DE2407866A1

DE2407866A1 - SUBMERGED PISTON

Info

Publication number: DE2407866A1
Application number: DE19742407866
Authority: DE
Inventors: Hermann Loebich
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1974-02-19
Filing date: 1974-02-19
Publication date: 1975-08-28
Also published as: GB1454472A; FR2261460B3; SE7501812L; FR2261460A1; IT1031626B

Description

KARL SCHMIDT GMBH 6 Pfm., "15.2ο 1974KARL SCHMIDT GMBH 6 Pfm., "February 15, 1974

7107 Neckarsulm DrQ/GKp7107 Neckarsulm DrQ / GKp

Christian-Schmidt-Straße 8/12Christian-Schmidt-Strasse 8/12

Prov. Nr. 7375 KSProv. No. 7375 KS

TauchkolbenPlunger

Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen.The invention relates to a plunger piston, in particular for internal combustion engines.

Bei herkömmlichen Tauchkolben* insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen aller Art, ist der Kolbenschaft senkrecht zu der Druck-Gegendruckebene durchbohrt. Die einander gegenüberliegenden runden miteinander fluchtenden Bohrungen in den Naben nehmen den Kolbenbolzen auf, über den alle am Kolben angreifenden Kräfte auf das Triebwerk v/eitergeleitet werden. Die Kolbenbolzennaben müssen einerseits der wechselnden Beanspruchung genügen, andererseits müssen sie elastisch genug sein, um Durchbiegung und Ovalverformung des Kolbenbolzens ohne Auftreten örtlicher, unzuläßlich hoher Spannungen aufnehmen zu können. Aus diesen Gründen ist die Nabe in ihrem oberen Scheitel starkwandiger als unten ausgebildet und hat im Längsquerschnitt gegen den Kolbenschaft zu einen ansteigenden konischen Verlauf. An geeigneter Stelle vorgesehene Stützrippen oder Stützwulste zum Kolbenboden hin wie auch entsprechend konstruierte Übergänge zum Schaft und Ringfeld sind für die Übertragung der Kräfte besonders wichtig. Zur Vermeidung von Kantenpressungen ist in der Regel der innere Auslauf der Kolbenbolzenbohrung ausgerundet. 'In conventional plunger pistons *, especially for internal combustion engines of all types, the piston shaft is vertical pierced to the pressure counterpressure level. The opposing round ones are aligned with one another Bores in the hubs accommodate the piston pin, through which all forces acting on the piston act on the Thruster v / pus be directed. On the one hand, the piston pin bosses must be able to cope with the changing loads, on the other hand, they must be elastic enough to allow deflection and oval deformation of the piston pin without occurrence to be able to absorb local, inadmissibly high voltages. For these reasons, the hub is on its top The apex is thicker-walled than at the bottom and has a rising longitudinal cross-section towards the piston skirt conical course. Support ribs or support beads provided at a suitable point for the piston crown as well as appropriately designed transitions to the shaft and ring field are for the transmission of forces particularly important. As a rule, the inner outlet of the piston pin bore is to avoid edge pressure rounded. '

Aber auch die beste Bolzennabenkonstruktion kann dieBut even the best pin hub design can do the

