DE2300406A1

DE2300406A1 - PISTONS FOR COMBUSTION MACHINERY

Info

Publication number: DE2300406A1
Application number: DE19732300406
Authority: DE
Inventors: Guenter Elsbett; Ludwig Elsbett
Original assignee: Elsbett Geb GmbH
Current assignee: Elsbett Geb GmbH
Priority date: 1973-01-05
Filing date: 1973-01-05
Publication date: 1974-07-11

Description

Zustellungsbevollmächtigter: siehe Vertreter T i t e 1 : olben für Brennkraftmaschinen" Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben für Brennkraftmaschinen, insbesondere schnellaufende Zwei- oder Viertaktmaschinen mit Luftspülung, mit einem Kolbenträger, welcher an seiner der Brennstelle zugewandten Seite ein den Brennraum bildendes Gluhteil aufweist und an dessen Kolbenkopf ein zum Kolbenlager hin sich erstrekkendes und als Dichtmantel ausgebildetes Hemd ngeschlossen ist.Authorized recipient: see representative T i t e 1: olben für Internal combustion engines " The invention relates to a piston for internal combustion engines, especially high-speed two- or four-stroke engines with air purging, with a piston carrier, which is facing the combustion point Side has a glow part forming the combustion chamber and a piston head shirt designed as a sealing jacket and extending towards the piston bearing is.

Bei Brennkraftmascllinen ist es bekannt, in den jeweiligen Zylindern Kolben vorzusehen und diese Kolben derart auszubilden, daß sie möglichst mit geringem Verschleiß ihre F detion ausüben können. Um dabei die Kolben gegenüber der Zylinderwand gasdicht abzuschließen, ist es ferner bekannt, die Kolben mit Kolbenringen oder einem Dichtmantel zu versehen und zusätzlich zu diesen dem jeweiligen Kolben auch einen Ölabstreifring zuzuordnen, um mittels eines solchen das beim Kühlen des Kolbens an die Zylinderwand gelangte Öl abzustreifen, damit es nicht bei der Verbrennung des Kraftstoffes mit verbrannt wird. Je nach Ausführung der Brennkraftmaschine ist es ferner bekannt, deren Kolben baulich sehr leicht auszuführen, um durch Einsparung an Gewicht höhere Drehzahlen fahren zu können.In the case of internal combustion engines, it is known in the respective cylinders Provide piston and these pistons in such a way that they as little as possible Wear your f detion can exercise. In order to keep the piston opposite the cylinder wall to seal gas-tight, it is also known to use piston rings or piston rings to provide a sealing jacket and in addition to this the respective piston assign an oil control ring in order to use such a ring when cooling the piston Oil that has reached the cylinder wall should be wiped off so that it does not during combustion of the fuel is also burned. Depending on the design of the internal combustion engine It is also known to make the piston structurally very easy to save by saving to be able to drive higher speeds in terms of weight.

Ein bekannter Kolben dieser Art wird im wesentlichen von einem Kolbenträger und einem an diesen angeschlossenen Dichtmantel gebildet, wobei der Dichtinantel vom Kopf des Kolbenträgers bis weit unterhalb dessen Anlenkung an einer Pleuelstange reicht. Der Kolbenträger ist dabei über ein Gelenk mit dem Pleuel verbunden, und es ist dieses Gelenk derart ausgeführt, daß der Kolbenträger ohne nennenswerte Zwängung seines Hemdes im Zylinder auf und ab bewegt werden kann. Das Hemd, das als kolbenringfreier Dichtmantel ausgeführt ist, ist bei dieser Ausführung Bestandteil des Kolbenträgers und zum Zwecke dessen radialen Führung zusätzlich über Schraubmittel mit dem im Pleuclauge beweglich geführten Lager verbunden. Zum Zwecke eines Zuriåckhaltens der der Verbrennung aus zu setzenden Luft-Kraftstoffbestandteile ist der Kolbenträger im Bereich dessen Kolbenkopfes mit einem Einsatz ausgestattet, und es ist dieser Einsatz als ein Glüiteil ausgebildet. Das bei dieser Ausführung verrendete Glühteil weist einen zur Kolbenachse sich verengenden Rand auf, und es ist dieser-Rand gegenüber dem Kolben träger durch eine Luftkammer wärmeisolierend abgeschirmt. Die Verbindung des Kolbentfl:jgers mit dem im Pleuel vorgesehenen Lager erfolgt hierbei über ein als Schraube ausgeführtes Verbindungamittel, welches im Boden des Kolbenträgers vorgesehen und in das Lager einschraubbar ist. Zwar läßt sich dieser Kolben sehr einfach und gewichtssparend ausführen, indessen ist es vielfach erwünscht, wenn der Kolbenträger, um den Verschleiß des Kolbens noch weiter zu mindern, sich um die Zylinderachse drehen kann (vgl. DT-OS 1 576 013).A known piston of this type is essentially a piston carrier and a sealing jacket connected to this, wherein the sealing jacket from the head of the piston carrier to far below its articulation on a connecting rod enough. The piston carrier is connected to the connecting rod via a joint, and this joint is designed in such a way that the piston carrier without any significant constraint his shirt can be moved up and down in the cylinder. The shirt that as a piston ring-free Sealing jacket is executed, is in this version component of the piston carrier and, for the purpose of its radial guidance, additionally via screw means connected to the movably guided bearing in the connecting rod. For the purpose of restraint the air-fuel constituent exposed to combustion is the piston carrier equipped with an insert in the area of its piston head, and it is this one Insert designed as a Glüiteil. The glowing part that died in this version has an edge that narrows towards the piston axis, and it is opposite this edge the piston carrier is shielded from heat insulation by an air chamber. The connection of the piston head with the bearing provided in the connecting rod takes place via a Connection means designed as a screw, which is located in the bottom of the piston carrier is provided and screwed into the bearing. Although this piston can be very to be carried out easily and in a weight-saving manner, but it is often desirable if the piston carrier, in order to further reduce the wear of the piston the cylinder axis can rotate (see DT-OS 1 576 013).

