DE2351994B1

DE2351994B1 - Triebwerk fuer Hubkolbenmaschinen

Info

Publication number: DE2351994B1
Application number: DE2351994A
Authority: DE
Inventors: Hellmut Kottmann
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1973-10-17
Filing date: 1973-10-17
Publication date: 1974-08-29
Also published as: SE7413028L; ATA794574A; GB1443861A; BR7408584D0; FR2248414B1; SE401551B; JPS5066643A; DE2351994C2; JPS5756623B2; FR2248414A1; AT340205B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Triebwerk für Hubkolbenmaschinen mit einem Kolben, dessen Schaftteil vom Kopfteil vollständig getrennt und mit diesem nur durch einen Kolbenbolzen gelenkig verbunden ist. Derartige Kolben, die als »Pendelschaftkolben« bekannt sind, haben gegenüber Kolben, bei denen Kopfteil und Schaftteil einstückig oder starr miteinander verbunden sind, einen prinzipiellen Vorteil:

Die gelenkige Verbindung der beiden Kolbenteile ermöglicht es, daß das Kopfteil seine Aufgaben als Dichtorgan und als die Gaskräfte aufnehmendes Element unbehindert vom Schaftteil wahrnehmen kann, während diesem die Aufgabe zufällt, den Kolben in der Zylinderbohrung zu führen und die durch die Schrägstellung der Pleuelstange bedingten seitlich wirkenden Kräfte aufzunehmen.

Ein derartiges Triebwerk ist z. B. aus der US-PS 1 745 860 bekannt. Der Bolzen hat bei dieser Ausführung über seiner ganzen Länge denselben Durchmesser, was folgende Schwierigkeiten mit sich bringt:

Im Hinblick auf die durch das Kopfteil zu übertragenden hohen Gaskräfte sollte der Bolzen einen möglichst großen Durchmesser haben. Dadurch werden jedoch die Bohrungen im Schaftteil entsprechend groß und das Schaftteil unangemessen lang. Außerdem muß der Bolzen verhältnismäßig kurz bleiben, da die Ränder seiner Stirnseiten nicht über die Schaftkontur hinausreichen können.

Wenn man jedoch, um das Schaftteil kurz zu halten, dort kleinere Bohrungen vorsieht, ist der Bolzen in seinem mittleren Bereich nicht mehr ausreichend dimensioniert. Eine gute Lösung bestünde.darin, den Bolzen mit zwei verschiedenen Durchmessern zu versehen, d. h. die in das Schaftteil eingreifenden Enden kleiner auszuführen als den mittleren Teil, der von dem Pleuelauge umgriffen wird.

Da der mittlere Teil größeren Durchmessers nun aber nicht mehr durch die engeren schaftseitigen Bohrungen paßt, ist ein so ausgebildeter Bolzen nur dann in den Kolben einzuführen, wenn das Schaftteil in Längsrichtung geteilt ist, d. h. also aus zwei getrennten Hälften besteht.

Störend wirkt sich dann jedoch der in der Lauffläche des Kolbens befindliche Schlitz zwischen den beiden Schafthälften aus. Zweiteilige Schäfte der beschriebenen Art sind z. B. aus der US-PS 1 795 353 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Triebwerk für Hubkolbenmaschinen zu schaffen, bei dem der Bolzen entsprechend seiner Beanspruchung im Bereich des Schaftes und im Bereich des Pleuelauges unterschiedlich dimensioniert ist, der aber dennoch einen ungeteilten Schaft aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Enden des Kolbenbolzens parallel zu dessen Längsachse gerichtete diametral einander gegenüberliegende Abflachungen aufweisen, mit denen der Kolbenbolzen in an sich bekannter Weise am Kopfteil anliegt und die in entsprechenden Bohrungen im Schaftteil eingreifen, von denen mindestens eine in Richtung der Kolbenlängsachse langlochartig erweitert ist, wobei die Erweiterungen mindestens so breit sind wie der Abstand der einander gegenüberliegenden Abflachungen. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Triebwerks erlaubt es, den Kolbenbolzen in einer in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläuterten Weise zu montieren, obwohl das Schaftteil in sich geschlossen ist.

Zum Stand der Technik ist hier noch nachzutragen, daß bei Kolben mit starr miteinander verbundenen Schaftteilen und Kopfteilen an sich bekannt ist, den Bolzen unmittelbar an den Kolbenkopf anzuschrauben, wie dies z. B. die DT-PS 812 746 oder auch die US-PS 968 213 zeigt, wobei die Kolben in der letztgenannten Patentschrift sogar an ihren Enden, an denen sie verschraubt werden, ebenfalls diametral einander gegenüberliegende Abflachungen aufweisen. Das Problem der gelenkigen Verbindung zwischen Kopfteil und Schaftteil ist hier jedoch nicht angesprochen.

Um die Erweiterung der Bohrung im Schaftteil in axialer Richtung möglichst klein zu halten, ist es vorteilhaft, die die Erweiterungen begrenzenden Wände gegen die Kolbenlängsachse derartig geneigt auszubilden, daß die Verlängerung ihrer Mantelflächen das Schaftteil auf der der Bohrung gegenüberliegenden Seite nicht anschneidet.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in einem Schnitt entlang der Kolbenlängsachse und der Kolbenbolzenachse ein Triebwerk gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine seitliche Ansicht des Triebwerks gemäß Fig-1,

Fig.3 einen Schnitt entlang der Linie IH-III in der F i g. 1 und die

F i g. 4 bis 6 die Montage des Bolzens und des Schaftteils.

