DD145306A1

DD145306A1 - DIVING PISTON, ESPECIALLY FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: DD145306A1
Application number: DD21484079A
Authority: DD
Inventors: Guenter Blodig
Original assignee: Guenter Blodig
Priority date: 1979-08-07
Filing date: 1979-08-07
Publication date: 1980-12-03

Abstract

Eine Anwendung der Erfindung ist bei 4-Takt-Brennkraftmaschinen mit mittleren und großen Zylinderdurchmessern und bei 2-Takt-Brennkraf-t-' maschinen vorteilhaft. Durch, die Erfindung wird an den bekannten Tauchkolben eine in bezug auf die Kraftübertragung günstige Gestaltung der Nabenbefestigung und damit eine Vergleichmäßigung der Gleitbahndrücke erreicht, so daß die Tauchkolben einen geringen Verschleiß am Kolbenschaft und eine hohe Lebensdauer aufweisen. Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß zusätzlich zur Nabenbefestigung in Wirkrichtung der Norraalkräfte liegende Stützelemente im Bereich zwischen den Naben und dem Kolbenschaft angeordnet sind. Die Stützelemente sind dabei entweder massiv ausgeführt und Bestandteil der Nabenbefestigung oder mit Aussparungen in waagerechter oder senkrechter Anordnung versehen. Die Stützelemente sind in bezug auf die Nabenachse ein- oder beidseitig angeordnet. Die Erfindung ist auf dem gesamten Gebiet der Kolbenmaschinen anwendbar. -Fig.6 -An application of the invention is in 4-stroke internal combustion engines with medium and large cylinder diameters and at 2-stroke-firing-t- ' machines advantageous. By, the invention is based on the known Plunger a favorable in terms of power transmission design the hub attachment and thus an equalization of Gleitbahndrücke achieved, so that the plunger low wear on the piston skirt and have a long life. The characteristics of Invention are that in addition to the hub mounting in Effective direction of Norraalkräfte lying support elements in the area are arranged between the hubs and the piston skirt. The Support elements are either solid and part the hub mounting or with recesses in horizontal or vertical arrangement provided. The support elements are with respect to the hub axle arranged on one or both sides. The invention is applicable in the entire field of piston engines. -Fig.6 -

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Tauchkolben, insbesondere für BrennkraftmaschinenPlunger, in particular for internal combustion engines

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen. Eine Anwendung der Erfindung ist bei 4-Takt-Brennkraftniaschinen mit mittleren und großen Zylinderdurchmessern und bei 2-Takt-Brennkraftmaschinen vorteilhaft.The invention relates to a plunger, in particular for internal combustion engines. An application of the invention is advantageous in 4-stroke engines with medium and large cylinder diameters and in 2-stroke engines.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die Aufgabe der Kolben von Brennkraftmaschinen besteht in der Weiterleitung der Gaskräfte an das Triebwerk sowie in der Abdichtung des Verbrennungsraumes gegenüber dem Kurbelraum. Dazu ist erforderlich, daß der Kolben eine exakte Geradführung im Zylinder erfährt. Zwischen Kolben und Zylinder treten hierbei Kräfte auf, die aus der Wirkungsweise des Triebwerkes resultieren und in ihrer Größe vom Gasdruck im Verbrennungsraum, von der oszillierenden Triebwerksmasse»der Kurbelwellendrehzahl und der momentanen Auslenkung der Pleuelstange abhängig sind. Diese Kräfte wirken in Kurbelebene normal zur Zylinderachse und drücken den Kolben gegen die Zylinderwandung, wodurch hohe Belastungen an den Verschleißflächen Kolbenschaft/Zylinderlaufbahn auftreten.The task of the pistons of internal combustion engines consists in the transmission of the gas forces to the engine and in the sealing of the combustion chamber with respect to the crank chamber. This requires that the piston undergoes an exact straight line in the cylinder. Between piston and cylinder in this case occur forces that result from the operation of the engine and in their size by the gas pressure in the combustion chamber, the oscillating engine mass »the crankshaft speed and the instantaneous deflection of the connecting rod are dependent. These forces act in the crank plane normal to the cylinder axis and press the piston against the cylinder wall, whereby high loads on the wearing surfaces piston skirt / cylinder bore occur.