Ausgehend von einem solchen Kolben liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diesen dahingehend weiterzubilden, daß er nicht nur um die Kolbenachse bzw. Zylinderachse gedreht, sondern auch nach dem erfolgten Verschleiß teilweise erneuert werden kann, um auf diese leise nur die verschlissenen Teile durch neue ersetzen zu müssen.On the basis of such a piston, the object of the invention is to be found based on this to the effect that it is not only about the piston axis or cylinder axis rotated, but also partially after wear has taken place can be renewed in order to quietly only the worn parts with new ones to have to replace.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe'bei einem Kolben der eingangs genc«nnten Art dadurch gelöst, daß das Kolbenlager am Kolbenträger als Kugelpfanne für einen kugelfö.rmigen Kopf eines Pleuels ausgebildet ist, und daß der I(olbenträer außerdem eine bis annähernd zur Zylinderwand reichende Ringstütze für ein an der Zylinderwand sich abstützendes Führungsmittel aufweist.According to the invention, this object is achieved with a piston as described in the introduction The aforementioned kind of solution is achieved in that the piston bearing on the piston carrier is a ball socket is designed for a spherical head of a connecting rod, and that the I (olbenträer also one up to almost the cylinder wall reaching ring support for a guide means supported on the cylinder wall.

Durch diese Maßnahmen wird nicht nur die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe vorteilhaft gelöst, sondern es wird ein Bauteil für eine Brennkraftm schine geschaffen-, das sich durch Robustheit seiner einzelnen Teile besonders auszeichnet. Der Kolbenträger, der die dem Verschleiß unterworfenen Teile aufnimmt, ist derart ausgebildet, daß diese Teile ohne besondere Schvrierigkeiten an den Kolbenträger angebracht werden können, so daß nach Verschleiß dieser Teile ein einfaches Erneuern derselben möglich wird. Durch die gelenlcige Anlenkung des Kolbenträgers am kugelförmigen Pleuelkopf wird ferner eine feinere Dichtpassung möglich, weil das allseitig nachgebende GeleSi (Kugelpfanne - Kugelkopf) eine Verformung des Dichtmantels durch Ungenauigkeiten in der Laufachse verhindert. Durch die feinere Dichtpassung wird ein Dichtmantel ohne Kolbenringe und dadurch auch die Anwendung von Ein- und Auslaßöffnungen ohne Stege möglich. Da der Dichtmantel bis über die Mitte des Kugelkopfes hinausragt, ist es ohne Schffizierigkeiten möglich, die Einlaßöffnungen in den Zylinderraum so anzuordnen, daß das Führungsmittel selbst in der oberen Totpunktsteilung des Kolbens nicht in die Öffnungen des Einlasses oder Auslasses hineingreift. Dadurch können Beschädigungen des Führungsmittels ausgeschlossen als auch Ölabstreifringe an diesem Ende verwendet werden.These measures not only provide that on which the invention is based Object is advantageously achieved, but it is a component for an internal combustion engine created - which is particularly characterized by the robustness of its individual parts. The piston carrier that houses the parts subject to wear is of this type designed that these parts without any particular difficulties on the piston carrier can be attached, so that if these parts are worn, they can be easily replaced same becomes possible. Due to the gelenlcige articulation of the piston carrier on the spherical The connecting rod end also enables a finer tight fit because it yields on all sides GeleSi (ball socket - ball head) a deformation of the sealing jacket due to inaccuracies prevented in the running axis. The finer tight fit creates a sealing jacket without piston rings and thus the use of inlet and outlet openings without Bridges possible. Since the sealing jacket protrudes over the middle of the ball head, it is possible to open the inlet openings into the cylinder space without any fuss to be arranged so that the guide means itself in the top dead center division of the The piston does not reach into the openings in the inlet or outlet. Through this damage to the guide means can be excluded, as can oil control rings to be used at this end.

