radius auf, so dass ein Übergang mit zunehmender Krümmung, ausgehend von der Nutflanke zum Nutgrund geschaffen wird. Erfindungsgemäß wird somit der Übergang zwischen Nutflanke und Nutgrund mit einer Verrundung ausgeführt, deren Krümmung von der Nutflanke zum Nutgrund hinzunimmt, entweder beispielsweise in einem kontinuierlichen Radienverlauf (idealerweise entsprechend einer Klothoide oder einer logarithmischen Spirale) oder vereinfacht durch die Kombination von zumindest zwei unterschiedlichen Radien, nämlich einem ersten Radius an der Nutflanke übergehend in einen zweiten, kleineren Radius am Nutgrund. to provide different radii in the transition between a groove bottom and an adjacent groove flank. Each annular groove has two Groove flanks and a groove base, wherein a transition from at least one groove flank is rounded in the groove bottom. According to the invention, the transition starting at the groove flank with a larger radius now has a radius which becomes ever smaller in the direction of the groove base, so that a transition with increasing curvature, starting from the groove flank to the groove base, is created. According to the invention, the transition between groove flank and groove base is thus carried out with a rounding, the curvature of which increases from the groove flank to the groove base, either for example in a continuous radius curve (ideally corresponding to a clothoid or a logarithmic spiral) or simplified by the combination of at least two different radii, namely a first radius at the groove edge merging into a second, smaller radius at the groove bottom.

Hierdurch wird in demjenigen Übergangsbereich, in dem am Ringstegradius die höchste Biegespannung wirkt, ein vergleichsweise großer Radius und damit eine reduzierte Kerbwirkung und somit eine erhöhte Belastbarkeit erzielt, ohne dass der Nutgrunddurchmesser an sich geändert werden müsste und ohne dass eine ein Messer eines Schneidwerkzeugs aus der Schneidebene drückende This results in a comparatively large radius and thus a reduced notch effect and thus an increased load capacity is achieved in that transition region in which acts on the Ringstegradius the highest bending stress without the groove base diameter would have to be changed and without a knife of a cutting tool from the Cutting plane oppressive

Kraftkomponente entsteht. Dabei ist denkbar, dass das Schneidwerkzeug einseitig oder aber auch beidseitig mit der vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Geometrie ausgeführt wird, wobei diese erfindungsgemäße Geometrie bevorzugt für die dem Feuersteg benachbarte Ringnut vorgesehen ist, jedoch auch bei anderen Ringnuten eingesetzt werden kann. Force component arises. It is conceivable that the cutting tool is executed on one side or both sides with the proposed geometry according to the invention, this geometry according to the invention is preferably provided for the annular land adjacent annular groove, but can also be used in other annular grooves.

Mit der erfindungsgemäß ausgestalteten Ringnut ist es durch den größeren Radius in dem radial äußeren, an die Nutflanke angrenzenden Teil des With the inventively designed annular groove, it is due to the larger radius in the radially outer, adjacent to the groove edge part of

Übergangs möglich, die Belastbarkeit des Ringsteges und damit auch des Kolbens deutlich zu steigern, ohne dass der Ringsteg dicker und damit der Kolben schwerer ausgeführt werden müsste. Durch den kleineren Radius am Nutgrund kann der gesamte Übergang bei gleichem radialen Platzbedarf sogar in Axialrichtung kleiner ausgeführt sein als mit einem einfachen Radius. Ein verringerter axialer Platzbedarf des Übergangs kann vorteilhafterweise z.B. dazu genutzt werden, den geraden Abschnitt am Nutgrund im Interesse der Transition possible to significantly increase the capacity of the ring land and thus also the piston, without the ring land thicker and thus the piston would have to be made heavier. Due to the smaller radius at the bottom of the groove, the entire transition with the same radial footprint even in Axial direction be made smaller than with a simple radius. A reduced axial space requirement of the transition can advantageously be used, for example, the straight section on the groove base in the interest of

