DD159190A5

DD159190A5 - Kolben fuer eine maschine mit hin-und hergehenden kolben,insbesondere fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DD159190A5
Application number: DD81230304A
Authority: DD
Inventors: Bernard Munoz; Eric Tavenne
Original assignee: Semt
Priority date: 1980-05-30
Filing date: 1981-05-26
Publication date: 1983-02-23
Also published as: NO157390B; IN155862B; ES8202913A1; ES501771A0; DK155892B; FI811624L; FI67131C; BR8103244A; FI67131B; PL231374A1; NO811816L; EP0041416A1; FR2483521B1; DK155892C; AU6991081A; FR2483521A1; NO157390C; SU1102490A3; DK237881A; DE3164126D1

Abstract

Waehrend das Ziel der Erfindung darin zu sehen ist die Standzeiten des Kolbens zu erhoehen, die Kuehlwirkung in Schwerpunktbereichen zu verbessern und eine servicefreundliche Anordnung bereitzustellen, besteht die Aufgabe darin, eine bessere Verteilung der Beanspruchungen, eine bessere Steifigkeit und mechanische Festigkeit durch eine unterschiedliche Struktur zu gewaehrleisten. Der Kolben (1) ist ueber einen Kolbenbolzen (23) mit dem zugeordneten Pleuelstangenkopf (25) gelenkig verbunden und besteht aus einem Kolbenboden (2) und einem Kolbenkoerper (3), die mit Hilfe von Befestigungszapfen bzw. Stiften (15) miteinander verbunden sind. Der Kolbenboden (2) besitzt eine mittlere Ausnehmung (5), welche einen Teil einer Kuehlkammer bildet, waehrend der Kolbenkoerper (3) mit einer mittleren ausgehohlten Lagerstelle (8) versehen ist, deren Ausnehmung (9) das andere Teil der genannten Kuehlkammer bildet und mit radialen Rippen versehen ist. Die mittlere Lagerstelle (8) ist ueber einen flachen ringfoermigen Umfangskranz (12) an den Aussenmantel (11) des Kolbenkoerpers (3) angeschlossen. Die an den Kolbenboden (2) angrenzende Endflaeche des Kranzes (12) bildet eine Verbindungs- oder Beruehrungsflaeche mit dem entsprechenden Teil des Kolbenbodens (2). Die Dieselmotoren sind ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung.

Description

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Kolben für eine Maschine mit hin- und hergehenden Kolben, insbesondere für eine-Brennkraftmaschine

Anwendungsgebiet der Erfindung . '

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen einen Kolben für eine Maschine mit hin- Und hergehenden Kolben, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, wie z. B» einen Dieselmotor, und bezieht.sich insbesondere auf einen Kolben-, welcher durch einen Kolbenbolzen mit einem Pleuelstangenkopf gelenkig verbunden ist. . "

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind Dieselmotoren«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In dem größten Teil der bekannten Kolben ist der Kolbenbolzen in einer Kolbenbolzenbüchse sowie in zwei voneinander getrennten, mit dem Kolben fest verbundenen und beiderseits des zugeordneten Pleuelstangenkopfes angeordneten Lagern drehbar eingebaut.

Unter diesen Bedingungen sind die Beanspruchungen nur örtlich im Bereich der Lager auf den Kolbenbolzen wirksam, so daß letzterer hauptsächlich Scherbeanspruchungen ausgesetzt wird. Dadurch muß' der höchste Verbrenhungsdruck beschränkt werden.

Gemäß PR-PS 2 246 742 ist ein Kolben anderer Art bekannt, bei welchem der Kolbenbolzen sich über seine gesamte Länge in eine halbkreisförmige, im wesentlichen querliegend ange-

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ordnete Wiege abstützt, welche mit dem Kolbenkörper aus einem Stück hergestellt ist und an jedem Ende mit einem kreisförmigen Lager, welches das entsprechende Ende des Kolbenbolzens umgibt und keine Buchse besitzt, versehen ist β Der Kolbenstangenkopf weist in diesem Pail kein Lager sowie keine Kolbenbalzenbuchse auf und hat vielmehr die Form eines Blockes, welcher mit Hilfe von Zapfen bzw. Stiften, die in Längsrichtung einigermaßen elastisch verformbar sind, mit dem Kolbenbolzen unmittelbar fest verbunden ist. Mit . einer derartigen Anordnung des Kolbenbolzens können die ' genannten .Nachteile behoben werden« '.

In den schon bekannten, einteiligen oder zweiteiligen Kolben, insbesondere für große Motoren, hauptsächlich Dieselmotoren, erfordern die zwangsweise vorhandenen Ausnehmungen zum Umlauf des Kühlmittels in dem Kolbenboden eine verhältnismäßig feine Konstruktion mit dünnen Wandungen, damit die Wärme besser abgeführt werden kann. Im Falle eines Kolbens aus zwei Teilen, nämlich aus jeweils einem Kolbenboden und einem Kolbenkörper, muß die Verbindung des Kolbenbodens mit dem Kolbenkörper in Abhängigkeit von den mechanischen Beanspruchungen und Warraebeanspruchungen, welchen der Kolben ausgesetzt wird, gestaltet werden. ' - .

