DE3446121A1

DE3446121A1 - Leichter extrem flacher tauchkolben fuer verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3446121A1
Application number: DE19843446121
Authority: DE
Inventors: Horst 7012 Fellbach Pfeiffenberger
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1984-12-18
Filing date: 1984-12-18
Publication date: 1985-08-01

Description

Leichter extrem flacher Tauchkolben
für Verbrennungsmotoren Die Erfindung betrifft einen leichten extrem flachen Tauchkolben für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochleistungskolben für Verbrennungsmotoren mit möglichst niedrigem Gewicht und geringst möglicher Reibung im Motorbetrieb zu schaffen. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kolbenausführung nach den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.
Ist anstelle der maximal möglichen zwei nur ein Verdichtungsring über den Nabenbohrungen angeordnet, so ist eine 100%ige Abdichtung vom Verdichtungsraum -durch Stoßspiel usw. - nicht möglich. Der Druckabbau der durchströmenden Gase erfolgt in den Schaftbereichen 6 die zurückstehen. Die Form dieser Bereiche kann beliebig sein, jedoch muß der Schaft in sich geschlossen sein. Die hervorstehenden Stege 9 zwischen den Laufflächen 5 in Druckrichtung und den Anlaufflächen 8 in Bolzenrichtung sollen den Gasdurchtritt in Richtung Kurbelgehäuse unterbinden.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, die im einzelnen anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben werden.
In der Zeichnung zeigen Fig. 1 einen Kolben teils im Längsschnitt (linke Hälfte) und teils in einer Ansicht (rechte Hälfte) Fig. 2 eine alternative Kolbenausführung in einer Darstellungsweise wie in Fig. 1 Fig. 3 eine Hälfte des Kolbens in Fig. 2 im Schnitt nach Linie III-III Der Kolben weist oberhalb und unterhalb der Nabenbohrung 1 Ringnuten 2 auf. Die Naben 3 sind direkt in den Boden des Kolbens 4 eingeformt. In der Schaftfläche zwischen den Ringnuten 2 sind auf den Tragseiten des Kolbens Ringbandabschnitte 5, die direkt in die Ringnuten einmünden, vorgesehen. Die Ringbandabschnitte 5 ragen etwa 150 ßm aus der zylindrischen Grundform 6 des Kolbenschaftes heraus. Selbstverständlich können der zylindrischen Grundform 6 verschiedene Oberflächenformen auch mit Vertiefungen überlagert sein. Von der äußeren Oberfläche der Ringbandabschnitte 5 führen geneigte Rampen 7 zu der zylindrischen Grundform 6 des Schaftes. Durch diese Rampen 7 bilden sich an den Rändern der Ringbandabschnitte hydrodynamische Schmierölkeile aus, die eine Geräusch-und Reibungsverminderung bewirken.
In dem an die Nabenbohrungen angrenzenden Bereich der Kolbenschaftfläche ist ein vertikaler Flächenstreifen 8 vorgesehen, dessen Mantelfläche gegenüber der Zylinderlauffläche mit einem solchen Spiel ausgelegt ist, daß der Kolben an dieser Fläche seitlich, d. h. in Bolzenrichtung, geführt werden kann. Durch diese Spielauslegung an dem Flächenstreifen 8 ist außerdem eine Abdichtung der Nabenbohrung 1 gewährleistet.
Die Ringbandabschnitte 5 können über ihre Höhe jeweils 2-stufig ausgelegt werden. Ist dies der Fall, so wird ein erster den Ringnuten 2 benachbarter schmaler Bereich 9 jeweils über den Umfang des Kolbenschaftes umlaufend ausgebildet, während ein zweiter daran zur Schaftmitte hin angrenzender Bereich 10 eine größere Höhe in Hubrichtung aufweist, dafür aber umfangsmäßig auf einen Bereich beidseits der Pleuelschwingebene begrenzt ist.
Zur Erzielung einer Regelwirkung an dem Kolbenschaft ist auf den Trägheiten im Inneren des Kolbenschaftes ein Stahlstreifen 11 zwischen den Naben 3, in die er einmündet, eingeformt.
Im einzelnen weisen die dargestellten Kolben folgende Abmessungen auf.
Der im Durchmesser 87 mm messende Kolben weist eine Kompressionshöhe von 16 mm auf. Der Durchmesser der Nabenbohrung 1 beträgt 20 mm. Die Ringbandabschnitte 5 ragen 150 ßm aus der zylindrischen Grundfläche heraus.
Die Höhe in Hubrichtung des schmalen Bereiches 9 des Ringbandabschnittes 5 mißt 2,5 mm. In dem Bereich 10 des Ringbandabschnittes 5 weist die Höhe einen Wert von 8 mm auf. Das Spiel des Flächenstreifens 8 gegenüber der Zylinderlauffläche beträgt bei einem Kolben aus Aluminium und einer Zylinderlauffläche aus Eisen 0,3 mm.
Die Schaftlänge zwischen den Ringnuten 2 beträgt 2,5 mm.
Der Flächenstreifen 8 erstreckt sich 200 zu beiden Seiten der durch Kolben- und Bolzenachse aufgespannten Ebene.
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Claims