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Schwächen eines falsch ausgelegten Kolbenbolzens nicht ausgleichen; denn zu große Durchbiegung und Ovalverformung eines Bolzens verursachen im Verein mit zu geringem Betriebsspiel zwischen Nabe und Bolzen den gefürchteten Spaltbruch, der seinen Anfang meist am inneren oberen Nabenscheitel nimmt, wo im Betrieb die größte Beanspruchung auftreten kann. Diese Beanspruchung übersteigt dann die für den Werkstoff zulässigen Werte, wenn das Ealtspiel zwischen Kolbenbolzen und Bolzenbohrung zu klein ist, der tatsächliche Zünddruck aus irgendwelchen Gründen wesentlich größer ist als normal, ein zu schwacher Bolzen verwendet wird, außergewöhnlich harte Drehstoße im Triebwerk auftreten," die sich bis zum Kolbenbolzen fortpflanzen und eine große Ovalverformung und Durchbiegung mit Aufsprengen der Nabe infolge Spaltbruch verursachen oder ein sogenannter Flüssigkeitsschlag auftritt, d.h. infolge undichter Stellen sich der Kompressionsraum mit Wasser oder Kraftstoff füllt.Do not compensate for weaknesses caused by an incorrectly dimensioned piston pin; because too much deflection and oval deformation of a bolt cause the dreaded in association with insufficient operating clearance between the hub and the bolt Fissure fracture, which usually starts at the inner, upper hub apex, where the greatest stress during operation can occur. This stress then exceeds the values permissible for the material if the basic clearance between piston pin and pin bore is too small, the actual ignition pressure for some reason is significantly larger than normal, a bolt that is too weak is used, exceptionally hard rotary shocks occur in the engine, "which propagate to the piston pin and a large oval deformation and deflection with the hub bursting open as a result of crack fracture or a so-called liquid hammer occurs, i.e. the compression space closes as a result of leaks fills with water or fuel.

Die Schmierverhältnisse zwischen Kolbenbolzen und Naben sind durch die kleinen Winkelbewegungen des Kolbenbolzens naturgemäß relativ schlecht. Stark ausgeschlagene Bolzenbohrungen treten meist am Kolben von Zweitaktmotoren und Kompressoren ohne Anlagewechsel auf. Für beide Kolbenarten liegen daher, wie bekannt, nicht besonders günstige Schmierverhältnisse vor, so daß das zusätzliche Auftreten, beispielsweise einer beschränkten Drehmöglichkeit des Kolbenbolzens in der Pleuelbuchse, hervorgerufen durch zu geringes Spiel oder Verkanten, wodurch der Bolzen im Kolben unter schlechten Schroierverhältnissen eine reine oszillierende Drehbewegung macht, eine Voraussetzung ist, die zum Schaden führt. Der gleiche Nachteil kann bei Verwendung eines neuen Kolbens mit einem neuen Bolzen entstehen,The lubrication conditions between the piston pin and the hub are due to the small angular movements of the piston pin naturally relatively bad. Badly knocked-out pin bores usually appear on the piston of two-stroke engines and compressors without changing the system. As is known, there are therefore no for either type of piston particularly favorable lubrication conditions, so that the additional occurrence, for example a limited Possibility of turning the piston pin in the connecting rod bushing, caused by insufficient play or tilting, which causes the bolt in the piston to be subject to poor scuffing conditions makes a pure oscillating rotary motion is a condition that leads to damage. Of the the same disadvantage can arise when using a new piston with a new bolt,

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Schäden im Bereich der Bolzennabe können auch dadurch entstehen, daß der Sicherungsring vor dem Einsetzen in seine Nut so stark zusammengedrückt wird, daß eine Überdehnung auftritt. So hat der Sicherungsring später keine ausreichende Vorspannung mehr« Die an ihm angreifenden Massenkräfte lockern seinen Sitz in der.Nute und weiten diese aus. Unsymmetrische Pleuel oder nicht fluchtende Pleuel verursachen oftmals Eigenbewegungen des Kolbenbolzens in axialer Richtung. Er stößt dann mehr oder minder heftig von innen gegen die Sicherungsringe,, Diese werden im Laufe der Zeit lockergeschlagen oder abgenützt, so daß beachtlicher Schaden am Kolben und Zylinder entsteht.This can also cause damage in the area of the pin hub arise that the locking ring before being inserted into its groove is compressed so much that an overstretching occurs. So the circlip doesn't have any later sufficient preload more «The inertial forces acting on it loosen its seat in the groove and widen it this off. Asymmetrical connecting rods or misaligned connecting rods often cause the piston pin to move independently in the axial direction. He then strikes more or less violently from the inside against the circlips, these are knocked loose or worn out over time, causing considerable damage to the piston and cylinder arises.