In dem zweiteiligen, in der vorgenannten Patentschrift beschriebenen Kolben besitzt der Kolbenboden in seiner kolbenkörperaeitigen Endfläche eine mittlere Ausnehmung, die die Hauptkühlkammer bildet, sowie eine ringförmige Ausnehmung, die eine Hilfskühlkammer bildet und in unmittelbarer Uähe des Umfanges .der Kolbenbbdenendfläche vorgesehen ist. Die ringförmige Endfläche des Kolbenbodens, welche zwischen der mittleren Ausnehmung und der ringförmigen Ausnehmung begrenzt ist, bildet eine Kontaktfläche zwischen dem Kolbenboden und dem Kolbenkörper. Die End-

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fläche des Kolbenkörpers, welche an den Kolbenboden angren-· zend angeordnet ist, besitzt ebenfalls eine mittlere Ausnehmung und eine, ringförmige Ausnehmung, die jeweils mit der mittleren Ausnehmung und der ringförmigen Ausnehmung des Kolbenbodens in Verbindung gesetzt sind«, Die Verbindung des Kolbenbodens mit dem Kolbenkörper wird mit Hilfe von Stiften bzw. Zapfen durchgeführt, welche durch die Verbindungsebene beider Teile hindurch geführt sind.-'

Es wird darauf hingewiesen, daß diese Verbindung an einer Stelle vorgesehen ist, die von dem Umfang des Kolbenbodens und des. Kolbenkörpers verhältnismäßig entfernt_:liegt. Unter diesen Bedingungen besteht zwischen dem Kolbenboden und dem Kolbenkörper, insbesondere am Umfang derselben, d„ h. im Bereich der Kolbenringe, keine richtige Verteilung der ausgeübten Beanspruchungen.

Ziel -der Erfindung ' ' ·

'Das Ziel der Erfindung besteht darin,- einen Kolben für eine Maschine mit hin- und hergehenden Kolben, insbesondere für eine Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art zu auszubilden, daß die Standzeit des Kolbens erhöht, seine Kühlwirkung in Schwerpunktbereichen verbessert und darüber hinaus eine servicefreundliche Anordnung geschaffen wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kolben der vorgenannten, in der genannten französischen Patentschrift beschriebenen Art.zu schaffen, der sich jedoch von letzterem durch folgende Merkmale- unterscheidet*

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-· unterschiedliche Struktur, insbesondere im Bereich der Verbindungsfläche zwischen dem Kolbenboden und dem Kolbenkörper, um eine bessere Verteilung der Beanspruchungen, eine bessere Steifigkeit 'sowie eine sichere mechanische Festigkeit zu erzielen; .

- bessere Zugänglichkeit zu den Befestigungszapfen des Kolbenbodens und des Kolbenkörpers; und

- wirksameres Kühlsystem, insbesondere in Höhe des Kolbenbodens. '

Zu diesem Zweck schlägt die vorliegende Erfindung einen Kolben für eine Maschine mit hin- und hergehenden Kolben, insbesondere für eine Brennkraftmaschine vor, der durch einen Kolbenbolzen mit dem zugeordneten Pleuelstangenkopf gelenkig verbunden ist und aus zwei Teilen, nämlich einem Kolbenboden und einem Kolbenkörper, besteht, welche z. B. mit Hilfe von Zapfen bzw. Stiften miteinander verbunden · sind, wobei der Kolbenboden in seiner kolbenkörperseitigen Endfläche eine mittlere Ausnehmung aufweist, die ein Teil einer Kühlkammer bildet, deren anderes Teil durch eine zentrale Ausnehmung in der an den mittleren Bereich des Kolbenkörpers angrenzenden Endfläche gebildet ist, wobei dieser Kolben außerdem ein Kühl- und Schmiersystem besitzt und dadurch gekennzeichnet ist, daß der mittlere Bereich des Kolbens durch eine im wesentlichen zylinderförmige ' ausgehöhlte Lagerstelle gebildet ist, daß die Verbindung zwischen dieser Lagerstelle und der zylinderförmigen Umfangsfläche des Kolbenkörpers über einen ringförmigen, am Umfang angeordneten Kranz erfolgt, dessen flache Oberseite zu dein Kolbenbolzen rechtwinklig angeordnet, durch eine mit oder ohne Spielraum sowie mit oder'ohne Dichtung in der Ausnehmung des Kolbenbodens zentrierte Schulter nach innen begrenzt ist und dabei die Verbindungsfläche zwischen

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Kolbenboden und Kolbenkörper bildet, und daß die flache ringförmige Urafangsfläche des Kolbenbodens, die sich um die Ausnehmung des Kolbenbodens erstreckt, sich auf die Oberseite des' ringförmigen Kranzes abstützt, während die im wesentlichen zylinderförraige Ausnehmung der genannten Lagerstelle in dem Kolbenkörper zur besseren Verteilung der- durch den- Kolbenboden übertragenen Beanspruchungen mit radialen Rippen versehen ist.

