DE3843761A1 - Leichter tauchkolben fuer verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen leichten Tauchkolben für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen solchen Kolben bei möglichst geringem Gewicht und kleinen Abmessun­ gen in seinem Geräuschverhalten zu verbessern. Gleichzeitig sollen die im Motorbetrieb mit einem solchen Kolben auftretenden Reibungsverluste mini­ miert werden.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Kolben nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Lösung sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel ist schematisch in der Zeich­ nung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 die Ansicht eines Kolbens,

Fig. 2 den Mantellinienverlauf des Kolbens in Druck-Gegendruckrichtung sowie in Bolzenrichtung jeweils auf der Druck­ seite des Kolbens,

Fig. 3 den Mantellinienverlauf des Kolbens in Druck-Gegendruckrichtung sowie in Bolzenrichtung jeweils auf der Gegen­ druckseite des Kolbens,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Kolben nach Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 Schaftumfangsverlauf auf den Höhen X und Y, jeweils als übereinander gezeichnete Kurven X, Y in übertriebener Darstellung.

In den Fig. 2 und 3 geben den Mantellinienverlauf in Druck-Gegendruckrichtung jeweils die Kurven DR und DB auf der Druckseite sowie GR und GB auf der Gegen­ druckseite an.

Die Geraden O in den Fig. 2 und 3 deuten die Zylin­ derlaufbahn für den Kolben an. In den Bereichen, in denen die Kurven DR bzw. GR die jeweilige Gerade O berühren, ist das Spiel zwischen dem Kolbenschaft und der Zylinderlauffläche gleich Null. Generell bedeutet der Abstand zwischen den Kurven GR, GB, DR und DB ei­ nerseits und den Geraden O andererseits das Spiel der Kolbenlauffläche gegenüber der Zylinderlauffläche.

Die Krümmung der Kurven DR, DB und GR, GB entspricht der jeweiligen Kolbenaußenform. Wie ein Vergleich der Kurven GR und DR zeigt, besitzt der Kolbenschaft auf der Gegendruckseite eine geringere Balligkeit im obe­ ren Schaftbereich als in dem vergleichbaren Bereich auf der Druckseite. Die engere Führung auf der Gegen­ druckseite ist durch die insgesamt nachgiebigere Aus­ bildung des Kolbenschaftes auf dieser Kolbenseite möglich. Die höhere Nachgiebigkeit wird zum einen durch einen horizontalen Schlitz zwischen dem Schaft und dem Kolbenkopf und zum anderen durch die größere Ovalität des Kolbenschaftes in Umfangsrichtung er­ reicht. Erhöht werden kann die Nachgiebigkeit des Kolbenschaftes auf der Gegendruckseite auch noch da­ durch, daß die Schaftdicke dort geringer ist als in dem entsprechenden Bereich auf der Druckseite.

Um den Kolben sowohl im Kopf- und Schaftbereich zen­ trieren zu können, ist er axial auf den Höhen A und B auf seiner Außenoberfläche umlaufend symmetrisch aus­ gebildet.

Der strichpunktiert in Fig. 1 angedeutete dehnungsre­ gelnde Einlagestreifen liegt axial auf der Gegen­ druckseite höher zum oberen Schaftrand als auf der Druckseite.

Sind die von dem Kolbenboden ausgehenden in den Kol­ beninnenraum ragenden Naben zur Aufnahme des Kolben­ bolzens durch radial verlaufende Rippen gegen den Kolbenschaft abgestützt, so können die im Bereich der Druckseite des Kolbens liegenden Rippen massiver und damit stabiler ausgestaltet sein als die betreffenden Rippen auf der Gegendruckseite. Möglich ist es auch, daß derartige Rippen bei im übrigen frei an dem Kol­ benboden angeformten Naben überhaupt nur auf der Druckseite angebracht sind, während sie auf der Ge­ gendruckseite ganz fehlen können.

Claims (8)

1. Leichter Tauchkolben für Verbrennungsmotoren, insbesondere Pkw-Otto-Motoren, bei dem die Bol­ zennaben am Kolbenboden senkrecht mit Abstand von einem die Ringnuten aufnehmenden vom Kolbenboden ausgehenden ringförmigen Kolbenkopfabschnitt an­ geformt sind, mit den Abmessungen L/D = 0,45 - 0,8
H/D = 0,25 - 0,5
A/D = 0,3 - 0,5
T/D = 0,45 - 0,8mitL = maximale Länge des Kolbens,
D = maximaler Durchmesser des Kolbens,
H = Kompressionshöhe,
A = maximale Schafthöhe unterhalb der untersten Ringnut in einem Umfangsbereich mit etwa gleicher Schafthöhe von mindestens 45 Grad auf der Druckseite des Kolbens bei etwa symmetrischer Aufteilung dieses Bereiches zu beiden Seiten einer durch die Kolbenlängsachse verlaufenden senkrecht zur Bolzenachse aufgespannten Ebene,
T = diametraler gegenseitiger Abstand der radial außen liegenden Nabenbohrungsenden,und einem in Kolbenachsrichtung balligen und in Umfangsrichtung ovalen Schaft mit in Druck-Gegen­ druckrichtung liegender großer Ovalitätsachse so­ wie einer Achse der Nabenbohrungen für den Kol­ benbolzen, die geringfügig zur Druckseite des Kolbens versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft des Kolbens in einem auf der Ge­ gendruckseite gelegenen Bereich (GDS-Bereich) ei­ ner durch die Bolzen- und Kolbenlängsachse aufge­ spannten Ebene eine größeren Ovalität aufweist als in dem zur Druckseite gelegenen Bereich (DS- Bereich) dieser Ebene.

2. Tauchkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem GDS-Bereich gelegene Schaft in seinem oberen an die unterste Ringnut angrenzen­ den Bereich weniger ballig ausgeführt ist als auf dem DS-Bereich.

3. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft auf dem GDS-Bereich an seinem obe­ ren Ende durch einen horizontalen Schlitz von dem Kolbenkopf getrennt ist.

4. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Schlitz durch die unterste Ringnut verläuft.

5. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft auf dem DS-Bereich länger als auf dem GDS-Bereich ist.

6. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des Schaftbereiches auf der Druckseite größer als derjenige Schaftbereich auf der Gegendruckseite ist.

7. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß im GDS-Bereich des Schaftes eine dehnungsre­ gelnde in Schaftumfangsrichtung streifenförmig verlaufende Einlage aus einem Material vorgesehen ist, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient geringer als derjenige des Schaftmaterials ist.

8. Tauchkolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auch auf der DS-Seite eine dehnungsregelnde streifenförmige Einlage vorgesehen ist, die ge­ genüber der Einlage auf der GDS einen größeren Abstand von dem oberen Schaftende aufweist.