DE2811840C2

DE2811840C2 -

Info

Publication number: DE2811840C2
Application number: DE2811840A
Authority: DE
Inventors: Glen Arvie Washington Ill. Us Glover Jun.; Robert Bertrum Peoria Ill. Us Cambron
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1978-03-17
Publication date: 1989-05-24
Also published as: DE2811840A1; CA1063893A; JPS6118671B2; GB1553139A; BE864690A; HK72583A; US4114518A; JPS53126420A

Description

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

Ventilausnehmungen, ausgebildet im Kolbenboden sind bekannt. Sofern sich die Kontur einer Ventiltasche mit dem Kolbenrand schneidet, entsteht eine Entlastungsöffnung in der Kolbensei tenwand, die in einer Zone höher örtlicher Temperatur zwi schen Kolben und Zylinderauskleidung liegt. Eine länger dauernde hohe Temperatur kann das Schleifen zwischen Zylinderlauffläche und Kolben zur Folge haben. Zur Entlastung einer solchen Zone hoher örtlicher Temperatur sieht eine Lösungsmög lichkeit z. B. nach DE-GM 19 74 969 vor, eine ringförmige Hin terdrehung des Feuerstegs um volle 360° auszubilden. Eine volle Hinterdrehung ergibt jedoch einen nachteiligen Einfluß auf die Leistung, wobei beispielsweise Verschleißvorgänge und Abgasprobleme bei niedriger Drehzahl auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubilden, daß im Überschneidungsbereich zwischen Ventiltaschen und Kolben Verschleißerscheinungen verringert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im kenn zeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen vor. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Ventiltaschen der Erfindung;

Fig. 2 eine Teilseitenansicht der Ventiltaschen, gesehen von Linie II-II nach Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des erfin dungsgemäßen Kolbens;

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des Kolbenbodens mit den erfindungsgemäßen Ventiltaschen.

Die Fig. 1 und 3 zeigen einen Kolben 10 in einer eine Zylinderlauffläche 36 bildenden Zylinderauskleidung 11, und zwar mit einem Boden 12. Eine Vielzahl von Ventiltaschen 14 ist in dem Boden 12 ausgebildet. Die Aussparungen 14 besitzen in der Kolbenseitenwand 16 eine Öffnung 128. An jeder Öffnung 128 ist eine bogenförmige Hinterdrehung 18 von weniger als 360° vorgesehen, welche die Öffnung 128 überlappt. Die Ventiltaschen 14 (und folglich auch die Öffnungen 128) - vgl. Fig. 2 - besitzen eine erste Tiefe d ₁, die sich vom Boden 12 aus längs des Kolbenschaftes 16 nach unten erstreckt, während die Hinterdre hung 18 eine zweite Tiefe d ₂ größer als d ₁ besitzt und sich vom Boden 12 längs des Kolbenschaftes 16 nach unten erstreckt. Kolbenringnuten 20 sind im Kolbenschaft 16 - vgl. Fig. 3 - vorgesehen, wie dies wohl bekannt ist.

Der Boden 42 besitzt - vgl. Fig. 4 - üblicherweise eine Mulde 22 konzentrisch zum Kolbenschaft 16 und einen Stahlstopfen 13. Ein im wesentlichen flacher Muldenrand (Steg) 24 ist ringförmig und trennt die Mulde 22 vom Kolbenschaft 16. Eine Phase (Abschrägung) 26 ist am Muldenrand 24 ausgebildet. Die Abschrägung ist vorzugsweise unter einem Winkel von ungefähr 45° auf eine Tiefe von ungefähr 0,6 mm gefräst.

Die Ventiltaschen 14 werden in dem Boden 12 vorzugsweise durch Herausfräsen auf die erste Tiefe d ₁ von ungefähr 5,7 mm (oder eine Tiefe, die mindestens ausreicht, um den erforder lichen Zwischenraum für das Motorventil zu schaffen) heraus gefräst. Der Fräsvorgang wird derart ausgeführt, daß sich die Ventiltasche 14 vom Muldenrand 24 aus längs des Kolbenschaftes 16 erstreckt und an einem im wesentlichen flachen Boden 28 endet. Der flache Boden 28 schneidet die Mulde 22 unter Bildung eines Bogens 30 (Fig. 1). Die Ventiltasche 14 weist die bereits erwähnte Öffnung 128 mit einer Breite w ₁ auf, die von der Position des Motorventils bezüglich des Kolbens abhängt. Die Öffnung 128 erstreckt sich durch den Kolbenschaft 16 und ist durch bogenförmige Entlastungsseitenwände 32 begrenzt. Die bogenförmigen Entlastungsseitenwände 32 erstrecken sich vom Muldenrand 24 aus nach unten und enden am Boden 28. Vorzugsweise verlaufen die Entlastungsseitenwände 32 in den Boden 28 mit einem Radius 40 (Fig. 2) hinein.