Gemäß einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung hat die in dem Kolbenboden vorgesehene-Ausnehmung im wesentlichen die Form eines Gewölbes bzw. eines Korbbogens, so daß durch diese Abstützanordnung der Kolbenboden sich nach Art eines selbsttragenden Gewölbes, dessen Widerstandsfähigkeit umso besser ist als die Last groß ist, verhalten kann. .

Gemäß einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung sind in der zylinderförmigen Umfangsfläche des Kolbenkörpers zur unmittelbaren Zugänglichkeit zu den Befestigungsstiften des Kolbenbodens und des Kolbenkörpers zwei Öffnungen vorgesehen, wobei jeder Befestigungsstift durch ein zugeordnetes Loch hindurch, welches in dem ringförmigen Umfangskranz der mittleren Lagerstelle des Kolbenkörpers vorgesehen ist, geführt und in ein in dem Kolbenboden zumindest teilweise mit Gewinde versehenes Sackloch eingesetzt ist. Die genannten Stifte sind dabei durch' den Kolbenkörper hindurch und in Richtung ihrer Achse von außen her unmittelbar zugänglich.

lach einem weiteren Merkmal ist.der Kolben dadurch gekennzeichnet, daß in der zy.linderförmigen Urafangs fläche des Kolbenkörpers zum Einbau des Kolbens und zum unmittelbaren Zugang zu den Befestigungsstiften, die die Verbindung ' · zwischen Kolbenboden und Kolbenkörper ermöglichen, mindestens zwei Bohrungen vorgesehen sind.

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In an sich bekannter Weise besitzt der Kolbenbolzen in seinem mittleren Bereich ein Auge, in welche das freie Ende des zugeordneten Pleuelstangenkopfes, welcher über mindestens einen in Längsrichtung elastisch verformbaren Befestigungszapfen mit dem Kolbenbolzen unmittelbar fest verbunden ist, aufgenommen wird. Außerdem ist der Kolben-' bolzen in einem in Porm einer halbkreisförmigen Wiege ausgebildeten Lager aufgenommen, welches an der kolbenbodenseitigen Endfläche der mittleren Lagersteile des Kolbenkörpers angeordnet und an jedem Ende mit einem ringförmigen Lager versehen ist, welches das zugeordnete Ende des Kolbenbolzens unmittelbar aufnimmt. . '

Gemäß nach einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung umfaßt das Kühl- und, Schmiersystem eine in dem genannten Auge des Kolbenbolzens ausgearbeitete Nute, die sich senkrecht zum Kolbenbolzen erstreckt und in Bezug auf die Quermittelebene desselben symmetrisch angeordnet ist, wobei diese Nute an ihrem oberen Ende mit zwei erweiterten Stellen versehen ist, die in der senkrechten Mittelebene des Kolbenbolzens im wesentlichen die Form eines gleichwinkligen Trapezes besitzen und daß diese Nute mit dem Ende eines Kühl- und Schmiermittelzufuhrkanals, der sich in dem zugeordneten Pleuelstangenkörper erstreckt und an die Endfläche des Pleuelstangenkopfes mündet, in Verbindung gesetzt ist.

Gemäß nach einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung sind in dem Kolbenbolzen zwei schräggeneigte Schmierkanäle vorgesehen, die jeweils an einem Ende in zwei schräggeneigte Flächen der genannten Erweiterungen der Nute münden, während beide anderen Enden dieser schräggeneigten Kanäle jeweils in zwei kreisförmige Nuten münden, die senkrecht zu den ringförmigen Kolbenbolzenlagern in beiden Enden des Kolbenbolzens jeweils vorgesehen sind. '

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Die in dem Kolbenbolzen vorgesehene Nute steht ebenfalls mit der Kuhlkammer in Verbindung und gemäß.einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung zur Verbesserung der Kühlwirkung umfaßt die in dem Kolbenboden ausgearbeitete Ausnehmung die ein Teil der Kühlkammer bildet, vorzugsweise eine Vielzahl von Sacklöchern, welche es dem Kühlmittel ermöglichen, bis zu den heißesten Stellen des Kolbenbodens zu gelangen, ohne daß dabei die mechanische Festigkeit dieses Teiles des Kolbens abgeschwächt wird.

Der Kolben ist in einer weiteren Modifizierung dadurch ge-, kennzeichnet, daß die in dem Auge des Kolbenbolzens vorgesehene Nute über zwei jeweils in dem Kolbenbolzen und der Lagerstelle des Kolbenkörpers vorgesehene Kanäle mit der Kühlkammer in Verbindung steht, wobei der den Kolbenbolzen durchsetzende Kanal in eine gleichlaufend zur Kolbenachse verlaufende lute mündet und sich teilweise entlang einer Mantellinie des genannten Kolbenbolzens erstreckt, während der andere in der mittleren Lagerstelle des Kolbenkörpers vorgesehene Kanal an seinem kolbenbolzenseitigen Ende in eine kurvenförmige lute mündet, die zur dauernden Speisung der Kühlkammer mit Kühlmittel' während den Hubbewegungen des Kolbens in der Innenwand der genannten Wiege des Kolbenkörpers bearbeitet ist.

