DE4227708A1 - Kolben für einen Vier-Takt-Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Vier-Takt- Verbrennungsmotor mit einem Kolbenbolzen und einer Pleuelstange, wobei der Kolbenbolzen innerhalb eines Kolbenmantels Lageraugen in Lagerstellen durchsetzt und auf dem Kolbenmantel zumindest eine Ringnut zur Aufnahme eines Kolbenringes vorgesehen ist.

Derartige Kolben und entsprechende Pleuelstangen sind in vielfältiger Form und Ausführung auf dem Markt. Dabei weist die Pleuelstange endwärtig zumindest ein Kolbenbol­ zenauge auf, durch welches in Gebrauchslage der Kolben­ bolzen gesteckt ist, und sich so die Pleuelstange gegen­ über dem Kolbenbolzen bewegen kann.

Nachteilig bei den bekannten Ausführungen ist vor allem, daß sich die Lagerstellen mit den Lageraugen relativ weit von der Unterfläche des Kolbens entfernt befinden, wobei in diesem Bereich auch der Kolbenmantel herabgezogen ist. Hierzu muß mehr Material aufgewendet werden, wodurch der Kolben schwerer wird, was wiederum zu einer verminderten Leistung führt. Ferner läßt auch die Laufruhe erheblich zu wünschen übrig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben der o.g. Art weiter zu verbessern, indem sein Gewicht reduziert und seine Laufruhe verbessert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der Kolbenbolzen mit der Pleuelstange drehfest verbunden ist.

Durch diese Anordnung kann ein großer Teil des bisher be­ kannten Kolbenmantels eingespart werden, so daß insbe­ sondere auch der Abstand zwischen Kolbenbolzen und Unter­ fläche des Kolbens vermindert werden kann. Hierdurch wie­ derum ist eine weitere "Abspeckung" des Kolbens selbst möglich, so daß nur noch ein relativ schmaler Kolbenmantel übrig bleibt, auf welchem dann die Ringnut mit dem Kolben­ ring angeordnet ist. Hierdurch ist eine weitestgehende Ge­ wichtsreduzierung erfolgt, so daß die Leistung des Kolbens erheblich gesteigert werden kann.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt eine Mittelachse des Kolbenbolzens in etwa auf der Höhe des Kolbenringes bzw. der entsprechenden Ringnut. Diese Anordnung wirkt sich wiederum äußerst günstig auf die Laufruhe des Kolbens aus. Der Kolben hat bei dieser Anord­ nung nur noch eine sehr geringe Kippmöglichkeit, so daß die Laufruhe wesentlich verbessert ist.

In einem Ausführungsbeispiel ist der Kolbenbolzen lösbar mit der Pleuelstange verbunden. Beispielsweise kann dies durch Einschrauben der Pleuelstange in den Kolbenbolzen geschehen.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Kolbenbolzen der Pleuelstange selbst angeformt, bevorzugt sind Pleuel­ stange und Kolbenbolzen einstückig hergestellt. Denkbar ist jedoch auch eine Schweißverbindung zwischen Kolbenbolzen und Pleuelstange.

Da nunmehr der Kolbenbolzen so nahe wie möglich an die Un­ terfläche des Kolbenbodens heranreicht, ist es sogar mög­ lich, in die Unterfläche eine Mulde zur Aufnahme des Kol­ benbolzens einzuformen. Zum Ausgleich erhebt sich dann an­ dererseits über dem Kolbenboden ein an sich bekannter Dom, so daß der Kolbenboden selbst keine Schwachstelle auf­ weist. Ebenfalls zur Gewichtsreduzierung können dann beid­ seits des Doms noch entsprechende Ausnehmungen in den Kol­ benboden eingeformt sein.

Da nun nicht mehr die Pleuelstange um den Kolbenbolzen, sondern der Kolbenbolzen in den zwei Lagerstellen dreht, hat es sich als ratsam erwiesen, wenn diese Lagerstellen laufend geschmiert werden. Hierzu ist beispielsweise daran gedacht, die Pleuelstange und auch den Kolbenbolzen mit entsprechenden Kanälen zur Zuführung von Schmiermitteln zu durchsetzen. Wie dies geschieht, ist lediglich von hand­ werklicher Bedeutung, entsprechende Möglichkeiten sollen vom Erfindungsgedanken umfaßt sein. Ferner sind auch Lagerringe denkbar, damit die Drehbewegung des Kolbenbolzens verbessert wird.

