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WO2017025608A1 - Kolben für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kolben für eine brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
WO2017025608A1
WO2017025608A1 PCT/EP2016/069170 EP2016069170W WO2017025608A1 WO 2017025608 A1 WO2017025608 A1 WO 2017025608A1 EP 2016069170 W EP2016069170 W EP 2016069170W WO 2017025608 A1 WO2017025608 A1 WO 2017025608A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
pressure side
center line
pin bore
distance
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/069170
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Lormes
Original Assignee
Ks Kolbenschmidt Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ks Kolbenschmidt Gmbh filed Critical Ks Kolbenschmidt Gmbh
Priority to JP2018506832A priority Critical patent/JP2018525562A/ja
Priority to EP16757179.3A priority patent/EP3334918A1/de
Priority to CN201680047269.2A priority patent/CN108026860A/zh
Priority to US15/751,227 priority patent/US10823109B2/en
Publication of WO2017025608A1 publication Critical patent/WO2017025608A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/02—Pistons  having means for accommodating or controlling heat expansion
    • 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 
    • F02F2003/0007—Monolithic pistons; One piece constructions; Casting of pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/26—Pistons  having combustion chamber in piston head

Definitions

  • the invention relates to a piston for an internal combustion engine according to the features of the preamble of claim 1.
  • a piston for internal combustion engines is known from the generic DE 197 40 065 A1.
  • the hubs are reset in the bolt axis direction such that the outer hub clearance is 60% to 65% of the piston diameter or less.
  • the hub outer surfaces, which connect the two sliding surfaces have a linear (linear) course over the height of the sliding surfaces.
  • the hub outer surfaces also called box walls
  • the hub outer surfaces are not basically flat, but also curved, both in sections parallel and perpendicular to the piston axis.
  • the curvature of the surface in sections perpendicular to the piston axis is always the same for the entire surface of the box wall. This results in upward (in the direction of the piston head) decreasing distance of the box walls an upward decreasing width of the bearing sliding surface.
  • DE 197 40 065 A1 thus discloses a light metal piston for internal combustion engines with a roof-shaped piston crown with a combustion bowl, the hubs are reset in the bolt axis direction, wherein the outer hub distance is 60% to 65% of the piston diameter or less, and wherein above the outer surfaces of the recessed hubs provided in the circumferential direction an angle between 45 ° and 60 ° enclosing open cavity extending in the direction of the piston head in the area behind the ring field, and wherein the hub inner surfaces trapezoidal or stepped stepped, and the shaft length is 40% to 45% of the piston diameter).
  • a piston is known from DE 101 45 589 A1.
  • This has a piston crown, which consists of a ring field with a plurality of annular grooves and optionally a combustion bowl.
  • a piston shaft is arranged below the piston head, said piston shaft consists of two the piston in operation in the internal combustion engine bearing shaft wall sections, which serve to guide the piston in the cylinder of the internal combustion engine.
  • the shaft wall sections are connected to each other via past connecting walls, wherein the connecting walls have no connection to the running surface of the cylinder.
  • the connecting walls have a curved course, which may be convex, concave or a combination of these curvatures. Furthermore, in this known piston in the region of the connecting walls of the lower edge of the ring field over this protruding formed (supernatant) and there at least partially hollowed out, so that a space for weight saving arises.
  • the invention is based on the object to produce a piston for an internal combustion engine while reducing the piston mass and improved stress distribution in the box region of the piston.
  • the piston has on its pressure side a box wall spacing of the box walls between 35% and 51% of the piston diameter and / or that the piston has on its counterpressure side a box wall spacing of the box walls between 26% and 39% of the piston diameter.
  • Pressure side is called the piston or cylinder side, on which the piston is supported during combustion.
  • the pressure side is opposite to the Direction of rotation of the crankshaft.
  • Counterpressure side is the pressure side opposite piston or cylinder side.
  • the inventively designed shank support a more homogeneous stress distribution is achieved within the piston. It can thus be made even larger ring field intersections.
  • the mass of the piston is significantly reduced, but at the same time meets the requirements of current internal combustion engines with the highest thermal and mechanical loads.
  • the invention provides that the piston has on its pressure side a box wall spacing of the box walls between 40% and 51%, preferably between 46% and 49% of the piston diameter. Also, the invention provides that the piston on its counter-pressure side has a box wall spacing of the box walls between 30% and 39%, preferably between 34% and 37% of the piston diameter. As a result, the box walls move closer to each other, which leads to further material savings. Smaller piston faces on the pressure side and counterpressure side of the piston reduce friction.
  • the invention provides that a distance between an upper edge of a top land and a vertex of a free space transverse to a pin bore axis of the piston is smaller than the extent of the top land. Further, the invention provides that the distance between the top edge of the land land and the vertex the free space parallel to the pin bore axis is smaller than the extension of the top land.
  • a radial depth of a lifting groove has a dimension of greater than or equal to 2 millimeters (mm), preferably greater than or equal to 3 mm, in particular greater than or equal to 4 mm.
  • the invention provides that a distance between a center line of the box wall on the pressure side and a center line of the piston transverse to the pin bore axis is greater than a distance between a center line of the box wall on the pressure side and the center line of the piston transverse to the pin bore axis on the circumference of the piston.
  • the invention provides that a distance between a center line of the box wall on the counter-pressure side and center line of the piston transverse to the pin bore axis is less than the distance between the center line of the box wall on the pressure side and the center line of the piston transversely to the pin bore axis.
  • the invention provides that a distance between the center line of the box wall on the counter-pressure side and center line of the piston transverse to the pin bore axis at the periphery of the piston is less than the distance between the center line of the box wall on the counter-pressure side and center line of the piston transverse to the pin bore axis.
  • the invention provides that a position of an intersection between the distance between the center line of the box wall on the pressure side and the center line of the piston transversely to the pin bore axis and the center line of the box wall 10% to 35%, preferably 15% to 30%, in particular 20% to 25% of the piston diameter.
  • the curved hub in conjunction with the newly designed shaft connection makes it possible, by the resulting ground support, to minimize stresses in the combustion bowl in highly-charged direct-injection internal combustion engines.
  • the wall thickness of the piston crown could be reduced by up to 30%. As a result, a reduction in the mass of the piston is achieved.
