DE1775655A1

DE1775655A1 - Kolben fuer Motoren oder Kompressoren mit seiner Gelenkverbindung mit dem kolbenseitigen Pleuelkopf

Info

Publication number: DE1775655A1
Application number: DE19681775655
Authority: DE
Inventors: Alexandre Fotiadi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-09-12
Filing date: 1968-09-06
Publication date: 1971-08-12
Also published as: FR1543414A

Description

"Kolben für Motoren oder Kompressoren mit seiner Gelenkverbindunz mit dem kolbenseitigen Pleuelkopf" Die vorliegende Erfindung betrifft Kolben für Verbrennungsmotoren oder Kompressoren und ihre Gelenkverbindung mit dem kolbenseitigen Pleuelkopf.

Bei den bekannten Kolben wird der Gasdruck im Falle eines Motors, oder im Falle eines Kompressors der auf das Gas übertragende Druck, von dem Kolbenboden auf die Achse des Pleuelkopfes oder umgekehrt übertragen, über ein rohrartiges Zwischenteil, welches die Kolbenringe aufnimmt und über das ähnliche Führungsteil, welches daran anschließt. Ausserdem ist im allgemeinen dieser Kolbenringhalter und dieses Führungsteil für hohe Temperaturen ausgelegt, zumindesten im Fall des Motors, da sie schwer zu kühlen sind. Aus diesen Gründen begrenzt die herkömmliche Konstruktion die maximale Geschwindigkeit des Kolbens, bei der eine starke Abnutzung der Kolbenringe, des ringförmigen Teiles, welches sie trägt,und des Führungsteiles, beginnt,und infolgedessen auch die entwickel-te Leistung bei einem Motor oder die aufgenommene Leistung

bei einem Kompressor begrenzt.

Die Erfindung hat einen verbesserten Kolben zum Gegenstand,

bei dem die .Beanspruchung seiner äußeren Teile und die Tempera-

turbeanspruchungen herabgesetzt sind und infolgedessen die

Grenzgeschwindigkeit dieses Kolbens wachsen läßt und damit

auch die entwickelte Leistung einer solchen Maschine (Motor .

oder Kompressor), welche mit Kolben dieses verbesserten Types'

ausgerüstet ist.

Der Kolben für Motoren oder Kompressoren mit seiner Gelenkver-

bindung mit dem kolbenseitigen Pleuelkopf ist insbesondere da-

durch gekennzeichnet, daß sein massiver Boden sich, unabhängig

vom äußeren Kolbenringhalter und dem anschließenden Mhrungs-

teil in einem axialen Teil fortsetzt, der von-einem massiven An-

satz gebildet ist, wenigstens angehähert rotationssymmetrisch

um die Längsachse des Kolbens, mit einem sich abschächenden Quer-

schnitt, der mit einem Gelenkauge für den kolbensei.tigen_Pleua.-

kopf abschließt.

Dieser axiale Teil, der durch einen lange, massiven Ansatz ge-

bildet wird, überträgt ganz alleine den axialen Gasdruck auf das

Pleuel oder umgekehrt, derart, daß der Kolbenringträger und das

Führungsteil praktisch keiner Beanspruchung unterliegen und aus-

serdem in einfacher Weise gekühlt werden können, da die innere

Kammer im Kolben, angeordnet zwischen dem axialen Ansatz und dem

Kolbenringhalter an des Führungsteil anschließt, und vollkommen

frei sein kann bis in die unmittelbare Nähe über den Umfang der

inneren Fläche des Kolbenbodens, rundherum um den axialen Ansatz.

Die Erfindung hat ebenfalls zum Gegenstand die Verbindung zwi-

schen dem oben genannten Kolben und dem kolbenseitigen Pleuel-

kopf. Der erfindungsmässse Kolben ist daher insbesondere da-

durch gekennzeichnet, daB der kolbenseitige Pleuelkopf die Form

einer Gabel besitzt, welche den axialen Ansatz des Kolbens von

beiden Seiten seines Auges umfasst, wobei die Gelenkachse durch

dieses Auge und die zwei Arme der Gabel läuft.

.Die übrigen Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschrei-

bung.

