DE10028926A1

DE10028926A1 - Gebauter Kolben

Info

Publication number: DE10028926A1
Application number: DE2000128926
Authority: DE
Inventors: Rolf Kleibl; Eberhard Kopf; Stefan Lipp; Dieter Messmer; Peter Schuerstedt
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 2000-06-10
Filing date: 2000-06-10
Publication date: 2001-12-13

Abstract

Bei einem gebauten Kolben mit einem Kolbenboden aus hochwarmfestem Material und einem die Naben beinhaltenden Unterteil, wobei Kolbenboden und Unterteil durch eine Zentralverschraubung miteinander verbunden sind, soll das Eintreten von Verbrennungsgasen in den Kolben verhindert werden. DOLLAR A Hierzu sitzt der Kolbenboden in seinem äußeren Bereich mit konischer oder balliger Auflagefläche auf dem Unterteil oder einem Zwischenteil und es ist zwischen dem Oberteil und dem Unterteil ein Trennblech angeordnet, das einen im Unterteil vorhandenen Kühlkanal von einem im Oberteil vorhandenen Hohlraum abtrennt.

Description

Die Erfindung betrifft einen gebauten Kolben nach dem Ober begriff des Anspruchs 1. Bei derartigen Kolben beinhaltet meist der Kolbenboden keine Ringnuten, sondern es werden alle Ringnuten im Unterteil vorgesehen. Dies führt dazu, daß die Trennfuge zwischen Kolbenboden und Unterteil abge dichtet werden muss, da ansonsten Gas aus dem Zylinderkopf am Feuersteg vorbei in den Kolben eindringen könnte. Ein Eindringen von Verbrennungsgasen in den Kolben führt lokal zu Schädigungen der betroffenen Oberflächen.

Eine Lösung dieses Problems wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Weiterbil dungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Erfindungsgemäße Kolben sind besonders geeignet, um in aufgeladenen Motoren bei hoher Temperaturbelastung einen hervorragenden Wir kungsgrad zu erzielen und somit den Kraftstoff optimal zu nutzen.

Durch die erfindungsgemäße konusförmige oder ballige Aufla gefläche des Oberteils auf dem Unterteil wird unabhängig vom jeweiligen Betriebszustand eine gute Abdichtung zwi schen Kolbenboden und Unterteil gewährleistet. Der Konus winkel relativ zur Kolbenlängsachse liegt vorteilhaft zwi schen 25° und 40°.

Zur Verhinderung einer plastischen Aufweitung des Konussit zes ist neben der Konus-Auflagefläche auch eine übliche, rein axiale Außenauflagefläche vorgesehen.

Der Radius der balligen Auflagefläche liegt - abhängig vom jeweiligen Kolbendurchmesser - vorteilhaft im Bereich von 8 bis 50 mm und kann im Verlauf der balligen Abstützung vari ieren, muß also nicht konstant sein. Im Regelfall wird der Radius der Auflagefläche bei 5 bis 10% vom Kolbendurchmes ser liegen. Der optimale Radius für verschiedene Tempera tur- und Zünddruckbelastungen kann unter Verwendung von marktgängigen Rechenprogrammen ermittelt werden.

Vorteilhaft ist der Radius am Kolbenboden größer als der Radius am Unterteil bzw. Zwischenstück, wobei der Radienun terschied vorteilhaft bei 1 bis 5 mm liegt. Der genannte Radienunterschied führt in Fig. 2 zu der variierenden Strichstärke im Bereich der balligen Auflagefläche.

Durch das Trennblech zwischen Unterteil und Kolbenboden wird eine Kühlung des Unterteils gewährleistet, während das Oberteil hohen Temperaturen ausgesetzt wird, und es besteht keine Gefahr, daß am Kolbenboden eine Verkokung von Kühlöl auftritt. Ferner wird ein eventuelles Eindringen von Ver brennungsgasen - falls die konische bzw. ballige Dichtung für einen kurzen Zeitraum doch einmal gasdurchlässig sein sollte - in den Kühlkanal durch das Trennblech verhindert. Somit stellen das Trennblech und die konische bzw. ballige Auflagefläche quasi zwei hintereinanderliegende Dichtungen gegen ein Eintreten von Verbrennungsgasen in den Kühlkanal dar.