Ein weiteres Merkmal des Kolbens ist auch darin zu sehen, daß er mit Verstärkungsrippen versehen ist, die zwischen der äußeren U.mfangsfläche der mittleren Lagerstelle des Kolbenkörpers und dem äußeren Umfangsmantel dieses Kolbenkörpers vorgesehen sind. ' · .

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Schließlich besteht ein Merkmal des Kolbens auch darin, daß der Außenmantel des.Kolbenkörpers mit mindestens zwei ζ. B. diametral entgegengesetzt angeordneten Bohrungen versehen ist, welche einerseits den Ein- oder Ausbau der Befestigungsstifte, die die Verbindung zwischen Kolbenboden und Kolbenkörper herstellen, und andererseits die Anbringung des Kolbenbolzens in die genannte Wiege, des Kolbenkörpers ermöglichen. .

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Das Vorhandensein einer Hute in dem Kolbenbolzen ist besonders vorteilhaft, wenn der Pleuelstangenkörper im Querschnitt die Form eines H aufweist und wenn der Kiihl- und Schmiermittelzufuhrkanal gegenüber der Längsachse der Pleuelstange seitlich versetzt angeordnet ist* Durch eine derartige Nute wird bei der Montage die symmetrische Anordnung des Kolbenbolzens gewährleistet.

Ausflihrungsbeispiel

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher erläutert.

Es zeigen: . ·

Mg. 1: eine Darstellung im Längsschnitt des erfindungsgemäßen Kolbens;

Fig. 2: einen Schnitt gemäß der Linie H-II der Fig. 1

Fig. 3: einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie IH-III der Fig. 1 -und

Fig. 4: einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 1.

Der in den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1 und 2 dargestellte Kolben besteht aus zwei Teilen, und zwar einem Kolbenboden 2 und 'einem Kolbenkörper 3. Der Kolbenboden und der Kolbenkörper 3 sind im wesentlichen zylinderförmig ausgeführt und koaxial in gegenseitiger Verlängerung angeordnet«, ' · .

Mehrere gleichlaufend und voneinander getrennte Rinnen 4 sind' in der sylinderf öraigen Uwfangsflache des Kolbenboöens

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2 vorgesehen und dienen jeweils zur Aufnahme eines nicht dargestellten Kolbenringes, Alle Kolbenringe sind daher durch den Kolbenboden 2 getragen.

Die gegenüber dem Kolbenkörper 3 angeordnete Endfläche des Kolbenbodens 2 besitzt eine zentrale Ausnehmung 5, die das erste Teil einer inneren Kühlkammer des Kolbens bildet. Diese zentrale Ausnehmung 5 weist folgende Merkmale auf:

-sie ist vorzugsweise in Form eines Gewölbes, z. B. eines Korbbogens ausgeführt, so daß durch diese Abstützanordnung der Kolbenboden 2 sich nach Art eines selbsttragenden Gewölbes, dessen Widerstandsfähigkeit uiaso besser ist · als die Last groß ist, verhalten kann;

- in Höhe der an den Kolbenkörper 3 angrenzenden Endfläche des_Kolbenbodens 2 begrenzt diese Ausnehmung 5 eine flache •ringförmige Umfangsfläche 6, die senkrecht zur Kolbenachse angeordnet ist und die Verbindungs- bzw. Berührungsfläche zwischen Kolbenboden 2 und Kolbenkörper 3 bildet und

- sie ist im Inneren des Kolbenbodens 2 durch zahlreiche Sacklöcher 7 mit flachem oder kugelförmigem Boden ver-. längert, um das Volumen der Hauptkühlkammer des Kolbens zu vergrößern, aber hauptsächlich um bis zu den heißesten Stellen des Kolbenbodens 2 zu reichen, ohne das dabei die mechanische Widerstandsfähigkeit dieses Teiles des Kolbens abgeschwächt wird.