Die angefügte Zeichnung gibt lediglich Ausführungsbeispiele

wieder:

Fig. 1 ist ein I4ngsachnitt durch einen Kolben gemäss der Er-

findung und seine Gelenkverbindung mit dem kolbenseitigen Pleu-

elkopf ;

Fig. 2 ist ein Längsschnitt, der der Linie 2-2 der Figur 1 folgt;

Fig. 3 ist eine Unteransicht;

Fig. 4 ist ein Schnitt entsprechend dem Sohnitt der Fig. 1 durch

eine ähnliche Ausführungsform;

Fig. 5 und 6, 7 und 8, Sund 1o, 11 und 12 sind entsprechende

Ansichten im Längsschnitt und von unten an anderen Aus-

führungsformen.

Gemäss des Ausführungsbeispieles &n den Figuren 1 bis 3 um-

fa.ßLder Kolben A, der von der Längsachse X-X und der dazu senk-

rechten Querachse Y-Y, die durch den kolbenseitigen Pleuelkopf B

läuft, aufgeteilt ist, einen oberen massiven Boden 1, der sich

parallel zu seiner Längsachse fortsetzt: ,

Einerseits an seiner Umfangfläohe durch einett dünnen, ring-

förmigen Teil 2, einem daran anschließenden Kolbenring

haltet 3, der aussen mit Nuten 4 versehen ist zur Aufnahme

der gebräucllichen, hier nicht gezeigten Dichtungsringe

und einer Nut 5, die zur Aufnahme eines Abatreifringes

dient, wobei an dem Kolbenringhalter das Führungetül 6

anschliesst mit seiner Nut 7 für einen Abstreifrng, wo-

bei die Nuten 5 und 7 in Bohrungen 8, 9 münden zur Abfüh-

rung des Öles auf die innere, zylindrische Oberfläche des

ringförmigen Teiles und ebenso auf das hrutgsteil 6;

und andererseits durch einen massiven patz, der aus einer

axialen Erhebung 1o, etwa rotationssymmetrisch zur Achse

X-X besteht, wobei dieser Ansatz von deren folgenden Teilen:

gebildet wird:

Der erste mit der Aussenfläche 11 konvergiert gegen den Kol-

benboden 1, der zweite mit der Aussenfläche 12 ist nahezu

zylindrisch, sein hängsabschnitt kann kreisförmig oder

leicht oval oder elliptisch sein, und der dritte in einer

abgeschrägten Form mit zwei geneigten Flächen 13, die ihn

in hIngsrichtung begrenzen;

Dieser dritte Teil bildet mit seinem Ende ein Gelenkauge,

da es mit einer zylindrischen Bohrung durchbrochen ist mit

der Achse Y-Y.

Durch dieser Auge und mittels eines Kolbenbolzens 16 (Fig.l),

der vorzugsweise ringförmig ist,ist das Pleuel B gelenkig mit

seinem kolbenseitigen Pleuelkopf 17 an dem Kolben A angebracht.

Dieser kolbenseitige Pleuelkopf 17 besitzt die Form einer Gabel,

die das Auge 14 überdeckt, wobei die inneren Wangen 18 der Arme

der Gabel parallel zu den schrägen Wangen 13 dieses Auges sind.

Der Lagerzapfen 16 ist in axialer Richtung durch xien Anschlag

seiner äusseren Kanten gegen Sprengringe 19 in Nuten der Arme

des kolbenseitigen Pleuelkopfes 17 gehalten, wobei diese Arme

bei 2o im Durchmesser der Bohrung 15 des Auges 14 ausgefräst sind.

Für Schmierung des Gelenkes ist das Pleuel von einem Längskanal

21 durchbohrt, der Öl führt. Dieser Kanal teilt sich im Pleuel-

kopf in zwei Leitungen 22, die in umlaufende Nuten 23 münden,

welche in den Bohrungen 2o der beiden Arme der Gabel vorgese-

hen sind.

Um den Kolben zu kühlen, gehenvon diesen Nuten radiale Bohrungen

24 aus (s. Fig. 1 und 2), durch welche Ölströme gegen den

äusseren Boden 1 des Kolbens gerichtet werden, in den

äusseren Ringraum 25, der zwischen den ringförmigen Teilen

2,3 des Kolbens thd@Oberfli,che 11 des Ansatzes 1o vorgesehen

ist, um diese Teile des Kolbens zu kühlen.