Bearbeitungsqualität zu vergrößern oder einen axial niedrigeren Kolbenring zu verwenden, um die Bauhöhe des Kolbens insgesamt zu verringern oder um im Interesse der Stabilität Ringstege axial zu vergrößern. To increase processing quality or to use an axially lower piston ring to reduce the overall height of the piston or to increase axially in the interest of stability annular webs.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist der Übergang zumindest zwei unterschiedliche Radien auf, nämlich einen ersten Radius an der Nutflanke übergehend in einen zweiten Radius am Nutgrund, wobei der erste Radius größer ist als der zweite Radius und insbesondere in einem Verhältnis von ca. 5,2 zu 1 steht. Bei einem derartigen "idealen" In an advantageous development of the solution according to the invention, the transition has at least two different radii, namely a first radius on the groove flank merging into a second radius on the groove base, wherein the first radius is greater than the second radius and in particular in a ratio of about 5 , 2 to 1 stands. In such an "ideal"

Radienverhältnis muss die Nuttiefe bzw. eine radiale Ringdicke nicht geändert werden, wobei jedoch eine Kerbwirkung gegenüber einer Ausführungsform mit einem einfachen Radius stark reduziert und damit die Belastbarkeit des Radius ratio, the groove depth or a radial ring thickness must not be changed, but a notch effect compared to an embodiment with a simple radius greatly reduced and thus the capacity of the

Ringstegs entsprechend erhöht werden kann, ohne dass hierfür der Ringstegs can be increased accordingly, without this being the case

Nutgrunddurchmesser verändert werden müsste und ohne dass sich der zur Führung des Werkzeugs nötige zylindrische Bereich am Nutgrund verkleinert. Hierdurch lässt sich insbesondere auch eine stabile Führung eines Nutgrunddurchmesser would have to be changed and without the necessary to guide the tool cylindrical area decreases at the bottom of the groove. This makes it possible in particular a stable leadership of a

Schneidwerkzeugs zum Herstellen der Ringnuten gewährleisten sowie ein unbeabsichtigtes Ausweichen des Schneidwerkzeugs von einer gewünschten Bearbeitungsebene zuverlässig verhindern. Zusätzlich ist das durch den Raum zwischen Nutgrund und innerem Durchmesser des Kolbenrings gebildete Ensure cutting tool for producing the annular grooves and reliably prevent unintentional deflection of the cutting tool from a desired working plane. In addition, this is formed by the space between the groove bottom and the inner diameter of the piston ring

Schadvolumen minimal. Damage volume minimal.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der Übergang von zumindest einer Nutflanke in den Nutgrund in der Art einer logarithmischen Spirale ausgebildet. Eine logarithmische Spirale ist eine Spirale, die mit jeder Umdrehung den Abstand von ihrem Mittelpunkt, also dem Pol, um den gleichen Faktor vergrößert bzw. verkleinert. Jede Gerade durch den Pol schneidet die logarithmische Spirale stets unter demselben Winkel, weshalb man auch von einer gleichwinkligen Spirale spricht. Alternativ hierzu kann der Übergang auch in der Art einer Klothoide ausgebildet sein, wobei die Klothoide eine spezielle ebene Kurve darstellt, deren Krümmungsverlauf linear zunimmt und daher insbesondere im Straßenbau eingesetzt wird. Sowohl die In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the transition from at least one groove flank into the groove base is designed in the manner of a logarithmic spiral. A logarithmic spiral is a spiral that, with each revolution, reverses the distance from its center, the pole the same factor is increased or decreased. Every straight line through the pole always intersects the logarithmic spiral at the same angle, which is why we also speak of an equiangular spiral. Alternatively, the transition may also be designed in the manner of a clothoid, wherein the clothoid represents a special plane curve, the curvature of which increases linearly and is therefore used in particular in road construction. Both the

logarithmische Spirale als auch die Klothoide weisen dabei im Bereich der Nutflanke einen größeren und im Bereich des Nutgrunds einen kleineren Radius und damit eine stärkere Krümmung auf. The logarithmic spiral and the clothoids have a larger radius in the region of the groove flank and a smaller radius in the region of the groove base, and thus a greater curvature.

