DE4021761A1 - Tauchkolben fuer verbrennungsmotoren mit einem beschichteten schaft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben für Verbrennungsmotoren mit einem beschichteten Laufbereich nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Kolben mit Laufschichten aus einem Material mit gegenüber dem Grundmaterial des Kolbens besseren Abriebeigenschaften sind an sich bekannt. Derartige Schichten dienen insbesondere als Einlaufschichten.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Kolben das Laufgeräusch währen des Motorbetriebes bei gleichzeitiger Erhöhung der Sicherheit gegen Reiber an der Schaftlauffläche zu minimieren.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausbildung des Kolbens nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Zweckmäßige Ausgestaltung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die größere Schichtdicke in den anspruchsgemäß definierten Diagonalbereichen des Schaftes kann der Schaft dort mit einem geringeren Laufspiel arbeiten als dies bei einer Laufschicht mit über den Umfang gleichmäßiger Dicke möglich wäre. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Laufschicht in Druck-Gegendruckrichtung des Kolbens wegen der dort auftretenden besonders hohen Kräfte eine bestimmte Dicke nicht überschreiten darf. Denn in diesen Bereichen arbeitet sich die Laufschicht bei längeren Betriebszeiten allmählich ab. Wäre die Schicht dort relativ groß, so würde das Laufspiel nach längeren Betriebszeiten unzulässig groß. Anders sieht es dagegen in den Diagonalbereichen des Kolbenschaftes aus. Dort sind die auf die Zylinderführungswand von dem Kolben über dessen Schaft ausgeübten Normalkräfte erheblich geringer als direkt in Druck-Gegendruckrichtung. Dadurch ist in diesen Bereichen eine größere Schichtdicke zulässig, da im Regelfalle davon ausgegangen werden kann, daß diese Schicht dort während der gesamten Betriebszeit des Kolbens nicht vollständig abgearbeitet wird. Andererseits ist jedoch für den Notfall ein solches Abarbeiten möglich, wobei sich dieses Abarbeiten dann wiederum beschränken kann auf lokal reibergefährdete Stellen.

Zu berücksichtigen ist auch, daß bei einem Motor mit mehreren Zylindern in der Regel gleiche Kolben eingesetzt werden. Dadurch ist es nicht möglich, bei der Form des Kolbenschaftes auf bestimmte Zylinder des Motors, in denen der Schaft des Kolbens etwa in der Diagonalrichtung durch Reiber gefährdet ist, durch eine speziell angepaßte Schaftform Rücksicht zu nehmen. Für diese Fälle bietet die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, daß für alle Zylinder eines Motors ein einheitlich geringes Laufspiel in den Diagonalbereichen des Schaftes vorgegeben werden kann, da die in diesem Bereich dicke Schicht sich in denjenigen Zylinder, in denen der Schaft des zugeordneten Kolbens besonders reibungsgefährdet ist, lokal durch ein entsprechendes Abarbeiten der Schicht anpassen kann. Auf diese Weise läßt sich das Laufgeräusch der Kolben aus sämtlichen Zylindern eines Motors zusammengerechnet insgesamt auf ein optimal niedriges Niveau bringen.

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

Fig. 1 eine Ansicht auf einen Kolben

Fig. 2 einen Schnitt durch den Schaft des Kolbens nach Linie II-II in Fig. 1

Der Schaft des Kolbens ist mit einer Laufschicht einer Basisdecke von 10 Mymeter versehen. In den Diagonalbereichen des Schaftes, die durch die in der Zeichnung eingetragenen Winkel alpha=60 Grad gekennzeichnet sind, weist die Laufschicht eine Dicke von 20 Mymeter über die gesamte Höhe des Schaftes auf. Der Umfangsbereich des jeweiligen Diagonalbereiches kann sich zwischen etwa 10 und 20 Winkelgrad erstrecken, wobei dieser Bereich symmetrisch oder asymmetrisch um den Schenkel des jeweiligen Winkels alpha liegen kann.

Die Laufschicht kann eine Gleitlackbeschichtung aus einem warmaushärtenden Harz als Bindemittel und darin eingeschlossenen Graphitpartikel als Trockenschmiermittel sein.

Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich insbesondere für Kolben, durch die das Pleuel durch den an den Naben des Kolbens anliegenden kleinen Pleuelkopf seitlich geführt wird. Denn in diesem Falle wirken verstärkt Seitenkräfte in Richtung der Bolzenachse auf den Kolben ein, wodurch es in den definierten Diagonalbereichen des Schaftes zu einer verstärkten Anlage und Führung des Kolbens kommt.

Claims (3)

1. Tauchkolben für Verbrennungsmotoren, dessen Laufbereich mit einem Material mit gegenüber dem Grundmaterial besseren Abriebeigenschaften als Laufschicht überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke in Umfangsrichtung variiert und jeweils in einen Bereich von etwa alpha=60 Grad zu jeder Seite der Bolzenachse mit der Kolbenlängsachse als Scheitelpunkt größer als in den übrigen Umfangsbereichen ist.

2. Tauchkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen dickeren Laufschichtbereiche jeweils etwa 10-20 Winkelgrad in Umfangsrichtung umfassen.

3. Tauchkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschicht eine Gleitlackbeschichtung aus wärmeaushärtendem Harz als Bindemittel und eingelagerten Graphitpartikeln als Trockenschmierstoff ist.