Vorzugsweise umfasst das Führungsteil 6, welches in keiner Wei-

se an der Gelenkverbindung des Pleuelkopfes an dem Kolben be-

teiligt ist, welche auf der Achse Y-Y zentriert sind, zwei Boh-

rungen 26, die dazu bestimmt sind, einen einfachen Durchgang zu

gewähren und die Montage des Kolbenbolzens 16 in den Pleuelkopf 17

und das Auge 14 des axialen Ansatzes 1o zu-erleichtern.

Wie bereits im vorangegangenen beschrieben, ermöglicht die er-

findungsgemässe Anordnung eine Steigerung der Grenzgeschwin-

digkeit, wie sie bisher bei Motoren beachtet wurde, eine Grenz-

geschwindigkeit, die mit den bisherigen Kolben durch das Auf-

treten von Beschädigungen der Kolbenringe und des Fürsteile s

gegeben ist, und welche nahezu in gleichem Verhältnis mit der

Geschwindigkeit und der entwickelten Motorleistungen ansteigen,

falls man nicht spezielle Kolben zur Hilfe nimmt, die'benondere

Kühlleitungen besitzen und mehrere differenzierte Vorkehrungen

treffen.

Das Ergebnis dar ist entsprechend

1. Infolge der Herabsetzung der Temperatur des Metallas, welctea

die Kolbenringe umgibt, wird diese Erniedrigung erhalten durch:

die Einschnürung 2, die den Kolbenringhalter 3 'alt

dem oberen Boden 1 verbindet, die den Druck und dir

Hitze des Gases aufnimmt;

die stoffliche Trennung dieses Kolbenringhalters 3 ,

von dem axialen Ansatz 1o des Kolbens;

die Möglichkeit, durch Trennung der einzelnen Abschnit-

te die Kühlungsberieselung zu vereinfachen durch das

Motorenöl von den inneren Flächen des Verbindungsteiles

2 und des Kolbenringhalters 3 und von der äusseren Fläche

des mittleren ensat$es 1o von der Unterseite des oberen

Bodens 1 bis zum Gelenkauge, wobei die Kühlung einer-

seits erreicht wird durch das Ö1, welches in bekannter

Weise nach aussen in den Motor geschleudert wird,

andererseits durch Schmieröl, welches bis zu den Aus-

gangsbohrungen 24 geführt wird, die in dem oberen Teil

der beiden Arme der Gabel, welche den kolbenseitigen

. Pleuelkopf bildet, angeordnet sind, und möglicherweise

durch Ö1, welches noch besonders von unten gegen den Kol-

benboden geführt wird über Kanäle oder geeignete, hier

nicht gezeigte Düsen;

2. und durch die Verringerung der ungleichen und stellenweisen

Verformungen der Nuten 4 für die Kolbenringe des Kolbenring-

halters 3 durch Vermeidung des Kraftweges des Gasdruckes

quer durch das Metall, welches die Nuten der Kolbenringe um-

gibt und ebenso durch Vermeidung von unsymmetrischen Formen

(und ebenso der Einschnürung und der Temperaturen) um den

Kolbenringhalter 3 herum, wobei dieser Teil völlig zylin-

drisch ist.

Die Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit eines

Kolbens und eines Pleuels, welche sich in den folgenden Punk-

ten von dem ersten Beispiel unterscheidet, wobei diese Punkte

in beliebiger Weise übernommen werden können:

Die Wangen 13 des Auges 14 des axialen Ansatzes 1o sind

weniger geneigt als im ersten Beispiel; im Grenzfall können sie

sogar parallel sein;

Der Kolbenbolzeq6geht von einer zur anderen Seite der

Gabel hindurch, welche den kolbenseitigen Pleuelkopf bildet;

Dieser Kolbenbolzen ist in axialer Richtung durch zwei

Sprerginge 19 befestigt, welche in Nuten dieses Kolbenbolzens

vorgesehen sind;

Die Gabel besitzt keine Bohrungen 24 für den Kühlöltrans-

port gegen den Kolbenboden.

