DE3022858A1

DE3022858A1 - Kolben fuer verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3022858A1
Application number: DE19803022858
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 7302 Ostfildern Tschöke
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1980-06-19
Filing date: 1980-06-19
Publication date: 1981-12-24
Also published as: DE3022858C2

Description

Kolben fiir Verbrennungsmotoren
Die Erfindung betrifft einen Kolben fiir Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Kolben sind aus der DE-AS 13 00 746 bekannt. Als aufschlagdämpfendes Ölpolster zur Dämpfung von stoßartigen Querbewegungen des Kolbens in der Pleuelschwingebene dient dort ein im Schaftbereich symmetrisch zur Kolbenbolzenachse angeordneter Ringraum zwischen Zylinderwand und Kolbenschaft, der -im Bereich der Bolzenenden getrennt sein kann in je eine in Druck- und Gegendruckrichtung liegende Hälfte.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit Hilfe von lokalen sich periodisch auf- und abbauenden Ölpolstern erzielbare stoßdämpfende Wirkung weiter zu verbessern und dadurch insbesondere die von den Stößen des Kolbens auf die Zylinderwand ausgehenden Geräusche herabzusetzen.
Gelöst wird diese Aufgabe bereits in weitgehend befriedigendem Maße durch eine Ausbildung des Kolbenschaftes nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Zweckmäßige Ausführungen und spezielle Optimierungen der Maßnahmen nach Anspruch 1 enthalten die Unteransprüche.
Bei dem Kolben nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 befindet sich zwischen den dort angegebenen Zonen engsten Spiels ein breiter Bereich größeren Spiels, in dem sich im Bereich der Pleuelschwingebene ein Ölfilm halten und beim Anlagewechsel des Kolbens im Zylinder stoßdämpfend auswirken kann.Es kann sich zwischen den beiden Zonen engsten Spiels im Bereich der Kontaktfläche ein Ölpolster bilden. Bei der Annäherung des Kolbens an die Zylinderwand wird zunächst das Öl aus den beiden Zonen engsten Spiels verdrängt. Ein Teil des Öls strömt in den durch die Erfindung geschaffenen Bereich zwischen den beiden Zonen engsten Spiels und erhöht dort den Öldruck. Dadurch wird die Querbewegung und das Aufschlagen des Kolbens auf die Zylinderwand behindert.
Wenn der Kolben nicht nur bei einem Anlagewechsel sondern beim Anlagewechsel in beiden Richtungen zu hartem Aufsetzen neigt, kann die genannte Maßnahme nach Anspruch 2 auch auf beide Anlageseiten ausgedehnt werden. Damit wird das Auftreffen des Kolbens auf der Druck- und Gegendruckseite gedämpft.
Wenn der Kolben im Bereich des Zündtotpunktes z.B. mit dem unteren Schaftbereich zuerst auf der Druckseite aufschlägt und anschließend eine Abwälzbewegung stattfindet, so ist es für die Minderung des nachfolgenden Stoßgeräusches sehr erwünscht, daß im oberen Schaftbereich genügend Dämpfungswirkung des Ölfilms zur Geltung kommt. Gemäß Anspruch 3 wird dies dadurch erreicht, daß die Zonen engsten Spiels entlang dem Kolbenschaft von unten nach oben aufeinander zulaufen und damit die Zone in der ein Ölpolster zusammengehalten wird, sich verengt. Dadurch wird die Polsterwirkung nach oben immer intensiver. Wenn im umgekehrten Fall der Kolben zunächst an der oberen Seite des Schaftes im Verlauf des Anlagewechsels aufsetzt und sich dann in Rich'tung auf den unteren Bereich des Schaftes abwälzt, so sind die Zonen engsten Spiels gemäß Anspruch 4 so anzuordnen, daß ihr Abstand in Richtung des Schaftunterteils kleiner wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 die Kontur des Kolbenschaftes im Zylinder bei nur einem Ölpolster auf der Kolbendruckseite; Fig. 2 eine Darstellung analog Fig.l jedoch mit Ölpolstern auf der Kolbendruck- und Gegendruckseite; Fig. 3 die Ansicht eines Kolbens mit einem sich auf der Druckseite von unten nach oben verengendem Ölpolsterbereich in Teil a), eine Draufsicht des Kolbens in Teil b); Fig. 4 die Ansicht eines Kolbens mit einem sich auf der Druckseite von unten nach oben erweiterndem Ölpolster in Teil a) und eine Draufsicht des Kolbens in Teil b.
Nach Fig.l ist der Querschnitt durch den Kolben 1 im Schaftbereich abweichend von der üblichen ovalen Kontur 11 mit insgesamt drei Zonen engsten Spiels bezogen auf den Zylinder 2 versehen. Es handelt sich neben der üblicherweise oval ausgebildeten Zone im Bereich der Gegendruckseite 6 um die erfindungsgemäß ausgebildeten Zonen engsten Spiels 7 und 8, die in bezug auf die Kolbenlängsachse 12 einen Gesamtwinkel von etwa 400 bis 1000 einschließen. Zwischen Kolben 1 und Zylinder 2 ist im Bereich der Druckseite 5 Platz für ein stoßdämpfendes Ö1-polster geschaffen. Bei der Annäherung des Kolbens an die Zylinderwand in der Pleuelschwingebene 3 wird das Öl zunächst aus den Zonen engsten Spiels in Pfeilrichtung 13 verdrängt.
In Fig. 2 sind neben den schon erläuterten Zonen engsten Spiels 7 und 8 in etwa spiegelsymmetrischer Anordnung zur Bolzenachse 4 auch auf der Gegendruckseite zwei Zonen engsten Spiels 9 und 10 angeordnet. Damit wird die stoßdämpfende Wirkung des Ölfilms bei beiden Seitenwechseln wirksam. Die Winkel zwischen den engsten Stellen 7 und 8 und auf der anderen Seite zwischen den engsten Stellen 9 und 10 können unterschiedliche Größen haben.
In Fig.3 ist neben dem Kolbengrundriß auch eine Ansicht dargestellt, die erkennen läßt, daß die Zonen engsten Spiels 7 und 8 erfindungsgemäß mit der von der Unterseite des Kolbenschaftes aus gerechneten Kolbenhöhe stark aufeinander zulaufen können.
Die Zonen engsten Spiels 7 und 8 sind in Fig.4 ebenfalls nicht parallel angeordnet. Hier verjüngt sich der Zwischenraum zwischen ihnen zur Unterseite des Kolbenschaftes hin.
Leerseite

