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Title:
PISTON FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, METHOD FOR MANUFACTURING A PISTON, AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/004368
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a piston (1) for an internal combustion engine, comprising a combustion bowl (9) that is open in the direction of the combustion chamber (10) of a cylinder (2) of the internal combustion engine, and a reinforcing means (11) received at least in some regions by the piston body (3). According to the invention, the reinforcing means (11) has a reinforcing ring (12) that forms an enclosure (16) for the combustion bowl (9) at least in some regions. The invention further relates to a method for producing the piston (1) of an internal combustion engine and to an internal combustion engine.

Inventors:
BAUDER RICHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/002763
Publication Date:
January 10, 2013
Filing Date:
July 02, 2012
Export Citation:
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Assignee:
AUDI AG (DE)
BAUDER RICHARD (DE)
International Classes:
F02F3/00; B22D19/00; F02B23/06
Foreign References:
DE2136594A11972-02-03
GB1111225A1968-04-24
US20050034597A12005-02-17
DE10042207A12002-03-28
GB1556177A1979-11-21
US3251349A1966-05-17
US4495684A1985-01-29
EP0796687A21997-09-24
EP0072140B11985-10-09
Attorney, Agent or Firm:
AUDI AG (DE)
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Claims:
P AT E N T A N S P R Ü C H E

1. Kolben (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einer in Richtung eines Brennraums (10) eines Zylinders (2) der Brennkraftmaschine geöffneten Brennraummulde (9) und einer von einem Kolbenkörper (3) wenigstens bereichsweise aufgenommenen Armierung (1 1), dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) eine Einfassung (16) der Brennraummulde (9) wenigstens bereichsweise ausbildenden Armierungsring (12) aufweist.

2. Kolben nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Armierungsring (12) eine Mündungsöffnung (19) der Brennraummulde (9) in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig einfasst.

3. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Armierungsring (12) eine dem Brennraum (10) zugewandte Stirnfläche (6) des Kolbens (1) durchgreift, insbesondere bündig mit dieser abschließt.

4. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Armierungsring (12) eine an die Einfassung (16) der Brennraummulde (9) angepasste Kontur (21) aufweist.

5. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) ein Armierungselement (13) aufweist, welches eine Kolbenbolzenaufnahme (23) umgreift oder diese zumindest bereichsweise ausbildet.

6. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) über ein Versteifungselement (14) verfügt, welches an die Mantelfläche (8) des Kolbens (1) wenigstens bereichsweise durchgreift, insbesondere bündig mit dieser abschließt.

7. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) wenigstens bereichsweise von dem Kolbenmaterial des Kolbens (1) eingefasst oder in dieses eingeschlossen ist.

8. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, aus einem Armierungsmaterial besteht, dessen Temperaturkoeffizient geringer ist als der des Kolbenmaterials.

9. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens (1) einer Brennkraftmaschine, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben (1) über eine in Richtung eines Brennraums (10) eines Zylinders (2) der Brennkraftmaschine geöffnete Brennraummulde (9) und eine von einem Kolbenkörper (3) wenigstens bereichsweise aufgenommene Armierung (11) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) bereitgestellt wird, wobei diese einen eine Einfassung (16) der Brennraummulde (9) wenigstens bereichsweise ausbildenden Armierungsring (12) aufweist, und anschließend wenigstens bereichsweise in Kolbenmaterial zur Ausbildung des Kolbenkörpers (3) eingegossen wird.

10. Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder (2) und einem in dem Zylinder (2) beweglich angeordneten Kolben (1), insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 und vorzugsweise hergestellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Kolben (1) über eine in Richtung eines Brennraums (10) des Zylinders (2) geöffnete Brennraummulde (9) und eine von einem Kolbenkörper (3) wenigstens bereichsweise aufgenommene Armierung (11) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (11) einen eine Einfassung (16) der Brennraummulde (9) wenigstens bereichsweise ausbildenden Armierungsring (12) aufweist.