  • Fig. 1 is a view of a piston according to the prior art DE 10 2005
  • Fig. 2 is a sectional view of a piston according to the prior art DE
  • Fig. 3 is a sectional view from below of a piston according to the invention
  • FIG. 4 shows a further sectional view from below of the piston according to FIG. 3
  • FIG. 3 5 is a further sectional view from below of the piston according to Figure 3
  • Fig. 6 is a side sectional view (counter-pressure side) of the piston according to
  • FIG. 3 the outline of a piston according to FIG. 2, FIG.
  • FIG. 7 is a side sectional view (pressure side) of the piston according to Figure 3 and for comparison the outline of a piston of FIG. 2,
  • Fig. 8 is a side sectional view (counter-pressure side) of the piston according to
  • Fig. 9 is a side sectional view (back pressure side) of the piston according to
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation of FIG. 1
  • Fig. 1 1 is a sectional view of the piston according to Figure 3 transversely to
  • Fig. 12 is a sectional view of the piston of Figure 3 outside the
  • Fig. 13 is a sectional view of a piston according to Figure 3 along the
  • FIG. 1 shows a view of a piston 101 according to the prior art DE 10 2005 041 002 A1
  • FIG. 2 shows a sectional view of the piston 101.
  • a piston 101 consists of a piston skirt 102 with an attached piston crown 103, wherein piston skirt 102 and piston crown 103 are integrally formed or consist of two parts which are assembled after their manufacture.
  • the piston 101 moves during operation of the internal combustion engine in a cylinder, not shown, along a piston stroke axis 1 1 1.
  • the piston 101 has a ring field 104 in the As a rule, three annular grooves 109.
  • the piston shaft 102 consists of the piston 1 1 1 supporting shaft wall portions 105, wherein the shaft wall portions 105 are connected by past connecting walls 106 with each other.
  • the connecting walls 106 have a curved course, wherein with respect to the curved course of the connecting walls 106 may be configured differently.
  • the past connecting walls 106 also have a bolt hole 107 for receiving a bolt for connecting the piston 1 1 1 with a connecting rod, not shown.
  • the piston head 103 has an optional combustion bowl 1 10. Furthermore, it is shown that in the region of the piston head 3 behind the ring field 104 and above the pin bore 107 there is a free space 121.
  • a drainage opening 126 is shown.
  • the drainage opening 126 is arranged in the region of the annular groove 109 so that a connection from the annular groove 109 into the free space 121 results when the annular groove 109 is introduced into the piston blank.
  • the region of the drainage opening 126 behind the annular groove 109 that is to say in the region of the free space 121, can be cup-shaped.
  • oil can be removed from the surface of the piston 101 or the cylinder running surface in the direction of the inner region of the piston 101 via the drainage opening 126.
  • Drainageo réelle 126 in particular, in each case a Drainageo réelle right and left of the pin bore 107, in particular symmetrically, is located in the region of the past connecting walls 106, since there is sufficient space available for the discharged oil.
  • Figures 3 to 13 show different views of an embodiment of a piston 1 of an internal combustion engine, which may be configured as a lightweight piston, but need not. If it is a lightweight piston, first a piston blank made of a lightweight material, in particular aluminum or an aluminum alloy, poured and then finished, for example, by machining.
  • the basic construction of such a piston 1 consists of a piston shaft 2 with an attached piston head 3, wherein piston skirt 2 and piston crown 3 are integrally formed or consist of two parts which be joined together after their preparation.
  • the piston 1 moves during operation of the internal combustion engine in a cylinder, not shown, along a piston stroke axis 1 1.
  • the piston 1 has a ring field 4 with three annular grooves on the rule.
  • the piston skirt 2 consists of the piston 1 bearing shaft wall sections 5, wherein the skirt wall sections 5 are connected by past connecting walls 6 together.
  • the connecting walls 6 have a curved course, with respect to the curved course of the connecting walls 6 can be configured differently. Reference is made to this curved course (concave and / or convex from one skirt wall section to the other skirt wall section and / or in its course in piston stroke axis 11), since this course is particularly important in terms of mass saving while at the same time maintaining the required strength.
  • the past connecting walls 6 further have a pin bore 7 for receiving a bolt for connecting the piston 1 with a connecting rod, not shown. Within the pin bore 7 a pin bore axis 8 is shown.
  • the piston head 3 has an optional combustion bowl 10. Furthermore, it is shown that in the region of the piston head 3 behind the ring field 4 and above the pin bore 7, a free space 21 is present.
  • FIG. 3 shows a sectional view from below of a piston according to the invention.
  • a curvature 24 of the box wall 14 in a lower vertex 18 is opposite to a curvature 26 of inner hub end faces 17 and the box wall 14 in an upper vertex 19.
  • the pressure side 12 of the piston 1 is shown and below the counter-pressure side thirteenth
  • the course and / or the extent of the curvature 24 also has the advantage that a free space 21 is created in the interior of the piston, which is connectable to the play demand of a Trapezplepleuels, not shown, via which the piston 1 with the crankshaft, also not shown , is required.
  • R1 denotes the radius of the box wall 14 above the pin bore 7. With R2 the radius of the box wall 14 is on the pressure side 12 of the piston 1 designated. R3 in turn represents the radius of the box wall 14 on the counter-pressure side 13 of the piston. 1
  • FIG. 4 shows a further sectional view from below of the piston 1 according to FIG. 3.
  • the position of the box wall 14 in the lower vertex 18 is shown.
  • the center line 15 of the box wall 14 on the pressure side 12 of the piston 1 and the center line 16 of the box wall 14 are plotted on the back pressure side 13.
  • FIG. 5 shows yet another sectional view from below of the piston 1 according to FIG. 3, here the position of the box wall 14 in the lower vertex 18 is shown.
  • A distance between the center line 15 of the box wall 14 on the pressure side 12 and the center line 25 of the piston 1 is referred to transversely to the pin bore axis 8.
  • B indicates the distance between the center line 15 of the box wall 14 on the pressure side 12 and the center line 25 of the piston 1 transverse to the pin bore axis 8 on the circumference of the piston 1.
  • C represents the distance between the center line 16 of the box wall 14 on the counter-pressure side 13 and center line 25 of the piston transversely to the pin bore axis 8.
  • D is the distance between the center line 16 of the box wall 14 on the counter-pressure side 13 and center line 25 of the piston first transverse to the pin bore axis 8 on the circumference of the piston.
  • FIG. 6 shows a lateral sectional view (counterpressure side 13) of the piston 1 according to FIG. 3 and, for comparison, the outline of a piston 101 according to FIG. 2, to show the position of the box wall 14.