Bin weiteres Merkmal der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Dichtmantel elastisch ausgeführt ist und an seiner ölabdichtenden Seite mindestens ein in diesem Fall als Ölabstreifring ausgeführtes Führungsinittel aufweist.A further feature of the invention is characterized in that the sealing jacket is designed to be elastic and at least on its oil-sealing side has a guide means designed in this case as an oil control ring.

Durch diese elastische Ausbildung des Dichtmantels-ist es möglich, daß dieser sich der Form des Zylinders anpaßt, so daß ein absolut zuverlässiger Gasabschluß erreicht wird.It is through this elastic design of the sealing jacket possible, that this adapts to the shape of the cylinder, so that an absolutely reliable Gas closure is achieved.

In Fällen, wo es von Vorteil sein kann, das Fu'hrungsmittel als Bestandteil des Dichtmantels auszubilden, is-t es ferner möglich, dieses nach Verschleiß zusammen mit dem ebenfalls verschlissenen Dichtmantel auszuwechseln.In cases where it can be advantageous, the guide means as a component of the sealing jacket, it is also possible to put it together after wear replace with the sealing jacket, which is also worn out.

Die Anbringung des Führungsmittels am Dichtmantel hat ferner den Vorteil, daß das Führungsmittel nicht besonders an die Ringstütze angebracht zu werden braucht.Attaching the guide means to the sealing jacket also has the advantage that the guide means need not be specially attached to the ring support.

Um das abzustreifende Öl an der Zylinderwand entlang abzustreifen, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Ölabstreifring an seiner dem Dichtmantel abgewandten Seite mit einer zur Zylinderwand hin gerichteten Ringschürze ausgestattet. Diese Ringschürze, die alulähernd bis zur Zylinderwand reichen kann, bildet einen Ringraum für das gestaute Öl, so daß dieses beim Zurüclrgehen des Kolbens von der Zylinderwand abgenommen wird.To scrape off the oil to be scraped off along the cylinder wall, is according to a further feature of the invention, the oil control ring on its the sealing jacket the side facing away from it is equipped with an annular skirt directed towards the cylinder wall. This ring apron, which can extend almost to the cylinder wall, forms one Annular space for the jammed oil, so that this when the piston goes back from the Cylinder wall is removed.

Um den Staudruck dabei nicht zu hoch ansteigen zu lassen, kann die Ringschürze auf ihren Umfang eitrige Schlitze aufweisen, so daß das abgestreifte Öl durch diese aus dem Stauraum in den Zylinderraum gelangen kann.In order not to let the dynamic pressure rise too high, the Ring apron have purulent slots on its circumference, so that the stripped Oil can get through this from the storage space into the cylinder space.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Kugelpfanne für die Aufnahme des Kopfes des Pleuels als eine schalenförmige, nur Zugkräfte übertragende Ringscheibe für das Festhalten des Kopfes des Pleuels ausgebildet sein. Eine solche Ausbildung des Kolbengelenkes hat den Vorteil, daß keine Zwängungen zwischen Kolbenträger und Pleuel auftreten können, so daß der Kolben selbst mit dem geringstmöglichen Verschleiß seines Dichtmantels im Zylinder bewegt werden kann.In an advantageous development of the invention, the ball socket for receiving the head of the connecting rod as a shell-shaped, only tensile force transmitting Ring washer designed to hold the head of the connecting rod in place. Such Forming the piston joint has the advantage that no constraints between the piston carrier and connecting rods can occur, so that the piston even with the least possible Wear of its sealing jacket can be moved in the cylinder.