Description:
Kolben für eine Brennkraftmaschine, Verfahren zur Hersteilung eines Kolbens sowie Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Brennkraftmaschine, mit einer in Richtung eines Brennraums eines Zylinders der Brennkraftmaschine geöffneten Brennraummulde und einer von einem Kolbenkörper wenigstens bereichsweise aufgenommenen Armierung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens sowie eine Brennkraftmaschine.

Kolben der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Der Kolben ist ein bewegliches Bauteil, welches zusammen mit einem feststehenden Bauteil, nämlich dem Zylinder, einen im Wesentlichen abgeschlossenen Hohlraum bildet, dessen Volumen durch Verlagerung des Kolbens veränderbar ist. Der Kolben und der Zylinder sind Bestandteil der Brennkraftmaschine. Diese kann prinzipiell eine beliebige Anzahl von Kolben und Zylindern aufweisen, also über mindestens einen Kolben und einen dazugehörigen Zylinder verfügen. Die Brennkraftmaschine kann entweder eine Diesel- Brennkraftmaschine oder eine Otto-Brennkraftmaschine sein. Bei diesen ist es inzwischen üblich, Kraftstoff unmittelbar in den Zylinder einzuspritzen und dort zu zünden. Um eine hohe Effizienz der Verbrennung des Kraftstoffs zu gewährleisten, ist in dem Kolben die Brennraummulde vorgesehen. Somit liegt in dem System aus Zylinder und Kolben auch dann noch ausreichend Platz zum Einbringen des Kraftstoffs und zu dessen Zündung vor, wenn sich der Kolben in seiner oberen Totstellung befindet, also seine dem Zylinder zugewandte Stirnseite in Bewegungsrichtung des Kolbens den geringsten Abstand zu einer gegenüberliegenden Zylinderwand des Zylinders aufweist. Die Brennraummulde ist dabei in dem Kolbenkörper des Kolbens ausgebildet und durchgreift die dem Zylinder zugewandte Stirnseite des Kolbens.

