DE2201299B1

DE2201299B1 - Kolben fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2201299B1
Application number: DE19722201299
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Ing Maier
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1972-01-12
Filing date: 1972-01-12
Publication date: 1972-11-30
Also published as: JPS4880917A; FR2167523B1; JPS5118006B2; FR2167523A1; GB1368721A; US3842715A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für Brennkraftmaschinen mit einem zur Lagerung des Kolbenbolzens dienenden Stuhl, einem Kolbenhemd und einer Einrichtung zum Herbeiführen einer fortschreitenden Drehbewegung des Kolbenhemdes um seine Längsachse mittels eines am Innenemantel des Kolbenhemdes befestigten Schaltringes mit Innenverzahnung und eines in diese Verzahnung eingreifenden, in Abhängigkeit vom Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine auslenkbaren Eingreif teiles.

Die Vorzüge dieser Bauart liegen in einer geringen Anfälligkeit gegen sogenannte Kolbenfresser, weil die Abnützung der Kolbenlauffläche infolge der dem Kolben aufgezwungenen Drehbewegung sehr gleichmäßig erfolgt.

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführung der Erfindung,

Fig.4 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführung der Erfindung,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch eine vierte Ausführung der Erfindung und

Fig.6 eine Einzelheit aus Fig.5 in größerer Darstellung,

Der Kolben besteht bei allen vier Ausführungen aus einem Stuhl 1 und einem gegenüber diesem drehbar gelagerten Kolbenhemd 2, an dessen Innenmantel ein Schaltring 3 mit Verzahnung 4 befestigt ist. In einer Ausnehmung 6 im Stuhl 1 ist der Kolbenbolzen 5 gelagert, der mit dem Pleuelkopf 8 der Pleuelstange 9 verbunden ist. Außerdem ist der Stuhl 1 mit einer Aussparung 7 versehen, an deren Rand das eine Ende 10 einer gekrümmten Blattfeder 11 derart befestigt ist, daß ihr gegensinnig zu dem Schaltring 3 gekrümmter Teil 12 in die Aussparung 7 hineinragt und ihr freies Ende 13 in die Verzahnung 4 des Schaltringes 3 eingreift.

Gemäß der Ausführung nach Fig. 1 und Fig.2 ist das die Blattfeder 11 in Abhängigkeit vom Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine im Sinne einer Streckung auslenkende Steuerteil durch ein Kurvenstück 14 gebildet, welches am Zylinder 15 befestigt ist und derart in das offene Schaftende hineinragt, daß es mit der Blattfeder 11 in Eingriff kommt, wenn sich der Kolben, wie in der Zeichnung dargestellt, kurz vor seinem unteren Totpunkt befindet.

Die Krümmung und die Länge der Blattfeder 11 sowie die Form des Kurvenstückes 14 sind dabei so bemessen, daß das Kolbenhemd! bei maximaler Auslenkung der Blattfeder 11 um einen mindestens einer Zahnbreite entsprechenden Winkel weitergedreht wird.

Bei der Ausführung nach Fig.3 ist das Steuerteil durch einen vom Schaft der Pleuelstange 9 abstehenden Vorsprung 16 gebildet, der kurz vor der größten Ausschwenkung der Pleuelstange 9 mit der Blattfeder 11 in Eingriff kommt. Bei dieser Ausführung stellt ao sich zwischen dem Vorsprung 16 und der Blattfeder 11 nur ein sehr kleiner Gleitweg ein, was hinsichtlich des Verschleißes dieser Teile besonders vorteilhaft ist.

Bei der Ausführung nach Fig.4 sind der Schaltring 3, die Aussparung 7 und die gekrümmte Blattfeder 11 in Höhe der Kolbenbolzenachse angeordnet. Der Kolbenbolzen 5 wird hler ganz vom Pleuelkopf 8 umschlossen, von dem ein Steuernocken 17 absteht und mit der Blattfeder 11 in Eingriff ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach den F i g. 5 und 6 handelt es sich um einen Kolben mit veränderbarem Verdichtungsverhältnis von der z.B. in der deutschen Offenlegungsschrift 1 808 762 beschriebenen Art. Das Kolbenhemd 2 ist hier gegenüber dem Stuhl 1 in Richtung der Kolbenlängsachse verschiebbar. Zwischen ihm und dem Stuhl 1 sind zwei Kammern 18 und 19 gebildet, denen über eine Bohrung in der Pleuelstange 9 und Zuflußbohrungen 20 und 21 im Stuhl durch Rückschlagventile 22 und 23 gesteuert Drucköl in bekannter Weise zugeführt werden kann.

Außerdem ist im Stuhl 1 ein Überdruck-Ablaßventil 24 angeordnet, dessen in einem Ventilgehäuse

27 geführter und durch eine mittels eines Gewinderinges 25 einstellbare Feder 26 belasteter Ventilstößel 28 mit der gekrümmten Blattfeder 11 in Eingriff steht. Der durch den Ventilstößel 28 und das Ventilgehäuse 27 gebildete Hohlraum steht über eine Bohrung 29 mit der oberen Kammer 18 und über eine Bohrung 30 mit dem Kurbelraum in Verbindung. Die Bohrung 30 ist so angeordnet, daß sie durch den Ventilstößel 28 freigelegt wird, wenn sich dieser aus seiner Schließstellung in eine die Blattfeder 11 auslenkende Stellung bewegt. Dies tritt ein, wenn der in der Kammer 18 herrschende Öldruck größer wird als der durch die Federn 26 und 11 auf den Ventilstößel

28 wirkende Gegendruck. Das Überdruck-Ablaßventil 24 bildet damit das Steuerteil zur vom Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine abhängigen Auslenkung der Blattfeder 11.

