DE3840841A1 - Leichtmetallkolben fuer brennkraftmaschinen - Google Patents
Leichtmetallkolben fuer brennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Leichtmetallkolben für
Brennkraftmaschinen mit für hohe Belastungen ausgelegter
Kolbenbolzenlagerung mit im Kolbenschaft integrierten,
eine elastische Blockabstützung kleiner Dehnlänge
aufweisenden Bolzennaben, mit einer Breite des Pleuelkopfs
von 15 bis 50%, mit einem Durchmesser des Kolbenbolzens
von 20 bis 45% und einer Länge des Kolbenbolzens von 50
bis 85% des Kolbendurchmessers.
Die auf einen Kolben für Brennkraftmaschinen einwirkenden
Kräfte werden vom Kolbenboden über die Bolzennaben in den
Kolbenbolzen und damit über das Pleuel in die Kurbelwelle
eingeleitet. Die Bolzennaben zählen zu den am höchsten
beanspruchten Abschnitten des Kolbens, so daß damit ihre
Gestaltung zusammen mit der Dimensionierung des
Kolbenbolzens von maßgebender Bedeutung für die
Belastbarkeit des Kolbens ist. Der Kolbenbolzen ist
schwimmend gelagert, wenn er sich sowohl im Pleuelkopf als
auch in den Bolzennaben drehen kann. Die axiale Fixierung
des schwimmenden Kolbenbolzens übernehmen in
entsprechenden Nuten am Außenrand der Bohrungen der
Bolzennaben eingesetzte Sicherungsringe. Bei einer anderen
Konstruktion der Bolzenlagerung ist der Kolbenbolzen
mittels Schrumpfsitz im Pleuelkopf fixiert. Dabei kann auf
die Lagerbuchse im Pleuelkopf sowie die Sicherungsringe in
den Bolzennaben verzichtet werden.
Bei Leichtmetallkolben sind im allgemeinen die Bolzennaben
im Kolbenschaft integriert mit einer Ausnahme, bei der die
Bolzennaben an Rippen hängend den Kolbenboden freistehend
abstützen und mit dem Kolbenschaft seitlich über dünne
Rippen verbunden sind. In Verbindung mit einer schmalen
Pleuelkopfbreite und entsprechend kurzer Länge des
Kolbenbolzens bietet diese Bolzennabenanordnung beim mäßig
belasteten Leichtmetallkolben Gewichtsvorteile.
Zur kraftflußgerechten Abstützung des Kolbenbodens
bestehen verschiedene Bolzennabenformen, die unter
bestimmten Randbedingungen gewichtsoptimale Lösungen
darstellen. Für hohe Zünddruckbelastungen sind
Leichtmetallkolben für Diesel- und Ottomotoren vorgesehen,
bei denen die im Kolbenschaft integrierten Bolzennaben
über eine unelastische Blockabstützung kleiner Dehnlänge
von 10 bis 15% des Kolbendurchmessers den Kolbenboden
abstützen. Sehr hoch belastete Dieselkolben besitzen als
Variante der Blockabstützung eine sogenannte
Trapezabstützung, bei der die blockartige Abstützung und
die dem Pleuelkopf zugekehrten Stirnseiten der Bolzennaben
unter einem Winkel von 8 bis 15° nach außen geneigt
ausgebildet sind; angepaßt an eine derartige Konstruktion
ist der Pleuelkopf abgeschrägt gestaltet. Durch teilweise
Überdeckung der Lagerflächen wird durch diese Gestaltung
die Biegebeanspruchung im Kolben und Kolbenbolzen
herabgesetzt und die Belastbarkeit um bis zu 15% erhöht.
Das Streben nach verbrauchsgünstigen Brennkraftmaschinen
hat aufgabengemäß zu der Anforderung geführt, bei
Leichtmetallkolben mit für hohe Belastungen ausgelegter
Kolbenbolzenlagerung mit im Kolbenschaft integrierten,
eine unelastische Blockabstützung kleiner Dehnlänge
aufweisenden Bolzennaben eine Gewichtsreduzierung
herbeizuführen, durch die ggf. eine weitere sekundäre
Gewichtsreduzierung der Brennkraftmaschine möglich ist und
damit ein niedrigeres Fahrzeuggewicht zu weiteren
Verbrauchseinsparungen führt. Die übrigen mechanischen
Eigenschaften dürfen jedoch nicht beeinträchtigt werden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt in der Weise, daß bei
dem eingangs beschriebenen Leichtmetallkolben
erfindungsgemäß die dem Pleuelkopf zugekehrten Stirnseiten
der Bolzennaben unterhalb der beidseitig der die
Bolzenachsrichtung und die Kolbenachse umfassenden Ebene
liegenden, einen Winkel von < 180° einschließenden
Segmente der oberen Nabenscheitelbereiche nach außen zu
zurückgesetzt sind.
