DE102008062218A1

DE102008062218A1 - Kolben für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102008062218A1
Application number: DE200810062218
Authority: DE
Inventors: Manfred Hein
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2008-12-13
Filing date: 2008-12-13
Publication date: 2010-06-24

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Kolben 1 für einen Verbrennungsmotor mit an die Unterseite des Kolbenbodens 2 angeformten Bolzennaben 5 zur Aufnahme eines Kolbenbolzens 7, der der Halterung einer Pleuelstange 8 mit kleinem Pleuelauge 17 dient. Hierbei weist sowohl die äußere Mantelfläche 12 des Kolbenbolzens 7 als auch die Innenfläche 15 des kleinen Pleuelauges 17 eine umlaufende und mittig angeordnete Nut 14 mit halbkreisförmigem Querschnitt auf, die einen umlaufenden Kanal 16 mit kreiförmigem Querschnitt bilden. Zur Fixierung der Pleuelstange 8 auf dem Kolbenbolzen 7 und damit des Kolbenbolzens 7 in den Bolzennaben 5 ist in dem Kanal 16 ein elastisch nachgiebiger Sicherungsdraht 9 angeordnet, der über einen in den Kanal 16 mündenden Zuführungskanal 18 in den Kanal 16 einführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus dem Patent US 3 380 789 ist ein Kolben für einen Verbrennungsmotor bekannt, der einen Kolbenboden mit einer an dessen äußeren Rand angeformten Ringwand und mit an dessen Unterseite angeordneten Bolzennaben zur Aufnahme eines Kolbenbolzens aufweist, der der Halterung einer Pleuelstange dient. Hierbei ist das kleine Auge der Pleuelstange mit dem Kolbenbolzen verschraubt, um Relativbewegungen der Pleuelstange gegenüber dem Kolbenbolzen zu vermeiden. Da hierbei auch das kleine Auge der Pleuelstange gegen Relativbewegungen gegenüber den Bolzennaben gesichert ist, ergibt sich hierdurch eine Sicherung des Kolbenbolzens gegen ein Verschieben in den Bolzennaben in Richtung der Bolzennabenachse. Nachteilig ist hierbei der Aufwand, den das Verschrauben des Kolbenbolzens mit dem kleinen Auge der Pleuelstange mit sich bringt, da hierzu in den Kolbenbolzen Gewindebohrungen und in das kleine Auge der Pleuelstange Durchgangsbohrungen eingearbeitet werden müssen. Darüber hinaus ist die Herstellung einer Schraubverbindung relativ zeitaufwendig. All das führt zu einer Verteuerung des aus dem Stand der Technik bekannten Kolbens.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen preisgünstig herstellbaren Kolben für einen Verbrennungsmotor zu schaffen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches stehenden Merkmalen. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zur Vermeidung von Relativbewegungen zwischen der Pleuelstange und dem Kolbenbolzen und damit zur Sicherung des Kolbenbolzens gegen ein Verschieben in den Bolzennaben wird hierbei lediglich ein einfach in einem Kanal zwischen dem Kolbenbolzen und der Innenwand des kleinen Auges der Pleuelstange einführbarer, elastisch nachgiebiger Sicherungsdraht verwendet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen
1 einen Schnitt durch einen Kolben mit einem gemäß der Erfindung mittels eines Sicherungsdrahtes gegen Verschieben gesicherten Kolbenbolzen entlang der Linie I-I in 2 und
2 einen Schnitt durch den Kolben gemäß der Erfindung entlang der Linie II-II in 1.
1 zeigt einen Kolben 1 mit einem Kolbenboden 2, mit einer an den radial äußeren Rand des Kolbenbodens 2 angeordneten Ringwand 3, die radial außen eine Ringpartie 4 zur Aufnahme in den Figuren nicht dargestellter Kolbenringe aufweist, und mit an den Kolbenboden 2 angeformten Bolzennaben 5, 5', die nach radial innen versetzte Stirnseiten 11, 11' aufweisen und einen nach unten, das heißt, in kolbenbodenabgewandte Richtung offenen, auf den Bereich der Stirnseiten 11, 11' der Bolzennaben 5, 5' begrenzen Kühlkanal 6 radial innen begrenzen, der radial außen von der Ringwand 3 und oben vom Kolbenboden 2 begrenzt wird.
Weiterhin weist der Kolben 1 zwei einander gegenüberliegende Schaftelemente 22, 22' auf, die über radial in Richtung Kolbenachse 19 zurückgesetzte Verbindungswände 23, 23' mit den Bolzennaben 5, 5' verbunden sind.
In den Bolzennaben 5, 5' ist ein rohrförmiger Kolbenbolzen 7 zur Halterung einer Pleuelstange 8 eingeführt, wobei mit Hilfe eines elastisch biegbaren Sicherungsdrahtes 9 aus Federstahl gewährleistet ist, dass sich keine Relativbewegungen zwischen dem Kolbenbolzen 7 und der Pleuelstange 8 und damit zwischen dem Kolbenbolzen 7 und den Bolzennaben 5, 5' ergeben.