Der Kolben ist eines der am höchsten belasteten Teile der Brennkraftmaschine. Aus diesem Grund kann es, insbesondere bei Hochleistungsbrennkraftmaschinen, notwendig sein, die Festigkeit beziehungsweise Stabilität des Kolbens zu vergrößern. Aus diesem Grund weist der Kolben die Armierung auf. Diese ist wenigstens bereichsweise von dem Kolbenkörper aufgenommen. Das bedeutet, dass die Armierung derart an dem Kolbenkörper befestigt ist beziehungsweise wenigstens bereichsweise in diesem angeordnet ist, dass die Stabilität beziehungsweise Festigkeit des Kolbens vergrößert ist.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Grundsätzlich sind von dem Kolbenkörper wenigstens bereichsweise aufgenommene Elemente aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise zeigt die EP 0 796 687 A2 einen Kolben für eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Dabei ist in einer Brennraummulde des Kolbens ein Einlegeteil angeordnet, welches einen Luftraum von weiteren Bereichen der Brennraummulde abtrennt. Dieses Element dient jedoch nicht der Armierung des Kolbens, also der Erhöhung seiner Festigkeit beziehungsweise Stabilität. Auch ist die gezeigte Ausführungsform des Einlegeteils thermodynamisch nachteilig und weist weiterhin ein hohes Gewicht auf, was grundsätzlich unerwünscht ist. Entsprechendes gilt für ein Einlegeteil des in der EP 0 072 140 B1 gezeigten Zylinders.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kolben für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, welcher die eingangs genannten Nachteile nicht aufweist, sondern insbesondere eine Erhöhung der Stabilität des Kolbens bei niedrigem Gewicht gewährleistet, ohne dass beim Betreiben der Brennkraftmaschine thermodynamische Nachteile auftreten.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Kolben mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen erreicht. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Armierung einen eine Einfassung der Brennraummulde wenigstens bereichsweise ausbildenden Armierungsring aufweist. Unter der Einfassung der Brennraummulde ist eine von dem Kolbenkörper ausgebildete beziehungsweise in diesem vorliegende Wandung, durch welche die Kontur der Brennraummulde definiert ist. Der Armierungsring der Armierung ist ringförmig, insbesondere kreisringförmig, weist also eine vorzugsweise zentrale Ausnehmung auf. Er ist derart angeordnet, dass er die Einfassung der Brennraummulde wenigstens bereichsweise ausbildet beziehungsweise mit ausbildet. Das bedeutet, dass die Einfassung beziehungsweise die Kontur der Brennraummulde teilweise von dem Kolbenkörper und teilweise von dem Armierungsring definiert ist. Bedingt durch die ringförmige Ausgestaltung des Armierungsrings durchgreift oder übergreift er die Brennraummulde - im Querschnitt gesehen - in radialer Richtung nicht beziehungsweise nur teilweise. Er steht demnach insbesondere nicht in Berührkontakt mit einem Boden der Brennraummulde, sondern liegt beanstandet von diesem vor. Der Armierungsring bildet also lediglich die seitliche Einfassung der Brennraummulde wenigstens bereichsweise aus. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Armierungsring die seitliche Einfassung der Brennraummulde vollständig ausbildet, während der Boden der Brennraummulde von dem Kolbenkörper definiert ist. Der Armierungsring liegt insofern nicht auf dem Boden der Brennraummulde vor beziehungsweise auf und bildet diesen auch nicht (mit) aus. Dabei ist er wenigstens bereichsweise von dem Kolbenkörper aufgenommen. Auf diese Weise wird die Stabilität des Kolbens erhöht, während gleichzeitig das Gewicht des Kolbens nicht beziehungsweise lediglich geringfügig vergrößert wird. Auch werden die thermodynamischen Nachteile während der Verbrennung des Kraftstoffs vermieden, welche durch ein Element verursacht werden können, welches auch den Boden der Brennraummulde übergreift beziehungsweise auf diesem aufliegt. Die (zentrale) Öffnung des Armierungsrings stellt insofern eine Durchtrittsöffnung, insbesondere die einzige Durchtrittsöffnung, aus dem Brennraum des Zylinders in die Brennraummulde des Kolbens dar. In dem Brennraum vorliegendes Fluid kann demnach vorzugsweise ausschließlich durch die Öffnung des Armierungsrings in die Brennraummulde beziehungsweise umgekehrt gelangen. Die Öffnung stellt insowejt eine Strömungsöffnung der Brennraummulde dar.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Armierungsring eine Mündungsöffnung der Brennraummulde in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig einfasst. Die Mündungsöffnung der Brennraummulde liegt auf der dem Zylinder zugewandten Seite des Kolbens vor. Insbesondere durchgreift die Mündungsöffnung die Stirnseite des Kolbens, so dass eine Durchströmungsöffnung zwischen der Brennraummulde und dem Zylinder vorliegt. Der Armierungsring soll nun derart angeordnet sein, dass er die Mündungsöffnung wenigstens bereichsweise einfasst. Dabei schließt der Armierungsring in einer bevorzugten Ausführungsform ausschließlich die Mündungsöffnung ein. Der Armierungsring liegt also nicht auf dem Boden der Brennraummulde auf vor beziehungsweise bildet diesen nicht aus. Dabei ist es nicht notwendig, dass der Armierungsring die Mündungsöffnung in Umfangsrichtung vollständig einfasst. Dieses kann gleichwohl vorgesehen sein.