DE3936961C2 - Tauchkolben für Verbrennungsmotoren mit gelenkig verbundenem Kopf und Schaft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben für Verbrennungs­ motoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei einem derartigen Kolben, wie er beispielsweise u. a. aus EP 0 238 146 A2 bekannt ist, hat sich die Erfindung die Auf­ gabe gestellt, die Abdichtfunktion des mit Kolbenringen be­ stückten Kolbenkopfes zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausbildung des Kolben­ schaftes nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patent­ anspruches.

Bei dem gattungsgemäßen Kolben sind in der Praxis Fälle aufgetreten, in denen die Dichtfunktion des Kolbenkopfes unbefriedigend ist. Bemerkbar macht sich dies durch einen zu hohen Ölverbrauch und eine zu hohe Durchlässigkeit für Verbrennungsgase längs des Kolbenkopfes im Motorbetrieb.

Die durch die erfindungsgemäße Form des Kolbenschaftes erzielte Verbesserung der Kolbenkopfabdichtfunktion läßt sich wie folgt erklären.

Der Zweck der bekannten üblichen geringfügigen Ovali­ tät besteht darin, den Schaft sowohl im kalten wie auch betriebswarmen Zustand möglichst eng zu führen. Ist der Kolbenschaft so ausgelegt, daß er im Kaltzu­ stand in Druck-Gegendruckrichtung praktisch spielfrei an der Zylinderlauffläche anliegt, gibt ihm die Ova­ lität die Möglichkeit, sich bei Erwärmung durch ela­ stische Verformung ausschließlich in denjenigen Um­ fangsbereichen auszudehnen, in denen durch die Oval­ form mehr Spiel als in Druck-Gegendruckrichtung vor­ handen ist. Voraussetzung für eine solche Funktion ist eine gewisse Elastizität des Schaftes. Diese Ela­ stizität führt wiederum dazu, daß sich der Kolben­ schaft auf der Druckseite, auf der die Querkräfte in Richtung Zylinderlaufbahn am größten sind, am stärk­ sten elastisch verformt. Diese elastische Verformung bewirkt, daß der Kolbenschaft bereits unterhalb der Temperatur im Nennbetrieb des Motors über einen rela­ tiv großen Umfangsbereich zu beiden Seiten der Druck- Gegendruckrichtung mit geringst möglichem Spiel an der Zylinderwand anliegt. Eine solche nicht allein durch die Betriebswärme des Kolbens bedingte elasti­ sche Verformung des Schaftes auf der Druckseite führt zu periodischen Querbewegungen des Schaftes, die wie­ derum über den Kolbenbolzen und über die Naben des Kolbenkopfes zu einer periodischen Kippbewegung des Kolbenkopfes führen. Diese Kippbewegungen wurden er­ findungsgemäß als Ursache für das bei gattungsgemäßen Kolben teilweise unbefriedigende Abdichtverhalten des Kolbenkopfes herausgefunden und durch die erfindungs­ gemäße Maßnahme beseitigt.

Eine kleinere Ovalität des Kolbenschaftes auf der Druck­ seite bewirkt nämlich, daß der Kolben bereits im kalten Zu­ stand über einen relativ großen Umfangsbereich an der Zylinder­ laufbahn anliegt und daher elastische Verformungen erheblich herabgesetzt werden. Als Ausgleich für die gerin­ gere Ovalität auf der Druckseite muß die Ovalität auf der Gegendruckseite entsprechend vergrößert werden, damit die Wärmeausdehnung des Kolbenschaftes, die aufgrund der gerin­ geren Ovalität auf der Druckseite nur noch in geringerem Maße stattfinden kann, in den Bereich der Gegendruckseite umgelenkt werden kann. Denn insgesamt muß der Spielraum, der für Wärmeausdehnungen zur Vermeidung eines Fressens des Kolbenschaftes in der Zylinderlaufbahn vorhanden sein muß, etwa in gleichem Maße vorhanden sein, wie bei einem Kolben­ schaft mit gleicher Ovalität auf Druck- und Gegendruckseite.

Aus EP 0 209 006 A1 und DE 30 22 858 C2 ist es zwar grund­ sätzlich bekannt, einen einteiligen Kolben im Schaftbereich auf der Druck- und Gegendruckseite mit unterschiedlichen Ovalitäten ausbilden zu können; nicht jedoch die konkrete erfindungsgemäße Lehre mit Bezug auf das nach der Erfindung bei zweiteiligen Gelenkkolben gegebene eingangs dargelegte Problem.

Als Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung die Mantel­ linie eines Kolbenschaftquerschnittes dargestellt. In dieser Darstellung bedeuten DS Druckseite, GDS Gegendruckseite und die strichpunktierte Linie die Lage der Kolbenbolzenachse.

Claims (1)

1. Tauchkolben für Verbrennungsmotoren mit voneinander getrenntem Kolbenkopf und insbesondere aus Leichtme­ tall bestehendem Schaft, die über einen Kolbenbolzen gelenkig miteinander verbunden sind und bei dem dem an sich runden Schaft eine leichte Ovalität mit in Druck-Gegendruckrichtung liegender großer Achse über­ lagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ovalität auf der Druckseite kleiner als auf der Gegendruckseite ist.