Hierzu weist die äußere Mantelfläche 12 des Kolbenbolzen 7 in seiner Mitte eine umlaufende und im Schnitt halbkreisförmige Nut 13 auf, der eine ebenfalls im Schnitt halbkreisförmige Nut 14 in der Innenfläche 15 des kleinen Pleuelauges 17 gegenüberliegt. Beide Nuten 13 und 14 bilden somit bei dem in 1 dargestellten Montagezustand des Kolbens 1 einen umlaufenden und im Schnitt runden Kanal 16, in den der im Schnitt ebenfalls runde Sicherungsdraht 9 einführbar ist, dessen Querschnitt zumindest näherungsweise den gleichen Durchmesser wie der Kanal 16 aufweist. Aus Stabilitätsgründen weist der rohrförmige Kolbenbolzen 7 im Bereich des Kanals 16 eine in das Innere des Kolbenbolzens 7 gerichtete, umlaufende Verdickung 24 auf.
2 zeigt, dass zum Einführen des Sicherungsdrahtes 9 in den Kanal 16 das kleine Pleuelauge 17 einen schräg in den Kanal 16 mündenden Zuführungskanal 18 aufweist, der wegen der Lage der Schnittebene in 1 nicht dargestellt ist. Hier ist nur zur Verdeutlichung der Lage des Sicherungsdrahtes 9 ein Teil 9a hiervon eingezeichnet, das genau genommen in der Schnittdarstellung gemäß 1 nicht sichtbar ist.
Hierbei weist der Sicherungsdraht 9 an seinem Ende einen ersten abgewinkelten Bereich 9a auf, der gegenüber der Kolbenachse 19 zum einen, wie 2 zeigt, insoweit abgewinkelt ist, dass er sich an die Außenfläche der Pleuelstange anschmiegt, und, wie 1 zeigt, zum anderen in Richtung der Bolzenachse 10 so weit abgewinkelt ist, dass das Ende des ersten abgewinkelten Bereiches 9a bis zu einer parallel zur Stirnfläche 11' liegenden Außenfläche 20 der Pleuelstange 8 reicht. An den ersten abgewinkelten Bereich 9a schließt sich ein zweiter abgewinkelter Bereich 9b (2) des Sicherungsdrahtes 9 an, der parallel zur Außenfläche 20 der Pleuelstange 9 liegt und zumindest näherungsweise senkrecht sowohl zur Bolzenachse 10 als auch zur Kolbenachse 19 angeordnet ist. Daran schließt sich ein dritter abgewinkelter Bereich 9c an, der parallel zur Bolzenachse 10 und senkrecht zur Pleuelachse 27 liegt, und der in einer parallel zur Bolzenachse 10 und senkrecht zur Pleuelachse 27 liegenden Bohrung 26 eingeführt ist. Durch die abgewinkelten Bereiche 9a und 9b und durch den in der Bohrung 26 fixierten, abgewinkelten Bereich 9c wird der Sicherungsdraht 9 im Motorbetrieb fest im Kanal 16 verankert.
Bei der Montage des Kolbens 1 wird die Pleuelstange 8 in die in 1 dargestellte Position gebracht, und wird der Kolbenbolzen 7 in die Bolzennaben 5, 5' und in das kleine Auge 17 der Pleuelstange 8 eingeschoben und in der in 1 dargestellten Position gehalten, wonach der Sicherungsdraht 9 über den Zuführungskanal 18 in den umlaufenden Kanal 16 eingeführt wird, wobei sich der Sicherungsdraht 9 wegen seiner Elastizität im Rahmen des Einführungsvorganges der Form des umlaufenden Kanals 16 anpasst. Die nicht in den Zuführungskanal 18 und den umlaufenden Kanal 16 eingeführten abgewinkelten Bereiche 9a, 9b und 9c werden nun derart positioniert, dass der am Ende des Sicherungskanals 9 angeordnete, abgewinkelte Bereich 9c in die Bohrung 26 eingeführt werden kann.
Hierdurch wird die Position des Kobenbolzens 7 gegenüber der Pleuelstange 8, das heißt, insbesondere gegenüber dem kleinen Pleuelauge 17 fixiert. Da hierbei auch das kleine Pleuelauge 17 von den radial innen liegenden Innenflächen 21, 21' der Bolzennaben 5, 5' mit einem Spiel von 50 μm bis 200 μm geführt ist, erfährt der Kolbenbolzen 7 eine Sicherung gegen ein Verschieben in Richtung der Bolzenachse 10, was den Vorteil mit sich bringt, dass auf die üblichen, radial außen, nahe den Stirnseiten 11, 11' der Bolzennaben 5, 5' angeordneten Sprengringe verzichtet werden kann. Dies ermöglicht eine Verkürzung der Bolzennaben 5, 5', was zu einer Gewichtsersparnis des vorliegenden Kolbens 1 gegenüber den herkömmlich montierten Kolben mit den Sprengringen an den beiden Enden der Kolbenbolzen führt. Zudem kann der vorliegende Kolben 1 einfacher und schneller montiert werden als die aus dem Stand der Technik bekannten Kolben mit Sprengringen zur Sicherung des Kolbenbolzens, was eine Reduktion der Herstellungskosten für den vorliegenden Kolben 1 mit sich bringt.