Es ist eine Vielzahl ausgeführter Kolbenkonstruktionen bekannt, die alle unzulässig große Belastungen an bestimmten Umfangsstellen des Kolbenschaftes aufweisen. So ist aus "KS-Technisches Handbuch" Ausgabe 1967, Seite 108, Abb. 84 ein Tauchkolben bekannt, der neben dem KolbenbodenThere is a variety of executed piston designs known, all of which have unacceptably large loads at certain circumferential locations of the piston skirt. Thus, from "KS Technical Handbook" Edition 1967, page 108, Fig. 84, a plunger known, in addition to the piston head

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und der Ringpartie aus einem annähernd gleichstarken zylindrischen Kolbenschaft mit angegossenen Naben zur Aufnahme des Kolbenbolzens besteht. Bei diesem Kolben ist ein erhöhter Verschleiß am Kolbenschaft im Bereich der Verbindung Nabe mit dem Kolbenschaft zu verzeichnen. An diesen Stellen tritt verstärkt ein Durchbrechen des Schmierfilms ein, so daß in der Folge auch.Fresser entstehen.and the ring portion consists of an approximately equally strong cylindrical piston skirt with molded hubs for receiving the piston pin. In this piston, an increased wear on the piston skirt in the region of the connection hub is recorded with the piston skirt. At these points occurs an increased breaking of the lubricating film, so that arise in the episode auch.Fresser.

Aus der DE-OS 262^ I9I ist ein höher belastbarer Kolben aus hochfestem Werkstoff bekannt, bei dem die Verbindung von den Naben zum Kolbenschaft durch Stege hergestellt wird, die in Richtung der Normalkräfte verlaufen. Einen weiteren bekannten Kolbentyp für höhere Belastung zeigt die DE-OS 2253 868. Dieser Kolben besitzt einen Kolbenschaft, der durch Zurück- .. setzen der Schaftwandung im Bereich der Naben kastenförmig gestaltet ist_o From DE-OS 262 ^ I9I a higher loadable piston made of high-strength material is known in which the connection is made from the hubs to the piston shaft by webs which extend in the direction of the normal forces. Another known piston type for higher load, DE-OS 2 253 868. This piston has a piston shaft set by rewind .. the stem wall is designed box-shaped area of the hub _o

Auch bei diesen beiden Kolbenkonstruktionen wurden durch Messungen hohe Gleitbahndrücke im Bereich der Befestigung der Naben am Kolbenschaft festgestellt. Beim Einsatz der Kolben zeigt sich an diesen Stellen ein starker Verschleiß. I)¹Ur den Einsatz bei hohen Zünddrücken'sind bereits Tauchkolben nach H. Moebus "Kolben für mittelschnellaufende Dieselmotoren" Seite V, Abb. ö KS-Kolloquium 1974 bekannt, die mit abgesetzten Naben versehen sind, wobei dieser unmittelbar die Naben bildet. Bei diesem und auch einem weiteren aus der DE-OS 23Oi? 85? bekannten Kolben mit durchgehender Nabe besteht ebenfalls in dem kritischen Bereich des Übergangs von Nabe zum Kolbenschaft die gröiäte Belastung zwischen üolbenschaft und Zylinderlaufbahn. Der dadurch hervorgerufene Verschleiß und das Entstehen von Fressern vermindern die Lebensdauer und damit den Gebrauchswert von Kolben und Brennkraftmaschinen und erhöhen den Wartungs- und Reparaturaufwand für Brennkraftmaschinen.Also in these two piston designs high slideway pressures in the area of attachment of the hubs on the piston skirt were determined by measurements. When using the pistons shows at these points a strong wear. I) ¹ Ur the use at high Zünddrücken'is already plunger to H. Moebus "piston for medium-speed diesel engines" page V, Fig. Ö KS colloquium 1974 known, which are provided with stepped hubs, which directly forms the hubs. In this and another from DE-OS 23Oi? 85? known piston with a continuous hub is also in the critical region of the transition from hub to piston shaft, the gröiäte load between Üolbenschaft and cylinder bore. The resulting wear and the emergence of scavengers reduce the life and thus the usefulness of pistons and internal combustion engines and increase the maintenance and repair costs for internal combustion engines.