Der Kolbenkörper 3 ist mit einer mittleren ausgehöhlten Lagerstelle 8 versehen* Diese Lagerstelle 8 besitzt in Höhe ihrer gegenüber dem Kolbenboden 2 angeordneten Endfläche eine zentrale Ausnehmung 9? die im wesentlichen zylinder- förmig ausgebildet ist und folgende Merkmale aufweist:

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- diese Ausnehmung 9 ist als zweites Teil der Hauptkühlkammer , des Kolbens ausgeführt und

- sie ist rait zahlreichen radialen Rippen 10 versehen, damit sie auf den Kolbenboden übertragenen Beanspruchungen besser verteilt werden. ' . '

Die mittlere Lagerstelle 8 schließt sich über einen flachen, senkrecht zur Kolbenachse angeordneten ringförmigen Urnfangskranz 12 an den äußeren zylinderförmigen Ma-ntel 11 des Kolbenkörpers 3 an. Die obere Endfläche des Kranzes 12,. welche dem Kolbenboden 2 zugewandt ist, stellt die Verbindungs- bzw. Berührungsfläche dar, auf welche sich die ringförmige Umfangsflache 6 de3 Kolbenbodens 2 abstützt. Der Kranz 12 ist an seinem oberen, an den Kolbenboden 2 angrenzenden Ende durch eine Schulter 13» die in der Ausnehmung 5 des Kolbenbodens 2 mit oder ohne Spielraum sowie mit oder ohne Dichtung 14 zentriert angeordnet ist, nach innen begrenzte-

Die Verbindung zwischen dem Kolbenboden 2 und dem. Kolbenkörper 3 erfolgt mit Hilfe von zahlreichen Befestigungsstiften 15, die jeweils die Verbindungsebene, die durch die jeweiligen gegenüberliegend angeordneten Urafangsendflächen des Kolbenbodens 2 und des Kranzes. 12 des Kolbenkörpers 3 begrenzt; ist, durchsetzen. Ein Führungsbolzen 16 (Fig. 2) dient zum richtigen Einbau des Kolbenbodens 2 auf dem Kolbenkörper 3. '

Jeder Befestigungsstift T5 durchsetzt eine zugeordnete Bohrung 17₉ die in dem ringförmigen Kranz. 12 des Kolbenkörpers 3 ausgearbeitet ist, und wird in ein zumindest teilweise mit Gewinde versehenes-Loch 13, welches in dem Kolbenboden 2 gegenüber der Bohrung 17 vorgesehen ist, eingesetzt. Joder Befestigungsstift 15 wird durch eine Mutter 19 festgehalten, welche um das freie Ende dieses Stiftes,

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welches über die dem Kolbenboden .2 abgewandte Endfläche des Kranzes 12 hinausragt, geschraubt ist. Um diese Verbindung zu ermöglichen, ist der A uß enurafa ngsniant el 11 des Kolbenkörpers 3 vorzugsweise mit mindestens zwei Bohrungen 20 versehen, welche z. B. diametral entgegengesetzt angeordnet sind und den unmittelbaren Ein- und Ausbau der Befestigungsstifte 15 ermöglichen. Diese Befestigungsstifte sind ebenfalls von außen her durch den Kolbenkörper 3 hindurch, wie das in Pig. 1 gezeigt ist, unabhängig von den Bohrungen 20 und ohne · vorherigen Ausbau zugänglich. . .

Die Endfläche der mittleren Lagerstelle -8' des Kolbenkörpers 3, welche dem Kolbenboden 2 abgewandt ist, besitzt eine Ausnehmung 21 in Form einer im wesentlichen halbkreisförmigen Wiege, die an jedem Ende mit einem ringförmigen Lager-bzw. einem ringförmigen Auge 22 endet. . .

Der Kolbenbolzen 23, der senkrecht zur Achse des Kolbens 1 angeordnet ist, ist in der Ausnehmung 21 unmittelbar aufgenommen und an jedem Ende durch das zugeordnete Lager bzw, die zugeordnete Auge 22 der Ausnehmung 21" abgestützt. Der Kolbenbolzen 23 wird durch eine der Bohrungen 20 des Kolbenkörpers 3 in die Ausnehmung 21 eingesetzt.

Der Kolbenbolzen 23 umfaßt in seinem mittleren Bereich eine Ausnehmung 24, in welcher .das freie Ende des Pleuelstangenkopfes 25, der durch mindestens einen in Längsrichtung elastisch verformbaren Befestigungsstift 26 mit dem Kolbenbolzen 23 unmittelbar fest verbunden ist, gelagert ist.

Bei der Ausführungsform der Pig. 1 und 3 hat der Pleuelstangenkopf 25 die Porin eines vollen quaderförmigen Blockes, während im Querschnitt der Pleuelstangenkörper 25a H-förrnig ausgeführt ist, so daß jeder Stift 26 zwischen dem Pleuel-

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stangenkopf 25 und dem Kolbenbolzen 23 ohne Schwierigkeit eingebaut werden kann.' Insbesondere durchsetzt jeder Stift 26 eine erste Bohrung 27 in dem' Pleuelstangenkopf 25 und dann eine Sackbohrung 28 in dem Kolbenbolzen .23> die zum Teil mit Gewinde versehen ist und gegenüber der Bohrung.27 endet. Eine Mutter 29 dient zur Blockierung des Stiftes

Der erfindungsgemäße Kolben 1 umfaßt ein Schmier- und Kühlsystem, weichern das Schmier- und Kühlmedium durch einen Kanal 30, welcher in dem Pleuelstangenkörper bearbeitet ist und bis zur Endfläche.des Pleuelstangenkopfes 25 reicht, zugeführt wird. Bei dem' in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kanal 30 in Bezug auf die Achse der Pleuelstange versetzt angeordnet und durchsetzt den Pleuelstangenkörper 25a- in Höhe eines durch den H-förmigen Querschnitt des .Pleuelstangenkorpers 25a gebildeten Steges-, d. ho in Höhe eines stärkeren Teiles, damit die Pleuelstange nicht abgeschwächt wird.