In einer bevorzugten Ausgestaltung schließen von der Nutflanke über den ersten und den zweiten Radius bzw. den Abschnitt mit der kontinuierlich zunehmenden Krümmung bis zum Nutgrund die benachbarten Flächenbereiche jeweils tangentenstetig bzw. knickfrei aneinander an, wodurch Spannungskonzentrationen im Bereich der Grenzen zwischen den einzelnen Flächenbereichen vermieden werden. In a preferred embodiment, the adjacent surface regions each adjoin one another tangentially or without kinks from the groove flank via the first and the second radius or the section with the continuously increasing curvature to the groove base, thereby avoiding stress concentrations in the region of the boundaries between the individual surface regions ,

In einer Ausführungsform weist nur der untere, das heißt der dem Kolbenboden abgewandte Nutgrundradius, zwei unterschiedliche Radien bzw. eine In one embodiment, only the lower, that is, the base of the groove facing away from the piston crown, two different radii or one

zunehmende Krümmung beginnend von der Nutflanke hin zum Nutgrund auf. Selbstverständlich kann auch der obere Übergang derart ausgerundet ausgebildet sein, wobei jedoch die Ausbildung am unteren Übergang für die Festigkeit des Ringstegs besonders wichtig ist, da sich der Kolbenring hier unter der Wirkung des Verbrennungsdrucks abstützt. increasing curvature starting from the groove flank towards the groove bottom. Of course, the upper transition may be formed in such a rounded, but the training at the lower transition for the strength of the annular land is particularly important, since the piston ring is supported here under the effect of the combustion pressure.

Der obere Übergang kann dagegen auch in der bekannten Weise mit einem einfachen Ausrundungsradius zwischen Nutflanke und Nutgrund versehen sein. Dieser Ausrundungsradius kann zwischen den Werten der in dem unteren Übergang auftretenden Krümmungsradien liegen, gleich einem der dort auftreten Radien, vorzugsweise gleich dem am Nutgrund vorhandenen kleineren By contrast, the upper transition can also be provided in the known manner with a simple radius of curvature between groove flank and groove base. This fillet radius may be between the values of the radii of curvature appearing in the lower transition, equal to one occurring there Radii, preferably equal to the existing smaller groove bottom

Krümmungsradius sein oder einen noch kleineren Wert aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird er so gewählt, dass der Radiusbeginn an der Nutflanke an derselben radialen Position liegt wie an der gegenüberliegenden, mit dem erfindungsgemäßen Krümmungsverlauf ausgestalteten Nutflanke. Dies bewirkt einen weitgehenden Ausgleich der beim Schneiden der Nut z.B. durch Drehen an den Nutflanken auf das Schneidwerkzeug einwirkenden Axialkräfte und verhindert ein seitliches bzw. axiales Ausweichen des Werkzeugs. Radius of curvature or have an even smaller value. In a preferred embodiment, it is selected such that the beginning of the radius on the groove flank is at the same radial position as on the opposite groove flank configured with the curvature profile according to the invention. This provides a substantial compensation for the cutting of the groove, e.g. by acting on the groove edges on the cutting tool acting axial forces and prevents lateral or axial deflection of the tool.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung erstrecken sich die Nutflanken rechtwinklig zur Kolbenachse, während ein gerader Abschnitt am Nutgrund einer In an advantageous embodiment, the groove flanks extend at right angles to the piston axis, while a straight portion at the groove bottom of a

Zylinderfläche um die Kolbenachse entspricht. Die Nutflanken und der Nutgrund können aber auch unter anderen Winkeln zur Kolbenachse ausgerichtet und dementsprechend kegelstumpfförmige Flächen aufweisen. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Ausrundung auch bei Nuten anwendbar, bei denen die Cylinder surface around the piston axis corresponds. However, the groove flanks and the groove base can also be aligned at different angles to the piston axis and accordingly have frustoconical surfaces. In particular, the fillet according to the invention is also applicable to grooves in which the

Nutflanken und der Nutgrund keinen rechten Winkel einschließen, wie es z.B. bei Nuten zur Aufnahme von Trapezringen der Fall ist. Groove edges and the groove bottom do not include a right angle, as it is e.g. in grooves for receiving trapezoidal rings is the case.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated

Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Description of the figures with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen. Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, wherein the same reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch, Show, in each case schematically,

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kolbens, 1 is a sectional view through a possible embodiment of a piston according to the invention,

Fig. 2 eine Detaildarstellung eines Übergangs zwischen einer Nutflanke und einem Nutgrund einer Ringnut sowie eines zum Anbringen der Nut geeigneten Schneidwerkzeugs, 2 is a detailed view of a transition between a groove flank and a groove bottom of an annular groove and a suitable for attaching the groove cutting tool,

Fig. 3 eine Darstellung wie in Fig. 2, jedoch mit einem Übergang in der Art einer Klothoide, 3 is a view as in Fig. 2, but with a transition in the manner of a clothoid,

Fig. 4 eine Darstellung wie in Fig. 2, jedoch mit einem Übergang in der Art einer logarithmischen Spirale. Fig. 4 is a view as in Fig. 2, but with a transition in the manner of a logarithmic spiral.

Entsprechend der Fig. 1 , weist ein erfindungsgemäßer Kolben 1 für eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine einen Kolbenkopf 2 und einen 1, an inventive piston 1 for a non-illustrated internal combustion engine has a piston head 2 and a

Kolbenschaft 3 auf, wobei der Kolbenkopf 2 eine umlaufende Ringpartie 4 sowie im Bereich dieser Ringpartie 4 zumindest eine Ringnut 5 zur Aufnahme eines Kolbenringes 6 besitzt. Die Ringnut 5 weist dabei in bekannter Weise zwei Nutflanken 7 und 7' sowie einen Nutgrund 8 auf, der die beiden Nutflanken 7 und 7' miteinander verbindet. Erfindungsgemäß ist nun ein Übergang 9 von zumindest einer Nutflanke 7,7' in den Nutgrund 8 ausgerundet, wobei eine Krümmung dieses Übergangs 9 ausgehend von der Nutflanke 7, 7' hin zum Nutgrund 8 zunimmt. Hierdurch ergibt sich im Bereich des Übergangs 9, in dem an einem Ringsteg 10 unter Wirkung des Verbrennungsdrucks die höchste Biegespannung entsteht, ein großer Radius, wodurch eine erhöhte Belastbarkeit erzielt werden kann, ohne dass ein Nutgrunddurchmesser prinzipiell geändert werden müsste, und ohne dass eine auf ein Schneidwerkzeug 11 (vgl. Fig. 2) zum Einschneiden der Ringnuten 5 aus der Schneidebene drückende Piston shaft 3, wherein the piston head 2 has a circumferential ring portion 4 and in the region of this ring portion 4 at least one annular groove 5 for receiving a piston ring 6. The annular groove 5 has in a known manner two groove flanks 7 and 7 'and a groove bottom 8, which connects the two groove flanks 7 and 7' with each other. According to the invention, a transition 9 of at least one groove flank 7, 7 'is now rounded into the groove base 8, a curvature of this transition 9 increasing starting from the groove flank 7, 7' towards the groove base 8. This results in the region of the transition 9, in which at a ring land 10 under the effect of the combustion pressure, the highest Bending stress is created, a large radius, whereby an increased load capacity can be achieved without a groove base diameter would have to be changed in principle, and without one pressing on a cutting tool 11 (see Fig. 2) for cutting the annular grooves 5 from the cutting plane

Kraftkomponente entsteht. Der erfindungsgemäß ausgebildete Übergang 9 ist dabei vorzugsweise an einem unteren Übergang 9, das heißt auf einer dem Kolbenboden 2 abgewandten Seite mit zunehmender Krümmung ausgebildet, wobei selbstverständlich auch beide Übergänge 9, das heißt sowohl der Force component arises. The inventively designed transition 9 is preferably formed at a lower transition 9, that is, on a side facing away from the piston head 2 with increasing curvature, of course, both transitions 9, that is both the