Obwohl heutzutage die Kolbenbolzen und die Kolbenbolzenbohrungen in den Naben mit den modernsten Bearbeitungsmaschinen hergestellt werden, lassen sich die vorgenannten Schäden nicht in allen Fällen aufgrund der notwendigen Toleranzen vermeiden.Although nowadays the piston pins and the piston pin bores in the hubs are manufactured with the most modern machine tools, the aforementioned Damage cannot be avoided in all cases due to the necessary tolerances.

Deshalb hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Kolben zu entwickeln, bei dem ein Kolbenbolzen als kraftübertragendes Verbindungsglied zwischen Kolben und Pleuel nicht mehr erforderlich ist*Therefore, the present invention has set itself the task of developing a piston in which a Piston pin is no longer required as a force-transmitting connecting link between piston and connecting rod *

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Tauchkolben gelöst, auf dessen Schaftinnenseite ein ,.Λ VL senkrecht zur Druck-Gegendruck-Ebene verlaufender und über diese hinaus sich erstreckender einteilig mit dem Kolbenschaft verbundener Zapfen angeordnet ist, auf dem Umfang dieses Zapfens ist die Gleitfläche für das Pleuelauge angebracht. Dieser Zapfen bildet das unmittelbare Kraftübertragungsglied zwischen Kolben und Pleuel_β DieAccording to the invention, this object is achieved by a plunger, on the inside of the shaft a .Λ VL extending perpendicular to the pressure-counterpressure plane and extending beyond this one-piece connected to the piston shaft pin is arranged, on the circumference of this pin is the sliding surface attached for the connecting rod eye. This pin forms the direct force transmission link between the piston and the connecting rod _β Die

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an dem Zapfen angreifenden Kräfte biegen diesen zwar durch und verformen ihn auch oval. Es können jedoch wegen des Fehlens eines zusätzlichen Kolbenbolzens ~ keine Schaden entstehen, wie sie vom Stand der Technik her bekannt geworden sind.Forces acting on the pin bend it and also deform it oval. However, it can be because of the lack of an additional piston pin ~ no damage occurs, as is the case with the prior art have become known ago.

Für die Güte eines derartigen Tauchkolbens ist die richtige Auslegung von Zapfen und Pleuel von ausschlaggebender Bedeutung. Zu schwache Zapfen können abreißen "und dann zu einem Bruch des Kolbens führen. Die mittlere zulässige Flächenpressung zwischen Zapfen und Pleuel sollte beachtet werden. Das bedeutet, daß der Zapfendurchmesser' und die Breite des Pleuelauges genau aufeinander abgestimmt werden müssen,, Das Kaltspiel zwischen Zapfen und Pleuel ist größer als Null gewählt, so daß sich das Pleuel leichter einbauen läßt und sich im Betriebszustand, bedingt durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung, ein normales Spiel einstellen kann.For the quality of such a plunger piston, the correct design of the pin and connecting rod is crucial Meaning. Pins that are too weak can tear off "and then break the piston. The middle one permissible surface pressure between pin and connecting rod should be noted. This means that the journal diameter ' and the width of the connecting rod eye must be precisely matched, the cold play between the pin and the connecting rod is selected greater than zero, so that the connecting rod can be installed more easily and in the operating state, due to the different thermal expansion, can set a normal game.

Die Oberflächenbearbeitung des Zapfens erfolgt zweckmäßigerweise über eine in dem den Zapfen gegenüberliegenden Schaftteil angebrachte Aussparung im Schaft. Die Länge des über die Druck-Gegendruck-Ebene hinausragenden Teils des Zapfens entspricht wenigstens der halben Breite des Pleuelauges.The surface treatment of the pin is expediently carried out via an opposite one in the pin Shaft part made recess in the shaft. The length of the protruding beyond the pressure-counterpressure level Part of the journal corresponds to at least half the width of the connecting rod eye.