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Armierungsring eine dem Brennraum zugewandte Stirnfläche des Kolbens durchgreift, insbesondere bündig mit dieser abschließt. Es ist somit nicht vorgesehen, dass zwischen dem Armierungsring und dem Brennraum des Zylinders ein Bereich des Kolbenkörpers vorliegt. Vielmehr grenzt der Armierungsring unmittelbar an den Brennraum an, in dem er die diesem zugewandte Stirnfläche des Kolbens wenigstens bereichsweise durchgreift. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Armierungsring beziehungsweise dessen dem Brennraum zugewandte Seite, mit der Stirnfläche des Kolbens bündig abschließt oder mit ihr fluchtet. Unter einem bündigen Abschließen ist dabei zu verstehen, dass der Übergang zwischen dem Armierungsring und der Stirnfläche des Kolbens stetig ist, also keine Sprünge aufweist.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Armierungsring eine an die Einfassung der Brennraummulde angepasste Kontur aufweist. Darunter ist zu verstehen, dass sich die in radialer Richtung vorliegende Erstreckung der Öffnung des Armierungsrings in axialer Richtung verändern kann. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass sich die Abmessungen in die von dem Brennraum abgewandte Richtung vergrößern, der Querschnitt der Brennraummulde also größer wird. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass zur Ausbildung der Mündungsöffnung die Abmessungen der Öffnung zunächst über eine bestimmte Erstreckung konstant bleiben, um sich dann anschließend in Richtung des Bodens der Brennraummulde zu vergrößern oder zu verkleinern. Dies hat den Vorteil, dass die Kontur wenigstens teilweise nicht in den Kolbenkörper eingebracht werden muss, sondern unmittelbar an dem Armierungsring vorliegen kann. Zumindest im Bereich der Mündungsöffnung beziehungsweise im Bereich des Armierungsrings kann somit die Geometrie des Kolbenkörpers vergleichsweise einfach ausfallen und die endgültige Kontur der Brennraummulde durch das Einbringen des Armierungsrings entsteht.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Armierung ein Armierungselement aufweist, welches eine Kolbenbolzenaufnahme umgreift oder diese zumindest bereichsweise ausbildet. Der Kolbenbolzen dient der Übertragung der Kräfte zwischen dem Kolben und einem Pleuel der Brennkraftmaschine. Er ist beispielsweise schwimmend in dem Kolben gelagert. Der Kolbenbolzen kann beispielsweise aus einem Einsatzstahl oder Nitrierstahl bestehen. Der Kolbenbolzen ist in der Kolbenbolzenaufnahme angeordnet, insbesondere in dieser gelagert beziehungsweise gehalten. Der Kolbenbolzen und die Kolbenbolzenaufnahme stellen damit besonders stark belastete Bereiche des Kolbens dar. Zur Erhöhung der Stabilität des Kolbens ist daher das Armierungselement vorgesehen. Dieses kann die Kolbenbolzenaufnahme entweder umgreifen und somit in Bezug auf den Kolbenkörper stabilisieren oder die Kolbenbolzenaufnahme wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, selbst ausbilden. Im letzteren Fall muss keine gesonderte Kolbenbolzenaufnahme vorgesehen werden, was eine einfache und kostengünstige Herstellung des Kolbens ermöglicht.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Armierung über ein Versteifungselement verfügt, welches eine Mantelfläche des Kolbens wenigstens bereichsweise durchgreift, insbesondere bündig mit dieser abschließt. Neben dem Armierungsring ist demnach das Versteifungselement vorgesehen, mittels welchem eine weitere Erhöhung der Stabilität des Kolbens erreicht wird. Das Versteifungselement dient dem Versteifen des Kolbens in radialer Richtung. Zu diesem Zweck durchgreift es vorzugsweise in radialer Richtung die Mantelfläche des Kolbens. Gleichzeitig kann es auch die Stirnfläche des Kolbens durchgreifen, also in dem Eckbereich zwischen Mantelfläche und Stirnfläche vorliegen. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn das Versteifungselement bündig mit der Mantelfläche abschließt, um eine möglichst geringe Reibung des Kolbens in dem Zylinder zu ermöglichen. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Versteifungselement eine Aufnahme für wenigstens einen Kolbenring des Kolbens aufweist. Das Versteifungselement dient dem Versteifen des Kolbens in radialer Richtung, wirkt also einem Ausdehnen des Kolbens in dieser Richtung entgegen. Zu diesem Zweck kann das Versteifungselement den Kolbenkörper in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise umgreifen. Besonders bevorzugt ist jedoch ein vollständiges Umgreifen in dieser Richtung, so dass auch das Versteifungselement als Ring vorliegt und mithin als Versteifungsring bezeichnet werden kann.

Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Armierungselement und/oder das Versteifungselement über jeweils wenigstens eine Armierungstrebe mir dem Armierungsring verbunden sind. Auf diese Weise wird eine besonders hervorragende Versteifung des Kolbens beziehungsweise eine Erhöhung der Stabilität erzielt. Die Armierungsstrebe kann dabei - im Querschnitt gesehen - geringere Abmessungen aufweisen als der Armierungsring, das Armierungselement beziehungsweise das Versteifungselement.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Armierung wenigstens bereichsweise von dem Kolbenmaterial des Kolbens eingefasst oder in dieses eingeschlossen ist. Unter der Armierung ist dabei zumindest der Armierungsring, das Armierungselement, das Versteifungselement und/oder die Armierungstrebe zu verstehen. Das Einfassen der Armierung bedeutet dabei, dass wenigstens zwei Seiten der Armierung beziehungsweise das jeweiligen Elements im Wesentlichen vollflächig an dem Kolbenkörper anliegen. Einige Bereiche, insbesondere das Armierungselement und/oder die wenigstens eine Armierungsstrebe können jedoch auch vollständig von dem Kolbenmaterial eingeschlossen sein, also im Wesentlichen vollständig von diesen umfangen sein.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Armierung wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, aus einem Armierungsmaterial besteht, dessen Temperaturausdehnungskoeffizient geringer ist als der des Kolbenmaterials. Dies gilt insbesondere für das Versteifungselement. Auf diese Weise wird erreicht, dass eine durch eine Temperaturerhöhung des Kolbens bewirkte Ausdehnung, insbesondere in radialer Rieh- tung, von der Armierung zumindest teilweise zurückgehalten wir, weil diese sich mit steigender Temperatur langsamer ausdehnt als das Kolbenmaterial. Somit wird auch bei einem hochbelasteten Kolben beziehungsweise bei sehr hohen Temperaturen verhindert, dass der Anpressdruck zwischen Kolben und Zylinder derart zunimmt, dass die Reibungskräfte einen deutlichen Abfall des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine bewirken. Als Armierungsmaterial wird beispielsweise Stahl, insbesondere Stahlguss gewählt, während das Kolbenmaterial Aluminium sein kann.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens einer Brennkraftmaschine, insbesondere gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei der Kolben über eine in Richtung eines Brennraums eines Zylinders der Brennkraftmaschine geöffnete Brennraummulde und eine von einem Kolbenkörper wenigstens bereichsweise aufgenommene Armierung verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass die Armierung bereitgestellt wird, wobei diese einen eine Einfassung der Brennraummulde wenigstens bereichsweise ausbildenden Armierungsring aufweist, und anschließend wenigstens bereichsweise in Kolbenmaterial zur Ausbildung des Kolbenkörpers eingegossen wird. Der Kolben ist demnach gemäß den vorstehenden Ausführungen ausgebildet beziehungsweise kann gemäß diesen weitergebildet sein. Bei der Herstellung des Kolbens wird zunächst die Armierung hergestellt und anschließend zur Herstellung des Kolbens bereitgestellt. Insbesondere wird die Armierung in einer Gussform für den Kolben platziert. Anschließend wird die Armierung wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, in Kolbenmaterial zur Ausbildung des Kolbenkörpers eingegossen. Auf diese Weise sind weite Bereiche der Armierung von dem Kolbenmaterial eingeschlossen oder zumindest von diesem eingefasst.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und einem in dem Zylinder beweglich angeordneten Kolben, insbesondere gemäß den vorstehenden Ausführungen und beispielsweise hergestellt gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren, wobei der Kolben über eine in Richtung eines Brennraums des Zylinders geöffnete Brennraummulde und eine von einem Kolbenkörper wenigstens bereichsweise aufgenommene Armierung verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass die Armierung einen eine Einfassung der Brennraummulde wenigstens bereichsweise ausbildenden Armierungsring aufweist. Die Brennkraftmaschine kann beispielsweise eine Otto- Brennkraftmaschine oder eine Diesel-Brennkraftmaschine sein. Sie weist wenigstens einen Zylinder und jeweils einen zu dem Zylinder gehörenden und in diesem beweglich angeordneten Kolben auf. Der Kolben soll gemäß den vorstehenden Ausführungen ausgebildet sein beziehungsweise kann gemäß diesen weitergebildet werden. Dabei ist ins- besondere eine Herstellung gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren vorgesehen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige

