Insbesondere Kolben für Brennkraftmaschinen, die heute immer höher
belastet werden, sollen in Richtung der Kippebene ein möglichst geringes Einbauspiel
aufweisen, das möglichst über den gesamten Belastungs- bzw. Temperaturbereich erhalten
bleibt. Unter dem Begriff Kippebene ist dabei die Ebene zu verstehen, in der sich
die Pleuelstange bewegt. Die Bolzenebene liegt um 900 quer zur Kippebene.In particular, pistons for internal combustion engines, which are nowadays subject to ever higher loads, should have as little installation clearance as possible in the direction of the tilting plane, which is retained as far as possible over the entire load or temperature range. The term tilting plane is to be understood as the plane in which the connecting rod moves. The bolt plane is 900 across to the tilt plane.
Vor allem Regelkolben setzen in diesem Zusammenhang eine im Querschnitt
stark ovale Schaftform voraus. Dabei ist es häufig der Fall, daß in Kippebenenrichtung
eine zu geringe Anlagefläche des Kolbens an der Zylinderinnenwand vorhanden ist,
da infolge der immer größer werdenden Kolbenbelastungen die Ovalität der Kolben
in gleichem Maße vergrößert werden muß. Trotz der großen Ovalität treten bei Überbelastungen
in dem Bereich, wo der Schaft in die Bolzenaugen übergeht, nicht selten Freßerscheinungen
auf. Wenn man in diesem gefährdeten Bereich ein für alle Fälle ausreichendes Spiel
vorsieht, wird bei einer mit einem Kreisexzenter erzeugten Ovalität die Anlagefläche
zum Zylinder im Schnittbereich mit der Kippebene sehr schmal, wodurch der spezifische
Druck entsprechend ansteigt. Gleichzeitig wird auch der Schaftbereich in Bolzenrichtung
nachteiligerweise nach innen von der Zylinderwand weg versetzt. Die Schaftform muß
aber andererseits vorteilhaft so gestaltet sein, daß keine scharfen übergänge oder
Absätze auftreten. Auch soll der Schaft der besseren Wärmeführung wegen besonders
mit dem am meisten wärmeführenden Bereich um die Bolzenaugen möglichst dicht an
der Zylinderwand liegen. Will man das Äußerste aus einem Kolben herausholen, so
darf also an jeder Stelle des Kolbenschaftes nur so viel Spiel gegeben werden, wie
es sich für seine Belastung als unbedingt notwendig erweist. In Anbetracht der steigenden
Belastung der Brennkraftmaschinen und damit auch der Kolben muß die Ovalität der
Kolben jedenfalls mehr und mehr erhöht werden.In this context, control pistons in particular have a cross-section
strongly oval shaft shape ahead. It is often the case that in the direction of the tilting plane
the piston contact surface on the inner wall of the cylinder is too small,
the ovality of the pistons as a result of the increasing piston loads
must be enlarged to the same extent. Despite the large ovality, overload occurs
in the area where the shaft merges into the bolt eyes, it is not uncommon for seizure phenomena
on. If you have a game that is sufficient for all cases in this endangered area
provides, in the case of an ovality produced with a circular eccentric, the contact surface
to the cylinder in the area of intersection with the tilting plane is very narrow, whereby the specific
Pressure increases accordingly. At the same time, the shaft area is also turned in the direction of the bolt
disadvantageously offset inwardly away from the cylinder wall. The shaft shape must
but on the other hand be advantageously designed so that no sharp transitions or
Paragraphs occur. The shaft should also be special because of better heat management
with the most heat-carrying area around the bolt eyes as close as possible
the cylinder wall. If you want to get the most out of a piston, so
So at each point of the piston skirt there may only be as much play as
it proves to be absolutely necessary for his load. Considering the rising
Load on the internal combustion engine and thus also on the piston must have the ovality of the
Pistons are in any case increased more and more.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben mit unrundem
Querschnitt für Brennkraftmaschinen durch eine besondere Gestaltung des Kolbenschaftes
auf einer möglichst großen Fläche im Bereich des Schnittpunkts mit der Kippebene
zum Anliegen an die Zylinderwand zu bringen, wobei in dem freßanfälligen Bereich,
wo der Schaft in die Bolzenaugen übergeht, ausreichendes Spiel vorhanden ist. Die
Abwicklung des Kolbenschaftes ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß so gestaltet,
daß im Querschnitt der Kurvenverlauf der Begrenzungslinie des Kolbenschaftes vom
Schnittpunkt mit der Kippebene ausgehend zunächst außerhalb der Kurve der mit einem
Kreisexzenter erzeugten Ovalität verläuft, während der Kurvenverlauf kurz vor dem
Erreichen der Diagonalen, d. h. der Mittellinie zwischen Bolzen- und Kippebenen
hinter die Kurve der mit einem Kreisexzenter erzeugten Ovalität zurückgeht, von
wo aus er so verläuft, daß er am Schnittpunkt mit der Bolzenebene wieder mit der
Kurve der mit einem Kreisexzenter erzeugten Ovalität übereinstimmt. Eine mit einem
Kreisexzenter erzeugte Ovalität ergibt einen Ovalquerschnitt eines Kolbens, wenn
auf einer Ovalschleifmaschine der Werkstückspindelstock mit Hilfe einer exzentrisch