Zur Einsparung von Gewicht ist der Zapfen hohl ausgebildet. Die Ausnehmung des Zapfens kann entweder durch den Zapfen ganz hindurchgehen oder in ihn nur teilweise eindringen. .To save weight, the pin is hollow. The recess of the pin can either go completely through the pin or only partially into it penetration. .

Der erfindungsgemäße Tauchkolben kann in vorteilhafter Weise in relativ gering belasteten Brennkraftmaschinen, wieThe plunger according to the invention can advantageously be used in internal combustion engines that are relatively lightly loaded, such as

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"beispielsweise von Rasenmähern, Hobbygeräten oder dgl», eingesetzt werden."For example from lawn mowers, hobby equipment or the like», can be used.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.The invention is shown by way of example in the drawing and is explained in more detail below.

Es zeigen;Show it;

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Tauchkolben senkrecht zur Druck-Gegendruck-Ebene,1 shows a longitudinal section through the plunger perpendicular to the pressure-counter-pressure plane,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie I der Fig. 1.FIG. 2 shows a cross section along the section line I in FIG. 1.

Der Tauchkolben besteht aus dem Kolbenkopf 1, an den sich der die Seitenkräfte aufnehmende Kolbenschaft 2 anschließt. Auf der Innenseite des Kolbenschaftes 2 ist senkrecht zur Druck-Gegendruck-Ebene in entsprechender Höhenlage ein sich über die Druck-Gegendruck-Ebene hinaus erstreckender Zapfen 3 angeordnet, auf dessen auf dem Umfang angebrachter Gleitfläche 4 das Pleuelauge i> gelagert ist. Der Teil des Zapfens 3, der über die Druck-Gegendruck-Ebene hinausragt, entspricht in seiner Länge etwa der halben Breite des Pleuelauges 5. Gegenüber dem Zapfen 3 befindet sich in dem Kolbenschaft 2 eine Aussparung 6, über die der Zapfen 3 bearbeitbar ist* In dem Zapfen 3 ist eine in diesen nur teilweise .eindringende Ausnehmung '{ angebracht.The plunger consists of the piston head 1, to which the piston skirt 2, which absorbs the lateral forces, is connected. On the inside of the piston skirt 2, perpendicular to the pressure / counterpressure plane, a pin 3 extending beyond the pressure / counterpressure plane is arranged at a corresponding height, on whose circumferential sliding surface 4 the connecting rod eye i> is mounted. The part of the pin 3 that protrudes beyond the pressure-counterpressure level corresponds in length to approximately half the width of the connecting rod eye 5. Opposite the pin 3 there is a recess 6 in the piston skirt 2, via which the pin 3 can be machined * in the pin 3 is a partially .eindringende in this recess' {mounted.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß neben wesentlich verringertem ■Herstellungsaufwand der Kolbenbolzen die Sicherungsringe für den Kolbenbolzen, die Bearbeitung der Bolzenbohrungen sowie das Stechen der Sicherungsringnuten am Kolbenbolzen eingespart werden können,»The advantages achieved with the invention are in particular that in addition to significantly reduced ■ manufacturing costs the piston pin the circlips for the piston pin, the machining of the pin bores as well as cutting the circlip grooves on the piston pin can be saved, »

_ 6 Patentansprüche _ 6 claims

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Claims

PATENT CLAIMS

1Π Cast plunger piston, preferential for internal combustion ** - / power machines, characterized in that on the inside of its piston skirt (2) a perpendicular to the pressure-counterpressure plane and extending beyond this pin (3), on the circumference of which the Sliding surface (4) for the connecting rod eye, (5) is attached.

2) plunger according to claim 1, characterized in that the area of the piston shaft (2) opposite the pin (3) has a recess (6).

3) plunger according to claims 1 and 2, characterized in that the pin (3) is entirely or partially hollow.

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