Figur zwei Querschnitte durch einen Kolben, wobei die linke Seite der Figur eine erste Ansicht und die rechte Seite der Figur eine zweite Ansicht, mit einer gegenüber der ersten Ansicht um 90° in Umfangsrichtung gedrehten Betrachtungsrichtung zeigt.

Die Figur zeigt einen Kolben 1 , welcher in einem hier lediglich schematisch angedeuteten Zylinder 2 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeordnet ist. Der Kolben 1 besteht aus einem Kolbenkörper 3, welcher einen Kolbenboden 4 und ein Kolbenhemd 5 bildet. Der Kolbenboden 4 wird dabei von einer Stirnfläche 6 des Kolbens 1 , welche dem Zylinder 2 zugewandt ist, ausgebildet. Das Kolbenhemd 5 ist ein wenigstens bereichsweise zylindrisches Bauteil, das mit einem kleinen Spiel in eine Zylinderbohrung 7 des Zylinders 2 einbringbar ist. Das Kolbenhemd 5 ist in radialer Richtung durch eine Mantelfläche 8 des Kolbens 1 begrenzt. In dem Kolben 1 liegt eine Brennraummulde 9 vor, welche in Richtung eines Brennraums 10 des Zylinders 2 geöffnet ist. Die Brennraummulde 9 durchgreift demnach den Kolbenboden 4 beziehungsweise die Stirnfläche 6. Weiterhin verfügt der Kolben 1 über eine Armierung 11. Diese besteht in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Armierungsring 12, einem Armierungselement 13, einem Versteifungselement 14 und mehreren Armierungsstreben 5.

Der Armierungsring 12 bildet dabei eine Einfassung 16 der Brennraummulde 9, also deren Wand, wenigstens bereichsweise aus. Dies gilt jedoch nicht für einen Boden 17 der Brennraumulde 9. Vielmehr ist der Armierungsring 12 beabstandet zu dem Boden 17 vorgesehen, steht also nicht mit ihm in Berührkontakt. Der Armierungsring 12 weist eine Öffnung 18 auf, durch welche der Brennraum 10 mit der Brennraummulde 9 in Strömungskontakt steht. Die Öffnung 18 ist insoweit eine Durchströmungsöffnung, durch welche Fluid aus der Brennraummulde 9 in den Brennraum 10 beziehungsweise umgekehrt strömen kann. Die Öffnung 18 ist insbesondere zentral in dem Armierungsring 12 vorgesehen. Es ist insoweit vorgesehen, dass der Armierungsring 12 eine Mündungsöffnung 19 der Brennraummulde 9 in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise, vorzugsweise jedoch vollständig, einfasst. Dabei durchgreift der Armierungsring 12 die dem Brennraum zugewandte Stirnfläche 6 des Kolbens 1. Insbesondere ist es, wie hier dargestellt, vorgesehen, dass eine dem Brennraum 10 zugewandte Fläche 20 des Armierungsrings 12 bündig mit der Stirnfläche 6 abschließt beziehungsweise mit dieser fluchtet.