- 3 -' 2,t 4 §40- 3 - '2, t 4 §40

Ziel der Erfindung Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Tauchkolben für Brennkraftmaschinen, die am Kolbenschaft einen geringen Verschleiß aufweisen und somit durch eine hohe Lebensdauer zur Gebrauchswertverbesserung der Brennkraftmaschinen beitragen.The object of the invention is to provide plungers for internal combustion engines, which have low wear on the piston shaft and thus contribute to the utility value improvement of the internal combustion engine through a long service life.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Tauchkolben für Brennkraftmaschinen so zu verändern, daß durch eine günstige Gestaltung der Nabenbefestigung bzw. des Be-. reiches Übergang Nabe zum Kolbenschaft eine Vergleichmafiiguttg der Gleitbahndrücke erreicht wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zusätzlich zur Nabenbefestigung in Wirkrichtung der Normalkräfte liegende Stützelemente im Bereich zwischen den Naben und dem Kolbenschaft angeordnet sind. Die Stützelemente sind dabei entweder massiv ausgeführt und Bestandteil der Nabenbefestigung oder mit ein oder mehreren Aussparungen in waagerechter oder senkrechter Anordnung versehen. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Stützelemente in bezug auf die Nabenachse ein- oder beidseitig angeordnet sind.The invention has the object to change the known plunger for internal combustion engines so that by a favorable design of the hub attachment or the loading. rich transition hub to the piston skirt a Vergleichmafiiguttg the Gleitbahndrücke is achieved. According to the invention the object is achieved in that in addition to the hub attachment in the direction of action of the normal forces lying support elements are arranged in the region between the hubs and the piston skirt. The support elements are either solid and part of the hub mounting or provided with one or more recesses in a horizontal or vertical arrangement. A further embodiment of the invention is that the support elements are arranged on one or both sides with respect to the hub axle.

Ausführungsbeispiel .,wEmbodiment., W

Die Erfindung wird nachstehend an meKrfren Ausführungsbei-The invention will be described below with reference to drawings.

, . ' ',,"' "^: '"'-if.' spielen näher erläutert. In der 'Zugehörigen Zeichnung zeigen: ,. '' ,, "' " ^: '"'-if.' Play explained in more detail In the 'Associated drawing show:

Fig. 1: einen Querschnitt" durch die'Nabenachse eines Leichtmetallkolbens, .1 shows a cross section "through the hub axis of a light metal piston,.

Fig. 2: einen Querschnitt durch die Nabenachse eines Kolbens aus hochfestem Werkstoff,2 shows a cross section through the hub axle of a piston made of high-strength material,

Fig. 3? einen Querschnitt durch einen,Kolben mit abgesetzten Naben oberhalb der Kolbenachse,Fig. 3? a cross section through a piston with offset hubs above the piston axis,

Fig. 4: einen Querschnitt durch einen Kolben mit abgesetzten Naben unterhalb der Nabenachse,4 shows a cross section through a piston with offset hubs below the hub axle,

Fig. 5ϊ einen Längsschnitt durch das Unterteil eines gebauten Kolbens mit durchgehender Nabe senkrecht zur Nabenachse,5ϊ is a longitudinal section through the lower part of a built piston with a continuous hub perpendicular to the hub axle,

Fig. 6: einen Querschnitt durch die Nabenachse eines Leichtnietal Iko Ib ens und6 shows a cross section through the hub axle of a Leichtnietal Iko Ib ens and

Fig. 7: einen Längsschnitt durch einen Leichtmetallkolben senkrecht zur ^abenachse. ;Fig. 7: a longitudinal section through a light metal piston perpendicular to the Abenachse. ;

An den Fig. 1 bis 5 wird die Anwendung der Erfindung an verschiedenen Kolbenausführungen gezeigt , wobei die Schnitthälften jeweils die bisherige Konstruktion ohne Stützelemente und die neue Konstruktion mit Stützelementen beinhalten. Der Kolbenschaft 1 der dargestellten Kolben besitzt Naben 2, die der Aufnahme der Kolbenbolzen dienen. In Fig. 1 sind die mit dem Kolbenschaft 1 verbundenen Naben 2 durch zusätzliche, massiv ausgeführte Stützelemente 3 gegenüber dem Kolbenschaft 1 abgestützt. Die Stützelemente 3 erstrecken sich zwischen den Nabenaußenkanten 4 und der Schaftinnenseite 5 in Wirkrichtung der Normalkräfte. .In Figs. 1 to 5, the application of the invention is shown on different piston designs, wherein the cut halves each include the previous construction without support elements and the new construction with support elements. The piston skirt 1 of the piston shown has hubs 2, which serve to receive the piston pin. In FIG. 1, the hubs 2 connected to the piston skirt 1 are supported by additional, solidly executed supporting elements 3 with respect to the piston skirt 1. The support elements 3 extend between the hub outer edges 4 and the shaft inner side 5 in the effective direction of the normal forces. ,