Übergang zwischen der Nutflanke 7 und dem Nutgrund 8 als auch der Übergang 9 zwischen der Nutflanke 7' und dem Nutgrund 8 mit zunehmender Krümmung ausgebildet sein kann. Es wird zwar üblicherweise von einem Kolben 1 gesprochen, es ist jedoch klar, dass die erfindungsgemäß ausgestaltete Ringnut 5 auch an anderen Bauelementen Anwendung finden kann. Hierfür kommen insbesondere Wellen, Achsen oder eben Kolben 1 mit mindestens einer umlaufenden Ringnut 5 zur Aufnahme eines Dichtrings in Betracht, die zwei Nutflanken 7, 7' und einen Nutgrund 8 besitzt, Dabei ist zumindest ein Übergang 9 von einer der Nutflanken 7,7' in den Nutgrund 8 ausgerundet und eine Transition between the groove flank 7 and the groove bottom 8 and the transition 9 between the groove flank 7 'and the groove bottom 8 may be formed with increasing curvature. Although it is usually spoken of a piston 1, it is clear that the inventively designed annular groove 5 can also be applied to other components. For this purpose in particular shafts, axes or just piston 1 with at least one circumferential annular groove 5 for receiving a sealing ring into consideration, the two groove flanks 7, 7 'and a groove bottom 8 has, at least one transition 9 of one of the groove flanks 7,7' rounded in the groove bottom 8 and a

Krümmung des Übergangs 9 nimmt ausgehend von der Nutflanke 7,7' hin zum Nutgrund 8 zu. Curvature of the transition 9 increases starting from the groove flank 7, 7 'towards the groove bottom 8.

Die zunehmende Krümmung im Bereich des Übergangs 9 lässt sich auf unterschiedliche Weise realisieren: The increasing curvature in the region of the transition 9 can be realized in different ways:

Prinzipiell kann vorgesehen sein, dass der Übergang 9 zumindest zwei unterschiedliche Radien Ri und R₂ aufweist, nämlich einen ersten Radius R₁ an der Nutflanke 7 übergehend in einen zweiten Radius R₂ am Nutgrund 8, wobei der erste Radius R₁ größer ist als der zweite Radius R₂. In Fig. 2 wird dabei mit Ro und einem unterbrochen gezeichneten Übergang 9 die bisherige Gestaltung des Übergangs mit einem konstanten Verrundungsradius dargestellt. Vorzugsweise weisen dabei der erste Radius Ri und der zweite Radius R2 ein Verhältnis von ca. 2 : 1 bis 8 : 1 , bevorzugt sogar von ca. 5,2 : 1 auf. Ein derartiges Verhältnis der beiden Radien R1 und R2 ist gemäß der Fig. 2 In principle it can be provided that the transition 9 has at least two different radii Ri and R ₂ , namely a first radius R ₁ on the groove flank 7 merging into a second radius R ₂ on the groove bottom 8, wherein the first radius R _{1 is} greater than that second radius R ₂ . In FIG. 2, the previous design of the transition with a constant radius of curvature is represented by Ro and an interrupted transition 9. Preferably, the first radius Ri and the second radius R2 have a ratio of approximately 2: 1 to 8: 1, preferably even of approximately 5.2: 1. Such a ratio of the two radii R1 and R2 is shown in FIG. 2

dargestellt, wobei der erste Radius R1 = 1 ,6 mm und der zweite Radius R2 = 0,308 mm beträgt. Bei einem Verhältnis von 5,2 : 1 muss die Nuttiefe nicht geändert werden, wobei jedoch die Kerbwirkung gegenüber der Ausführung mit bisherigem Radius Ro stark reduziert und dadurch die Belastbarkeit des shown, wherein the first radius R1 = 1, 6 mm and the second radius R2 = 0.308 mm. At a ratio of 5.2: 1, the groove depth does not need to be changed, but the notch effect is greatly reduced over the previous radius Ro design, thereby reducing the load bearing capacity of the

Ringsteges 10 deutlich erhöht werden kann, ohne dass der Ringsteges 10 can be increased significantly without the

