DE3643198C2

DE3643198C2 -

Info

Publication number: DE3643198C2
Application number: DE19863643198
Authority: DE
Inventors: Emil 7148 Remseck De Ripberger; Horst 7012 Fellbach De Pfeiffenberger
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1988-09-29
Also published as: DE3643198A1

Description

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

Ein solcher Kolben ist aus DE 34 30 258 A1 bekannt.

Bei einem ähnlichen Vorschlag nach der älteren nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE-A 35 23 438 ist insbesondere die Festigkeit des auf der Druckseite liegenden Schaftbereiches nicht immer in einem solchen Maße gesichert, wie dies bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Fall ist.

Bei in dem Stand der Technik im übrigen noch bekannten Kolbenausführungen nach DE-C 5 71 548 und DE-C 6 74 378 erfolgen die Kolbenschaftversteifungen entweder auf Druck- und Gegendruckseite (DE-C 5 71 548) gleichzeitig oder es ist lediglich auf der Gegendruckseite ein Regelstreifen eingesetzt (DE-C 6 74 378), durch den allein jedoch das erfindungsgemäß realisierbare geringe Laufspiel bei gleichzeitig ausreichender Festigkeit des insgesamt auf geringes Gewicht ausgelegten Kolbens nicht erreichbar ist.

Diesen Kolben ein möglichst enges Laufspiel in allen Motorlastzuständen zu ermöglichen, um die Geräuschbildung und die Reibung noch weiter zu verrringern, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Kolben mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Kolbenausführung besteht insbesondere darin, daß der Kolben auf der Druckseite, auf der der Kolbenschaft hohe Führungskräfte aufzunehmen hat, durch an die Bolzennaben heranführende Rippen verstärkt wird, während der Kolbenschaft auf der Gegendruckseite, auf der geringere Normalkräfte auf den Schaft einwirken, radial nachgiebig gestaltet ist. Durch die Nachgiebigkeit auf der Gegendruckseite kann der Kolben mit äußerst geringem Spiel eingebaut werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt eines Kolbens,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Kolben nach Linie II-II in Fig. 1.

Der Kolben ist aus einer Aluminium-Silizium-Legierung und weist einen Durchmesser von 100 mm auf. Die Bolzennaben 1 sind direkt an den Kolbenboden angeformt. Der Abstand T von der radial außen liegenden Fläche der Bolzennabe 1 zur Kolbenachse beträgt 34 mm. Der Innendurchmesser der Nabenbohrung beträgt 24 mm. Die obere Kolbenringnut 2 dient zur Aufnahme eines Verdichtungsringes, während in der unteren Kolbenringnut 3 im Motorbetrieb ein Ölabstreifring eingesetzt ist. Der Kolben besitzt eine Kompressionshöhe H von 29 mm. Auf einem Umfang von jeweils alpha = 60 Grad zu beiden Seiten der Pleuelschwingebene mißt die Kolbenschafthöhe A=21 mm. In dem umfangsmäßig daran jeweils in Bolzenrichtung angrenzenden Bereich nimmt die Schafthöhe auf einen Wert B=2,5 mm ab. Auf dem Schaftbereich der Höhe A ist das Schaftende auf einer Höhe von C=6 mm, d. h. 29% der Schafthöhe A zurückgenommen mit einer maximalen Zurücknahme an der unteren Schaftkante von radial 0,1 mm. Die radiale Zurücknahme des Schaftes in diesem Bereich ist für die erfindungsgemäße angestrebte Funktion des Kolbens äußerst wichtig, da sich in diesem Bereich eine hydrodynamisch wirkende Schmierölschicht ausbildet.