Ansprüche D Leichter extrem flacher Tauchkolben aus Leichtmetall für Verbrennungsmotoren, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale - die Kompressionshöhe des Kolbens beträgt 15 - < 32%, insbesondere < 28%, des Kolbendurchmessers, - oberhalb der Nabenbohrungen (1) sind maximal zwei Kolbenringnuten (2) vorgesehen, insbesondere jedoch nur eine einzige, - unterhalb der Nabenbohrungen (1) ist lediglich eine Kolbenringnut (2) vorhanden, - die Wände der Naben (3) sind direkt in den Kolbenboden (4) eingeformt, - der Schaft des Kolbens ist von zylindrischer Grundform und weist außer den Nabenbohrungen (1) keine radial durchgehenden Fenster auf, - auf den Tragseiten des Kolbens sind zu dessen Führung in Richtung der Pleuelschwingebene in den zwischen den Kolbenringnuten (2) liegenden Schaftbereich jeweils direkt angrenzend an die Nuten (2) jeweils aus der zylindrischen Grundfläche des Kolbens geringfügig radial vorstehende Ringbandabschnitte (5) vorgesehen, die axial zueinander einen Abstand aufweisen, - in dem Kolbenschaftbereich, in den die Nabenbohrungen (1) münden, ist ein zumindest teilweise geringfügig aus der zylindrischen Grundfläche radial vorstehender Randbereich vorgesehen, der einen in Hubrichtung über die gesamte Schafthöhe verlaufenden Streifen (8) umfaßt, dessen horizontale Breite etwa dem 1,5 - 2fachen des Nabenbohrungsdurchmessers entspricht und dessen Außenfläche gegenüber der Zylinderlauffläche mit einem solchen Spiel ausgelegt ist, daß an dieser Außenfläche eine Seitenführung des Kolbens in Richtung der Bolzenachse gewährleistet ist.
2. Tauchkolben nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Ringbandabschnitte (5) höhenmäßig in zwei Abschnitte (9, 10) aufgeteilt sind, von denen jeweils der den Ringnuten (2) benachbarte umfangsmäßig geschlossen ist, während der jeweils zweite zur Schaftmitte weisende Bereich umfangsmäßig auf einen Bereich von etwa 150 bis 300 zu beiden Seiten der Pleuelschwinebene begrenzt ist.
3. Tauchkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die gesamte Höhe des oberen oder unteren Ringbandabschnittes (5) jeweils etwa ein Drittel des Abstandes zwischen den Nuten (2) einnimmt.
4. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Höhe des Abschnitts (9) etwa 1/4 - 1/2 der Gesamthöhe eines oberen oder unteren Ringbandabschnittes (5) entspricht.
5. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß auf der Innenseite der Tragseiten des Kolbenschaftes ein Metallstreifen (11) aus einem Material mit höherer Festigkeit und niedrigerem Ausdehnungskoeffizienten angeformt ist, der in den Naben (3) des Kolbens verankert ist.