Das Trennblech weist vorteilhaft eine in einem Bund liegen de, radial wirkende Ringdichtung zum Unterteil hin auf.

Wenn der Kolbenboden mit seiner äußeren Auflagefläche nicht direkt auf dem Unterteil, sondern auf einem - ggfs. eine oder mehrere Nuten beinhaltenden - Zwischenstück aufsitzt, so können dieses Zwischenstück und das Trennblech, wie ge zeichnet, einstückig hergestellt sein; es kann aber auch das Trennblech als einzelnes Teil hergestellt sein. In diesem Fall ist zwischen Trennblech und Zwischenstück eine Abdich tung vorzusehen.

Für den Fall, daß ausnahmsweise trotz der erfindungsgemäßen konusförmigen bzw. balligen Abdichtung doch Verbrennungsga se in den Hohlraum über dem Trennblech eindringen, kann ei ne Entlüftung zum Kurbelgehäuse hin zweckmäßig sein.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungs beispiels näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Kolben mit Konusabstützung im Querschnitt,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem erfindungs gemäßen Kolben mit balliger Abstützung,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem erfindungs gemäßen Kolben mit Konusabstützung.

Ein gebauter Kolben 1 besteht aus einem Kolbenboden 2, ei nem Kolbenunterteil 3 und einem zwischen Kolbenboden und Unterteil befestigten Trennblech 4. Der Kolbenboden 2 weist in seinem radial außen liegenden Bereich eine konusförmige Auflagefläche 5 auf, mit der er sich dichtend gegen das entsprechend geformte Unterteil 3 abstützt. Das Trennblech trennt einen im Unterteil liegenden mit Öl befüllbaren Kühlkanal 6 von einem Hohlraum 7 im Oberteil, der nicht mit Öl befüllt wird. Um ein Austreten von Öl aus dem Kühlkanal 6 zu vermeiden, ist am Trennblech 4 ein Bund 8 mit einer Nut 9 angeformt, in der eine Dichtung 10 liegt.

In Fig. 2 ist eine ballige Abstützung des Kolbenbodens 2 auf dem Zwischenteil 4a dargestellt. Das Trennblech 4 und das Zwischenteil 4a sind einstückig. In Fig. 3 ist eine ko nische Abstützung des Kolbenbodens 2 auf dem Zwischenteil 4a dargestellt. In beiden Fällen ist direkt neben der koni schen bzw. balligen Auflagefläche auch eine rein axiale Auflagefläche für den Kolbenboden vorgesehen.

Claims

1. Gebauter Kolben, bestehend aus einem Kolbenboden aus hochwarmfestem Material, insbesondere einem Nickelba sis-Werkstoff und einem die Naben beinhaltenden Unter teil aus Stahl, wobei Kolbenboden und Unterteil durch eine Zentralverschraubung verbunden sind, gekennzeichnet durch die Merkmale:
der Kolbenboden (2) sitzt in seinem äußeren Bereich mit konusförmiger oder balliger Auflagefläche (5) dichtend auf dem entsprechend geformten Unterteil (3) bzw. auf einem entsprechend geformten Zwischen teil (4a),
zwischen dem Kolbenboden (2) und dem Unterteil (3) ist ein Trennblech (4) befestigt, das einen im Un terteil (3) vorhandenen Kühlkanal (6) von einem im Kolbenboden (2) vorhandenen Hohlraum (7) abtrennt.

2. Gebauter Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennblech (4) einen Bund (8) mit einer das Un terteil (3) kontaktierenden Dichtung (10) aufweist.

3. Gebauter Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel, relativ zur Kolbenlängsachse, zwi schen 25° und 40° liegt.

4. Gebauter Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenboden (2) keine Nuten zur Aufnahme von Kolbenringen aufweist.