DE4111368C2 - Tauchkolben für Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben für Verbrennungs­ motoren nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 oder 2.

Ein derartiger Kolben ist beispielsweise aus DE 32 10 771 C2 bekannt. Der Kolbenbolzen ist bei dieser bekannten Ausfüh­ rung in buchsenfreien Nabenbohrungen des Kolbens gelagert und an seiner Laufoberfläche gehärtet.

Aus der DE 33 01 366 A1 ist außerdem ein Kolben bekannt, bei dem die Kolbenbolzenbohrung teilweise mit einer ver­ schleißfesten Metallschicht überzogen ist.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das aus dem Kolbenbolzen und den Nabenbohrungen bestehende Bolzen-Naben-Lager einerseits funktionsmäßig zu verbessern und andererseits bezüglich des Herstellungsaufwandes ko­ stengünstiger auszubilden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausführung des Bolzen- Naben-Lagers nach den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1 oder 2.

Zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Lösungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung darge­ stellt.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Kolben mit über den Kolbenbolzen angelenktem Kolbenschaft

Fig. 2 einen Nabenbohrungsbereich als Aus­ schnitt aus dem Kolben

Das Oberteil 1 des Kolbens ist über einen nicht dar­ gestellten Kolbenbolzen gelenkig mit dem Kolbenschaft 2 verbunden. Das Material des Oberteiles ist Stahl. Der das Oberteil 1 und den Schaft 2 verbindende Kol­ benbolzen ist in den Bohrungen 3 der Naben 4 des Oberteiles gelagert.

Die Bohrungen 3 der Naben 4 können zylindrisch kreis­ rund oder zylindrisch mit geringer Ovalität ausgebil­ det sein. Die geringe Ovalität der Nabenbohrung ist so ausgebildet, daß die kleine Ovalitätsachse in Kol­ benlängsrichtung verläuft.

Die Endbereiche der Bohrung 3 können radial aufgewei­ tet sein. Liegt eine zylindrisch kreisrunde Bohrung 3 vor, so weist der aufgeweitete Bohrungsbereich eine konische Mantelfläche auf, wobei diese konische Man­ telfläche auch konvex gewölbt sein kann. Bei einer leicht ovalen Form der Nabenbohrung 3 gleicht die Aufweitung einer Art umlaufenden Fase mit jeweils gleicher Neigung gegenüber der nicht aufgeweiteten Mantelfläche der Bohrung 3.

Wichtig ist in erster Linie die Aufweitung der Boh­ rung 3 an ihrem der Kolbenachse zugewandten Ende. Diese Aufweitung ist in der Zeichnung mit B markiert. Der Aufweitungsbereich an dem gegenüberliegenden äu­ ßeren Ende der Bohrung 3 ist in der Zeichnung mit C angegeben. Die maximale Länge der Bohrung 3 gibt das Maß A an.

In vielen Fällen sind die Naben 4 eines Kolbens so ausgebildet, daß sich ihr gegenseitiger Abstand innen in Richtung zum Kolbenschaftende hin erweitert. Man spricht in diesen Fällen allgemein von Nahen mit ei­ ner Trapezform. Bei derartigen Trapez-Naben gibt das Längenmaß A der Bohrung 3 die Bohrungsbreite im obe­ ren Zenit der Bohrung an.

In dem dargestellten Beispiel messen die aufgeweite­ ten Bereiche B = 40% von A und C = 10% von A. Bei dem mit B bezeichneten Aufweitungsbereich gilt das angegebene Maß ausschließlich für den oberen Zenit der Bohrung 3. In den übrigen Umfangsbereichen ver­ kleinert sich dieser Bereich B entsprechend der Tra­ pezform der Nahe 4 und kann im Bereich der durch die Trapezform bedingten schmalen Nabenbreite bis auf der Wert Null abnehmen. Ausgehend von dem für den oberen Zenitbereich angegebenen Maß verläuft die Aufweitung über den Umfang der Bohrung 3 derart, daß sie jeweils in derjenigen Ebene endet, die normal zur Bolzenrich­ tung aufgespannt durch das angegebene Maß B im oberen Bohrungszenit verläuft.

Bei dem für das Kolbenoberteil 1 angegebenen Material hat sich für eine phosphatierte Bohrung 3 eine Ober­ flächenrauhtiefe R_a = 0,8-1 Mikrometer als beson­ ders zweckmäßig erwiesen. Die gleichmäßig umlaufende Aufweitung der Bohrungen 3 an ihren der Kolbenachse zugewandten Enden beträgt im vorliegend beschriebenen Fall radial r = 0,03% des Bolzendurchmessers D = 48 mm.

Claims (5)

1. Tauchkolben für Verbrennungsmotoren aus einem Kol­ benoberteil aus Stahl oder Eisen und einem über einen Stahl-Kolbenbolzen gelenkig mit dem Kolbenoberteil ver­ bundenen Kolbenschaft, bei dem der Kolbenbolzen in von dem Boden des Kolbenoberteiles frei abstehenden Naben gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächen für den Kolbenbolzen innerhalb der Bohrung (3) der Naben (4) phosphatiert sind und eine Oberflächenrauhigkeit nach DIN 4768 von R_a = 0,5-2,0 Mikrometer aufweisen.

2. Tauchkolben für Verbrennungsmotoren aus einem Kol­ benoberteil aus Stahl oder Eisen und einem über einen Stahl-Kolbenbolzen gelenkig mit dem Kolbenoberteil ver­ bundenen Kolbenschaft, bei dem der Kolbenbolzen in von dem Boden des Kolbenoberteiles frei abstehenden Naben gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächen für den Kolbenbolzen innerhalb der Bohrung (3) der Naben (4) verzinnt oder verbleit sind und eine Oberflächenrauhigkeit nach DIN 4768 von R_a = 0,5-1,5 Mikrometer aufweisen.

3. Tauchkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innenliegende Bereich der Naben­ bohrung (3) auf einer Länge von B = 15-45% der im oberen Zenit der Nabenbohrung (3) liegenden Breite A der Nabenbohrung (3) aufgeweitet ist, wobei diese Aufweitung innerhalb der Nabenbohrung (3) in einer Ebene endet, die auf der Bolzenachse normal auf­ gespannt ist und im Bohrungszenit durch das im Inneren der Nabenbohrung (3) liegende Ende der Aufweitung verläuft.

4. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die radial außenliegenden Bereiche C der Na­ benbohrung (3) auf einer Länge von bis zu 20% der Breite A der Nabenbohrung (3) in deren oberen Bohrungs­ zenit aufgeweitet sind.

5. Tauchkolben nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils an den Enden einer Nabenbohrung (3) liegende maximale Maß der Aufweitung gleich­ mäßig über den gesamten Umfang der Nabenbohrung (3) zwi­ schen r = 0,02 und 0,05% des Durchmessers der Nabenbohrung (3) liegt.