Im Rahmen der konkreten Ausführungsform beträgt der Winkel
der Segmente oberen Nabenscheitelbereiche 70 bis 150°,
vorzugsweise 76 bis 96°.
Neben einem Gewichtsvorteil von 5 bis 15%, verglichen mit
einem herkömmlichen Leichtmetallkolben mit Blockabstützung
bzw. Trapezabstützung, weist der erfindungsgemäß
gestaltete Leichtmetallkolben die gleiche Belastbarkeit
seiner Bolzennaben auf wie das beispielsweise bei
Bolzennaben mit Öltaschen der Fall ist, bei denen durch
großflächige Aussparungen im Seitenbereich der
Bolzennabenbohrungen nicht nur die Schmierung verbessert,
sondern auch die Umfangsspannungen in den Bolzennaben
verringert werden und somit eine erhöhte Sicherheit gegen
Bolzennabenspaltbruch gegeben ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die
Bolzennaben unterhalb der Segmente der oberen
Nabenscheitelbereiche je nach Belastungsfall jeweils um 5
bis 80% der Auflagelänge des Kolbenbolzens in den
Bolzennaben nach außen zu zurückgesetzt.
Um den Druckspannungsverlauf an der erfindungsgemäß
ausgebildeten Bolzennabenabstützung unter Gaskraft
möglichst günstig zu gestalten, ist der Übergangsbereich
von den nach außen zu zurückgesetzten Abschnitten der
Bolzennaben zu den Bolzennabenabschnitten im oberen
Nabenscheitelbereich mit einem Radius von 1,5 bis 12 mm
verrundet.
Der gemäß der Erfindung gestaltete Leichtmetallkolben ist
in der Zeichnung beispielhaft dargestellt und wird
nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch den Leichtmetallkolben entlang
der die Kolbenachse und die Richtung der
Kolbenbolzenachse einschließenden Ebene,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Leichtmetallkolben in der
Ebene der Ölringnut,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Leichtmetallkolben entlang
der die Kolbenachse und die senkrecht auf der
Richtung der Kolbenbolzenachse stehenden Achse
umfassenden Ebene.
Bei dem aus Kolbenkopf (1) und Kolbenschaft (2)
bestehenden einteiligen Leichtmetallkolben (3) in
Kastenkolbenbauart ist der Kolbenschaftmantel (4) im
Bereich beidseitig der die Kolbenachse und die Richtung
der Kolbenbolzenachse einschließenden Ebene ausgespart und
der Kolbenschaftmantel (4) in Richtung der
Kolbenbolzenachse nach innen zu versetzt. Die in den
Kolbenschaft (2) integrierten Bolzennaben (5) sind über
eine unelastische Blockabstützung (6) mit einer Dehnlänge
von 14% des Kolbendurchmessers mit dem Kolbenboden (7)
verbunden. Unterhalb der einen Winkel von 75°
einschließenden, beidseitig der die Kolbenachsrichtung und
die Kolbenachse umfassenden Ebene liegenden Segmente der
oberen Nabenscheitelbereiche (8) von sind die
Bolzennaben (5) um 40% der Auflagelänge des
Kolbenbolzens, bezogen auf einen herkömmlichen
Leichtmetallkolben mit Blockabstützung der Bolzennaben,
nach außen zu zurückgesetzt. Die Übergangsbereiche (9)
zwischen den nach außen zu zurückgesetzten Segmenten der
Bolzennaben (5) und den Segmenten der Bolzennaben (5) in
den oberen Nabenscheitelbereichen (8) sind mit einem
Radius von 12 mm verrundet.
