DE102011102209A1

DE102011102209A1 - Piston for internal combustion engine, has auxiliary connecting rod whose axial length is set equal to distance between inner faces of pin bosses

Info

Publication number: DE102011102209A1
Application number: DE102011102209A
Authority: DE
Inventors: Josef Eiberle
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2011-05-21
Filing date: 2011-05-21
Publication date: 2012-11-22

Abstract

The piston (1) has a main connecting rod (13) that is arranged between bolt bosses (7,8) provided in bolt holes (9,10). An end portion (14) and main connecting rod are connected to piston pin (11). An auxiliary connecting rod (15) is provided between inner surface of end portion and piston pin. The main connecting rod is pivotally mounted in end portion. The piston pin is rotatably mounted in the bolt holes. The axial length of auxiliary connecting rod is set equal to distance between inner faces (23,24) of pin bosses. The piston pin is made of diamond-like carbon (DLC).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a piston for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Aus dem Patent DE 914 211 ist ein Kolbenbolzen bekannt, der eine Längsbohrung aufweist, in die ein Aufweitungsdorn eingeführt ist. Ist mit Hilfe des Kolbenbolzens eine Pleuelstange mit einem Kolben verbunden, wird der Radius des Kolbenbolzens mittels des Aufweitungsdorns insoweit vergrößert, dass der Kolbenbolzen in der Bohrung der Bolzennabe des Kolbens festsitzt. Hierdurch wird zwar erreicht, dass der Kolbenbolzen in der Bolzennabe gegen axiales Verschieben gesichert ist, ohne dass hierzu Sprengringe erforderlich sind. Es ergibt sich aber der Nachteil, dass der Aufweitungsdorn das Gewicht des Kolbens vergrößert und dessen Herstellung erheblich verteuert.From the patent DE 914 211 a piston pin is known which has a longitudinal bore into which a expansion mandrel is inserted. If a connecting rod is connected to a piston with the aid of the piston pin, the radius of the piston pin is enlarged by means of the expansion mandrel to the extent that the piston pin is stuck in the bore of the pin boss of the piston. Although this ensures that the piston pin is secured in the pin boss against axial displacement, without the need for snap rings are required. However, there is the disadvantage that the expansion mandrel increases the weight of the piston and its production considerably more expensive.

Diesen Nachteil des Standes der Technik zu vermeiden ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Gelöst wird die Aufgabe mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches stehenden Merkmalen. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.To avoid this disadvantage of the prior art is the object of the present invention. The problem is solved with the features in the characterizing part of the main claim. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Hierdurch verhindert alleine die auf dem Kolbenbolzen festsitzende Pleuelbuchse, deren axiale Länge gleich dem Abstand zwischen den inneren Stirnflächen der Bolzennaben ist, dass sich der Kolbenbolzen in axiale Richtung verschiebt, was zu einer erheblichen Reduzierung der Herstellungskosten des Kolbens führt.This alone prevents stuck on the piston pin conrod bush whose axial length is equal to the distance between the inner faces of the pin bosses that the piston pin shifts in the axial direction, resulting in a significant reduction in the manufacturing cost of the piston.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings. Show it

1 einen Schnitt durch einen Kolben entlang der Bolzenachse und der Kolbenachse und 1 a section through a piston along the pin axis and the piston axis and

2 und 3 Seitenansichten des Kolbens. 2 and 3 Side views of the piston.

Der in 1 dargestellte Kolben 1 weist einen Kolbenboden 2 auf, an den radial außen eine nach unten weisende Ringwand 4 angeformt ist, die radial außen drei Ringnuten 6, 6, 6'' aufweist. Die Ringwand 4 bildet die radial äußere Begrenzung eines nach unten offenen Kühlkanals 3.The in 1 illustrated piston 1 has a piston bottom 2 on, at the radially outside a downwardly facing annular wall 4 is formed, the radially outside three annular grooves 6 . 6 . 6 '' having. The ring wall 4 forms the radially outer boundary of a downwardly open cooling channel 3 ,

Weiterhin sind an den Kolbenboden 2 zwei nach unten weisende Bolzennaben 7, 8 mit jeweils einer Bolzenbohrung 9, 10 angeformt, deren Zweck die Aufnahme eines Kolbenbolzens 11 ist. Die radial äußeren Stirnseiten 16, 17 der Bolzennaben 7, 8 sind gegenüber der Ringwand 4 in Richtung der Kolbenachse 18 zurückgesetzt. Bei der gegebenen Schnittebene ist die Innenseite des Kolbenschaftes 12 in Draufsicht zu sehen.Furthermore, to the piston head 2 two down-facing pin bosses 7 . 8th each with a bolt hole 9 . 10 formed, whose purpose is the inclusion of a piston pin 11 is. The radially outer end faces 16 . 17 the pin bosses 7 . 8th are opposite the ring wall 4 in the direction of the piston axis 18 reset. At the given cutting plane is the inside of the piston skirt 12 to be seen in plan view.

