DE2811840A1

DE2811840A1 - Kolben

Info

Publication number: DE2811840A1
Application number: DE19782811840
Authority: DE
Inventors: Robert Bertrum Cambron; Jun Glen Arvie Glover
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1978-03-17
Publication date: 1978-10-19
Also published as: JPS6118671B2; GB1553139A; CA1063893A; JPS53126420A; DE2811840C2; HK72583A; BE864690A; US4114518A

Description

PATENTANWALT DIPL-ING. ₈₀₀₀ MÜNCHEN 22

KARL H. WAGNER GEWÜRZMÜHLSRASSE 5

POSTFACH 246

77-S-2975

CATERPILLAR TRACTOR CO., Peoria, Illinois, U.S.A. Kolben

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Verbrennungsmotoren und insbesondere auf den Aufbau von darin verwendeten Kolben.

Venti!ausnehmungen, ausgebildet im Kolbenboden oder der Kolbenstirnfläche, sind bekannt. Jedoch befindet sich der Teil der Entlastungsöffnung in die Kolbenseitenwand in einer Zone hoher thermischer Konzentration zwischen Kolben und Zylinderauskleidung. Eine länger dauernde thermische Konzentration kann das Schleifen von Zylinderauskleidung und Kolben zur Folge haben. Zur Entlastung einer solchen thermischen Konzentration sieht eine Lösungsmöglichkeit vor, eine ringförmige Entlastung um volle 360 die Kolbenseitenwand hinab vorzusehen. Wenn jedoch die volle Entlastung oder Hinterdrehung verwendet wird, so ergibt sich ein nachteiliger Einfluß auf die Leistungsfähigkeit, wo beispielsweise Schleifen und Abgasprobleme bei niedriger Drehzahl auftreten. Es wäre von Vorteil, einen Kolben vorzusehen, der die thermische Konzentration in der Zone der Ventilausnehmung oder Ventilaussparung reduziert und auch unerwünschte Leistungseigenschaften vermeidet.

Zusammenfassung der Erfindung. Die "Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die Probleme des Standes der Technik zu überwinden. Erfindungsgemäß wird dies erreicht bei einem Kolben mit einer Vielzahl von im Kolbenboden ausgebildeten Aussparungen und einer Öffnung durch die Kolbenseitenwand derart, daß man eine bogenförmige Hinterdrehung (Entlastungsaussparung) von weniger als 360° in Verbindung mit jeder Aussparung vorsieht, und zwar ausgebildet in

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der Seitenwand, die Aussparungsöffnung überlappend. Die Tiefe der Hinterdrehung ist verhältnismäßig größer als die Tiefe der Aussparung.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Kolbenventilaussparungen der Erfindung;

Fig. 2 eine Teilseitenansicht der Ventilaussparungen gesehen von Linie II-II der Fig. 1 aus;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kolbens;

Fig. 4 eine isometrische Ansicht von Merkmalen der erfindungsgemäßen Ventilaussparungen.

Die Fig. 1 und 3 zeigen einen Kolben 10 in einer Zylinderauskleidung 1 1 , und zwar mit einem Boden oder oberen Stirnflächenteil Eine Vielzahl von Ventilaussparungen 14 ist in dem Boden 12 ausgebildet. Die Aussparungen 14 öffnen sich durch die Seitenwand 16. Mit jeder Aussparung 14 ist eine bogenförmige Hinterdrehung 18 von weniger als 360° verbunden, und zwar den Teil der Ausnehmungsöffnung überlappend und sich durch die Seitenwand öffnend. Die Ausnehmungen 14 - vgl. Fig. 2 - besitzen eine erste Tiefe d₁, die sich vom Boden 12 aus längs der Seitenwand 16 nach unten erstreckt, während die Hinterdrehung 18 eine zweite Tiefe d₂ größer als d.. besitzt und sich vom Boden 12 längs der Seitenwand 16 nach unten erstreckt. Kolbenringnuten 20 sind in der Seitenwand 16 - vgl. Fig.3 an vorbestimmten mit Abstand angeordneten Intervallen vom Boden aus vorgesehen, wie dies wohl bekannt ist.

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Der Boden 12 besitzt - vgl. Fig. 4 - üblicherweise emen konkaven Teil oder eine Mulde 22 konzentrisch mit der Seitenwand 16 und mit einem Stahlverstarkungswarmestopfen 13. Ein im wesentlichen flacher Steg 24 mit einer ringartigen Form ist am Boden 12 ausgebildet und trennt den konkaven Teil 22 von der Seitenwand 16. Eine Abschrägung 26 ist um den Kolben 10 herum anstelle von Seitenwand 16 und flachem Steg 24 des Bodens 12 ausgebildet. Die Abschrägung ist vorzugsweise unter einem Winkel von ungefähr 45° auf eine Tiefe von ungefähr 0,025 Zoll gefräst.