Dies ist insofern wichtig, als gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der Kolbenträger als ein schmales Stegtçil ausgebildet werden kann, das zwecks optimaler Funktion und baulicher Dimensionierung keinen Zwängungen oder Verklemmungen im Zylinder unterworfen sein darf.This is important in that it is in accordance with a further feature of the invention the piston carrier can be designed as a narrow Stegtçil, which for the purpose of optimal Function and structural dimensioning no constraints or jamming in the cylinder may be subject to.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Kolbens schematisch dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsmittelschnitt durch einen Kolben in der Ebene I - I in Fig. 2, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kolben nach Fig. 1 und Fig. 3 einen Längsmittelschnitt durch den Kolben in der Ebene II - II in Fig. 1.An exemplary embodiment of the piston is shown schematically in the drawing shown. It shows: FIG. 1 a longitudinal center section through a piston in FIG Plane I - I in FIG. 2, FIG. 2 shows a plan view of the piston according to FIG. 1 and FIG. 3 shows a longitudinal center section through the piston in plane II-II in FIG. 1.

Der Kolben 1 gemäß der Erfindung wird im wesentlichen von einem Kolbenträger 2, einem an diesem'2ngeschlossenen Dichtmantel 3, einer der Feuerstelle ausgesetzten und als Glühteil 4 ausgeuhrten Feuerplatte sowie einem allseitig nachgebenden Gelenk 5 für einen Pleuelkopf 6 und einer vom Pleuelkopf zur Zylinderwand 7 gerichteten Ringstütze 8 gebildet. Hierbei ist anstelle von Kolbenringen der ganze Kolbenmantel, d.h. Dichtmantel 3, in einer Ringnut 9 des Kolbenträgers 2 gesetzt, die mittels der Feuerplatte, dem sogenannten Glühteil 4, abgeschlossen wird. Der Dichtmaxltel 3 ist dünnwandig udn mit leichter Konizität zur Kolbenkrone, d.h. zum Kolbenkopf 10 hin aus vergütetem Stahl hergestellt. Diese Konizität ist auch im Zylinder 7 vorhanden. Im Zundtotpunkt ist das Spiel der zwischen Kolben 1 und Zylinder 7 ausgeführt, d.h. der Dichtmantel 3 wird um den Betrag des Ölfilrns stärker elastisch zusammengedrüct, um die erforderliche Gasdichtheit sicherzustellen. Um zu verllindern, daß von der Pleuelstange 12 irgendwelche Verformungen in den sehr präzisen Dichtmantel 3 eingeleitet werden, ist der Kolben träger 2 über das Kugelgelenk 5 mit dem Pleuelkopf 6 erbunden, wobei hierfür der Kolbenträger 2 eine Pfanne 13 für den Pleuelkopf-6 der Pleuelstange 12 aufweist. Der Pleuelkopf 6 der Pleuelstange 12 wird nur über zwei Halbschalen 14, 15 und einen Sicherungsring 16 im Rolbenträger 2 festgehalten. Dadurch kann der ganze Kolben 1 langsam um dessen Achse x rotieren, wodurch eine lange Standzeit und ein geringer Verschleiß für Kolbenträger 2 und Dichtmantel 3 gesichert ist. Die Ölabstreifringe 17, die zugleich eine Führung des Dichtmantels 3 übernehmen, sitzen am unteren Rand des Kolbenträgers 2, d.h. an der Ringstütze 8 oder sie sind selbst am Dichtmantel 3 angebracht (vergl. Fig. 3, rechte Seite) und zwar derart, daß sie trotz Auf- und Zusteuerns der Ein- und Ausl-aßkanäle nicht in diese hineingelangen können. Die Ölabstreifung muß hierbei ohne die Wirkung von gasbelasteten Kolbenringen auskommen und ist deshalb ebenfalls mit einem eng anliegenden, elastischen Dichtrand 18 versehen, dem lediglich ein Rollenring 19 mit einer Abstreifnase bzw. Ringschürze 20 nachgeordnet ist. Zusammengehalten wird der Kolbenträger 2 und der an ihm vorgesehene Dichtmantel 3 mittels der zentral befestigten Feuerplatte, d.h. dem Glühteil 4, das nur im Zentrum im Bereich des Verbindungsmittels in Form eincr Schraube 21 aufsitzt und im übrigen am Kolbenkopf 10 einen freien Luftspalt22 aufweist. Als Feuerplatte bza Glühteil 4 kann ein feuerfestes Material in Form einer Legierung verwendet werden, das hohe Temperaturen verträgt, um infolge einer großen Aufheizung eine wirkungsvolle Verbrennung der darüberstreichenden Luft-Kraftstoffbestandteile zu erreichen. Das Glühteil 4 selbst kann dabei wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, eine linsenförmige Form oder eine nicht dargestellte kugelförmige Form oder auch jede andere für Kolben dieser Art geeignete Brennraumform aufweisen.The piston 1 according to the invention is essentially made up of a piston carrier 2, a sealing jacket 3 attached to this, exposed to one of the fireplace and a fire plate designed as a glow part 4 and a joint that yields on all sides 5 for a connecting rod head 6 and one directed from the connecting rod head to the cylinder wall 7 Ring support 8 is formed. Instead of piston rings, the entire piston skirt is i.e. sealing jacket 3, set in an annular groove 9 of the piston carrier 2, which by means of the fire plate, the so-called glow part 4, is completed. The sealing maxltel 3 is thin-walled and slightly tapered towards the piston crown, i.e. the piston head 10 made of tempered steel. This conicity is also in cylinder 7 available. In the dead center, the clearance between piston 1 and cylinder 7 is executed, i.e. the sealing jacket 3 becomes more elastic by the amount of the oil film compressed, to ensure the required gas tightness. To alleviate that of the Connecting rod 12 introduced any deformations into the very precise sealing jacket 3 the piston carrier 2 is connected to the connecting rod head 6 via the ball joint 5, for this purpose the piston carrier 2 has a socket 13 for the connecting rod 6 of the connecting rod 12 has. The connecting rod 6 of the connecting rod 12 is only about two half-shells 14, 15 and a locking ring 16 held in the roller carrier 2. This can the entire piston 1 slowly rotate about its axis x, which results in a long service life and low wear for piston carrier 2 and sealing jacket 3 is ensured. The oil control rings 17, which also guide the sealing jacket 3, sit on the lower edge of the piston carrier 2, i.e. on the ring support 8 or they are itself attached to the sealing jacket 3 (see Fig. 3, right-hand side) in such a way that that they do not get into them despite the opening and closing of the inlet and outlet channels can. The oil stripping must be carried out without the effect of gas-loaded piston rings get along and is therefore also with a tight, elastic sealing edge 18 provided, the only one roller ring 19 with a stripping nose or ring apron 20 is subordinate. The piston carrier 2 and the one provided on it are held together Sealing jacket 3 by means of the centrally attached fire plate, i.e. the glow part 4, which is only seated in the center in the area of the connecting means in the form of a screw 21 and also has a free air gap 22 on the piston head 10. As a fire plate bza glow part 4, a refractory material in the form of an alloy can be used, that can withstand high temperatures to become an effective one as a result of excessive heating To achieve combustion of the air-fuel components sweeping over it. That The glow part 4 itself can, as shown in FIGS. 1 and 2, be lenticular shape or a spherical shape, not shown, or any have other combustion chamber shapes suitable for pistons of this type.