versetzten runden Scheibe, die mit doppelter Werkstücksdrehzahl umläuft, in periodische
Kippbewegungen versetzt wird. Durch die Erfindung wird im Bereich der übergangsstelle
vom Schaft zu den Bolzenaugen somit ein engeres Spiel als bei einer normalen Ovalitätskurve
erreicht. In Bolzenrichtung kommt die erfindungsgemäße Schaftform wieder genau auf
die normale Ovalitätskurve zurück. Der Gesamtverlauf der erfindungsgemäßen Ovalität
weist keine harten übergänge auf. Sie kann in einem Arbeitsgang mit Hilfe besonderer
Kopierdrehmaschinen hergestellt werden. Bei ganz besonders hohem spezifischem Druck
auf die Lauffläche des Kolbens kann vorteilhaft die Tragfläche des Kolbens an der
Druckseite breiter als an der druckentlasteten Seite sein, so daß sich eine wesentlich
größere Lauffläche ergibt. Dies ist aber nur möglich, weil bei der erfindungsgemäßen
besonderen Entwicklungsform einmal die Bereiche im übergang vom Schaft zu den Bolzenaugen
immer noch ausreichendes Spiel aufweisen und zum anderen die druckentlastete Seite
mit einer ihrem spezifischen Druck entsprechenden schmaleren Tragfläche versehen
werden kann, ohne daß diese eine zu spitze Form erhält. Diese Seite übernimmt dann
in höherem Maße den Spielausgleich zwischen Zylinderwand und Kolbenschaft.The invention is based on the object of bringing a piston with a non-circular cross-section for internal combustion engines through a special design of the piston skirt on as large an area as possible in the area of the intersection with the tilting plane to rest against the cylinder wall the bolt eyes passes over, there is sufficient play. To solve this problem, the development of the piston skirt is designed according to the invention in such a way that, in cross-section, the curve of the boundary line of the piston skirt, starting from the point of intersection with the tilting plane, initially runs outside the curve of the ovality generated with a circular eccentric, while the curve runs shortly before reaching the diagonal, d. H. the center line between the bolt and tilting planes goes back behind the curve of the ovality produced with a circular eccentric, from where it runs in such a way that at the point of intersection with the bolt plane it again coincides with the curve of the ovality produced with a circular eccentric. An ovality created with a circular eccentric results in an oval cross-section of a piston when the workpiece headstock is set in periodic tilting movements on an oval grinding machine with the aid of an eccentrically offset round disk that rotates at twice the workpiece speed. As a result of the invention, in the area of the transition point from the shaft to the bolt eyes, a tighter play is achieved than with a normal ovality curve. In the bolt direction, the shaft shape according to the invention comes back exactly to the normal ovality curve. The overall course of the ovality according to the invention has no hard transitions. It can be produced in one operation with the help of special copy lathes. In the case of a particularly high specific pressure on the running surface of the piston, the supporting surface of the piston can advantageously be wider on the pressure side than on the pressure-relieved side, so that a significantly larger running surface results. However, this is only possible because in the special development form according to the invention, once the areas in the transition from the shaft to the bolt eyes still have sufficient play and, on the other hand, the pressure-relieved side can be provided with a narrower wing corresponding to its specific pressure, without this one obtains a pointed shape. This side then takes on the play compensation between the cylinder wall and the piston skirt to a greater extent.
Es besteht also nach der Erfindung die Möglichkeit, an beiden Tragseiten
des Kolbenschaftes gleichen spezifischen Druck zu erzeugen, da die Breite der Tragflächen
beliebig verändert werden kann.According to the invention, there is therefore the possibility of using both support sides
of the piston skirt to generate the same specific pressure as the width of the wings
can be changed at will.
Die in den Ab b. A und B im Querschnitt vereinfacht dargestellten
Kolben weisen abweichend von der herkömmlichen, mit einem Kreisexzenter erzeugten
Ovalität die erfindungsgemäße Ovalität auf. Der Kurvenverlauf der mit einem Kreisexzenter
erzeugten Ovalität ist mit dem Bezugszeichen 1 versehen, ,Während der Kurvenverlauf
nach der Erfindung das Bezugszeichen 2 trägt. Der in A b b. B dargestellte
Kolben weist unsymmetrische Tragflächen auf. Die Druckseite ist mit 3, die
druckentlastete Seite mit 4 bezeichnet.The in the ab b. A and B pistons, shown in a simplified cross-section, have the ovality according to the invention, in contrast to the conventional ovality produced with a circular eccentric. The curve profile of the ovality produced with a circular eccentric is provided with the reference number 1 , while the curve profile according to the invention bears the reference number 2. The one in A b b. B shown piston has asymmetrical wings. The pressure side is labeled 3 and the pressure-relieved side is labeled 4.