  • FIG. 7 shows a lateral view 2 shows the contour of a piston 101 according to FIG.
  • the box walls 14 are narrower than previously customary lightweight piston as they are known from DE 10 2005 041 002 A1.
  • X1 a distance between the box walls on the counter-pressure side according to DE 10 2005 041 002 A1 is designated.
  • X2 indicates the distance between the box walls on the counter-pressure side according to the embodiment of Figure 3.
  • ⁇ 1 represents the distance between the box walls on the pressure side according to DE 10 2005 041 002 A1.”
  • ⁇ 2 "again represents the distance between the box walls on the Print page according to the embodiment of Figure 3 is.
  • FIG. 8 shows a lateral sectional view (pressure side 12) of the piston 1 according to FIG. 3
  • FIG. 9 shows a lateral sectional view (pressure side 12) of the piston 1 according to FIG. 3, the position of the box wall 14 being clearly recognizable Box walls 14, a reduction of a pull-out bevel 22 is realized for the casting tool inserts. This in turn allows an enlargement of the free spaces 21 compared to lightweight pistons, as they are known from DE 10 2005 041 002 A1, which leads to a further mass reduction.
  • W1 denotes the angle of the pull-out bevel 22 on the pressure side 12 of the piston 1. With “W2”, the angle of the pull-out bevel 22 is marked on the counter-pressure side 13 of the piston 1.
  • FIG. 10 shows a bottom view of the piston 1 according to FIG.
  • the piston 1 has smaller skirt surfaces in the region of the skirt wall sections 5 on the pressure side 12 and on the counter-pressure side 13 to reduce the friction.
  • pistons for internal combustion engines with crankshaft offset compensation of the shank surfaces is to be made according to the resulting lateral forces.
  • Shown is a box wall clearance 27 on the pressure side 12 and a box wall distance 28 on the counter-pressure side 13.
  • the piston diameter 20 is located.
  • the pressure side 12 has a distance of the shaft surfaces or box wall spacing 27 between 46% and 51% of the piston diameter 20.
  • On the counter-pressure side 13 is a distance of the shank surfaces or a Kastenwandabstand 28 between 34% and 39% of the piston diameter 20 before.
  • FIG. 1 1 shows a sectional view of the piston 1 according to FIG. 3 transversely to the pin bore axis 8 and FIG. 12 shows a sectional view of the piston 1 according to FIG. 3 outside the pin bore axis 8.
  • Shown is a Feuersteg 29, which forms a vertex 30 at its greatest extent in the direction of the piston crown 3.
  • X describes the distance between the upper edge of the land 29 and the apex 30 of the clearance 21 across the pinhole axis 8.
  • Y in turn forms the distance between the upper edge of the land 29 and the apex 30 of the clearance 21 parallel to the pinhole axis 8 from.
  • FS represents the dimension of the top land 29.
  • the dimension X and / or the dimension Y are smaller than the dimension FS, preferably between 65% and 90%.
  • the conditions FS> X and FS> Y apply
  • FIG. 13 shows a sectional view of a piston 1 according to FIG. 3 along the pin bore axis 8, a further feature being apparent for mass reduction.
  • the radial depth of a lifting groove 23 has the dimension Z with a value of greater than or equal to 4 mm.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolben (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Kolbenschaft (2) und einem ein Ringfeld (4) aufweisenden daran angeordneten Kolbenboden (3), wobei der Kolbenschaft (2) tragende Schaftwandabschnitte (5) und zurückliegende Kastenwände (14) aufweist, die die Schaftwandabschnitte (5) miteinander verbinden und einen gewölbten Verlauf sowie eine Bolzenbohrung (7) aufweisen, wobei unterhalb des Ringfeldes (4) im Bereich der Bolzenbohrung (7) ein hinterschnittener Freiraum (21) im Bereich des Kolbenbodens (3) vorhanden ist, wobei der Koben (1) eine Druckseite (12) und eine Gegendruckseite (13) aufweist, wobei der Kolben (1) aufseiner Druckseite (12) einen Kastenwandabstand (27) der Kastenwände (14) zwischen 35% und 51% des Kolbendurchmessers (20) aufweist und/oder dass der Kolben (1) auf seiner Gegendruckseite (13) einen Kastenwandabstand (28) der Kastenwände (14) zwischen 26% und 39% des Kolbendurchmessers (20) aufweist.

Description

Kolben für eine Brennkraftmaschine B E S C H R E I B U N G
Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 .
Ein Kolben für Brennkraftmaschinen ist aus der gattungsbildenden DE 197 40 065 A1 bekannt. Bei diesem Kolben sind die Naben in Bolzenachsrichtung derart zurückgesetzt, dass der äußere Nabenabstand 60% bis 65% des Kolbendurchmessers oder weniger beträgt. Die Nabenaußenflächen, die die beiden Gleitflächen miteinander verbinden, haben über die Höhe der Gleitflächen betrachtet einen gradlinigen (linearen) Verlauf. Bei diesem Kolben sind die Nabenaußenflächen (auch Kastenwände genannt) nicht grundsätzlich eben, sondern auch gekrümmt, und zwar sowohl in Schnitten parallel als auch senkrecht zu der Kolbenachse. Dabei ist jedoch der Krümmungssinn der Fläche in Schnitten senkrecht zur Kolbenachse immer für die gesamte Fläche der Kastenwand gleichbleibend. Dadurch ergibt sich bei nach oben (in Richtung des Kolbenbodens) geringer werdendem Abstand der Kastenwände eine nach oben abnehmende Breite der tragenden Gleitfläche.
Die DE 197 40 065 A1 offenbart somit einen Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit einem dachförmigen Kolbenboden mit einer Brennraummulde, wobei die Naben in Bolzenachsenrichtung derart zurückgesetzt sind, wobei der äußere Nabenabstand 60% bis 65% des Kolbendurchmessers oder weniger beträgt, und wobei oberhalb der Außenflächen der zurückgesetzten Naben ein in Umfangsrichtung einen Winkel zwischen 45° und 60° einschließender offener Hohlraum vorgesehen ist, der sich in Richtung auf den Kolbenboden in den Bereich hinter dem Ringfeld hinein erstreckt, und wobei die Nabeninnenflächen trapezförmig oder stufenförmig abgesetzt ausgebildet sind, und die Schaftlänge 40% bis 45% des Kolbendurchmessers) beträgt.