Eine weitere Schwierigkeit bietet die gelenkige Verbindung des Kolbenbolzens mit den Lagerstellen. Üblicherweise sind für den Kolbenbolzen zwei Lagerstellen vorgesehen, die je­ weils ein Lagerauge besitzen, welche von dem Kolbenbolzen durchsetzt werden. Schwierig gestaltet sich das Einschie­ ben des Kolbenbolzens in diese Lageraugen von der Seite her, da sich der Kolbenmantel störend auswirkt. Selbstverständlich kann dieser Kolbenmantel ausgeschnitten werden, wobei jedoch dann in diesem Bereich der Kolben­ mantel eine relativ starke Ausnehmung aufweist, die nicht wünschenswert sein kann. Deshalb bietet sich der Einfach­ heit halber an, daß die Lagerstellen so ausgestaltet sind, daß der Kolbenbolzen von unten her in die Lagerstellen eingesetzt werden kann. Beispielsweise können die Lager­ stellen zweigeteilt ausgebildet sein, wobei die eigentli­ che Lagerstelle eine Hälfte der Lagerschale und eine Brücke eine zweite Lagerschale ausbildet. Die Brücke kann dann mit der Lagerstelle über beliebige Verbindungsmittel, wie Schraubverbindungen, Schweißverbindungen od. dgl. wieder verbunden werden. Möglich ist auch eine Nut/Feder- Verbindung, wobei die Brücke beispielsweise eine schwalbenschwanzförmige Feder aufweist, welche in eine entsprechende Nut in der Lagerstelle von der Seite her eingeschoben werden kann. Die Brücke wird dann durch entsprechende Stifte gegen ein seitliches Verschieben gesichert. Dies ist aber nur ein Ausführungsbeispiel, es sind viele Möglichkeiten denkbar.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzug­ ter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kolbens mit angelenkter, jedoch nur teilweise dargestellter Pleuelstange;

Fig. 2 eine Unteransicht des Kolbens gem. Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines wesentliche ver­ größerten Ausschnittes im Bereich einer Anlenkstelle zwi­ schen Pleuelstange und Kolben;

Fig. 4 eine teilweise dargestellte Seitenansicht einer er­ findungsgemäßen Pleuelstange;

Fig. 5 eine um 90 Grad gedrehte Seitenansicht der Pleuelstange gem. Fig. 4.

Gem. Fig. 1 weist ein Kolben 1 auf seinem Kolbenboden 2 einen Dom 3 auf. Seitlich ist ferner ein Kolbenmantel 4 mit sich gegenüberliegenden herabgezogenen Schürzen 5 erkennbar.

Innerhalb des Kolbenmantels 4 mit den herabgezogenen Schürzen 5 sind zwei Querstege 6a und 6b angeordnet, wel­ che Lagerstellen 7a und 7b für einen Kolbenbolzen 8 aus­ bilden. Dieser Kolbenbolzen 8 ist, wie insbesondere in Fig. 4 und 5 erkennbar, mit einer Pleuelstange 9 verbunden. Die Verbindung kann dabei lösbar oder unlösbar sein. Es ist auch denkbar, daß Pleuelstange und Kolbenbolzen einstückig hergestellt sind.

Wesentlich ist im vorliegenden Fall, daß eine Mittelachse M des Kolbenbolzens 8 in ihrer gedachten Verlängerung in etwa durch eine Ringnut 10 in dem Kolbenmantel 4 verläuft, wobei die Ringnut 10 der Aufnahme eines nicht näher gezeigten Kolbenringes dient. D.h., daß sich der Kolbenbolzen 8 möglichst nahe an einer Unterfläche 11 des Kolbens 1 befindet, wobei im Bereich des Kolbenbolzens 8 der Kolben­ boden 2 durch den Dom 3 verstärkt ist. Beidseits des Domes 3 können dann in den Kolbenboden 2 zur Gewichtsreduzierung gestrichtelt angedeutete Mulden 12 eingeformt sein.

Schwierigkeiten bietet das Einsetzen des Kolbenbolzens 8 in Lageraugen 13a und 13b in den Lagerstellen 7a bzw. 7b. Zum einen verhindert der Kolbenmantel 4 ein seitliches Einschieben des Kolbenbolzens 8, es sei denn, der Mantel 4 ist in diesem Bereich ausgeschnitten, wobei jedoch der Ausschnitt durch die Ringnut 10 hindurch erfolgt, was in den meisten Fällen nicht wünschenswert ist. Im übrigen kann der Kolbenbolzen 8 sowieso nur dann seitlich eingeschoben werden, wenn er mit der Pleuelstange 9 lösbar verbunden ist. Beispielsweise kann dies dadurch geschehen, daß die Pleuelstange 9 stirnwärtig einen Gewindezapfen aufweist, mit dem sie in ein entsprechendes radial angeordnetes Ge­ windeloch in dem Kolbenbolzen 8 eingeschraubt werden kann.