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei

welcher das äusserste Ende, welches das Gelenkauge 14 des axi-

alen Ansatzes 1o bildet, mit dem Führungsteil 6 durch einen

Quersteg '17 verbunden ist, der dazu dient, die Querkräfte des

Iiotoren.ylinders von der Gegenbewegung der 1@urbel.welle auf

dieses Führungsteil auf den axialen Ansatz 1o zu übertragen.

l,ian verringert auf diese Weise die schädlichen Verformungen

des Führungsteiles.

Die Figuren 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform, in

welcher zwei sich gegenüberliegende Querstege 27 das zentrale

Gelenkauge 14 mit dem Führungsteil 6 verbinden. Im übrigen ist

dieses Führungsteil, welches keinerlei axiale Beanspruchung

erfährt, bei 28 von dem Kolbenringhalter 3 getrennt;

Die gleiche Anordnung kann selbstverständlich bei den vorher-

gegangenen Ausführungsbeispielen verwendet werden.

Im Beispiel in den Figuren 9 und 1o schliesst das Führungsteil

an fiden Kolbenringhalter 3 an, besitzt jedoch zwei breite,

sich gegenüberliegende Ausschnitte.

Schliesslich ist in dem Beispiel nach den Figuren 11 und 12

das Führungsteil auf zwei sich gegenüberliegende gleitplatten

6a reduziert, welche bei 28a von dem Kolbenringhalter 3 und

bei 29a voneinander getrennt sind.

Die Erfindung ist keineswegs auf die gezeigten und beschrie-

benen Ausführungsbeispiele begrenzt, welche lediglich zur Er-

läuterung gewählt wurden. So ist es ebenfalls möglich, daß die

seitlichen Querstege 27 verbunden sein können, wie es bei 27a

(Fig. 12) gezeigt ist.

Claims

Patentansprüche 1. Kolben für Motoren oder ripmpressoren mit seiner Gelenkver- bindung mit dem kolbenseitigen Pleuelkopf, dadurch gekenn- zeichnet, daß sein massiver Boden (1) sich, unabhängig vom äußeren Kolbenringhalter (3) und dem anschließenden Führungs-. teil (6 oder 6a), in einen axialen Teil fortsetzt, welcher von einem massiven Ansatz (1o) gebildet wird, wenigstens angenähert rotationssymmetrisch um die Längsachse des Kol- bens, mit einem sich abschwächenden Querschnitt, der mit ei- nem Gelenkauge (14) für den kolbenseitigen Pleuelkopf ab- schließt. 2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dab das Ge- lenkauge (14) von zwei schrägen Flächen (13) begrenzt ist; die an dem äußersten &de des axialen Ansatzes (1o) vorge- sehen sind. 3. Kolben nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß das Ge- lenkauge (14) mindestens durch einen Quersteg (27) mit dem Führungsteil (6) verbunden ist. 4. Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe sich zwei gegenüberliegende Querstege (2) besitzt.

. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daG sein massiver Boden (1) mit dem anstossenden ringförmigen ho@ber@- ringhalter (3) durch ein dünnes Zwischenteil (2) verbunden ist. b. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (6) von dem angrenzenden Kolbenringhalter (3) getrennt ist. 7. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil aus zwei getrennten, sich gegenüberliegenden Teilen gebildet ist. B. Kolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberliegenden Teile des Führungsteiles von dem angrenzen den Kolbenringhalter (3) getrennt sind. 9. Kolben nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekenn- zeichnet, daß der kolbenseitige Pleuelkopf (17) die Formeiner Gabel besitzt, welche den axialen Ansatz (1o) des Kolbens von beiden Seiten seines Auges (14) umfasst, wobei die Ge- lenkachse durch dieses Auge (14) und die zwei Arme der Gabel. läuft.

10. Kolben nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der kolbenseitige Pleuelkopf eine axiale Schmierölleitung (21) besitzt, welche sich in zwei Abzweigleitungen (22) teilt, die in ringförmigen Nuten (23) enden, die in den Bohrungen der Arme der Gabel vorgesehen sind. 11.Kolben nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nute (23) mindestens in eine Bohrung (24) auf der äusseren Fläche der Arme der Gabel, welche den kolbenseitigen Pleu- elkopf bildet, einmündet in Richtung auf den Ringraum, der im Kolben durch seinen Boden (1) " den axialen Ansatz (10) und seine umgebende Wandung (2,3,6) gebildet ist.