Weiterhin ist ein Kolben aus der DE 101 45 589 A1 bekannt. Dieser weist einen Kolbenboden auf, der aus einem Ringfeld mit mehreren Ringnuten und gegebenenfalls einer Brennraummulde besteht. In Bewegungsrichtung des Kolbens ist unterhalb des Kolbenbodens ein Kolbenschaft angeordnet, wobei dieser Kolbenschaft aus zwei den Kolben im Betrieb in der Brennkraftmaschine tragenden Schaftwandabschnitten besteht, die der Führung des Kolbens im Zylinder der Brennkraftmaschine dienen. Die Schaftwandabschnitte sind über zurückliegende Verbindungswände miteinander verbunden, wobei die Verbindungswände keine Verbindung zu der Lauffläche des Zylinders haben.
Bei dem Kolben dieser DE 101 45 589 A1 weisen die Verbindungswände einen gewölbten Verlauf auf, der konvex, konkav oder aus einer Kombination von diesen Wölbungen bestehen kann. Weiterhin ist bei diesem bekannten Kolben im Bereich der Verbindungswände der untere Rand des Ringfeldes über diesen überstehend ausgebildet (Überstand) und dort zumindest teilweise ausgehöhlt, so dass ein Freiraum zwecks Gewichteinsparung entsteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Kolben für eine Brennkraftmaschine unter Reduzierung der Kolbenmasse und verbesserter Spannungsverteilung im Kastenbereich des Kolbens herzustellen.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kolben auf seiner Druckseite einen Kastenwandabstand der Kastenwände zwischen 35% und 51 % des Kolbendurchmessers aufweist und/oder dass der Kolben auf seiner Gegendruckseite einen Kastenwandabstand der Kastenwände zwischen 26% und 39% des Kolbendurchmessers aufweist.
Druckseite wird jene Kolben- oder Zylinderseite genannt, auf der sich der Kolben während der Verbrennung abstützt. Die Druckseite liegt entgegengesetzt zur Drehrichtung der Kurbelwelle. Gegendruckseite ist die der Druckseite gegenüberliegende Kolben- oder Zylinderseite. Durch die erfindungsgemäß gestaltete Schaftabstützung wird eine homogenere Spannungsverteilung innerhalb des Kolbens erzielt. Es können somit noch größere Ringfeldhinterschnitte vorgenommen werden. Die Masse des Kolbens ist deutlich reduziert, hält aber gleichzeitig den Anforderungen aktueller Brennkraftmaschinen mit höchsten thermischen und mechanischen Belastungen stand.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kolben auf seiner Druckseite einen Kastenwandabstand der Kastenwände zwischen 40% und 51 %, bevorzugt zwischen 46% und 49% des Kolbendurchmessers aufweist. Auch ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kolben auf seiner Gegendruckseite einen Kastenwandabstand der Kastenwände zwischen 30% und 39%, bevorzugt zwischen 34% und 37% des Kolbendurchmessers aufweist. Hierdurch rücken die Kastenwände näher aneinander heran, wodurch dies zu einer weiteren Materialeinsparung führt. Geringere Schaftflächen auf Druckseite und Gegendruckseite des Kolbens führen zur Reduzierung der Reibung.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Abstand zwischen einer oberen Kante eines Feuerstegs und einem Scheitelpunkt eines Freiraums quer zu einer Bolzenbohrungsachse des Kolbens kleiner ist als die Ausdehnung des Feuerstegs.Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Abstand zwischen der oberen Kante des Feuerstegs und dem Scheitelpunkt des Freiraums parallel zur Bolzenbohrungsachse kleiner ist, als die Ausdehnung des Feuerstegs. Die stärkeren Hinterschnitte in den Gewichtstaschen des Ringfeldes ermöglichen den Einsatz einer optimierten Gießwerkzeugtechnologie.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Abstand zwischen der oberen Kante des Feuerstegs und dem Scheitelpunkt des Freiraums quer zur Bolzenbohrungsachse des Kolbens und/oder ein Abstand zwischen der oberen Kante des Feuerstegs und dem Scheitelpunkt des Freiraums parallel zur Bolzenbohrungsachse zwischen 50% und 95%, bevorzugt zwischen 65% und 90%, kleiner sind die Ausdehnung des Feuerstegs. Erzielt werden hierdurch eine Materialeinsparung und eine Reduktion der Kolbenmasse. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine radiale Tiefe einer Aushebenut ein Maß von größer oder gleich 2 Millinnetern (mm), bevorzugt größer oder gleich 3 mm, insbesondere größer oder gleich 4 mm aufweist. Durch eine möglichst große radiale Tiefe der Aushebenut erfolgt eine Reduzierung der Kolbenmasse in diesem Bereich.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Abstand zwischen einer Mittellinie der Kastenwand auf der Druckseite und einer Mittellinie des Kolbens quer zur Bolzenbohrungsachse größer ist als ein Abstand zwischen einer Mittellinie der Kastenwand auf der Druckseite und der Mittellinie des Kolbens quer zur Bolzenbohrungsachse am Umfang des Kolbens. Durch die erfindungsgemäß gestalteten Kastenwände wurde eine Reduzierung der Auszugschräge für die Gießwerkzeugeinsätze realisiert. Dies wiederum ermöglicht eine Vergrößerung der Freiräume hinter dem Ringfeld, was zu einer Reduzierung der Kolbenmasse führt.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Abstand zwischen einer Mittellinie der Kastenwand auf der Gegendruckseite und Mittellinie des Kolbens quer zur Bolzenbohrungsachse geringer ist als der Abstand zwischen Mittellinie der Kastenwand auf der Druckseite und der Mittellinie des Kolbens quer zur Bolzenbohrungsachse. Durch die erfindungsgemäß gestalteten Kastenwände wurde eine Reduzierung der Auszugschräge für die Gießwerkzeugeinsätze realisiert. Dies wiederum ermöglicht eine Vergrößerung der Freiräume hinter dem Ringfeld, was zu einer Reduzierung der Kolbenmasse führt.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Abstand zwischen Mittellinie der Kastenwand auf der Gegendruckseite und Mittellinie des Kolbens quer zur Bolzenbohrungsachse am Umfang des Kolbens geringer ist als der Abstand zwischen Mittellinie der Kastenwand auf der Gegendruckseite und Mittellinie des Kolbens quer zur Bolzenbohrungsachse. Durch die erfindungsgemäß gestalteten Kastenwände wurde eine Reduzierung der Auszugschräge für die Gießwerkzeugeinsätze realisiert. Dies wiederum ermöglicht eine Vergrößerung der Freiräume hinter dem Ringfeld, was zu einer Reduzierung der Kolbenmasse führt. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Position eines Schnittpunktes zwischen dem Abstand zwischen Mittellinie der Kastenwand auf der Druckseite und der Mittellinie des Kolbens quer zur Bolzenbohrungsachse und der Mittellinie der Kastenwand 10% bis 35%, bevorzugt 15% bis 30%, insbesondere 20% bis 25% des Kolbendurchmessers beträgt. Die gewölbte Nabe in Verbindung mit der neu gestalteten Schaftanbindung ermöglicht es, durch die daraus entstehende Bodenabstützung, Spannungen in der Brennraummulde bei hoch aufgeladenen Direkteinspritzer-Brennkraftmaschinen zu minimieren.