Claims

Patentanspriiche 1. Kolben ffir Verbrennungsmotoren mit Mitteln im Schaftbereich zur Erzielung eines sich mit der Schwingung des Kolbens jeweils periodisch aufbauenden in Richtung der Pleuelschwingebene aufschlagdämpfend wirkenden Ölpolsters zwischen Kolbenschaft und Zylinderwand, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zone engsten Spiels zwischen Kolben (1) und Zylinder (2) auf der Druckseite (5) oder auf der Gegendruckseite (6) im kalten und betriebswarmen Zustand in zwei Zonen (7 und 8 bzw. 9 und 10) aufgelöst ist, die gegeniiber der Pleuelschwingebene (3) jeweils um 200 bis 500 in Richtung der Bolzenachse (4) verdreht sind.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , daß zugleich auf der Druckseite (5) und auf der Gegendruckseite (6) je zwei Zonen engsten Spiels (7,8,9 und 10) vorhanden sind.
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der zwischen den Zonen engsten Spiels (7 und 8) und der Kolbenlängsachse (12) aufgespannte Gesamtwinkel an der Schaftunterseite (1.1) mit dem Wertet 1 größer ist als an der Schaftoberseite (1.2), der den Wertob2 hat.
4. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e ke n n -z e i c h n e t , daß in Umkehrung der Verhältnisse im Anspruch 3 der GesamtwinkelG2 an der Schaftoberseite (1.2) einen größeren Wert hat als der Gesamtwinkela 1 an der Schaftunterseite (1.1).
5. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Winkel z 1 und 2 2 nicht symmetrisch zur Pleuelschwingebene (3) aufgespannt sind.