DE2615212B2 - - Google Patents

Description

Der Kolbenbolzen ist das kraftübertragende Verbindungsglied zwischen Kolben und Pleuel. Die an ihm angreifenden Kräfte biegen ihn durch und verformen ihn auch oval. Die periodischen Verformungen des Bolzens — Durchbiegung und Abplattung — belasten den Nabenkörper sowohl in der waagerechten als auch in der senkrechten Ebene. Die festigkeitsgerechte Bemessung des Kolbenbolzens selbst führt in der Regel auch zu einer erträglichen mittleren Lagerbelastung in den Bolzennaben, die mit Rücksicht auf die meist ungenügende Schmierung den Wert von 600 kp/cm² bei Aluminium nicht überschreiten soll. Dessen ungeachtet erzeugt die Bolzendurchbiegung im inneren oberen Bereich der Bolzennaben Belastungen, die um ein Mehrfaches über dem genannten Mittelwert liegen können. Das kann in ungünstigen Fällen zum sogenannten Spaltbruch der Bolzennaben führen. Insbesondere treten beim Anfahrvorgang in der Regel sehr hohe Spitzendrücke auf, die zusammen mit engem Spiel des Bolzens in der Nabe zu unzulässig hoher Beanspruchung der Nabe aufgrund der Ovalverformung des Bolzen führen können.

Ausgedehnte Untersuchungen haben gezeigt, daß vor allem bei Kolben für Dieselmotoren die höchstbeanspruchte Stelle des Kolbens am oberen Bolzenlochinnenrand zu suchen ist.

Um die Spannungsspitzen in diesem Bereich abzubauen, ist es beispielsweise aus Beinsinger, W.-D. und A. Meyer: »Kolben, Pleuel und Kurbelwelle bei schnellaufenden Verbrennungsmotoren«, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1961, Seite 10, bekannt, am Innenrand der Bolzennabe dessen Kante mit einem Radius von 1 mm zu verrunden oder den Bolzennaben in diesem Bereich eine solche Elastizität zu geben, daß die Bolzenaugen etwa der Durchbiegung des Kolbenbolzens folgen, ohne dabei eine Überbeanspruchung des Kolbenwerkstoffes hervorzurufen. Ebenso wird vorgeschlagen, den Innenrand der Bolzennaben mit einer Steigung von 1 :100 mm konisch auszubilden.

In diesem Zusammenhang ist auch auf die DE-AS 12 09 804 hinzuweisen, aus der zu entnehmen ist, daß am Außenumfang der Bolzenaugen rechteckige Verstär

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t>o kungsringe aufgeschrumpft sind. Da sich dieser Teil der Bolzenaugen, auf dem der Verstärkungsring aufgeschrumpft ist, im Betriebszustand dadurch weniger ausdehnt als der übrige Teil der Bolzenaugen, wird die Bohrung in den Bolzenaugen zum Ausgleich dieser Ausdehnungsdifferenz nach der Seite des aufgeschrumpften Ringes hin enger ausgebildet, so daß sich im Betriebszustand wieder zylindrische Bohrungen, wie bei unbewehrten Bolzenaugen vorhanden sind, ergeben.

In der DE-OS 16 50206 ist eine im Querschnitt oval gestaltete Bolzennabenbohrung beschrieben, wobei die kleine Halbachse des Ovals parallel zur Längsachse des Kolbens verläuft, mit deren Hilfe ein möglichst geringes Spiel zwischen Bolzennabe und Bolzen erreicht und gleichzeitig Freßsicherheit und Geräuscharmut erhöht werden.

Eine weitere Ausgestaltung dieser Bolzennabenbohrung besteht gemäß DE-OS 21 52462 darin, daß die Bohrungen in den Bolzennaben eine den mechanischen und thermischen Beanspruchungen durch den Kolbenbolzen entsprechende Form aufweisen.

Da eine derartige Gestaltung der Bolzennabenbohrungen mit einem verhältnismäßig hohen Aufwand verbunden ist gibt man der kreisförmigen Ausrundung der Bolzennabenbohrung praktisch nach wie vor den Vorzug, auch wenn dabei nicht die geringste Belastung der Bolze nnaoen erzielt wird.

In der US-PS 31 61 185 ist ein aus Blattfedern bestehender elastischer Kolbenbolzen vorgesehen, der zwischen den Tragbereichen von in den Kolbenaugen angeordneten Buchsen und Pleuels zu seinen Enden hin konisch ausgebildet ist, um das Gewicht des Kolbenbolzens zu verringern, ohne seine mechanische Festigkeit zu beeinträchtigen, wobei das maximale Moment am Pleuel auftritt.

Aus der DE-PS 6 89 074 ist ein Bolzen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt, der in den Bohrungen der Kolbenaugen durch Rollen gelagert ist. Die ebenfalls im nichttragenden Bereich vorgesehenen abgerundeten Ausdrehungen erhöhen die Elastizität des Kolbenbolzens, um das Verspannen der Kolbenbolzenlagerung zu verhindern, verteilen damit Deformationen und vermeiden Spannungskonzentrationen im Lagerbereich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bei maximaler Belastung am oberen Scheitel, insbesondere im Bereich des oberen Bolzennabeninnenrandes, auftretenden Spannungen möglichst gleichmäßig über die gesamte Auflagelänge des Bolzens in den Bolzennabenbohrungen zu verteilen, die gemäß dem Anspruch 1 gelöst wird.

Dabei ist es zweckmäßig, die Einschnürung geringfügig tiefer als den Wert der örtlichen Bolzendurchbiegung zu gestalten, um das Kantentragen des Kolbenbolzens mit Sicherheit zu vermeiden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt und wird im folgenden näher erläutert:

In die Bohrungen 1 der Bolzennaben 2 des Kolbens 3 ist der Kolbenbolzen 4 eingesetzt, der eine sich vom Bereich jeder Innenkante der Bolzennaben bis in den Bereich der Innenkante des Auges des kleinen Pleuels 5 erstreckende im Querschnitt konische Einschnürung 6 aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Bolzen für Kolben, insbesondere von Brennkraftmaschinen, der zwei sich jeweils vom Bereich der Innenkanten der Bolzenr.aben bis in den Bereich der Innenkanten des kleinen Pleuels erstreckende ganz oder teilweise umlaufende Einschnürungen aufweist, die eine im Querschnitt konische Form haben, dadurch gekennzeichnet, daß die in Tiefe der Einschnürungen (6) der örtlichen Durchbiegung des Bolzens (4) unter der Auslegungslast entspricht

2. Bolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konizität der Einschnürungen (6) 8' bis 14' beträgt