DE3022858C2

DE3022858C2 - Kolben für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3022858C2
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: 1984-07-26
Also published as: DE3022858A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für 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 Anspruches 1.

Zweckmäßige Ausführungen und spezielle Optimierungen der Maßnahmen nach Anspruch 1 enthalten die Unteransprüche.

Bei dem Kolben nach den kennzeichnenden Merkmulcn des Anspruchs 1 befindet sich zwischen den dort angegebenen Zonen engsten Spiels ein broiler Bereich größeren Spiels, in dem sich im Bereich der Plcuclschwineebene ein Ölfilm halten und beim Anlagcwcchsel 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 de > Öldruck. Dadurch wird die Querbewegung und das Aufschlagen des Kolbens auf die Zylinderwand behindert.

Wenn der Kolben nicht nur bei einem Anlagewechsel sondern beim Anlagewcchsel in beiden Richtungen zu hartem Aufsetzen neigt, kann die genannte Maßnahme narh 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 Druckseitc aufschlägt und anschließend eine Abwälzbewegup.g 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 dan-'tt die Zone in der ein Ölpolster zusammengehalten wird, sich verengt Dadurch wird die Polstcrwirkung nach oben immer intensiver. Wenn im umgekehrten Fall der Kolben zunächst an der oberen jo Seite des Schaftes im Verlauf des Anlagewechsels aufsetzt und sich dann in Richtung auf den unteren Bereich des Schaftes abwälzt, so sind die Zonen engsten Spiels gemäß Anspruch 4 so anzuordnen, daß ihr Absland in Richtung des Schafluntcrtcils kleiner wird. Ausführungsbeispielc der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. t die Kontur des Kolbenschaftes im Zylinder bei nur einem Ölpolster auf der Kolbendr-u-kseite;

F i g. 2 eine Darstellung analog F i g. 1 jedoch mit Ölpolstern auf der Kolbendruck- und Gegendruckseite:

Fig.3 die Ansicht eines Kolbens mit einem sich auf der Druckseitc von unten nach oben verengendem ölpolsterbcreich in Teil a), eine Draufsicht des Kolbens in Teil b);

F i g. 4 die Ansicht eines Kolbens mit einem sich auf der Druckseile von unten nach oben erweiterndem ölpolster in Teil a) und eine Draufsicht des Kolbens in Teil b).

Nach Fig. 1 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 Gegcndruckscite 6 um die erfindungsgemäß « ausgebildeten Zonen engsten Spiels 7 und 8. die in bezug auf die Kolbenlängsachse 12 einen Gesamtwinkel von etwa 40" bis 100° einschließen. Zwischen Kolben 1 und Zylinder 2 ist im Bereich der Druckseite 5 Platz für ein stoßdämpfendes ölpolster 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 spicgelsymrnctrischer b^r> Anordnung zur Bolzcnuchse 4 auch auf der (»cgciidruckseitc zwei Zonen engsten Spiels 9 und 10 angeordnet. Damit wird die stoUdämpfcndc Wirkung des Ölfilms bei beiden Seitenwechseln wirksam. Die Winkel zwi-

Stellen 7 und 8 und auf der anderen ι engsten Stellen 9 und 10 können rößen haben.

sen dem Kolbengrundriß auch eine ι, die erkennen läßt, daß die Zonen 5 d 8 erfindungsgemäß mit der von der )lbcnschafles aus gerechneten KoI- :inander zulaufen können. Die Zonen j.id 8 sind in Fig.4 ebenfalls nicht :t. Hier verjüngt sich der Zwischen- io en zur Unterseite des Kolbenschaftes

zu 4 Blatt Zeichnungen

15

20

25

JO

35

40

45

5«

W)

b5

Claims

Patentansprüche:

t. Kolben für 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 gekennzeichnet, daß die Zone engsten Spiels zwischen Kolben (1) und Zylinder (2) auf der Druckseite (S) oder auf der Gegendruckseite (6) im kalten und betriebswarmen Zustand in zwei Zonen (7 und 8 bzw. 9 und 10) aufgelöst ist. die gegenüber der Pleuelschwingebene (3) jeweils um 20° bis 50° in Richtung der Bolzenachse (4) verdreht sind.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich auf der Druckseite (S) und auf tier Gegendruckscite (6) je zwei Zonen engsten Spiels (7, S. 3 und 10} vorhanden sind.
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Zonen engsten Spiels (7 und 8) und der Kolbenlängsachse (12) aufgespannte Gesamtwinkel an der Schaftunterseite (1.1) mit dem Wert λι größer ist als an der Schaftoberseite (1.2), der den Wert a_} hat.
4. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Umkehrung der Verhältnisse im Anspruch 3 der Gesamtwinkel «2 an der Schaftoberseite (1.2; einen größeren Wert hat als der Gesamtwinkel Λι an der Schaftunterseite (1.1).
5. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Winkel .-ti und Λ₂ nicht symmetrisch zur Pieuelschwingcbene (3) aufgespannt sind.