Die bogenförmige Hinterdrehung 18 ist längs und konzentrisch zum Kolbenschaft 16, vorzugsweise durch Fräsen, ausgebildet. Die Hinterdrehungen 18 erstrecken sich jeweils über weniger als 360° und überlappen die Öffnungsbreite w ₁. Die Hinter drehungen 18 haben, wie in der Zeichnung gezeigt, eine Breite w ₂, die vorzugsweise das Zweifache der Öffnungsbreite w ₁ ist. Die Hinterdrehungen 18 erstrecken sich vom Muldenrand 24 nach unten und enden in einem hinterdrehten Rand (Boden) 34 auf der zweiten Tiefe d ₂g von ungefähr 9,0 mm. Die Hinterdrehungen 18 bilden eine ringförmige Ausnehmung zwischen Zylinderlauffläche 36 und Kolbenseitenwand 16 vorzugsweise mit einer Dicke t ₁ von ungefähr 0,5 mm. Jede Hinterdrehung 18 besitzt abgewinkelte, seitliche Teilflächen 38, deren jede ungefähr 45° gegenüber der Horizon talen geneigt ist. Sowohl die Teilfläche 38 als auch der Rand 34 sind vorzugsweise mit ungefähr 1,5 mm abgerundet, um die Hinterdrehung 18 in die Seitenwand 16 glatt hinein verlaufen zu lassen. Somit werden bei der Ventiltasche 14 und der Hinterdrehung 18 scharfe Ecken und Taschen im wesentlichen vermieden.

Im Betrieb wird während der Verbrennung im Zylinder 11 benachbart zum Boden 12 die Temperatur verringert, da der Bereich der Öffnung 128 der Ventiltaschen 14 infolge der Hinterdrehung 18 zwischen Kolben 10 und Zylinderlauf fläche 36 durch einen Gasstrom gespült werden kann.

Zusammengefaßt sieht die Erfindung somit einen Kolben 10 mit einer Vielzahl von Ventiltaschen 14 im Kolbenboden 12, vor und zwar mit einer Öffnung 128 im Kolbenschaft 16, wobei eine bogenförmige Hinterdrehung 18 mit jeder Ventiltasche 14 assoziiert ist und im Kolbenschaft 16 ausgebildet ist und die Öffnung überlappt. Die Tiefe d ₂ der Hinterdrehung 18 ist verhältnismäßig größer als die Tiefe d ₁ der Aussparung 14.

Claims

1. Kolben (10) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Kolben boden (12), in welchem eine Brennraummulde (22) mit einer im wesentlichen konzentrischen Lage zur Kolbenachse angeordnet ist, und mit Ventiltaschen (14) im Kolbenboden (12), die den Ventilen zugeordnet sind, diesen gegenüberliegen und den Kolbenschaft (16) teilweise schneiden, wodurch im Kolbenschaft (16) Öffnungen (128) entstehen, gekennzeichnet durch eine bogenförmige Hinterdrehung (18) im Kolbenschaft (16) im Bereich jeder Ventiltasche (14), die einen Abstand zwischen jeder Hinterdrehung (18) und einer Zylinderlauffläche (36) entstehen lassen, wobei jede Hinterdrehung (18) im Kolbenschaft (16) auf Segmentbereiche begrenzt ist, denen jeweils eine Ventiltasche (14) zugeordnet ist, und wobei die Segmentbereiche die Öffnungen (128) im Kolbenschaft (16) überlappen, und die Tiefe (d ₂) eines Segmentbereiches größer ist als die Tiefe (d ₁) der Öffnungen (128).

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterdrehungen (18) schräg verlaufende, seitliche Teilflächen (38) aufweisen, die sich jeweils vom Boden (12) längs des Kolbenschaftes (16) nach unten und auf der Tiefe (d ₂) endend erstrecken.

3. Kolben nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmigen Hinterdrehungen (18) mit einem Radius (40) in die Öffnungen (128) übergehen.