In die Kastenkontur vollintegrierte Nabenstirnflächen. Gegenüber dem Stand der Technik wird eine Massenreduzierung um etwa 15% aufgrund homogener Kastenwandgestaltung wird eine verbesserte Spannungsverteilung erzielt.
Durch den Einsatz geeigneter Kolbenlegierungen, insbesondere der Kolbenlegierung KS 309 der Anmelderin, und der konsequenten Adaption des Kolbendesigns auf die daraus resultierenden materialspezifischen Vorteile, konnte die Wandstärke des Kolbenbodens bis zu 30% reduziert werden. Hierdurch wird eine Reduzierung der Masse des Kolbens erreicht.
Die grundlegende Idee wird im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Figuren anhand von dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 eine Ansicht eines Kolbens gemäß dem Stand der Technik DE 10 2005
041 002 A1
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Kolbens gemäß dem Stand der Technik DE
10 2005 041 002 A1
Fig. 3 eine Schnittansicht von unten eines erfindungsgemäßen Kolbens
Fig. 4 eine weitere Schnittansicht von unten des Kolbens gemäß Figur 3 Fig. 5 eine weitere Schnittansicht von unten des Kolbens gemäß Figur 3,
Fig. 6 eine seitliche Schnittansicht (Gegendruckseite) des Kolbens gemäß
Figur 3 sowie zum Vergleich den Umriss eines Kolbens gemäß Fig. 2,
Fig. 7 eine seitliche Schnittansicht (Druckseite) des Kolbens gemäß Figur 3 sowie zum Vergleich den Umriss eines Kolbens gemäß Fig. 2,
Fig. 8 eine seitliche Schnittansicht (Gegendruckseite) des Kolbens gemäß
Figur 3,
Fig. 9 eine seitliche Schnittansicht (Gegendruckseite) des Kolbens gemäß
Figur 2,
Fig. 10 eine Unteransicht des Kolbens gemäß Figur 3,
Fig. 1 1 eine Schnittansicht des Kolbens gemäß Figur 3 quer zur
Bolzenbohrungsachse,
Fig. 12 eine Schnittansicht des Kolbens gemäß Figur 3 außerhalb der
Bolzenbohrungachse und
Fig. 13 eine Schnittansicht eines Kolbens gemäß Figur 3 längs der
Bolzenbohrungsachse.
Die Figur 1 zeigt eine Ansicht eines Kolbens 101 gemäß dem Stand der Technik DE 10 2005 041 002 A1 , die Figur 2 zeigt eine Schnittansicht des Kolbens 101 . Ein derartiger Kolben 101 besteht aus einem Kolbenschaft 102 mit anhängendem Kolbenboden 103, wobei Kolbenschaft 102 und Kolbenboden 103 einteilig ausgebildet sind oder aus zwei Teilen bestehen, die nach ihrer Fertigung zusammengefügt werden. Der Kolben 101 bewegt sich während des Betriebs der Brennkraftmaschine in einem nicht dargestellten Zylinder entlang einer Kolbenhubachse 1 1 1 . Weiterhin weist der Kolben 101 ein Ringfeld 104 mit im Regelfall drei Ringnuten 109 auf. Der Kolbenschaft 102 besteht aus den Kolben 1 1 1 tragenden Schaftwandabschnitten 105, wobei die Schaftwand abschnitte 105 durch zurückliegende Verbindungswände 106 miteinander verbunden sind. Die Verbindungswände 106 haben einen gewölbten Verlauf, wobei bezüglich des gewölbten Verlaufes der Verbindungswände 106 verschieden ausgestaltet sein können. Die zurückliegenden Verbindungswände 106 weisen weiterhin eine Bolzenbohrung 107 zur Aufnahme eines Bolzens zur Verbindung des Kolbens 1 1 1 mit einem nicht dargestellten Pleuel auf. Der Kolbenboden 103 weist eine optionale Brennraummulde 1 10 auf. Weiterhin ist gezeigt, dass im Bereich des Kolbenbodens 3 zurückliegend hinter dem Ringfeld 104 und oberhalb der Bolzenbohrung 107 ein Freiraum 121 vorhanden ist.
In der Darstellung der Figur 1 ist eine Drainageoffnung 126 gezeigt. Die Drainageoffnung 126 ist im Bereich der Ringnut 109 angeordnet so dass sich eine Verbindung von der Ringnut 109 in den Freiraum 121 ergibt, wenn die Ringnut 109 in den Kolbenrohling eingebracht wird. Der Bereich der Drainageoffnung 126 hinter der Ringnut 109, also im Bereich des Freiraumes 121 , kann Tassenförmig ausgebildet sein. Bei Einsatz insbesondere eines dreiteiligen Ölrings in der Ringnut 109 kann über die Drainageoffnung 126 Öl von der Oberfläche des Kolbens 101 beziehungsweise der Zylinderlauffläche in Richtung des Innenbereiches des Kolbens 101 abgeführt werden. Zu diesem Zweck befinden sich die Drainageoffnung 126, bei der insbesondere jeweils eine Drainageoffnung rechts und links von der Bolzenbohrung 107, insbesondere symmetrisch, angeordnet ist, im Bereich der zurückliegenden Verbindungswände 106, da hier für das abgeführte Öl ausreichend Platz zur Verfügung steht.
