DE4021761C2 - Tauchkolben für Verbrennungsmotoren mit einem im Laufbereich beschichteten Kolben-Schaft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben für Verbrennungs­ motoren mit einem im Laufbereich beschichteten Kolbenschaft nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartig beschichteter Kolbenschaft ist aus dem JP-Abstract 59-108850 bekannt, wobei die Schichtdicke gleichmäßig auf dem gesamten Kolben-Schaft verteilt ist, wodurch eine optimale Ge­ räuschabsenkung nicht erreicht wird.

Aus der DE 30 22 858 A1 ist es bekannt, den Kolbendurchmes­ ser in Umfangsrichtung zu variieren, um damit ein sich mit der Schwingung des Kolbens jeweils periodisch aufbauendes in Richtung der Pleuelschwingebene aufschlagdämpfend wir­ kendes Ölpolster zwischen Kolbenschaft und Zylinderwand zu erzielen.

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

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

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Durch die größere Schichtdicke in den anspruchsgemäß definierten Diagonalbereichen des Kolben-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-Gegendruck­ richtung des Kolbens wegen der dort auftretenden be­ sonders hohen Kräfte eine best Dicke nicht über­ schreiten darf. Denn in diesen Bereichen arbeitet sich die Laufschicht bei längeren Betriebszeiten all­ mählich ab. Wäre die Schicht dort relativ groß, so würde das Laufspiel nach längeren Betriebszeiten un­ zulässig groß. Anders sieht es dagegen in den Diago­ nalbereichen des Kolbenschaftes aus. Dort sind die auf die Zylinderführungswand von dem Kolben über des­ sen Schaft ausgeübten Normalkräfte erheblich geringer als direkt in Druck-Gegendruckrichtung. Dadurch ist in diesen Bereichen eine größere Schichtdicke zuläs­ sig, da im Regelfalle davon ausgegarigen werden kann, daß diese Schicht dort während der gesamten Betriebs­ zeit 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 einge­ setzt 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 neh­ men. 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;an­ passen kann. Auf diese Weise läßt sich das Laufgeräusch der Kolben aus sämtlichen Zylindern eines Motors zusammenge­ rechnet insgesamt auf ein optimal niedriges Niveau bringen.

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.

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 2 des Kolbens 1 ist mit einer Laufschicht 3 ei­ ner Basisdicke von 10 Mymeter versehen. In den Diagonalbe­ reichen des Schaftes 2, die durch die in der Zeichnung ein­ getragenen Winkel alpha = 60 Grad gegenüber der Kolbenbolze­ nachse 4 gekennzeichnet sind, weist die Laufschicht 3 eine Dicke von 20 Mymeter über die gesamte Höhe des Kolben-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 3 kann eine Gleitlackbeschichtung aus einem warmaushärtenden Harz als Bindemittel und darin einge­ schlossenen Graphitpartikeln als Trockenschmiermittel sein.

Claims (3)

1. Tauchkolben für Verbrennungsmotoren, dessen Kol­ benschaft im Laufbereich mit einem Material mit gegenüber dem Grundmaterial besseren Abriebeigen­ schaften als Laufschicht überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Laufschicht (3) in Umfangs­ richtung variiert und jeweils in einem Bereich von etwa alpha = 60 Grad zu jeder Seite der Bol­ zenachse (4) mit der Kolbenlängsachse als Schei­ telpunkt größer als in den übrigen Umfangsberei­ chen ist.

2. Tauchkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen dickeren Bereiche der Lauf­ schicht (3) jeweils etwa 10-20 Winkelgrad in Umfangsrichtung umfassen.

3. Tauchkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschicht (3) eine Gleitlackbeschich­ tung aus wärmeaushärtendem Harz als Bindemittel und eingelagerten Graphitpartikeln als Trocken­ schmierstoff ist.