An der Endfläche des Pleuelstangenkopfes 25 mündet der Kanal 30 in eine Nute 31 (Fig. 2 und 3)» die in·der Ausnehmung des Kolbenbolzens -23 vorgesehen ist. Diese im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmige Nute erstreckt sich innerhalb einer zum Kolbenbolzen 23 senkrechten Ebene. An der Spitze der Hute 31 (3?ig. 1 und 3) und im wesentlichen in Richtung auf beide Enden dieser Nute hin sind zwei Erweiterungen 32 vorgesehen, Welche in der senkrechten Längsmittelebene des Kolbenbolzens 23 im wesentlichen in Form eines gleichwinkligen Trapezes-ausgeführt sind. Die flachen schräggeneigten Seiten dieser Erweiterungen 32 (Fig. 3) ermöglichen jeweils die unmittelbare Bohrung von zwei symmetrisch angeordneten schräggeneigten Schmierkanälen welche jeweils in eine kreisförrnige Nute 34 .münden, wobei diese Nuten 34 senkrecht zu dem zugehörigen ringförmigen

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lager bzw. Auge 22 in den Enden des Kolbenbolzens 23 vorgesehen sind.

Die Nute 31 steht über zwei Kanäle 35; 36 mit der'Kühlkammer, z. B. gebildet durch die Ausnehmungen 5; 9 des Kolbens 1 in Verbindung. Der Kanal 35 (Pig· 1) durchsetzt' den. Kolbenbolzen 23 und mündet in eine schraubenförmige oder zum Kolbenbolzen gleichlaufende Auskehlung 37, die zur Schmierung der Abstützstelle zwischen dem Kolbenbolzen . 23 und der Ausnehmung 21 in dem zwischen beiden Lagern 22 der Ausnehmung 21 angeordneten Bereich dient. Der Kanal 36 durchsetzt die mittlere Lagerstelle 8 des Kolbenkörpers 3 und mündet in Richtung auf den Kolbenbolzen 23 hin in eine kurvenförmige Nute 38, die in der Innenwand der Ausnehmung 21 des Kolbenkörpers 3 vorgesehen ist, Die kurvenförmige Nute 38 ist so angeordnet, daß während den Verschiebungsbewegungen des Kolbens und demzufolge den Bewegungen des Pleuelstangenkopfes zur dauernden Speisung der Kühlkammer, z. B. bestehend aus Ausnehmung 5; 9 die Verbindung dieser Uute 38 mit dem Kanal 35 ständig aufrechterhalten*wird.

Die vorstehend genannte Kühlkammer steht durch mindestens eine seitliche, in der mittleren Lagerstelle 8 des Kolbenkörpers 3 vorgesehene Bohrung 39 mit außen in Verbindung. Jede Bohrung 39 mündet in den zwischen der mittleren Lagerstelle 8 und dem Außenmantel 11 des Kolbenkörpers 3 begrenzten Bereich.

Wie es die Fig. 1 zeigt, besitzt der Uinfangskranz 12 der mittleren Lagerstelle 8-des Kolbenkörpers 3 mindestens eine Bohrung 40, die mit einem in dem Kolbenboden 2 vorgesehenen Sackloch 41 in Verbindung steht. In diesem Sa ekloch 41 mündet das Ende eines Kanals 42, dessen anderes Ende mit der lute 4, in welcher der Streifring angeordnet ist, verbunden ist. Durch diese Anordnung kann das über-

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flüssige Schmiermittel, ζ. B, das Öl, in Höhe dieses Streifringes besser abgeführt werden.

Es wird darauf hingewiesen, daß zur Erhöhung der Steifigkeit des Kolbens,; insbesondere in Höhe, des Außenmantels 11., Verstärkungsrippen 43 vorgesehen sind,die sich zwischen der Außenumfa'ngsf lache der mittleren Lagerstelle 8 und dem Außenumfangsmantel 11 des Kolbenkörpers 3 erstrecken (Pig. 1 und 4)· Diese Rippen ermöglichen außerdem eine bessere Übertragung der Beanspruchungen von dem Kranz 12 auf den ' Kolbenbolzen 23 hin.

E.in derartiger Kolben erweist sich insbesondere in Höhe der · Verbindung zwischen Kolbenboden 2 und Kolbenkörper 3 gegenüber Beanspruchungen besonders widerstandsfähig, obwohl die Verbindung bzw. Berührungsfläche verhältnismäßig gering ist.