Die Figuren 3 bis 13 zeigen verschiedene Ansichten eines Ausführungsbeispiels eines Kolbens 1 einer Brennkraftmaschine, der als Leichtbaukolben ausgestaltet sein kann, aber nicht muss. Handelt es sich um einen Leichtbaukolben, wird zunächst ein Kolbenrohling aus einem Leichtbauwerkstoff, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gegossen und dann beispielsweise durch spanabhebende Bearbeitung endbearbeitet. Die Grundkonstruktion eines solchen Kolbens 1 besteht aus einem Kolbenschaft 2 mit anhängendem Kolbenboden 3, wobei Kolbenschaft 2 und Kolbenboden 3 einteilig ausgebildet sind oder aus zwei Teilen bestehen, die nach ihrer Herstellung zusammen gefügt werden. Der Kolben 1 bewegt sich während des Betriebs der Brennkraftmaschine in einem nicht dargestellten Zylinder entlang einer Kolbenhubachse 1 1 . Weiterhin weist der Kolben 1 ein Ringfeld 4 mit im Regelfall drei Ringnuten auf.
Der Kolbenschaft 2 besteht aus den Kolben 1 tragenden Schaftwandabschnitten 5, wobei die Schaftwand abschnitte 5 durch zurückliegende Verbindungswände 6 miteinander verbunden sind. Die Verbindungswände 6 haben einen gewölbten Verlauf, wobei bezüglich des gewölbten Verlaufes der Verbindungswände 6 verschieden ausgestaltet sein können. Auf diesen gewölbten Verlauf (konkav und/oder konvex von einem Schaftwandabschnitt zu dem anderen Schaftwandabschnitt und/oder in ihrem Verlauf in Kolbenhubsachse 1 1 ) wird verwiesen, da dieser Verlauf hinsichtlich Masseneinsparung bei gleichzeitiger Beibehaltung der erforderlichen Festigkeit besonders wichtig ist. Die zurückliegenden Verbindungswände 6 weisen weiterhin eine Bolzenbohrung 7 zur Aufnahme eines Bolzens zur Verbindung des Kolbens 1 mit einem nicht dargestellten Pleuel auf. Innerhalb der Bolzenbohrung 7 ist eine Bolzenbohrungsachse 8 dargestellt. Der Kolbenboden 3 weist eine optionale Brennraummulde 10 auf. Weiterhin ist gezeigt, dass im Bereich des Kolbenbodens 3 zurückliegend hinter dem Ringfeld 4 und oberhalb der Bolzenbohrung 7 ein Freiraum 21 vorhanden ist.
Die Figur 3 zeigt eine Schnittansicht von unten eines erfindungsgemäßen Kolbens. Eine Wölbung 24 der Kastenwand 14 in einem unteren Scheitel 18 ist gegenläufig zu einer Wölbung 26 von inneren Nabenstirnflächen 17 und der Kastenwand 14 in einem oberen Scheitel 19. In der Figur 3 oben ist die Druckseite 12 des Kolbens 1 gezeigt und unten die Gegendruckseite 13. Der Verlauf und/oder die Erstreckung der Wölbung 24 hat darüber hinaus noch den Vorteil, dass ein Freiraum 21 im Innenbereich des Kolbens geschaffen wird, der für den Spielbedarf eines nicht dargestellten Trapezpleuels, über das der Kolben 1 mit der ebenfalls nicht dargestellten Kurbelwelle verbindbar ist, erforderlich ist.
R1 kennzeichnet den Radius der Kastenwand 14 oberhalb der Bolzenbohrung 7. Mit R2 ist der Radius der Kastenwand 14 auf der Druckseite 12 des Kolbens 1 bezeichnet. R3 wiederum steht für den Radius der Kastenwand 14 auf der Gegendruckseite 13 des Kolbens 1 .
Die Figur 4 zeigt eine weitere Schnittansicht von unten des Kolbens 1 gemäß Figur 3. Abgebildet ist die Position der Kastenwand 14 im unteren Scheitel 18. Eingezeichnet ist die Mittellinie 15 der Kastenwand 14 auf der Druckseite 12 des Kolbens 1 sowie die Mittellinie 16 der Kastenwand 14 auf der Gegendruckseite 13.
Die Figur 5 zeigt noch eine weitere Schnittansicht von unten des Kolbens 1 gemäß Figur 3, hier ist die Position der Kastenwand 14 im unteren Scheitel 18 dargestellt.
Mit "A" ist Abstand zwischen Mittellinie 15 der Kastenwand 14 auf der Druckseite 12 und der Mittellinie 25 des Kolbens 1 quer zur Bolzenbohrungsachse 8 bezeichnet. "B" kennzeichnet den Abstand zwischen Mittellinie 15 der Kastenwand 14 auf der Druckseite 12 und Mittellinie 25 des Kolbens 1 quer zur Bolzenbohrungsachse 8 am Umfang des Kolbens 1 . "C" steht für den Abstand zwischen Mittellinie 16 der Kastenwand 14 auf der Gegendruckseite 13 und Mittellinie 25 des Kolbens quer zur Bolzenbohrungsachse 8. Mit "D" ist der Abstand zwischen Mittellinie 16 der Kastenwand 14 auf der Gegendruckseite 13 und Mittellinie 25 des Kolbens 1 quer zur Bolzenbohrungsachse 8 am Umfang des Kolbens 1 .
Positionen der Schnittpunkte mit den geltenden Bedingungen
Position Schnittpunkt A: 20% bis 25% des Kolbendurchmessers 20
Position Schnittpunkt B: B < A
Position Schnittpunkt C: C < A
Position Schnittpunkt D: D < C
Die Figur 6 zeigt eine seitliche Schnittansicht (Gegendruckseite 13) des Kolbens 1 gemäß Figur 3 sowie zum Vergleich den Umriss eines Kolbens 101 gemäß Fig. 2, zur Darstellung der Position der Kastenwand 14. Die Figur 7 zeigt eine seitliche Schnittansicht (Druckseite 12) des Kolbens 1 gemäß Figur 3 sowie zum Vergleich den Umriss eines Kolbens 101 gemäß Fig. 2, zur Darstellung der Position der Kastenwand 14. Der Kolben 1 weist Freiräume 21 hinter dem Ringfeld 4 auf. Die Kastenwände 14 stehen enger als bei bisher üblichen Leichtbaukolben wie sie aus der DE 10 2005 041 002 A1 bekannt sind.
