DE3525084A1 - Kolben fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für Brennkraftmaschi­ nen, bestehend wenigstens aus einem den Kolbenboden und das Ringfeld umfassenden Teil sowie auf der Innenseite des Kol­ benbodens ausgebildeten Widerlagern (Bodenabstützungen), an denen der einen vollen Querschnitt aufweisende Kolbenbolzen mit seinen zu den Widerlagern hin abgeflachten Enden be­ festigt ist und deren Abstand zueinander wenigstens der Breite des Pleuelkopfes entspricht.

In der modernen Brennkraftmaschinentechnik ist man hin­ sichtlich der Forderungen nach geringst möglichem Gewicht sowie möglichst niedrigen Reibungsverlusten und demzufolge verringertem Kraftstoffverbrauch bestrebt, leichte Kolben zu entwickeln.

Zur Gewichtseinsparung und zur Reduzierung der Reibungsver­ luste sind u. a. bei Kolben für Brennkraftmaschinen am Kol­ benschaft im Bereich der horizontalen Kolbenbolzenebene Aussparungen vorgesehen und die Bolzennaben möglichst weit zur Kolbenmitte hin verschoben. Der äußere Abstand der Na­ ben der Bolzenauge beträgt lediglich 60 bis 75 % des Kol­ bendurchmessers, so daß ein sehr kurzer Kolbenbolzen einge­ setzt werden kann, der eine Gesamtlänge von bis zu 60 % des Kolbendurchmessers besitzt. Am unteren Abschnitt des Kol­ benschaftes bleibt die runde Form des Kolbens erhalten. Die Aussparungen können auch bis zum Schaftende heruntergeführt sein, so daß der runde Schaftabschnitt unterhalb des Kol­ benbolzens vollständig eingespart ist.

Bekannt ist auch, die zur Kolbenmitte verschobenen Naben über Rippen gegen den Kolbenboden abzustützen. Die frei am Boden hängenden Bolzennaben sind mit dem dünnwandigen um­ laufenden Schaft über vier Stützrippen, die unter 45° ange­ ordnet sind, verbunden. Die direkte Bodenabstützung läßt kleinere Wand- und Bodendicken als bei Kolben konventionel­ ler Bauart zu. Bodendicken von 6,5 bis 7% des Kolbendurch­ messers sind möglich gegenüber herkömmlich erforderlichen Bodendicken von 8 bis 9 %.

Darüber hinaus ist man bestrebt, den Abstand der Kolbenbol­ zenachse von der Kolbenbodenkante, d. h. die Kompressions­ höhe, so klein wie möglich auszubilden. Auf diese Weise wird neben der Reduzierung des Gewichts und der Reibungs­ verluste auch eine Verringerung der Bauhöhe des Kurbel­ triebgehäuses erzielt. Für diesen Zweck ist aus der DE-OS 32 35 220 ein Kolben für Brennkraftmaschinen bekannt, der aus einem äußeren den Kolbenboden, das Ringfeld und den Kolbenschaft umfassenden ersten Kolbenteil und einem inne­ ren die Bolzennaben tragenden zweiten Kolbenteil besteht. Das zweite Kolbenteil ist fest mit dem ersten Kolbenteil verbunden und die Kolbenbolzenachse im wesentlichen im Schwerpunkt des gesamten Kolbens etwa in Höhe des Ringfel­ des verlaufend angeordnet. Eine derartige Kolbenbauart läßt sich dahingehend abändern, daß auf einen besonderen, die Naben tragenden, zweiten Kolbenteil verzichtet wird und da­ für auf der Innenseite des Kolbenbodens Widerlager (Boden­ abstützungen) angebracht sind, an denen der aus Vollmate­ rial bestehende Kolbenbolzen mit seinen abgeflachten Endbe­ reichen direkt, beispielsweise durch Verschraubung, be­ festigt ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer derartigen Kolbenausführungsform, wie sie eingangs be­ schrieben ist, eine weitere Senkung des Gewichtes zu erzie­ len.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Kolbenbol­ zen im Bereich der horizontalen Kolbenbolzenebene auf bei­ den Seiten jeweils eine zylinderringabschnittförmige Aus­ nehmung aufweist.