1: Kolben
2: Kolbenboden
3: Ringwand
4: Ringpartie
5, 5': Bolzennabe
6: Kühlkanal
7: Kolbenbolzen
8: Pleuelstange
9: Sicherungsdraht
9a: erster abgewinkelter Bereich des Sicherungsdrahtes 9
9b: zweiter abgewinkelter Bereich des Sicherungsdrahtes 9
9c: dritter abgewinkelter Bereich des Sicherungsdrahtes 9
10: Bolzenachse
11, 11': Stirnseite der Bolzennabe 5, 5'
12: äußere Mantelfläche des Kolbenbolzens 7
13: Nut in der äußeren Mantelfläche des Kolbenbolzens 7
14: Nut in der Innenfläche 15 des kleinen Pleuelauges 17
15: Innenfläche des kleinen Pleuelauges 17
16: Kanal
17: kleines Pleuelauge
18: Zuführungskanal
19: Kolbenachse
20: Außenfläche der Pleuelstange 8
21, 21': Innenfläche der Bolzennabe 5. 5'
22, 22': Schaftelement
23, 23': Verbindungswand
24: Verdickung des Kolbenbolzens 7
25, 25': Stirnfläche des kleinen Pleuelauges 17
26: Bohrung
27: Pleuelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 3380789 [0002]

Claims

Kolben (1) für einen Verbrennungsmotor – mit einem Kolbenboden (2), – mit einer an den radial äußeren Rand des Kolbenbodens (2) angeformten und nach unten, vom Kolbenboden (2) wegweisenden Ringwand (3), – mit an der Unterseite des Kolbenbodens (2) angeordneten Bolzennaben (5, 5') zur Aufnahme eines Kolbenbolzens (7), der der Halterung des kleinen Pleuelauges (17) einer Pleuelstange (8) dient, die von den radial innen liegenden Innenflächen (21, 21') der Bolzennaben (5, 5') geführt ist, und – mit an die Ringwand (3) angeformten und mit den Bolzennaben (5, 5') in Verbindung stehenden Schaftelementen (22, 22'), dadurch gekennzeichnet, – dass sowohl die äußere Mantelfläche (12) des Kolbenbolzens (7) eine umlaufende und mittig angeordnete Nut (13) mit halbkreisförmigem Querschnitt als auch die Innenfläche (15) des kleinen Pleuelauges (17) eine umlaufende und mittig angeordnete Nut (14) mit halbkreisförmigem Querschnitt aufweist, wobei die Nuten (13, 14) des Kolbenbolzens (7) und des kleinen Pleuelauges (17) derart angeordnet und dimensioniert sind, dass sie im fertig montierten Kolben (1) einander gegenüber liegen und einen umlaufenden Kanal (16) mit kreisförmigem Querschnitt bilden, – dass zur Fixierung der Pleuelstange (8) auf dem Kolbenbolzen (7) und damit des Kolbenbolzens (7) in den Bolzennaben (5, 5') in dem Kanal (16) ein elastisch nachgiebiger Sicherungsdraht (9) mit zumindest näherungsweise dem gleichen Querschnitt wie der Kanal (16) angeordnet ist, und – dass der Sicherungsdraht (9) über einen von einer Außenfläche des kleinen Pleuelauges (17) bis in den Kanal (16) reichenden Zuführungskanal (18) mit zumindest näherungsweise dem gleichen Querschnitt wie der Kanal (16) in den Kanal (16) einführbar ist.
Kolben (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenbolzen (7) rohrförmig ausgebildet ist und im Bereich des Kanals (16) eine umlaufende und nach radial innen weisende Verdickung (24) aufweist.
Kolben (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innen liegenden Flächen (21, 21') der Bolzennaben (5, 5') einen Abstand voneinander aufweisen, der um 50 μm bis 200 μm größer ist, als der Abstand der den Flächen (21, 21') der Bolzennaben (5, 5') gegenüberliegenden Stirnfläche (25, 25') des kleinen Pleuelauges (17).
Kolben (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht in den Kanal (16) eingeführte Ende des Sicherungsdrahtes (9) einen abgewinkelten und zumindest näherungsweise senkrecht zur Pleuelachse (27) liegenden Bereich (9c) aufweist, der zur Sicherung des Sicherungsdrahtes (9) gegen Herausrutschen aus dem Kanal (6) in eine zumindest näherungsweise senkrecht zur Pleuelachse (27) liegende Bohrung (26) eingeführt ist.