Zudem ist vorgesehen, dass der Armierungsring eine Kontur 21 beziehungsweise Innenkontur aufweist, welche an die Einfassung 16 der Brennraummulde 9 angepasst ist. In dem hier dargestellten Beispiel ist es vorgesehen, dass die Kontur 21 - im Querschnitt gesehen - zunächst senkrecht nach unten und sich anschließend stetig in radialer Richtung nach außen vergrößert. Unter radialer Richtung ist dabei eine Richtung zu verstehen, welche senkrecht auf einer Längsachse 22 des Kolbens 1 steht. Dies bedeutet, dass die Abmessung der Öffnung 18 über eine bestimmte Distanz (ausgehend von der Stirnfläche 6) in Richtung des Bodens 17 der Brennraummulde 9 zunächst über eine bestimmte Erstreckung konstant bleibt und sich anschließend vergrößert. Unter der an- gepassten Kontur 21 ist insbesondere zu verstehen, dass die von dem Armierungsring 12 gebildete Kontur 21 mit von dem Kolbenkörper 3 gebildeten Bereichen der Einfassung 16 der Brennraummulde 9 bündig abschließt, also ohne Unstetigkeiten in diese übergeht.

Neben dem Armierungsring 12 weist die Armierung 1 1 das Armierungselement 13 auf. Diese umgreift eine Kolbenbolzenaufnahme 23, vorzugsweise in deren Umfangrichtung, vollständig. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Kolbenbolzenaufnahme 23 von dem Armierungselement 13 wenigstens bereichsweise ausgebildet wird. Das Armierungselement 13 ist über wenigstens eine der Armierungsstreben 15 mit dem Armierungsring 12 verbunden. Die Armierungsstrebe 15 verläuft dabei in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in axialer Richtung von dem Armierungselement 13 zu dem Armierungsring 12. Auf diese Weise wird eine Erhöhung der Stabilität des Kolbens 1 erreicht.

Weiterhin ist das Versteifungselement 14 vorgesehen, welches ebenfalls über eine der Armierungsstreben 15 mit dem Armierungsring 12 verbunden ist. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass eine Armierungsstrebe 15 zwischen dem Armierungselement 13 und dem Versteifungselement 14 verläuft, diese also unmittelbar miteinander verbindet (hier nicht dargestellt). Das Versteifungselement 14 durchgreift die Mantelfläche 8 des Kolbens wenigstens bereichsweise. Es wird insofern von dem Kolbenkörper 3 einge- fasst. Zusätzlich durchgreift das Versteifungselement 14 - analog zu dem Armierungsring 12 - die Stirnfläche 6. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Verstei- fungselement 14 sowohl mit der Stirnfläche 6 als auch der Mantelfläche 8 bündig abschließt beziehungsweise mit diesen fluchtet, so dass das Versteifungselement 14 nicht über diese übersteht.

Aus der Figur ist zu erkennen, dass die Armierung 11 beziehungsweise der Armierungsring 12, das Armierungselement 13, das Versteifungselement 14 und die Armierungsstreben 15 wenigstens bereichsweise von dem Kolbenmaterial beziehungsweise dem Kolbenkörper 3 eingefasst oder eingeschlossen sind. Besonders bevorzugt besteht die Armierung 1 1 aus einem Armierungsmaterial, dessen Temperaturausdehnungskoeffizient geringer ist als der des Kolbenmaterials. Auf diese Weise kann eine durch Temperaturanstieg bedingte Ausdehnung des Kolbens 1 zumindest teilweise verhindert werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

Kolben

Zylinder

Kolbenkörper

Kolbenboden

Kolbenhemd

Stirnfläche

Zylinderbohrung

Mantelfläche

Brennraummulde

Brennraum

Armierung

Armierungsring

Armierungselement

Versteifungselement

Armierungsstrebe

Einfassung

Boden

Öffnung

Mündungsöffnung

Fläche

Kontur

Längsachse

Kolbenbolzenaufnahme