Das Vorhandensein der Nute 31 in dem Kolbenbolzen 23. erleichtert den symmetrischen Einbau des Kolbenbolzens 23 in die Ausnehmung 21, da der Schmier- und Kühlmittelzufuhrkanal gegenüber der Achse der Pleuelstange versetzt angeordnet ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Kolbenboden 2 aus Stahl und der Kolbenkörper 3 aus Gußeisen bestehen. Der Kolbenkörper 3 ist aus Fertigungsgründen vorzugsweise aus einem Stück hergestellt.

Der erfindungsgemäße Kolben funktioniert in herkömmlicher Weise und wird demzufolge diesbezüglich nicht ausführlicher erläutert. Man möchte jedoch bemerkne, daß während der Verbrennungsphase der Kolbenbolzen 23 mit der oberen Seite der Ausnehmung 21 in Berührung, steht, so daß die Druckkräfte gleichförmig entlang des Kolbenbolzens verteilt sind. -Bei der Hubbewegung des Kolbens 1 steht der Kolbenbolzen 23 mit

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dem Unterteil der ringförmigen Lager 22 "in Berührung, d. h. daß die Reaktion örtlich begrenzt ist; dieser Umstand hat keine nachteiligen Polgen,'da die zu. diesem Zeitpunkt wirksame Trägheitskräften annähernd zehn Mal geringer als die Verbrennungsdruckkräfte sind. Die Stifte 26, welche die Verbindung zwischen dem Pleuelstangenkopf 25 und Kolbenbolzen 23 herstellen, sind vorzugsweise in Längsrichtung elastisch verformbar, d. h. daß sie sich unter Einwirkung der Trägheitskräfte durch Zug dehnen, insbesondere wenn der Kolben seine Hubbev/egung ausführt und dabei'auf die bewegliche Anordnung Pleuelstange-Kurbelwelle eine Zugwirkung ausübt.

Der erfindungsgemäße Kolben besteht aus einem Kolbenboden und einem Kolbenkörper,'die nach erfolgtem Zusammenbau eine gleichmäßige Übertragung der Beanspruchungen in Richtung auf den Kolbenbolzen hin bewirken..Da die Gefahr, daß der Kolbenboden und der Kolbehkörper sich am Außenumfang ihrer Berührungsfläche voneinander lösen, nun ausgeschlossen ist, sind die Kolbenringe besser in Stellung gehalten.

Claims

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Erfindungsanspruch

Kolben für eine Maschine mit hin- und hergehenden Kolben, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, der durch einen Kolbenbolzen mit dem zugeordneten Pleuelstangenkopf gelenkig verbunden ist und aus zwei Teilen, nämlich einem Kolbenboden und einem Kolbenkörper, besteht, die z. B. mit Hilfe von Zapfen bzw» Stiften miteinander verbunden sind, bei welchem der Kolbenboden in seiner kolbenkörperseitigen En-dfläche eine mittlere Ausnehmung aufweist, die ein Teil einer Kühlkammer bil-det, deren anderes Teil durch eine zentrale Ausnehmung in der angrenzenden Endfläche, des mittleren Bereiches des Kolbenkörpers gebildet ist, wobei dieser Kolben außerdem ein Kühl- und Schmiersystem besitzt, gekennzeichnet dadurch, daß der mittlere Bereich des Kolbenkörpers (3) durch eine im wesentlichen zylinderförmige ausgehöhlte Lagerstelle (8) gebildet ist und-daß die Verbindung zwischen letzterer und der zylinderförmigen Umfangsfläche des Kolbenkörpers (3) über einen ringförmigen, am Umfang angeordneten Kranz (12) erfolgt,, dessen flache Oberseite zu der Achse des Kolbens rechtwinklig angeordnet und durch eine in der Ausnehmung des Kolbenbodens (2) zentriert angeordnete Schulter (13) nach innen begrenzt ist, wobei die Oberseite des genannten Kranzes (12) die Verbindungsfläche zwischen Kolbenkörper (3) und Kolbenboden (2) bildet, und daß die flache ringförmige Umfangsfläche des Kolbenbodens (2), die' sich um die Ausnehmung (5) des Kolbenbodens (2) erstreckt, sich auf die Oberseite des genannten Kranzes (12) abstützt, während die im wesent lichen zylinder!"örmige Ausnehmung (9) der mittleren Lagerstelle (8) des Kolbenkörpers (3) zur besseren Verteilung der durch den Kolbenboden (2) übertragenen Beanspruchungen mit radialen Rippen (10) versehen ist.

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Kanäle (35; 36) niit der Kühlkammer (5; 9) in Verbindung steht, wobei der den Kolbenbolzen (23) durchsetzende Kanal (35) in eine gleichlaufend zur Kolbenachse verlaufende Nute (37) mündet und sich.teilweise entlang einer Mantellinie des genannten Kolbenbolzens erstreckt, während der andere in der mittleren Lagerstelle (8) des Kolbenkörpers (3) vorgesehene Kanal (36) an seinem kolbenbolzenseitigen Ende in eine kurvenförmige Nute (38) mündet,, die zur dauernden Speisung der Kühlkammer (5; 9) mit Kühlmittel während den Hubbewegungen des Kolbens (1) in der Innenwand der genannten Wiege (21) des Kolbenkörpers (3) bearbeitet ist. " ·.