Nach einem weiteren Merkmal können die Ausnehmungen kreis­ zylinderringabschnittförmig oder ellipsenzylinderringab­ schnittförmig gestaltet sein.

Im Rahmen der vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung ist der Kolbenbolzen auf der den Widerlagern abgewandten Seite an den Auflageflächen für die Befestigungsschrauben ange­ senkt.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird in vorteilhafter Weise eine Gewichtsersparnis von bis zu 30 % erzielt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung näher und beispielhaft erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt entlang der die Kolbenachse und die Bolzenachse umfassenden Ebene.

Fig. 2 eine Seitenansicht des Kolbenbolzens.

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Kolbenbolzen.

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Mitte des Kolbenbolzens entlang der Schnittlinie I-I der Fig. 2.

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Kolbenbolzen entlang der Schnittlinie II-II der Fig. 2.

Der aus dem Kolbenboden 1, dem Ringfeld 2 und dem Kolben­ schaft 3 gebildete Leichtmetallkolben besitzt auf der In­ nenseite des Kolbenbodens 1 im Bereich der die Kolbenachse und die Bolzenachse umfassenden Ebene 2 mit jeweils einer Gewindebohrung 4, 5 versehene Widerlager 6, 7 mit denen der abstützungsseitig an seinen Enden abgeflachte Kolbenbol­ zen 8 mittels der durch seine mit Ansenkungen 9, 10 ver­ sehenen Bohrungen 11, 12 geführten Befestigungsschrau­ ben 13, 14 verspannt ist. Der Kolbenbolzen 8 ist im Bereich seiner horizontalen Ebene 15 mit zylinderringabschnittför­ migen Ausnehmungen 16, 17 versehen. Durch eine solche Aus­ bildung des Kolbenbolzens ergibt sich durch den sich von Bolzenmitte aus kontinuierlich ändernden Querschnitt ein ausreichend hohes Widerstandsmoment gegen Durchbiegen, bei gleichzeitigem Entfall der Ovalverformung. Ein Vergleich des erfindungsgemäß gestalten Kolbenbolzens mit einem her­ kömmlichen Bolzen zeigt, daß sich bei gleichem Widerstands­ moment eine Gewichtsersparnis von nahezu 25 % ergibt. Da bei Kolbenbolzen das die Biegung beeinflussende Wider­ standsmoment maßgebender als die durch die Ovalverformung erzeugte Biegespannung ist, lassen sich bei gleichem Werk­ stoff Gewichtsersparnisse von bis zu 50 % erreichen.

Claims (3)

1. Kolben für Brennkraftmaschinen, bestehend wenigstens aus einem den Kolbenboden und das Ringfeld umfassenden Teil mit auf der Innenseite des Kolbenbodens ausgebildeten Widerlagern (Bodenabstützungen), an denen der einen vol­ len Querschnitt besitzende Kolbenbolzen mit seinen widerlagerseitig abgeflachten Enden befestigt ist und deren Abstand zueinander wenigstens der Breite des Pleuelkopfes entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenbolzen (8) im Bereich seiner horizontalen Ebe­ ne (15) auf beiden Seiten jeweils eine zylinderringab­ schnittförmige Ausnehmung (16, 17) besitzt.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenbolzen (8) auf der den Widerlagern (6, 7) abge­ kehrten Seite an den Auflageflächen (9, 10) für die Be­ festigungsschrauben (13, 14) angesenkt ist.

3. Kolben nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ausnehmungen (16, 17) kreiszylinderringab­ schnittförmig oder ellipsenzylinderringabschnittförmig gestaltet sind.