Mit Hilfe des in den Bolzennaben 7, 8 geführten Kolbenbolzens 11 ist mit dem Kolben 1 eine Pleuelstange 13 verbunden, wobei das kleine Auge 14 der Pleuelstange 13 über eine Pleuelbuchse 15 auf dem Kolbenbolzen 11 gelagert ist.With the help of the bolt hub 7 . 8th guided piston pin 11 is with the piston 1 a connecting rod 13 connected, with the little eye 14 the connecting rod 13 via a connecting rod bushing 15 on the piston pin 11 is stored.

Hierbei sind sowohl der Kolbenbolzen 11 in den Bolzenbohrungen 9, 10 als auch die Pleuelbuchse 15 im kleinen Auge 14 der Pleuelstange 13 drehbar gelagert. Die Pleuelbuchse 15 ist auf dem Kolbenbolzen 11 im Schrumpfsitz befestigt. Die Mantelfläche 20 des Kolbenbolzens 11, die in Kontakt mit der Innenfläche der Bolzenbohrungen 9, 10 steht, und die Außenfläche 21 der Pleuelbuchse 15, die in Kontakt mit der Innenfläche des kleinen Auges 14 der Pleuelstange 13 steht, sind mit DLC (diamond like carbon) beschichtet.Here are both the piston pin 11 in the bolt holes 9 . 10 as well as the connecting rod bushing 15 in the small eye 14 the connecting rod 13 rotatably mounted. The connecting rod bush 15 is on the piston pin 11 attached in shrink fit. The lateral surface 20 of the piston pin 11 , which are in contact with the inner surface of the bolt holes 9 . 10 stands, and the outer surface 21 the connecting rod bushing 15 that are in contact with the inner surface of the little eye 14 the connecting rod 13 are coated with DLC (diamond like carbon).

Die in Richtung der Bolzenachse 22 gemessene Länge der Pleuelbuchse 15 entspricht hierbei exakt dem Abstand der inneren Stirnflächen 23, 24 der Bolzennaben 7, 8 voneinander. Da die Pleuelbuchse 15 im Schrumpfsitz auf dem Kolbenbolzen 11 befestigt ist, ist hierdurch gewährleistet, das nicht nur die Pleuelbuchse 15 sondern der gesamte Kolbenbolzen 11 von den inneren Stirnflächen 23, 24 der Bolzennaben 7, 8 gegen ein Verschieben in Richtung der Bolzenachse 22 gesichert ist. Der Vorteil hiervon besteht darin, dass der Kolbenbolzen 11 nicht mit Hilfe von Sprengringen gegen ein Verschieben in Richtung der Bolzenachse 22 gesichert werden muss, deren Montage sehr aufwendig ist.The in the direction of the bolt axis 22 measured length of the connecting rod bushing 15 This corresponds exactly to the distance between the inner faces 23 . 24 the pin bosses 7 . 8th from each other. Since the connecting rod bushing 15 in the shrink fit on the piston pin 11 is attached, this is guaranteed, not only the connecting rod bushing 15 but the entire piston pin 11 from the inner faces 23 . 24 the pin bosses 7 . 8th against displacement in the direction of the bolt axis 22 is secured. The advantage of this is that the piston pin 11 not with the help of snap rings against displacement in the direction of the bolt axis 22 must be secured, their installation is very expensive.

