DE3319864C1

DE3319864C1 - Mehrteiliger Tauchkolben für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3319864C1
Application number: DE3319864A
Authority: DE
Inventors: Hermann 7000 Stuttgart Barth; Hans Dr.-Ing. 7990 Friedrichshafen Dinger; Reinhold 7012 Fellbach Fuchs; Dieter 7000 Stuttgart Meßner; Gotthard 7012 Fellbach Stuska
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; Mahle GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Mahle GmbH; Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1983-06-01
Filing date: 1983-06-01
Publication date: 1984-08-30

Description

Ein Kolbenboden 1 aus Stahl ist über Dehnschrauben 2 mit einem Kolbenunterteil 3 aus Aluminium verbunden. Die Dehnschrauben 2 liegen mit ihrem Schraubenkopf 4 auf dem Kolbenboden 1 auf und greifen an ihrem anderen Ende in dem Kolbenunterteil 3 in eine Gewindehülse 5 aus Stahl ein. Die Gewindehülse 5 weist an ihrem dem Kolbenboden 1 abgewandten Ende eine ringförmige Aussparung 6 auf. Der Ringbereich 7 der Gewindehülse ermöglicht durch elastische Verformbarkeit eine Verminderung der in den ersten Gewindegängen am unteren Ende der Gewindehülse 5 auf das Kolbenunterteil zu übertragenden Kräfte. Dadurch können die an das freie Ende des Ringbereiches 7 angrenzenden Gewindegänge des Kolbenunterteils 3 bei richtiger Dimensionicrung des Ringbereiches 7 soweit entlastet werden, daß Gewindeanrisse in diesem Bereich äußerst sicher auch bei höchster Dehnschraubenbelastung vermieden werden können. Die richtige Auslegung des Ringbereiches 7 kann rechnerisch oder auch empirisch festgelegt werden. Bei der richtigen Auslegung kommt es dabei wesentlich auf die radiale Breite sowie die axiale Länge des Ringbereiches 7 an.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gewindehülse 5 zweigeteilt und setzt sich aus einem Haupt- (8) und Einsatzteil 9 zusammen. Verbunden sind die beiden Teile durch eine Schrumpfpassung.
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Claims

Patentansprüche: 1. Mehrteiliger Tauchkolben für Verbrennungsmotoren mit einem über Dehnschrauben (2) an einem Kolbenunterteil (3) aus Leichtmetall befestigten Kolbenboden (1), bei dem die Dehnschrauben (2) in dem Kolbenunterteil (3) in eingeschraubten Gewindehülsen (5) aus einem Material mit einen gegenüber Leichtmetall höheren Elastizitätsmodul eingeschraubt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gewindehülse (5) von ihrem dem Kolbenboden (1) abgewandten Ende ausgehend eine sich in Längsrichtung der jeweiligen Dehnschraube (2) erstreckende einen Teil der Gesamtlänge der Gewindehülse erfassende ringförmige Aussparung (6) in dem Bereich zwischen Innen- und Außengewinde aufweist.
2. Mehrteiliger Tauchkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der ringförmigen Aussparung (6) zwischen 25 und 75% der Einschraublänge der Gewindehülse (5) im Kolbenunterteil (3) beträgt.
3. Mehrteiliger Tauchkolben nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindehülse (5) von ihrem dem Kolbenboden (1) abgewandten Ende ausgehend einen außengewindefreien Bereich aufweist.
4. Mehrteiliger Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindehülse (5) aus zwei Teilen - Haupt-(8) und Einsatzteil (9) - zusammengesetzt ist, von denen das Einsatzteil (9) den radial innerhalb der ringförmigen Aussparung liegenden Bereich bildet.
5. Mehrteiliger Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzteil (9) im Fußbereich der ringförmigen Aussparung (6) durch Schrumpfpassung mit dem Hauptteil (8) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen Tauchkolben für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige mehrteilige Kolben sind z. B. aus der DE-PS 9 69 838 bekannt. Bei hohen Belastungen der Dehnschrauben kann es bei diesen Bauarten vorkommen, daß sich insbesondere im Bereich der ersten Gewindegänge der Gewindehülse an deren dem Kolbenboden abgewandten Ende Anrisse in dem Leichtmetall des Kolbenunterteiles bilden. Die bisherigen Abhilfemaßnahmen richteten sich im wesentlichen darauf, die Gewindegänge durch besondere Formgebung in dem genannten Bereich weniger rißanfällig zu machen. Eine befriedigende Lösung konnte jedoch bisher nicht gefunden werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Rißanfälligkeit bei unter anderem mittels Gewindehülsen verschraubten mehrteiligen Kolben im Kolbenunterteil im Bereich der Gewindehülse zu vermindern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausbildung der Gewindehülse nach dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1.

Bei der vorgeschlagenen Form der Gewindehülse ist der Bereich der Gewindeverbindung zwischen Gewin- dehülse und Kolbenunterteil, der radial außerhalb der ringförmigen Aussparung liegt, hinsichtlich der von den Dehnschrauben auf das Leichtmetallkolbenunterteil zu übertragenden Kräfte entlastet. Diese Entlastung nimmt in den Gewindegängen zwischen Gewindehülse und Kolbenunterteil vom Fuße der ringförmigen Aussparung bis zu deren offenen Ende hin zu. Der Grund hierfür ist im wesentlichen darin zu sehen, daß der äußere durch die ringförmige Aussparung gebildete Ringbereich der Gewindehülse durch elastische Verformung die in den ersten Gewindegängen am vom Kolbenboden abgewandten Ende der Gewindehülse zu übertragenen Kräfte erheblich vermindert. Dadurch wird insgesamt über die gesamte Höhe der Gewindehülse eine gleichmäßigere Verteilung der lokal jeweils zu übertragenden Kräfte ermöglicht. Dies hat wiederum zur Folge, daß auch bei höchsten Dehnschraubenbelastungen in der Gewindeverbindung zwischen Gewindehülse und Kolbenunterteil Anrisse in dem Leichtmetall des Kolbenunterteils bei richtiger Auslegung der Gewindehülsenabmessungen recht sicher vermieden werden können.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung geben die Unteransprüche wieder. Die angegebenen Maße für die axiale Tiefe der ringförmigen Aussparung sind in etwa einzuhalten, um die gewünschte elastischeNerformung des radial außerhalb der ringförmigen Aussparung liegenden Ringbereiches der Gewindehülse zu ermöglichen.

Die in den Unteransprüchen vorgeschlagene Zweiteilung der Gewindehülse ermöglicht insbesondere eine einfache Herstellung der ringförmigen Aussparung. Bei einer Zweiteilung der Gewindehülse erweist sich eine Verbindung der beiden Teile durch eine Schrumpfpassung als besonders vorteilhaft. Im Prinzip ist eine feste Verbindung zwischen den zwei Teilen der Gewindehülse funktionell betrachtet nicht erforderlich, da die Teile bei eingeschraubter Dehnschraube ausreichend verspannt sind. Hier würde also eine radiale Zentrierung voll ausreichen. Eine feste Verbindung zwischen den beiden Teilen der Gewindehülse ist allerdings immer dann zweckmäßig, wenn bei durch den Kolbenboden zu montierenden Dehnschrauben eine Zugriffsmöglichkeit an die Gewindehülsen von unten nicht gegeben ist.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt einen Ausschnitt eines gebauten Kolbens im Längsschnitt.