DE1269414B

DE1269414B - Brennkraftmaschinenkolben mit Bodenplatte

Info

Publication number: DE1269414B
Application number: DEP1269A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Maier; Dr-Ing Alfred Meier
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1966-06-15
Filing date: 1966-06-15
Publication date: 1968-05-30

Description

Brennkraftnnaßchinerlkolbsir reit: Bodenplatte::. "DieErfindung bptn$t einen insbesondere für rasch lnüfehe Dieseimaschinen:ebestimmten Brennkraft inaschinenkfllben ;mit -eirieni aus Leichtmetall .besteeenden-Kolbenkörpei und einer aus einem Metall m"t"..geiingerer . Wärmeleitfähigkeit,, aber größerer Wermfestigkeit als dexjenigen des.Leiehimetalls, a. B. aus Stahl beateheudenaBodenplatte,: die:.an'' ihn: mit Hilfe von parallel zur Kolbenachse verlaufenden, vorzugsweise als Dehnschrauben ausgebildeten Halte=-schrauben befestigt ist und sich nur mit =iiäer 'ring.:, förmigen Rippe gegen den Kolbenkörper längs einer von den Halteschrauben durchsetzten schmalen Ringrippe abstützt.
Bei bekannten derartigen Kolben sind die einander gegenüberliegenden Stirnflächen der an der Bodenplatte vorgesehenen ringförmigen Rippe und der Ringrippe des Kolbenkörpers so ausgebildet, daß sie bei Raumtemperatur zueinander vollkommen parallel sind und daher über ihre volle Breite aneinander anliegen.
Beim Betrieb einer mit solchen Kolben ausgestatteten Brennkraftmaschine wird die dem Brennraum zugewandte Oberfläche der Bodenplatte heißer als ihre dem Kolbenkörper zugewandte Unterseite. Infolgedessen wölbt sich die Bodenplatte nach außen auf, wobei ihre von den Halteschrauben durchsetzte ringförmige Rippe eine Schräglage einnimmt und ihre dem Kolbenkörper zugewandte Stirnseite dabei um ihre äußere Kante kippt und im Bereich ihrer radial weiter innen liegenden Kante nicht mehr an dem Kolbenkörper anliegt. Die Folge davon ist, daß die Halteschrauben zugleich gelängt und nach außen gebogen werden. Eine derartige Doppelbeanspruchung halten die Halteschrauben in der Regel nicht aus. Sie reißen daher häufig ab, und zwar beginnen die Risse regelmäßig an der durch die Biegung am stärksten beanspruchten Stelle, nämlich auf der radial innen liegenden Seite der Schraubenschäfte.
Es ist bekannt, daß man diesen Nachteil durch Konstruktionen vermeiden kann, bei denen die Schraubenenden gelenkig abgestützt sind, so daß die Schraubenschäfte eine Schräglage einnehmen können, und daß infolgedessen Biegebeanspruchungen vermieden werden. Diese bekannten Konstruktionen sind jedoch verhältnismäßig aufwendig und teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion zu finden, bei der die Gefahr, daß die Halteschrauben anreißen, ohne daß man dabei auf teure Maßnahmen zur Vermeidung von Biegebeanspruchungen zurückgreifen muß, ebensogut wie mit Hilfe dieser Maßnahmen vermieden wird, und die in besonders kritischen Fällen auch zusätzlich zu den erwähnten Maßnahmen anwendbar ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Kolben der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß man die einander zugewandten Stirnflächen der an der Bodenplatte vorgesehenen ringförmigen Rippe und der Ringrippe des Kolbenkörpers so ausbildet, daß bei Raumtemperatur und bei noch nicht angezogenen Halteschrauben zwischen ihnen ein sich radial nach außen erweiternder Spalt frei bleibt, so daß diese Stirnflächen nur an ihrem inneren Rande aneinander anliegen.
Bei Erwärmung auf Betriebstemperatur und der damit verbundenen Aufwölbung der Bodenplatte wird der erwähnte Spalt enger. Es wird daher eine Längung der Halteschrauben vermieden, und es tritt nur eine geringfügige Verbiegung ein, die, wie sich im Gebrauch gezeigt hat, für sich allein von den Schraubenschäften ohne Schaden aufgenommen werden kann, insbesondere wenn man, wie üblich, Dehnschrauben benutzt. Man kann gegebenenfalls auch die Halteschrauben so stark anziehen, daß der erfindungsgemäß vorgesehene Spalt schon bei Raumtemperatur verschwindet oder kleiner wird. In diesem Falle treten in der Bodenplatte Spannungen auf, die sich beim Erwärmen auf Betriebstemperatur abbauen, so daß ebenfalls die Belastung der Halteschrauben durch die Erwärmung nicht vermehrt wird.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung in kaltem Zustand ausschnittsweise im Längsschnitt dar.
Von dem aus Leichtmetall bestehenden Kolbenkörper 10 ist nur ein Teil des Bodens und der Ringzone gezeichnet. Am Boden dieses Kolbenkörpers ist eine überstehende Ringrippe 11 mit einer kreisringförmigen Stirnfläche 12 vorgesehen, welche von Bohrungen 13 zur Aufnahme von Halteschrauben durchsetzt sind. Die Halteschrauben bestehen aus je einem Dehnschaft 21, einem Gewindeteil 22 und einem nicht gezeichneten Kopf. Die Köpfe der Schrauben stützen sich gegen ebenfalls nicht gezeichnete Schultern am, Schaft des Kolbenkörpers 10 ab.
Die Bodenplatte 34 weist. eine ringförmige Rippe 31 mit einer der Stirnfläche-12 des - Kolbenkörpers gegenüberliegenden,` Sdrnfläche32 auf. Diese ringförmige Rippe ist von Gewindebohrungen 33 durchsetzt, die mit den Bohrungen 13 des Kolbenkörpers 10 gleichachsig sind. Die Stirnflächen 12 und 32 schließen einen spitzen Winkel a derart ein, daß sie sich nur an ihren inneren Rändern 14 bzw. 34 berühren, während sie an ihren äußeren Rändern auseinanderklafEen. Der Winkel a -ist in der Zeichnung der Deutlichkeit halber übertrieben groß dargestellt. In Wirklichkeit ist ein Winkel a von ungefähr 5 Minuten bzw. eine Spaltbreite von einigen zehntel Millimetern vollkommen ausreichend, um die angestrebte oben beschriebene Wirkung zu gewährleisten.

Claims

Patentanspruch: Brennkraftmaschinehkolben, insbesondere für rasch laufende Dieselmaschinen, mit einem aus Leichtmetall bestehenden Kolbenkörper und einer aus einem Metall mit geringerer Wärmeleitfähigkeit aber größerer Warmfestigkeit, z. B. aus Stahl, bestehenden Bodenplatte, die an ihm mit Hilfe von parallel zur Kolbenachse verlaufenden, vorzugsweise als Dehnschrauben ausgebildeten Halteschrauben befestigt ist und sich nur mit einer ringförmigen Rippe gegen den Kolbenkörper längs einer von den Halteschrauben durchsetzten schmalen Ringrippe abstützt, d adurch gekennzeichnet, daß zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen (32,12) der an der Bodenplatte (30) gebildeten ringförmigen Rippe (31) und der Ringrippe (11) des Kolbenkörpers (10) bei Raumtemperatur und bei noch nicht angezogenen Halteschrauben ein sich radial nach außen erweiternder Spalt frei bleibt, so daß diese Stirnflächen nur an ihrem inneren Rande (14, 34) aneinander anliegen.