Mit "X1 " ist ein Abstand zwischen den Kastenwänden auf der Gegendruckseite gemäß DE 10 2005 041 002 A1 bezeichnet. "X2" kennzeichnet den Abstand zwischen den Kastenwänden auf der Gegendruckseite gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Figur 3. Ύ1 " bildet den Abstand zwischen den Kastenwänden auf der Druckseite gemäß DE 10 2005 041 002 A1 ab. Ύ2" wiederum stellt den Abstand zwischen den Kastenwänden auf der Druckseite gemäß Ausführungsbeispiel aus Figur 3 dar.
Es gelten folgende Bedingungen:
X1 > X2 und Y1 > Y2
Die Figur 8 zeigt eine seitliche Schnittansicht (Druckseite 12) des Kolbens 1 gemäß Figur 3 und die Figur 9 zeigt eine seitliche Schnittansicht (Druckseite 12) des Kolbens 1 gemäß Figur 3, deutlich zu erkennen ist die Position der Kastenwand 14. Durch die neu gestalteten Kastenwände 14 wird eine Reduzierung einer Auszugschräge 22 für die Gießwerkzeugeinsätze realisiert. Dies wiederum ermöglicht eine Vergrößerung der Freiräume 21 gegenüber Leichtbaukolben, wie sie aus der DE 10 2005 041 002 A1 bekannt sind, welches zu einer weiteren Massenreduzierung führt.
"W1 " bezeichnet den Winkel der Auszugschräge 22 auf der Druckseite 12 des Kolbens 1 . Mit "W2" ist der Winkel der Auszugschräge 22 auf der Gegendruckseite 13 des Kolbens 1 gekennzeichnet.
Es gilt die Bedingung:
W1 > W2 In der Figur 10 ist eine Unteransicht des Kolbens 1 gemäß Figur 3 abgebildet. Der Kolben 1 weist geringere Schaftflächen im Bereich der Schaftwand abschnitte 5 auf der Druckseite 12 sowie auf der Gegendruckseite 13 zur Reduzierung der Reibung auf. Bei Kolben für Brennkraftmaschinen mit Kurbelwellenversatz ist ein Ausgleichen der Schaftflächen entsprechend den resultierenden Seitenkräften vorzunehmen. Dargestellt ist ein Kastenwandabstand 27 auf der Druckseite 12 sowie ein Kastenwandabstand 28 auf der Gegendruckseite 13. Weiterhin ist der Kolbendurchmesser 20 eingezeichnet.
Die Druckseite 12 weist einen Abstand der Schaftflächen bzw. Kastenwandabstand 27 zwischen 46% und 51 % des Kolbendurchmessers 20 auf. Auf der Gegendruckseite 13 liegt ein Abstand der Schaftflächen bzw. ein Kastenwandabstand 28 zwischen 34% und 39% des Kolbendurchmessers 20 vor.
Aus dem Stand der Technik DE 10 2005 041 002 A1 sind Abstände der Schaftflächen auf der Druckseite zwischen 52% und 57% bekannt und auf der Gegendruckseite zwischen 40% und 45% des Kolbendurchmessers 20. Somit wurde eine deutliche Reduzierung der Schaftflächen erzielt.
Die Figur 1 1 zeigt eine Schnittansicht des Kolbens 1 gemäß Figur 3 quer zur Bolzenbohrungsachse 8 und die Figur 12 zeigt eine Schnittansicht des Kolbens 1 gemäß Figur 3 außerhalb der Bolzenbohrungachse 8, aufgezeigt werden hier die Merkmale zur Massenreduzierung des Kolbens 1 . Dargestellt ist ein Feuersteg 29, welcher an seiner größten Ausdehnung in Richtung des Kolbenbodens 3 einen Scheitelpunkt 30 ausbildet.
"X" beschreibt den Abstand zwischen der oberen Kante des Feuerstegs 29 und dem Scheitelpunkt 30 des Freiraums 21 quer zur Bolzenbohrungsachse 8. "Y" wiederum bildet den Abstand zwischen der oberen Kante des Feuerstegs 29 und dem Scheitelpunkt 30 des Freiraums 21 parallel zur Bolzenbohrungsachse 8 ab. "FS" stellt das Maß des Feuerstegs 29 dar. Das Maß X und/oder das Maß Y sind kleiner als das Maß FS, bevorzugt zwischen 65% und 90%. Es gelten die Bedingungen FS > X und FS > Y
Die Figur 13 zeigt eine Schnittansicht eines Kolbens 1 gemäß Figur 3 längs der Bolzenbohrungsachse 8, erkennbar ist ein weiteres Merkmal zur Massenreduzierung. Die radiale Tiefe einer Aushebenut 23 weist das Maß Z mit einem Wert von größer oder gleich 4 mm auf.
BEZUGSZEICH EN LISTE
Kolben
Kolbenschaft
Kolbenboden
Ringfeld
Schaftwandabschnitt
Verbindungswand
Bolzenbohrung
Bolzenbohrungsachse
Ringnut
Brennraummulde
Kolbenhubachse
Druckseite
Gegendruckseite
Kastenwand
Mittellinie der Kastenwand auf der Druckseite
Mittellinie der Kastenwand auf der Gegendruckseite Nabenstirnfläche
unterer Scheitel
oberer Scheitel
Kolbendurchmesser
Freiraum
Auszugschräge
Aushebenut
Wölbung der Kastenwand im unteren Scheitel Mittellinie des Kolbens quer zur Bolzenbohrungsachse Wölbung der Kastenwand im oberen Scheitel
Kastenwandabstand auf der Druckseite
Kastenwandabstand auf der Gegendruckseite
Feuersteg
Scheitelpunkt 101 Kolben aus dem Stand der Technik
102 Kolbenschaft
103 Kolbenboden
104 Ringfeld
105 Schaftwandabschnitt
106 Verbindungswand
107 Bolzenbohrung
109 Ringnut
1 10 Brennraummulde
1 1 1 Kolbenhubachse
121 Freiraum
126 Drainageöffnung
R1 Radius der Kastenwand oberhalb der Bolzenbohrung des Kolbens
R2 Radius der Kastenwand auf der Druckseite des Kolbens
R3 Radius der Kastenwand auf der Gegendruckseite des Kolbens
A Abstand zwischen Mittellinie der Kastenwand auf der Druckseite und Mittellinie des Kolbens quer zur Bolzenbohrungsachse
B Abstand zwischen Mittellinie der Kastenwand auf der Druckseite und Mittellinie des Kolbens quer zur Bolzenbohrungsachse am Umfang des Kolbens
C Abstand zwischen Mittellinie der Kastenwand auf der Gegendruckseite und
Mittellinie des Kolbens quer zur Bolzenbohrungsachse
D Abstand zwischen Mittellinie der Kastenwand auf der Gegendruckseite und
Mittellinie des Kolbens quer zur Bolzenbohrungsachse am Umfang des
Kolbens
X1 Abstand zwischen den Kastenwänden auf der Gegendruckseite gemäß DE 10 2005 041 002 A1
X2 Abstand zwischen den Kastenwänden auf der Gegendruckseite gemäß Ausführungsbeispiel
Y1 Abstand zwischen den Kastenwänden auf der Druckseite gemäß DE 10 2005 041 002 A1
Y2 Abstand zwischen den Kastenwänden auf der Druckseite gemäß
Ausführungsbeispiel
W1 Winkel der Auszugschräge auf der Druckseite des Kolbens W2 Winkel der Auszugschräge auf der Gegendruckseite des Kolbens
X Abstand zwischen der oberen Kante des Feuerstegs und dem Scheitelpunkt des Freiraums quer zur Bolzenbohrungsachse
Y Abstand zwischen der oberen Kante des Feuerstegs und dem Scheitelpunkt des Freiraums parallel zur Bolzenbohrungsachse
Z Radiale Tiefe der Aushebenut
FS Ausdehnung des Feuerstegs

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1 .