2· Kolben nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausnehmung (5) in dem Kolbenboden (2) im wesentlichen in Porm eines Gewölbes, z. B. in Porm eines Korbbogens ausgeführt ist, so daß durch diese Abstützanordnung der Kolbenboden (2) sich nach Art eines selbsttragenden Gewölbes verhalten kann. ·
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindung zwischen Kolbenboden .(2) und Kolben-' körper (3) über Befestigungsstifte (15) erfolgt, die jeweils eine zugeordnete durchgehende Bohrung (17) in dem ringförmigen Kranz (12) der mittleren Lagerstelle (8) des Kolbenkörpers (3) durchsetzen und in eine in dem Kolbenboden (2) vorgesehene, zumindest zura Teil mit Gewinde versehene Sackbohrung.(18) eingesetzt sind, wobei die genannten Stifte (15) durch den Kolbenkörper (3) hindurch und in Richtung ihrer Achse von außen her unmittelbar zugänglich sind. .
4· Kolben nach Anspruch 3> gekennzeichnet dadurch, daß in der zylinderförmigen Umfangsfläche (11) des Kolbenkörpers (3) zura Einbau des Kolbens und zum unmittelbaren Zugang zu den Befestigungsstiften (.15), die die Verbindung zwischen Kolbenboden (2) und Kolbenkörper (3) ermöglichen, mindestens zwei Bohrungen (20) vorgesehen sind.
5· Kolben nach einem der vorangehenden Punkte, bei welchem der Kolbenbolzen in seinem mittleren Bereich mit einer Ausnehmung bzw. Auge versehen ist,- in welcher das freie Ende des zugeordneten Pleuelstangenkopfes, der durch mindestens einen in Längsrichtung elastisch verformbaren Stift mit dem Kolbenbolzen fest verbunden ist, aufgenommen ist, wobei dieser Kolbenbolzen in einem in Porra einer halbkreisförmigen Wiege ausgebildeten lager ange-

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ordnet ist, welches an der dem.Kolbenboden abgewandten Endfläche der mittleren Lagerstelle des Kolbenkörpers vorgesehen und an jedem Ende zur unmittelbaren Abstützung der jeweiligen Enden des Kolbenbolzens mit einem ringförmigen Lager versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß das Schmier- und Kühlsystem eine in der Ausnehmung (24) des Kolbenbolzens (23) bearbeitete Nute

(31) umfaßt, die sich in einer zum Kolbenbolzen senkrechten Ebene, symmetrisch zur Quermittelebene desselben ' erstrdckt und deren oberes Ende mit zwei Erweiterungen

(32) versehen ist, die in der senkrechten Längsmittelebene des Kolbenbolzens jeweils im wesentlichen in Form eines gleichwinkligen Trapezes ausgeführt sind, wobei diese Nute (31) wit dem Ende eines Kühl- und .Schmiermittelzufuhrkanals (30), der in dem zugeordneten Pleuelstangenkörper (25a) angeordnet ist und bis zur Endfläche des.Pleuelstangenkopfes (25) reicht, in Verbindung gesetzt ist. ' .
6. Kolben nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch j daß das genannte Schmiersystem zwei schräggeneigte, in dem Kolbenbolzen vorgesehene Kanäle (33) umfaßt, die jeweils mit einem Ende bis zu den· schräggeneigten flachen Seiten der Erweiterung (32) der Nute (31) reichen, während beide anderen Enden dieser Kanäle (33) jeweils in zwei kreisförmige Nuten (34) münden, welche senkrecht zu den ringförmigen Lagern (22), in welchen die Enden des Kolbenbolzens (23) aufgenommen sind, in den jeweiligen Enden des Kolbenbolzens bearbeitet sind.
7« Kolben nach Anspruch 5 .oder 6, gekennzeichnet dadurch, daß die in dem Auge des Kolbenbolzens (23) vorgesehene Nute (31) über zwei jeweils in dem Kolbenbolzen (-23) und der Lagerstelle (8) des Kolbenkörpers (3) vorgesehene
8. Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß er mit Verstärkungsrippen (43) versehen ist, die zwischen der äußeren Umfangsfläche der mittleren. Lagerstelle (8) des Kolbenkörpers (3)

. und dem äußeren Uiafangsmantel (11) dieses Kolbenkörpers (3) vorgesehen sind.
9. Kolben nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß

der Außenmantel (11) des Kolbenkörpers (3) mit mindestens zwei z. B. diametral entgegengesetzt angeordneten Bohrungen (20) versehen ist, welche einerseits den Ein- oder Ausbau der Befestigungsstifte (15)» die die Verbindung zwischen Kolbenboden und Kolbenkörper herstellen, und andererseits die Anbringung des Kolbenbolzens (23) in die genannte Wiege (21) des Kolbenkörpers (3) ermöglichen. .

Seilen Zeichnungen