Ventilaussparungen 14 werden in dem Boden 12 vorzugsweise durch Herausfräsen auf eine erste Tiefe d.. von ungefähr 0,225 Zoll oder eine Tiefe, die mindestens ausreicht, um den erforderlichen Zwischenraum für das Mutterventil zu schaffen,' herausgefräst. Der Fräsvorgang wird derart ausgeführt, daß sich die Aussparung 14 vom Steg 24 des Bodens 12 aus längs Seitenwand 16 erstreckt und an einem im wesentlichen flachen Boden 28 endet. Der flache Boden 28 schneidet den konkaven Teil 22 zur Bildung eines Bogens 30. Die Aussparung 14 weist eine öffnung mit einer Breite W₁ auf, die sich abhängig von der Position des Motorventils bezüglich des Kolbens ändert. Die öffnung erstreckt sich durch die Seitenwand 16 und ist durch bogenförmige Entlastungsseitenwände 32 an der Öffnung begrenzt. Die bogenförmigen Seitenwände 32 erstrecken sich vom Steg 24 des Bodens 12 aus nach unten und enden am Böden 28. Vorzugsweise verläuft die Seitenwand 32 in den Boden 28 mit einem Radius 40 hinein. Die Seiten 32 verschwinden höhenmäßig zwischen öffnung W₁ und Bogen 30.

Eine bogenförmige Ausnehmung oder Hinterdrehung 18 ist längs und konzentrisch mit Seitenwand 16, vorzugsweise durch Fräsen, ausgebildet. Die Hinterdrehungen 18 haben jeweils weniger als 360° und überlappen die öffnung W₁. Die Hinterdrehungen 18 haben, wie in der Zeichnung gezeigt, bei w„ vorzugsweise das Zweifache der öffnung w... Die Hinterdrehungen 18 erstrecken sich vom Steg 24 des Bodens 12 aus nach unten und enden in einem hinterdrehten Boden oder Entlastungsboden 34 auf einer zweiten Tiefe d₂ von ungefähr 0,355 Zoll. Die Hinterdrehungen 18 erzeugen eine ringförmige

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- r-

Ausnehmung zwischen Zylinderauskleidungswand 36 und Kennen-' seitenwand 16 vorzugsweise mit einer Dicke t.. von ungefähr 0,020 Zoll. Jede Hinterdrehung 18 besitzt abgewinkelte Endwände 38, deren jede mit ungefähr 45 gegenüber der Horizontalen konvergiert, wenn sich die Hinterdrehung 18 nach unten vom Boden aus zum Boden 34 hin längs Seitenwand 16 erstreckt. Sowohl die Endwände 38 als auch der Boden 34 sind vorzugsweise bei ungefähr 0,060 Zoll abgerundet, um die Ausnehmung 18 in die Seitenwand 16 glatt hinein verlaufen zu lassen. Somit werden bei der Aussparung 14 und der Hinterdrehung scharfe Ecken und Taschen im wesentlichen vermieden.

Im Betrieb wird während der Verbrennung im Zylinder 11 benachbart zum Boden 12 die thermische Konzentration entlastet, da diese längs der Seitenwände 32 an der öffnung der Aussparung 14 verläuft und allmählich in die Hinterdrehung 18 zwischen Kolben 10 und Zylinderwand 36 sich verteilt.

Der beschriebene Kolben ist in der Lage, die thermische Konzentration an der Ventilaussparung-Zylinderauskleidungswand-Grenzfläche zu reduzieren, was unerwünschte Betriebseigenschaften bei niedrigen Drehzahlen vermeidet.

Zusammengefaßt sieht die Erfindung somit einen Kolben 10 mit einer Vielzahl von Aussparungen 14, ausgebildet in dem Kolbenboden 12 vor, und zwar mit einer öffnung durch die Kolbenseitenwand 16, wobei eine bogenförmige Entlastungsöffnung oder Hinterdrehung 18 mit jeder Aussparung 14 assoziiert ist und in der Seitenwand 16 ausgebildet ist, um die Aussparungsöffnung zu überlappen. Die Tiefe d^ der Hinterdrehung 18 ist verhältnismäßig größer als die Tiefe d₁ der Aussparung 14.

- Patentansprüche -

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Claims

28 11 8AO

Patentanspruch

(jj Kolben mit einer zylindrischen Seitenwand und einem Boden mit einem konkaven,Teil im wesentlichen konzentrisch mit der Seitenwand, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Aussparungen 14, ausgebildet im Boden 12 und mit einem sich durch die Seitenwand 16 öffnenden Teil, wobei sich die Aussparungen 14 von dem Boden 12 aus nach unten auf eine erste Tiefe (d..) längs der Seitenwand 16 erstrecken, und ferner gekennzeichnet durch eine bogenförmige Ausnehmung oder Hinterdrehung (18) in Verbindung mit jeder Aussparung (14), wobei jede Ausnehmung sich über weniger als 360° erstreckt und längs und konzentrisch mit der Seitenwand (16) ausgebildet ist, und zwar den öffnungsteil einer zugehörigen Aussparung (14) überlappend und sich nach unten vom Boden (12) aus auf eine zweite Tiefe (d~) längs der Kolbenseitenwand (16) erstreckend, wobei die zweite Tiefe (d„) größer ist als die erste Tiefe (d..) . :
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (18) sich verjüngend konvergierende Endwände (38) aufweisen, die sich von dem Boden (12) aus längs der Seitenwand (16) nach unten auf einer zweiten Tiefe (d~) endend erstrecken.
3. Kolben nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (14) bogenförmige Seitenwände (32) ausgebildet darauf an der öffnung aufweisen.

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ORIGINAL INSPECTED