Ein derartig ausgebildeter Kolben, wie er in den Fig.5 und6 dargestellt ist, vereinigt die Vorteile eines Kolbens mit veränderbarem Verdichtungsverhältnis und die eines Kolbens mit schrittweiser Drehung seines Kolbenhemdes 2 ohne großen baulichen Aufwand. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Druckunterschiede des durch die Bohrung in der Pleuelstange 9 herangeführten Drucköls ausschließlich für die Betätigung der Einrichtung zum Herbeiführen der fortschreitenden Drehbewegung des Kolbenhemdes nutzbar zu machen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kolben für Brennkraftmaschinen mit einem zur Lagerung des Kolbenbolzens dienenden Stuhl, einem Kolbenhemd und eimer Einrichtung zum Herbeiführen einer fortschreitenden Drehbewegung des Kolbenhemdes um seine Längsachse mittels eines am Innenmantel des Kolbenhemdes befestigten Schaltringes mit Innenverzahnung und eines in diese Verzahnung eingreifenden, in Abhängigkeit vom Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine auslenkbaren Eingreifteiles, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingreifteil durch eine gekrümmte, im Sinne einer Streckung auslenkbare Blattfeder (U) gebildet ist, deren eines Ende (10) am Stuhl (1) befestigt ist und deren anderes Ende (13) unmittelbar in die Verzahnung (4) des Schaltringes (3) eingreift.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung der Blattfeder (11) durch ein feststehendes, in· das offene Schaftende des Kolbens hineinragendes Kurvenstück (14) bewirkbar ist, das mit der Blattfeder (11) in Eingriff kommt, wenn sich der Kolben kurz vor seinem unteren Totpunkt befindet.

3. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung der Blattfeder (11) in an sich bekannter Weise durch einen von der Pleuelstange (9) abstehenden Vorsprung (16) oder durch einen vom Pleuelkopf (8) abstehenden Steuernocken (17) bewirkbar ist, der mit der Blattfeder (11) in Eingriff kommt, wenn sich die Pleuelstange (9) kurz vor ihrer größten Ausschwenkung befindet.

4. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung der Blattfeder (11) in an sich bekannter Weise durch Drucköl der Maschine betätigte Mittel bewiikbar ist.

5. Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung der Blattfeder (11) durch ein Überdruck-Ablaßventil (24) bewirkbar ist, wobei sich das Drucköl in einer vom Stuhl (1) und dem gegenüber diesem axial verschiebbaren Kolbenhemd (2) gebildeten Kammer (18) veränderlichen Volumens befindet und über eine Bohrung (29) zum Überdruck-Ablaßventil (24) Zutritt hat.

Ein derartiger Kolben ist aus der deutschen Patentschrift 1171675 bekannt. Das Eingreif teil ist hier durch zwei Schaltschieber gebildet, welche im Kugelkopf der schwenkbaren Pleuelstange in einer parallel zu dessen Meridianebene versetzten Bohrung geführt sind und durch eine Schraubendruckfeder gegen den Schaltring gedrückt werden. Damit der Schaltmechanismus im Falle einer Behinderung der Drehung des Kolbenhemdes nicht zu Schaden kommen kann, ist zwischen dem Schaltring und dem Kolbenhemd ein elastisch nachgiebiges Zwischenglied angeordnet.

Den genannten Vorteilen steht bei' dieser Ausführung ein erheblicher baulicher Aufwand des Schaltmechanismus gegenüber, welcher aus vielen und teilweise koplizierten Teilen besteht, die zu Betriebsstörungen Anlaß geben können.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Einrichtung zum Herbeiführen einer fortschreitenden Drehbewegung des Kolbenhemdes zu schaffen, die mit einfacheren Mitteln wirksam und störungssicher arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Eingreifteü durch eine gekrümmte, im Sinne einer Streckung auslenkbare Blattfeder gebildet ist, deren eines Ende am Stuhl befestigt ist und deren anderes Ende in die Verzahnung des Schaltringes eingreift. Der gesamte Schaltmechanismus besteht damit nur aus dem Schaltring und der gekrümmten Blattfeder; Schaltschieber, teure Paßbohrungen für diese und Führungen für die Feder werden eingespart. Überlastungen des Schaltmechanismus werden auf einfachste Weise durch die Blattfeder selbst vermieden, die bei Behinderung der Drehung des Kolbenhemdes elastisch nachgeben kann. Außerdem wirkt die Blattfeder stoßdämpfend, so daß ein stark stoßartiger Einsatz der Drehbewegung vermieden wird. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer des Schaltmechanismus. Das die Blattfeder auslenkende Steuerteil kann auf vielfältige Weise verwirklicht werden. In den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführung der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie II-II in