Auf der Druckseite des Kolbens steht der Kolbenschaft über Rippen 4 mit den Bolzennaben 1 in Verbindung. Hierdurch erhält der Kolbenschaft auf dieser Seite eine hohe Deformationssteifigkeit. Auf der Gegendruckseite ist eine solche Steifigkeit wegen der dort auf den Kolbenschaft einwirkenden geringeren Normalkräfte nicht notwendig und auch nicht erwünscht. Angestrebt wird auf jener Seite vielmehr eine gewisse Nachgiebigkeit, um den Kolben mit möglichst engem Spiel unter Vermeidung von Schaftreibern bei allen Motorbetriebsverhältnissen in den Motor- Zylinder einbauen zu können. Um das Einbauspiel noch weiter minimieren zu können, sind im Inneren des Kolbenschaftes ein Regelstreifen 5 aus Stahlblech vorgesehen. Diese Regelstreifen erstrecken sich jeweils praktisch über den gesamten Umfang der Schaftinnenfläche zwischen den zur Durchführung des Kolbenbolzens durch den Schaft vorhandenen halbkreisförmigen Schaftausnehmungen. Die Verankerung der Regelstreifen erfolgt jeweils nur an ihren Enden in dem Schaftmaterial.

In dem dargestellten Beispiel ist lediglich auf der Gegendruckseite des Kolbens ein Regelstreifen 5 eingesetzt. Da der Schaft auf der Gegendruckseite ohnehin nachgiebig gestaltet ist, erweist es sich bei dem Einsatz von Regelstreifen in nur einem der gegenüberliegenden Tragflächenbereiche als zweckmäßig, diese dann auf der Gegendruckseite anzuordnen.

Claims

1. Leichter Tauchkolben für Verbrennungsmotoren, insbesondere PKW-Otto-Motoren, bei dem die Bolzennaben (1) am Kolbenboden senkrecht angeformt sind und mit Abstand von einem die Ringnuten (2, 3) aufnehmenden, vom Kolbenboden ausgehenden ringförmigen Kolbenschaft angeordnet sind, mit den Abmessungen H/D 0,20-0,35T/D 0,22-0,38A/D 0,15-0,25Bkleiner als AmitD= KolbendurchmesserH= KompressionshöheT= Abstand der radial außen liegenden Nabenflächen von der KolbenlängsachseA= Schafthöhe unterhalb der unteren Ringnut, gemessen in der PleuelschwingebeneB= Schafthöhe unterhalb der unteren Ringnut, gemessen in der Ebene, die durch die Kolbenbolzenachse und die Kolbenlängsachse festgelegt ist.gekennzeichnet durch die Merkmale:

a) der Kolbenschaft besitzt nur in einem Umfangsbereich von alpha=0 Grad bis mindestens alpha=30 Grad und maximal alpha=75 Grad zu jeder Seite der Pleuelschwingebene die Höhe A, in den anderen Umfangsbereichen ist die Höhe A geringer,
b) ausschließlich auf der Kolben-Druckseite ist der Kolbenschaft über je eine sich in Kolbenlängsrichtung erstreckende Rippe (4) mit den Bolzennaben (1) verbunden.

2. Tauchkolben nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale:

a) die Schafthöhe A gilt für einen Umfangsbereich von alpha=0 Grad bis mindestens alpha =50 Grad und maximal alpha = 75 Grad zu jeder Seite der Pleuelschwingebene,
b) in den Tragflächenbereichen des Kolbens ist im Inneren des Kolbenschaftes zwischen den Öffnungen zum Durchführen des Kolbenbolzens jeweils ein horizontal verlaufender Regelstreifen (5) aus einem Material mit gegenüber dem Schaftmaterial höherer Biegesteifigkeit und geringerem Ausdehungskoeffizienten eingeformt.

3. Tauchkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich auf der Kolben-Gegendruckseite ein Regelstreifen (5) eingeformt ist.

4. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schafthöhe A in einem Umfangsbereich von 0 Grad bis maximal 65 Grad zu jeder Seite der Pleuelschwingebene gilt.

5. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Regelstreifen (5) nur an seinen bzw. ihren horizontalen Enden allseitig vom Schaftmaterial umgeben ist bzw. sind, während er bzw. sie zumindest in dem dazwischen liegenden Innenumfangsbereich freiliegt bzw. freiliegen.