Das Triebwerk besteht aus einem als ganzes mit 1 bezeichneten Kolben, der in ein Kopfteil 2 und ein von diesem vollständig getrenntes Schaftteil 3 aufgeteilt ist.

Beide Kolbenteile 2 und 3 werden durch einen Bolzen 4 zusammengehalten, der von einem Pleuel 5 umgriffen wird.

Der Bolzen 4 hat in dem vom Pleuel 5 umgriffenen Bereich ein kreiszylindrisches Mittelstück 6, dessen Durchmesser gegenüber den übrigen Teilen des Bolzens 4 erheblich größer ist.

Die Enden 7 und 8 des Bolzens 4 sind im Durchmesser kleiner und greifen in entsprechenden Bohrungen 9 und 10 im Schaftteil 3 ein. Die Enden 7 und 8 sind mit diametral einander gegenüberliegenden Abflachungen 11, 12, 13 und 14 versehen. An den Abflachungen 11 und 13 liegt der Bolzen 4 an dem Kopfteil 2 an und wird dort durch Schrauben 15 und 16 gehalten, die den Bolzen 4 quer zu seiner Längsachse durchdringen.

Die Bohrung 10 im Schaftteil 3 weist in Richtung der Kolbenlängsachse Erweiterungen 17,18 auf, die zusammen mit der Bohrung 10 ein Langloch bilden. Die Breite der Erweiterungen 17,18 ist so groß wie der Abstand der Abflachungen 13 und 14 zueinander. Die Wände 19, 20 der Erweiterungen 17,18 der Bohrung 10 sind gegen die Kolbenlängsachse geneigt. Der Neigungsgrad ist so ausgelegt, daß die Verlängerungen der Mantellinien der Wände 19,20 die gegenüberliegende Seite des Schaftes 3 nicht anschneiden. Dadurch ist ermöglicht, daß der Bolzen 4 schräg vom offenen Schaftende her in die Bohrung 10 eingeführt werden kann.

Man könnte natürlich auch die Wände 19, 20 der Erweiterungen 17 und 18 zur Bolzenlängsachse parallel ausführen. Um das Einführen des Bolzens 4 zu ermöglichen, müßten die Erweiterungen dann aber entsprechend vergrößert sein, was den Schaft 3 in unerwünschter Weise schwächen würde.

Die Montage des erfindungsgemäßen Triebwerks wird folgendermaßen durchgeführt: Zunächst wird das Pleuel 5 in das Innere des Schaftteils 3 schräg eingeführt. In seine Lagerbohrung wird der Bolzen 4 gleichermaßen schräg eingebracht, wobei seine Abflachungen 11, 12, 13 und 14 in einer Lage parallel zur Kolbenlängsachse sind. Der Bolzen 4 kann damit mit seinem schmalen Ende in die langlochartigen Erweiterungen 17 und 18 eingreifen und in diese soweit eingeschoben werden, daß er vollständig im Inneren des Schaftteils 3 liegt. Daraufhin wird der Bolzen 4 so verschwenkt, daß sein anderes Ende 7 in die Bohrung 9 des Schaftes 3 eingreifen kann. Dann wird der Bolzen 4 um 90° um seine Längsachse gedreht, so daß die Abflachungen 11, 12, 13 und 14 in eine Lage senkrecht zur Kolbenlängsachse kommen. Nun kann der Bolzen 4 mit seinen Abflachungen 11 und 13 an dem Kopfteil 2 anliegen und mit diesem durch die Schrauben 15 und 16 verschraubt werden.

Da der durch Anschrauben befestigte Kolbenbolzen 4 zu diesem Zweck ohnehin mit Abflachungen versehen werden muß, bedeutet die Anbringung derselben keinen zusätzlichen Arbeitsaufwand.

Auch die Einarbeitung der Erweiterungen 17, 18 der Bohrung 10 in dem Schaftteil 3 bereitet keine besonderen Schwierigkeiten, da diese nur während der Montage benötigt werden und deshalb nicht besonders genau ausgeführt zu werden brauchen. Es ist schließlich zu bemerken, daß es nicht weiter störend ist, daß der Bolzen 4 von den schaftseitigen Bohrungen 9, 10 nur über einen Teil seines Umfangs umfaßt wird, da das Schaftteil 3 dank seiner völligen Trennung vom Kopfteil 2 an der Weiterleitung der Gaskräfte überhaupt nicht beteiligt ist, sondern ausschließlich die Führung im Zylinder zu übernehmen hat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Triebwerk für Hubkolbenmaschinen mit einem Kolben, dessen Schaftteil vom Kopfteil vollständig getrennt und mit diesem nur durch einen Kolbenbolzen gelenkig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (7, 8) des Kolbenbolzens (4) parallel zu dessen Längsachse gerichtete, diametral einander gegenüberliegende Abflachungen (11, 12,13, 14) aufweisen, mit denen der Kolbenbolzen (4) in an sich bekannter Weise am Kopfteil (2) anliegt und die in entsprechende Bohrungen (9,10) im Schaftteil (3) eingreifen, von denen mindestens eine in Richtung der Kolbenlängsachse langlochartig erweitert ist, wobei die Erweiterungen (17, 18) mindestens so breit sind wie der Abstand der einander gegenüberliegenden Abflachungen (11, 12,13,14).

2. Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Erweiterungen (17, 18) der einen Bohrung (10) im Schaftteil (3) begrenzenden Wände (19, 20) derartig zur Kolbenlängsachse geneigt sind, daß die Verlängerungen ihrer Mantelflächen die gegenüberliegende Seite des Schaftteils (3) nicht anschneiden.