Claims

PATENT CLAIMS

1. Pistons for internal combustion engines, especially high-speed two- or four-stroke machines with air flushing, with a piston carrier attached to its the side facing the combustion point has a glow part forming the combustion chamber and on its piston head a piston bearing extending and serving as a sealing jacket trained shirt is attached, characterized in that; that cas piston bearings (5) on piston carrier (2) as a ball socket (13) for a spherical head (-6) a connecting rod is formed, and that the piston carrier also an annular support (8) for one of the cylinder walls that extends approximately to the cylinder wall (7) has supporting guide means (17, 18, 19, 20).

2. Piston according to claim 1, characterized in that the sealing jacket (3) designed to be elastic and in the area of the ring support (8) only the oil control ring has executed guide means (17 to 20).

3. Piston according to claim 2, characterized in that the guide means (17 to 20) is designed as part of the sealing jacket (3).

4. Piston according to claim 2, characterized in that the oil control ring (19) on its side facing away from the sealing jacket (3) one towards the cylinder wall (7) has directed annular skirt (20).

5. Piston according to claim 1, characterized in that the glow part (43 is thermally insulated from the piston head (io) of the piston carrier (2).

6. Piston according to claim 6, wherein the glow part has a connecting means is detachably connected to the piston head or piston carrier, characterized in that that the 7; / arm insulation as a from the edge of the piston head (10) to approximately Connecting means (21) extending air gap (22) is executed;

7. Piston after Claim 1, characterized in that the ball socket (13) has a shell-shaped, only Washer (14, 15) transmitting tensile forces for holding of the head (6) of the connecting rod (12).

8. Piston according to one or more of claims 1 to 7, characterized characterized in that the piston carrier (2) is designed as a narrow web part.

L e r s e i t e