Ist ein seitliches Einschieben des Kolbenbolzens 8 in die Lageraugen 13a und 13b nicht möglich, so muß eine andere Form der Festlegung des Kolbenbolzens 8 gewählt werden, da der Abstand zwischen Lagerauge 13 und Kolbenmantel 4 sowie auch der Abstand a der beiden Lagerstellen 7a und 7b zu­ einander zu gering ist, als daß hier der Kolbenbolzen 8 eingesetzt werden könnte. In diesem Fall bietet es sich an, zumindest ein Lagerauge 13a bzw. 13b zweigeteilt aus­ zubilden, wie dies in Fig. 3 angedeutet ist. Hierbei ist eine hälftige Lagerschale 14 in die Lagerstelle 7a bzw. 7b eingeformt, während die andere hälftige Lagerschale 15 Teil einer Brücke 16 ist, welche lösbar an der Lagerstelle 7a bzw. 7b festliegt. Als Beispiel für eine lösbare Fest­ legung ist hier eine Nut/Feder-Verbindung 17 gewählt, wobei eine Nut 18 und eine Feder 19 querschnittlich schwalbenschwanzförmig ausgebildet sind. Die Nut/Feder- Verbindung kann im übrigen auf der anderen Seite der Brücke 16 spiegelbildlich angeordnet sein. Hierdurch ergibt sich nach dem Einsetzen des Kolbenbolzens 8 in die Lagerschale 14 und dem Einschieben der Federn 19 in die jeweilige Nut 18 eine gute Halterung der Brücke 16.

Damit ein Verrutschen der Brücke 16 verhindert wird, kann diese noch über zumindest einen Stift 20 festgelegt wer­ den.

In den Fig. 4 und 5 ist zusätzlich gestrichelt ein Kanal 21 angedeutet, über den beispielsweise ein Schmiermittel zu den Lagerstelle 7a bzw. 7b gelangen kann. Zu diesem Zweck gabelt sich der Kanal 21 in dem Kolbenbolzen 8.

Positionszahlenliste

 1 Kolben
 2 Kolbenboden
 3 Dom
 4 Kolbenmantel
 5 Schürze
 6 Querstege
 7 Lagerstelle
 8 Kolbenbolzen
 9 Pleuelstange
10 Ringnut
11 Unterfläche
12 Mulde
13 Lagerauge
14 Lagerschale
15 Lagerschale
16 Brücke
17 Nut/Feder-Verb.
18 Nut
19 Feder
20 Stift
21 Kanal
a Abstand
M Mittelachse

Claims (11)

1. Kolben für einen Vier-Takt-Verbrennungsmotor mit einem Kolbenbolzen (8) und einer Pleuelstange (9), wobei der Kolbenbolzen (8) innerhalb eines Kolbenmantels (4) Lageraugen (13) in Lagerstellen (7) durchsetzt und auf dem Kolbenmantel (4) zumindest eine Ringnut (10) zur Aufnahme eines Kolbenringes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenbolzen (8) mit der Pleuelstange (9) drehfest verbunden ist.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenbolzen (8) lösbar mit der Pleuelstange (9) verbunden ist.

3. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenbolzen (8) nicht lösbar, bevorzugt einstückig, mit der Pleuelstange (9) verbunden ist.

4. Kolben nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Mittelachse (M) des Kolbenbolzens (8) in ihrer gedachten Verlängerung in etwa durch die Ringnut (10) verläuft.

5. Kolben nach wenigstens einem der Ansprüche 1-4, da­ durch gekennzeichnet, daß auf einem Kolbenbolzen (2) des Kolbens (1) über dem Kolbenbolzen (8) ein Dom (3) aufge­ baut ist.

6. Kolben nach wenigstens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß Pleuelstange (9) und Kolben­ bolzen (8) von einem Kanal (21) für ein Schmiermittel durchsetzt sind.

7. Kolben nach wenigstens einem der Ansprüche 1-6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lagerstellen (7) Zweige­ teilt ausgebildet sind.

8. Kolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Lagerstelle (7) eine Lagerschale (14) und in eine Brücke (16) eine zweite Lagerschale (15) eingeformt ist.

9. Kolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (16) an der Lagerstelle (7) über eine Nut-/Feder- Verbindung (17) festgelegt ist.

10. Kolben nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Nut (18) und Feder (19) querschnittlich schwalbenschwanzartig geformt sind.

11. Kolben nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Brücke (16) über zumindest einen Stift (20) gesichert ist.