In Fig. 2 sind die Naben 2 über Stege 11 mit dem Kolbenschaft 1 verbunden. Zwischen den Nabenaußenkanten 4· und der Schaftinnenseite 5 befinden sich wiederum massiv gestaltete Stützelemente 3·In Fig. 2, the hubs 2 are connected via webs 11 to the piston skirt 1. Between the hub outer edges 4 · and the shaft inner side 5 are again solidly shaped support elements 3 ·

Die beiden Schnitte durch einen Kolben mit abgesetzten Naben gemäß Fig. 3 und Λ zeigen ebenfalls die Anordnung der Stützelemente 3 zwischen den Nabenaußenkanten 4 und der Schaftinnenseite 5·The two sections through a piston with stepped hubs according to FIGS. 3 and 3 also show the arrangement of the support elements 3 between the outer edges 4 of the hub and the inner side of the shaft 5.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 verläuft das Stützelement 3 einerseits von der Nabenunterkante 8 zur Schaftinnenseite 5 und andererseits von der Nabenaußenkante 4 zur oberen Öffnung 9 im Kolbenunterteil 10. '. In the embodiment according to FIG. 5, the support element 3 extends on the one hand from the lower edge of the hub 8 to the inner side of the shaft 5 and on the other hand from the outer edge 4 of the hub to the upper opening 9 in the piston lower part 10 '.

In der Fig. 6 ist das Stützelement 3 mit senkrecht angeordneten Aussparungen 6 und in Fig. 7 nri-t waagerecht angeordneten Aussparungen 7 versehen. .6, the support member 3 with vertically arranged recesses 6 and in Fig. 7 nri-t horizontally arranged recesses 7 is provided. ,

Die Anordnung der Stützelemente 3 erfolgt in Abhängigkeit von der Richtung der maximalen Normalkraft ein-.oder beidseitig in Bezug auf die Nabenachse. Bei gemischgeschmierten Brenn-The arrangement of the support elements 3 takes place in dependence on the direction of the maximum normal force on one or both sides with respect to the hub axle. For mixed-lubricated burners

kraftmaschinen ist die beidseitige Anordnung der Stützelemente 3 vorteilhaft, während bei allen übrigen Brennkraftmaschinen im allgemeinen die einseitige Anordnung ausreichend ist.engines, the two-sided arrangement of the support elements 3 is advantageous, while in all other internal combustion engines in general, the one-sided arrangement is sufficient.

Durch die Anordnung der Stützelemente 3 wird erreicht, daß die vom Triebwerk ausgehenden Normalkräfte über eine große wirksame Fläche vom Kolbenschaft 1 auf die Zylinderlaufbahn übertragen werden. Es wird damit ein Abbau der maximalen Gleitbahndruckspitzen und eine Reduzierung des Verschleißes erreicht sowie ein Durchbrechen des Schmierfilmes und das Entstehen von Fressern y/eitgehend verhindert.The arrangement of the support elements 3 ensures that the normal forces emanating from the engine are transmitted over a large effective area from the piston skirt 1 to the cylinder bore. It is thus achieved a reduction in the maximum Gleitbahndruckspitzen and a reduction in wear and a breakthrough of the lubricating film and the emergence of eaters y / vit prevented.

Claims

• ν

Erfindungsarispruch

1. plunger., In particular for internal combustion engines, in one or more parts, comprising ^: a circular piston crown and a ring portion and subsequent piston shaft, which includes one or two hubs, characterized in that in addition to the hub attachment in the direction of normal forces lying support elements (3 ) are disposed in the region between the hubs (2) and the piston skirt (1). .

2. plunger, according to item 1, characterized in that

the support elements (3) made massive and are part of the hub mounting.

3. plunger, according to item 1, characterized in that the support elements (3) are provided with one or more recesses (6, 7) in a vertical or horizontal arrangement.

4. plunger according to item 1 to 3i, characterized in that the support elements (3) with respect to the hub axle are arranged on one or both sides.

For this Z sides drawings