DE2336656B1

DE2336656B1 - Piston with asymmetrical bottom shape

Info

Publication number: DE2336656B1
Application number: DE19732336656
Authority: DE
Inventors: Hellmut Kottmann
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1973-07-19
Filing date: 1973-07-19
Publication date: 1974-10-03
Also published as: ES204190U; FR2238051A1; ES204190Y; GB1441490A; FR2238051B1; BR7405893D0; DE2336656C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben, dessen Boden eine in bezug auf die zur Kolbenbolzenachse senkrechte Mittelebene unsymmetrische Form aufweist.The invention relates to a piston, the bottom of which is perpendicular with respect to the piston pin axis Has mid-plane asymmetrical shape.

Die Form des Bodens eines Kolbens ist durch die Gestalt des Brennraums, durch den erwünschten Verbrennungsablauf und durch die Anordnung von Bauteilen wie Zündkerze, Einspritzventil, Ein- und Auslaßventil bestimmt. Die optimale Anpassung an diese Gegebenheiten führt mitunter dazu, daß die Bodenform die erwähnte Unsymmetrie aufweist.The shape of the bottom of a piston is determined by the shape of the combustion chamber and the desired combustion process and through the arrangement of components such as the spark plug, injection valve, inlet and outlet valve certainly. The optimal adaptation to these conditions sometimes leads to the fact that the soil shape exhibits the asymmetry mentioned.

Es wurde festgestellt, daß sich beim Betrieb mit derartigen Kolben, insbesondere bei sehr hohen Drehzahlen, trotz sorgfältigster Auswahl der Ringbestükkung und genauester Einhaltung der engen Laufspiele ein hoher Ölverbrauch, eine verstärkte Bildung von Ölkohle und eine erhöhte Durchblasemenge ergeben.It has been found that during operation with such pistons, especially at very high speeds, in spite of the most careful selection of the ring fittings and the strictest adherence to the tight running clearances a high oil consumption, an increased formation of oil carbon and an increased blow-through amount result.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß die beschriebenen Mangel nicht mehr auftreten können.The invention is based on the object of designing a piston of the type mentioned at the outset in such a way that that the defects described can no longer occur.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Kolben, dessen Boden eine in bezug auf die zur Kolbenbolzenachse senkrechte Mittelebene unsymmetrische Form aufweist, mit einer zusätzlichen Masse versehen ist, die derart angeordnet ist, daß sich der Unterschied der Produkte aus der auf den beiden Seiten der Mittelebene liegenden Massen und den Abständen ihrer Schwerpunkte von der Kolbenlängsachse verringert.This object is achieved in that a piston, the bottom of which is a with respect to the center plane perpendicular to the piston pin axis has an asymmetrical shape, with an additional Mass is provided, which is arranged in such a way that the difference of the products from the on the masses lying on both sides of the median plane and the distances between their centers of gravity and the longitudinal axis of the piston decreased.

Versuche haben bewiesen, daß der Einsatz von erfindungsgemäß ausgebildeten Kolben eine überraschende Verringerung des Ölverbrauchs, des Ölkohleansatzes und der Durchblasemenge mit sich bringt und daß die Kolben ein ausgezeichnetes, sehr gleichmäßiges Tragbild auch nach längerem Betrieb mit höchsten Drehzahlen aufweisen.Tests have shown that the use of pistons designed according to the invention is surprising Reduction of the oil consumption, the oil carbon build-up and the blow-through amount with it brings and that the pistons have an excellent, very even contact pattern even after prolonged operation have at the highest speeds.

Dieser eindeutige Fortschritt ist vermutlich auf folgenden Umstand zurückzuführen:This clear progress is probably due to the following circumstance:

Durch die ständig wechselnde Beschleunigung und Verzögerung des Kolbens bei seinem Arbeitsspiel entstehen, insbesondere bei sehr hohen Drehzahlen, große Massenkräfte, die, wenn sie in bezug auf die zur Kolbenbolzenachse senkrechte Mittelebene ungleich verteilt sind, zu starken Trägheitsmomenten führen, die den Kolben und den mit ihm verbundenen Kolbenbolzen in eine Schräglage zur Pleuelachse zu bringen versuchen.Due to the constantly changing acceleration and deceleration of the piston during its work cycle arise, especially at very high speeds, large inertial forces that, if they are in relation to the The center plane perpendicular to the piston pin axis is unevenly distributed, resulting in strong moments of inertia lead to the piston and the piston pin connected to it in an inclined position to the connecting rod axis try bring.

Man sollte nun annehmen, daß der Kolben durch den Bolzen und die ihn aufnehmende genau bearbeitete Bohrung des Pleuelkopfes sowie durch das den Kurbelzapfen umfassende Pleuellager ausreichend geführt und gegen ein Kippen um eine Achse quer zur Kolbenbolzenachse gesichert ist. Aus diesem Grunde hat man wohl auch bisher nur einer Verteilung der Massen Beachtung geschenkt, die auf eine günstige Lage des Kolbenschwerpunktes (deutsches Gebrauchsmuster 7 124 996) oder auf einen Momentausgleich in bezug auf die Kolbenbolzenachse abzielt (USA.-Patentschrift 3 628 815).One should now assume that the piston machined precisely through the bolt and the one receiving it The bore of the connecting rod head and the connecting rod bearing surrounding the crank pin are sufficient guided and secured against tilting about an axis transverse to the piston pin axis. For this So far one has probably only paid attention to a distribution of the masses, which is to one favorable position of the piston center of gravity (German utility model 7 124 996) or on a moment compensation with respect to the piston pin axis (U.S. Patent 3,628,815).