Kolben (1 ) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Kolbenschaft (2) und einem ein Ringfeld (4) aufweisenden daran angeordneten Kolbenboden (3), wobei der Kolbenschaft (2) tragende Schaftwand abschnitte (5) und zurückliegende Kastenwände (14) aufweist, die die Schaftwandabschnitte (5) miteinander verbinden und einen gewölbten Verlauf sowie eine Bolzenbohrung (7) aufweisen, wobei unterhalb des Ringfeldes (4) im Bereich der Bolzenbohrung (7) ein hinterschnittener Freiraum (21 ) im Bereich des Kolbenbodens (3) vorhanden ist, wobei der Koben (1 ) eine Druckseite (12) und eine Gegendruckseite (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1 ) auf seiner Druckseite (12) einen Kastenwandabstand (27) der Kastenwände (14) zwischen 35% und 51 % des Kolbendurchmessers (20) aufweist und/oder dass der Kolben (1 ) auf seiner Gegendruckseite (13) einen Kastenwandabstand (28) der Kastenwände (14) zwischen 26% und 39% des Kolbendurchmessers (20) aufweist.
2.
Kolben (1 ) nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1 ) auf seiner Druckseite (12) einen Kastenwandabstand (27) der Kastenwände (14) zwischen 40% und 51 %, bevorzugt zwischen 46% und 49% des Kolbendurchmessers (20) aufweist.
3.
Kolben (1 ) nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1 ) auf seiner Gegendruckseite (13) einen Kastenwandabstand (28) der Kastenwände (14) zwischen 30% und 39%, bevorzugt zwischen 34% und 37% des Kolbendurchmessers (20) aufweist.
4.
Kolben (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (X) zwischen einer oberen Kante eines Feuerstegs (29) und einem Scheitelpunkt (30) eines Freiraums (21 ) quer zu einer Bolzenbohrungsachse (8) des Kolbens (1 ) kleiner ist als die Ausdehnung (FS) des Feuerstegs (29).
5.
Kolben (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (Y) zwischen der oberen Kante des Feuerstegs (29) und dem Scheitelpunkt (30) des Freiraums (21 ) parallel zur Bolzenbohrungsachse (8) kleiner ist, als die Ausdehnung (FS) des Feuerstegs (29).
6.
Kolben (1 ) nach einem der Patentansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (X) zwischen der oberen Kante des Feuerstegs (29) und dem Scheitelpunkt (30) des Freiraums (21 ) quer zur Bolzenbohrungsachse (8) des Kolbens (1 ) und/oder ein Abstand (Y) zwischen der oberen Kante des Feuerstegs (29) und dem Scheitelpunkt (30) des Freiraums (21 ) parallel zur Bolzenbohrungsachse (8) zwischen 50% und 95%, bevorzugt zwischen 65% und 90% kleiner sind die Ausdehnung (FS) des Feuerstegs (29).
7.
Kolben (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Tiefe (Z) einer Aushebenut (23) ein Maß von größer oder gleich 2 mm, bevorzugt größer oder gleich 3 mm, insbesondere größer oder gleich 4 mm aufweist.
8.
Kolben (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (A) zwischen einer Mittellinie (15) der Kastenwand (14) auf der Druckseite (12) und einer Mittellinie (25) des Kolbens (1 ) quer zur Bolzenbohrungsachse (8) größer ist als ein Abstand (B) zwischen einer Mittellinie (15) der Kastenwand (14) auf der Druckseite (12) und der Mittellinie (25) des Kolbens (1 ) quer zur Bolzenbohrungsachse (8) am Umfang des Kolbens (1 ).
9.
Kolben (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (C) zwischen einer Mittellinie (16) der Kastenwand (14) auf der Gegendruckseite (13) und Mittellinie (25) des Kolbens (1 ) quer zur Bolzenbohrungsachse (8) geringer ist als der Abstand (A) zwischen Mittellinie (15) der Kastenwand (14) auf der Druckseite (12) und der Mittellinie (25) des Kolbens (1 ) quer zur Bolzenbohrungsachse (8).
10.
Kolben (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (D) zwischen Mittellinie (16) der Kastenwand
(14) auf der Gegendruckseite (13) und Mittellinie (25) des Kolbens (1 ) quer zur Bolzenbohrungsachse (8) am Umfang des Kolbens (1 ) geringer ist als der Abstand (C) zwischen Mittellinie (16) der Kastenwand (14) auf der Gegendruckseite (13) und Mittellinie (25) des Kolbens (1 ) quer zur Bolzenbohrungsachse (8).
1 1 .
Kolben (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position eines Schnittpunktes zwischen dem Abstand (A) zwischen Mittellinie (15) der Kastenwand (14) auf der Druckseite (12) und der Mittellinie (25) des Kolbens (1 ) quer zur Bolzenbohrungsachse (8) und der Mittellinie
(15) der Kastenwand (14) 10% bis 35%, bevorzugt 15% bis 30%, insbesondere 20% bis 25% des Kolbendurchmessers (20) beträgt.
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