Um den Kolben 1 zu montieren und mit der Pleuelstange 13 zu verbinden, wird zunächst die Pleuelbuchse 15 in das kleine Auge 14 der Pleuelstange 13 geschoben und anschließend der obere Teil der Pleuelstange 13 mit dem kleinen Auge 14 zwischen den Bolzennaben 8, 9 positioniert. Der Kolbenbolzen 11 wird in verflüssigtes Gas getaucht und dabei soweit abgekühlt, bis sich dessen radiale Maße insoweit reduziert haben, dass der Kolbenbolzen 11 problemlos in die Nabenbohrungen 9, 10 und in die Pleuelbuchse 15 geschoben werden kann. Erwärmt sich im Anschluss daran der Kolbenbolzen 11 auf Umgebungstemperatur, dehnt er sich aus, wobei sich dabei insbesondere dessen radiale Abmessungen vergrößern, sodass sich ein Schrumpfsitz der Pleuelbuchse 15 auf dem Kolbenbolzen 11 ergibt. Hierbei ist darauf zu achten, dass der Durchmesser der Bolzenbohrungen 9, 10 um so weit größer ist als der Innendurchmesser der Pleuelbuchse 15, dass sich beim Erwärmen und bei der Zunahme der radialen Abmessungen des Kolbenbolzens 11 kein Schrumpfsitz des Kolbenbolzens 11 in den Bolzenbohrungen 9, 11 ergibt.To the piston 1 to assemble and with the connecting rod 13 To connect, first, the connecting rod bushing 15 in the little eye 14 the connecting rod 13 pushed and then the upper part of the connecting rod 13 with the little eye 14 between the pin bosses 8th . 9 positioned. The piston pin 11 is immersed in liquefied gas and thereby cooled down until its radial dimensions have been reduced so far that the piston pin 11 easily into the hub bores 9 . 10 and in the connecting rod bushing 15 can be pushed. Subsequently, the piston pin heats up 11 at ambient temperature, it expands, in particular thereby increase its radial dimensions, so that a shrink fit of the connecting rod bushing 15 on the piston pin 11 results. It is important to note that the diameter of the bolt holes 9 . 10 so much larger than the inner diameter of the connecting rod bushing 15 in that heating and increasing the radial dimensions of the piston pin 11 no shrink fit of the piston pin 11 in the bolt holes 9 . 11 results.

Die Seitenansicht des Kolbens 1 in Richtung der Bolzenachse 22 gemäß 2 zeigt die äußere Stirnseite 16 der Bolzennabe 7 und die beidseitige der Bolzennabe 7 an die Ringwand 4 angeformten Schaftelemente 12 und 19. The side view of the piston 1 in the direction of the bolt axis 22 according to 2 shows the outer face 16 the bolt hub 7 and the two-sided bolt hub 7 to the ring wall 4 molded shaft elements 12 and 19 ,

In 3 ist in einer weiteren Seitenansicht des Kolbens 1 die Ringwand 4 und das daran angeformte Schaftelement 19 dargestellt.In 3 is in a further side view of the piston 1 the ring wall 4 and the shaft member molded thereto 19 shown.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kolbenpiston
22: Kolbenbodenpiston crown
33: Kühlkanalcooling channel
44: Ringwandring wall
6, 6', 6''6, 6 ', 6' ': Ringnutring groove
7, 87, 8: Bolzennabepin boss
9, 109, 10: Bolzenbohrungpin bore
1111: Kolbenbolzenpiston pin
1212: Kolbenschaftpiston shaft
1313: Pleuelstangeconnecting rod
1414: kleines Auge der Pleuelstange 13 small eye of the connecting rod 13
1515: Pleuelbuchserod bushing
16, 1716, 17: äußere Stirnseite der Bolzennabe 7, 8 outer face of the pin boss 7 . 8th
1818: Kolbenachsepiston axis
1919: Schaftelementshaft element
2020: Mantelfläche des Kolbenbolzens 11 Lateral surface of the piston pin 11
2121: Außenfläche der Pleuelbuchse 15 Outer surface of the connecting rod bush 15
2222: Bolzenachsepin axis
23, 2423, 24: innere Stirnfläche der Bolzennabe 7, 8 inner face of the pin boss 7 . 8th

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 914211 [0002]

Claims

Piston ( 1 ) for an internal combustion engine with a piston head ( 2 ), - with a radially outward to the piston head ( 2 ) formed, downwardly directed annular wall ( 4 ), - with two on the underside of the piston crown ( 2 ), spaced apart pin bosses ( 7 . 8th ) each with a bolt hole ( 9 . 10 ), - with a connecting rod ( 13 ) between the pin bosses ( 7 . 8th ) and by means of a in the bolt holes ( 9 . 10 ) and in the small eye of the connecting rod ( 13 ) guided piston pin ( 11 ) with the piston ( 1 ), wherein between the inner surface of the small eye ( 14 ) and the piston pin ( 11 ) one on the piston pin ( 11 ) firmly seated connecting rod bushing ( 15 ) is arranged, on which the connecting rod ( 13 ) about her little eye ( 14 ) is pivotally mounted, and - wherein the piston pin ( 11 ) in the bolt holes ( 9 . 10 ) is rotatably mounted, characterized in that - the axial length of the connecting rod bushing ( 15 ) equal to the distance between the inner faces ( 23 . 24 ) of the pin bosses ( 7 . 8th ).

Piston ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the lateral surface ( 20 ) of the piston pin ( 11 ) is coated with DLC (diamond like carbon).

Piston ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the radial outer surface of the connecting rod bushing ( 15 ) is coated with DLC (diamond like carbon).