Dabei hat man aber übersehen, daß selbst bei höchst genauer Ausführung der verschiedenen Lagerbohrungen immer ein Spiel bleibt, innerhalb dessen eine geringfügige Schrägstellung des Kolbens und des Kolbenbolzens zur Pleuelachse möglich ist. Es hat sich gezeigt, daß schon eine sehr kleine derartige Schräglage zu den beschriebenen Mangeln führen kann, da die Kolbenringe hinsichtlich ihrer Dichtwirkung äußerst empfindlich auf eine Abweichung von ihrer zur Zylinderbohrung fluchtenden Lage reagieren.But it has been overlooked that even with the most precise execution of the various bearing bores there is always a game within which a slight inclination of the piston and of the piston pin to the connecting rod axis is possible. It has been shown that a very small such An inclined position can lead to the defects described, since the piston rings with regard to their sealing effect react extremely sensitively to a deviation from their position in alignment with the cylinder bore.

Durch die erfindungsgemäße Verteilung der Massen des Kolbens in bezug auf die zur Kolbenbolzenachse senkrechte Mittelebene ist nun gewährleistet, daß der Kolben und mit ihm die Kolbenringe selbst bei extrem hohen Drehzahlen stets in einer zur Zylinderbohrung koaxialen Lage bleiben.Due to the distribution according to the invention of the masses of the piston in relation to the piston pin axis vertical center plane is now guaranteed that the piston and with it the piston rings themselves always remain in a position coaxial to the cylinder bore at extremely high speeds.

Die Erfindung kann auf vielfältige Weise verwirklicht werden. Einige Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung aufgezeigt und bilden Gegenstand der Unteransprüche. Es zeigtThe invention can be practiced in a variety of ways. Some embodiments are in Drawing shown and form the subject of the subclaims. It shows

F i g. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Kolbens nach einer ersten Ausführung,F i g. 1 shows a longitudinal section of a piston according to the invention according to a first embodiment,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführung. F i g. 2 shows a longitudinal section through a second embodiment.

In beiden Ausführungsbeispielen ist der Kolben mit 1 bezeichnet. Er weist einen Boden 2 auf, der auf der einen Seite 3 der zur Kolbenbolzenachse senkrechten Mittelebene 4 mit einer Erhebung 5 und auf der anderen Seite 6 dieser Ebene 4 mit einer Mulde 7 ausgestattet ist und damit eine unsymmetrische Form hat. Mit dem Boden 2 sind Bolzennaben 8, 9 zur Aufnahme eines Kolbenbolzens 10 verbunden. Der Schwerpunkt der auf der einen Seite 3 der Mittelebene 4 angeordneten Massen ist mit 11, der der anderen Seite 6 zugeordnete Schwerpunkt mit 12 bezeichnet. Die dazugehörenden Abstände von der Mittelebene 4 tragen die Bezugszeichen 13 bzw. 14.The piston is denoted by 1 in both exemplary embodiments. He has a bottom 2, the on one side 3 of the center plane 4 perpendicular to the piston pin axis with an elevation 5 and on the other side 6 of this level 4 is equipped with a trough 7 and thus an asymmetrical shape Has. Pin bosses 8, 9 for receiving a piston pin 10 are connected to the base 2. Of the The center of gravity of the masses arranged on one side 3 of the center plane 4 is 11, that of the other Page 6 designated focus with 12. The corresponding distances from the center plane 4 bear the reference numerals 13 and 14, respectively.

In der Ausführung gemäß F i g. 1 ist die erfindungsgemäße Verteilung der Massen dadurch erreicht, daß die der Seite 6 zugeordnete Bolzennabe 9 eine größere Länge aufweist als die der Seite 3 zugeordnete Bolzennabe 8.In the embodiment according to FIG. 1 the distribution of the masses according to the invention is achieved by that the pin hub 9 assigned to side 6 has a greater length than that assigned to side 3 Pin hub 8.

In der Ausführung gemäß F i g. 2 ist der Kolbenbolzen 10 mit einer einseitigen Verlängerung 15 und einer Sackbohrung 16 versehen, wodurch gleichermaßen eine günstige Verteilung der Massen erreicht ist.In the embodiment according to FIG. 2 is the piston pin 10 with a one-sided extension 15 and a blind hole 16 is provided, which also achieves a favorable distribution of the masses is.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Piston, the bottom of which is asymmetrical with respect to the center plane perpendicular to the piston axis Has shape, characterized by an additional mass arranged in such a way is that the difference in products from those on either side (3, 6) of the median plane (4) lying masses and the distances (13, 14) of their centers of gravity (11, 12) from the piston longitudinal axis decreased.

2. Piston according to claim 1, characterized in that the mass of a pin hub (9) is larger than that of the opposite pin hub (8).

3. Piston according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft parts which the pin hubs (8,9) are adjacent, are of different lengths and / or are of different thicknesses.

4. Piston according to one of the preceding claims, characterized by a related on the center plane (4) asymmetrical position of the piston pin (10) or by a one-sided Extension (15) of the piston pin (10).

5. Piston according to one of the preceding claims, characterized in that the Piston pin (10) has a blind bore (16) in a manner known per se.