Claims (3)
1. Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit für hohe
Belastungen ausgelegter Kolbenbolzenlagerung mit im
Kolbenschaft integrierten, eine unelastische
Blockabstützung kleiner Dehnlänge aufweisenden
Bolzennaben, mit einer Breite des Pleuelkopfs von 15
bis 50% des Kolbendurchmessers, mit einem Durchmesser
des Kolbenbolzens von 20 bis 45% des
Kolbendurchmessers sowie mit einer Länge des
Kolbenbolzens von 50 bis 85% des Kolbendurchmessers,
dadurch gekennzeichnet, daß die dem Pleuelkopf
zugekehrten Stirnseiten der Bolzennaben (5) unterhalb
der beidseitig der die Bolzenachsrichtung und die
Kolbenachse umfassenden Ebene liegenden, einen Winkel
von < 180° einschließenden Segmente der oberen
Nabenscheitelbereiche (8) nach außen zu zurückgesetzt
sind.
2. Leichtmetallkolben nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Segmente der oberen
Nabenscheitelbereiche (8) einen Winkel von 70 bis 150°,
vorzugsweise 76 bis 96°, aufweisen.
3. Leichtmetallkolben nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bolzennaben (5) unterhalb der
Segmente der oberen Nabenscheitelbereiche (8) jeweils
um 5 bis 80% der Auflagelänge des Kolbenbolzens in den
Bolzennaben zurückgesetzt sind.
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---|---|---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4414678A1 (de) * | 1994-04-27 | 1995-11-02 | Mahle Gmbh | Leichtmetallkolben für Verbrennungsmotoren |
EP2053228A2 (de) | 2007-10-23 | 2009-04-29 | KS Kolbenschmidt GmbH | Bolzennabe eines Kolbens |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5537970A (en) * | 1994-04-19 | 1996-07-23 | General Motors Corporation | Apparatus and method for determining piston dimension |
US6125808A (en) * | 1999-04-07 | 2000-10-03 | Timewell; Richard R. | Apparatus and method for starting an internal combustion engine |
AT413233B (de) * | 2000-07-03 | 2005-12-15 | Verdichter Oe Ges M B H | Kolbenfreistellung |
JP2002332912A (ja) * | 2001-04-30 | 2002-11-22 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関用ピストン |
US6862976B2 (en) | 2001-10-23 | 2005-03-08 | Federal-Mogul World Wide, Inc. | Monobloc piston |
US20060096557A1 (en) * | 2004-09-30 | 2006-05-11 | Ken Christain | Monosteel piston having oil drainage groove with enhanced drainage features |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2462550A (en) * | 1946-06-13 | 1949-02-22 | George C Ramspeck | Piston |
US2863707A (en) * | 1953-03-16 | 1958-12-09 | Daimler Benz Ag | Piston, particularly for internal combustion engines |
US2963329A (en) * | 1957-07-26 | 1960-12-06 | Daimler Benz Ag | Piston for an internal combustion engine |
US3179021A (en) * | 1963-07-26 | 1965-04-20 | Thompson Ramo Wooldridge Inc | Piston |
GB1292807A (en) * | 1969-01-16 | 1972-10-11 | Ass Eng Ltd | Pistons |
DE3430258A1 (de) * | 1984-08-17 | 1986-02-27 | Mahle Gmbh, 7000 Stuttgart | Tauchkolben fuer verbrennungsmotoren |
GB8431725D0 (en) * | 1984-12-15 | 1985-01-30 | Ae Plc | Pistons for i c engines/compressors |
-
1988
- 1988-12-03 DE DE3840841A patent/DE3840841A1/de not_active Withdrawn
-
1989
- 1989-12-04 JP JP1315113A patent/JPH02277949A/ja active Pending
-
1991
- 1991-02-07 US US07/652,456 patent/US5074264A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4414678A1 (de) * | 1994-04-27 | 1995-11-02 | Mahle Gmbh | Leichtmetallkolben für Verbrennungsmotoren |
US5701803A (en) * | 1994-04-27 | 1997-12-30 | Mahle Gmbh | Light-metal piston for internal combustion engines |
EP2053228A2 (de) | 2007-10-23 | 2009-04-29 | KS Kolbenschmidt GmbH | Bolzennabe eines Kolbens |
DE102008051089A1 (de) | 2007-10-23 | 2009-04-30 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Bolzennabe eines Kolbens |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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US5074264A (en) | 1991-12-24 |
JPH02277949A (ja) | 1990-11-14 |
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