Nutgrunddurchmesser verändert werden muss und ohne dass der zylindrische Bereich 12 am Nutgrund 8 verändert werden müsste, wodurch eine stabile Führung des Schneidwerkzeugs 1 1 gewährleistet und ein Ausweichen desselben von der gewünschten Bearbeitungsebene zuverlässig verhindert werden kann. Nutgrunddurchmesser must be changed and without the cylindrical portion 12 would have to be changed at the bottom of the groove 8, whereby a stable guidance of the cutting tool 1 1 ensures and avoiding the same of the desired working plane can be reliably prevented.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Übergangs 9 mit zunehmender Krümmung kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Übergang 9 von zumindest einer Nutflanke 7, 7' in den Nutgrund 8 in der Art einer logarithmischen Spirale LS (vgl. Fig. 4) oder in der Art einer Klothoide K (vgl. Fig. 3) ausgebildet ist. Bei der logarithmischen Spirale LS vergrößert sich mit jeder Umdrehung ein Abstand von ihrem Mittelpunkt, dem Pol, um den gleichen Faktor. In umgekehrter Drehrichtung schlingt sich die logarithmische Spirale LS mit abnehmendem Radius immer enger um den Pol, wobei jede Gerade durch den Pol die logarithmische Spirale LS stets unter dem gleichen Winkel schneidet. Bei der Klothoide K hingegen nimmt der Krümmungsverlauf linear zu. Beiden Ausführungsformen ist damit die in Richtung des Nutgrunds 8 zunehmende Krümmung gemein. A further embodiment of the transition 9 according to the invention with increasing curvature can be realized, for example, in that the transition 9 of at least one groove flank 7, 7 'into the groove base 8 in the manner of a logarithmic spiral LS (see FIG a clothoid K (see Fig. 3) is formed. In the logarithmic spiral LS, with each revolution, a distance from its center, the pole, increases by the same factor. In the opposite direction of rotation, the logarithmic spiral LS wraps around the pole with decreasing radius, whereby each straight line through the pole always intersects the logarithmic spiral LS at the same angle. In the case of the clothoid K, however, the curvature increases linearly. Both embodiments is thus common in the direction of the groove bottom 8 increasing curvature.

Generell kann die so bearbeitete Ringnut 5 benachbart zu einem Feuersteg 13 des Kolbens 1 angeordnet sein, wobei selbstverständlich auch sämtliche andere Ringnuten 5 in der gleichen Weise bearbeitet sein können. Im Bereich der Ringpartie 4 kann darüber hinaus ein Kühlkanal 14 zur Kühlung des Kolbens 1 angeordnet sein, wobei der Kolben 1 an sich beispielsweise als In general, the thus-machined annular groove 5 can be arranged adjacent to a top land 13 of the piston 1, it being understood that all other annular grooves 5 can be machined in the same way. Around Ring section 4 may also be arranged a cooling channel 14 for cooling the piston 1, wherein the piston 1, for example, as

Leichtmetallkolben, insbesondere als Aluminiumkolben, ausgebildet sein kann. Die erfindungsgemäße Ringnut 5 kann dabei im Grundwerkstoff des Kolbens 1 oder in einem daran angebrachten, z.B. eingegossenen Ringträger aus einem anderen belastbareren Material ausgebildet sein. Die Erfindung ist auch bei Kolben 1 aus anderen Werkstoffen, wie z.B. Stahlkolben anwendbar. Der Abstand der beiden Nutflanken 7 und 7' kann konstant sein oder aber sich zum Nutgrund 8 hin kontinuierlich verringern. Light metal piston, in particular as aluminum piston, may be formed. The annular groove 5 according to the invention can in this case in the base material of the piston 1 or in an attached thereto, e.g. cast ring carrier may be formed of a different resilient material. The invention is also in piston 1 of other materials, such as. Steel piston applicable. The distance between the two groove flanks 7 and 7 'may be constant or may decrease continuously towards the groove bottom 8.

Mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Übergang 9 ist nicht nur eine erhöhte Belastbarkeit des Kolbens 1 insbesondere an dessen Ringstegen 10, 10', 10" erreichbar, sondern es ist insbesondere auch möglich, den zylindrischen Bereich 12 am Nutgrund 8 vergleichsweise breit auszubilden, das heißt deutlich breiter als bei herkömmlich ausgerundeten Übergängen, so dass prinzipiell auch ein Schneidwerkzeug 1 1 , wie z.B. ein Drehmeißel, eingesetzt werden kann, welches lediglich einen Übergang 9 je Ringnut 5 erfindungsgemäß schneidet, ohne dass hierbei befürchtet werden muss, dass das Schneidmesser 1 1 aus seiner Schneidebene läuft. Selbstverständlich ist auch ein Schneidwerkzeug 1 1 einsetzbar, welches gleichzeitig beide Übergänge 9 mit gespiegeltem With the inventively designed transition 9 is not only an increased load capacity of the piston 1 in particular at the annular webs 10, 10 ', 10 "reachable, but it is also possible in particular to form the cylindrical portion 12 at the groove bottom 8 comparatively wide, that is significantly wider as in conventionally rounded transitions, so that in principle a cutting tool 1 1, such as a turning tool, can be used, which cuts only one transition 9 per annular groove 5 according to the invention, without this having to be feared that the cutting blade 1 1 from its cutting plane Of course, a cutting tool 1 1 can be used, which at the same time both transitions 9 with mirrored

erfindungsgemäßen Krümmungsverlauf erzeugt. generated according to the invention curvature.

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Claims

claims

1 . Component, in particular shaft, axle or piston, with at least

a circumferential annular groove (5) for receiving a sealing ring, which has two groove flanks (7, 7 ') and a groove base (8), characterized in that at least one transition (9) from one of the groove flanks (7, 7') in the groove base (8) is rounded and a curvature of the transition (9), starting from the groove flank (7,7 ') towards the groove bottom (8) increases.

Second piston (1) for an internal combustion engine with a piston head (2) and

a piston shaft (3), wherein the piston head (2) has a circumferential

Ring partie (4) and in the region of the ring part (4) has at least one annular groove (5) for receiving a piston ring (6) having two groove flanks (7,7 ') and a groove bottom (8),

characterized,

- That at least one transition (9) of one of the groove flanks (7,7 ') in the groove bottom (8) is rounded,

- That a curvature of the transition (9), starting from the groove flank (7,7 ') towards the groove bottom (8) increases.

3. Piston according to claim 2,

characterized,

the transition (9) has at least two different radii (Ri, R ₂ ), namely a first radius (Ri) on the groove flank (7, 7 ') merging into a second radius (R ₂ ) on the groove base (8), wherein the first radius (Ri) is greater than the second radius (R ₂ ).

4. Piston according to claim 3,

characterized,

the first radius (Ri) and the second radius (R ₂ ) have a ratio of approximately 2: 1 to 8: 1.

5. Piston according to claim 3 or 4,

characterized,

the first radius (Ri) and the second radius (R ₂ ) have a ratio of approximately 5.2: 1.

6. Piston according to claim 2,

characterized,

- That the at least one transition (9) of one of the groove flanks (7,7 ') in the groove bottom (8) in the manner of a logarithmic spiral (LS) is formed, or

- That the at least one transition (9) of one of the groove flanks (7,7 ') in the groove base (8) in the manner of a clothoid (K) is formed.

7. Piston according to one of claims 2 to 6,

characterized,

in that only the transition (9) facing away from the piston head (2) is formed between the groove flank (7) which is further away from the piston head and the groove base (8) with the increasing curvature.

8. Piston according to one of claims 2 to 7,

characterized, - That the annular groove (5) adjacent to a top land (13) of the piston (1) is arranged, and / or

- That in the region of the ring part (4) a cooling channel (14) is arranged.

9. Piston according to one of claims 2 to 8,

characterized,

that the piston (1) as a light metal piston, in particular as

Aluminum piston is formed.

10. Piston according to one of claims 2 to 9,

characterized,

in that a cutting tool (11) is provided for cutting the annular groove (5) and for producing the transition (9), the cutting tool (11) for cutting only one or both transitions (9) with one of the groove flank (7, 7 ') is formed to the groove bottom (8) increasing curvature.

1 1. Brennkraftmasch ine with at least one piston (1) according to one of

previous claims 2-10.

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