Kolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf das
Triebwerk von Brennkraftmaschinen.Pistons for internal combustion engines The invention relates to the
Engine of internal combustion engines.
Die Kolben von Brennkraftmaschinen erfahren beim Arbeitshub eine starke
Beanspruchung durch Normalkräfte, welche, wenn, wie üblich, der Abstand des Kolbenbolzens
vom Kolbenboden kleiner ist als sein Abstand vom Kolbenende, ein beträchtliches
Kippmoment auf den Kolben erzeugen. Die Folge davon ist, daß die Kanten des Kolbens
gegen die Zylinderlauffläche angepreßt werden, wodurch sich ein starker Kolbenverschleiß
ergibt. Im besonderen Maße tritt dieser Übelstand bei den Hauptpleuelkolben von
Sternmotoren auf, die noch' zusätzliche Stöße von den Nebenpleueln her erhalten.The pistons of internal combustion engines experience a strong stroke during the working stroke
Stress due to normal forces, which, if, as usual, is the distance between the piston pin
from the piston crown is smaller than its distance from the piston end, a considerable amount
Generate tilting moment on the piston. The consequence of this is that the edges of the piston
be pressed against the cylinder running surface, which results in heavy piston wear
results. This drawback occurs particularly in the case of the main connecting rod pistons
Radial engines that still receive 'additional shocks from the connecting rods.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Kippwirkung der beim Arbeitshub
auf den Kolben wirkenden Normalkräfte weitgehend auszugleichen, damit gute Laufverhältnisse
für den Kolben eintreten.The object of the invention is the tilting effect of the working stroke
To largely compensate for normal forces acting on the piston, thus ensuring good running conditions
stand for the piston.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Kolbenbolzen
aus der durch die Kürbelwellenachse und die Zylinderachse bestimmten Ebene heraus,
und zwar entgegengesetzt zur Kurbelwellendrehrichtung, versetzt wird, derart, daß
die Achse des Kolbenbolzens die Zylinderachse in einem
Abstand kreuzt.
Durch eine solche Anordnung entsteht beim Arbeitshub unter der Wirkung der Gasdruckkräfte
und der Massenkräfte des Kolbens ein dem Kippmoment der Normalkräfte entgegengerichtetes
Drehmoment am Kolben, welches bei richtiger Bemessung des Abstandes des Kolbenbolzen:
von der Zylinderachse das Kippmoment aufhebt. Auf diese Weise kann also ein Verkanten
des Kolbens beim Arbeitshub vermieden und ein gleichmäßiges Tragen des Kolbens auf
der Zylinderlauffläche erzielt werden. Die Lebensdauer des Kolbens wird auf diese
Weise ganz beträchtlich erhöht.This is achieved according to the invention in that the piston pin
out of the plane determined by the crankshaft axis and the cylinder axis,
namely opposite to the direction of rotation of the crankshaft, is offset in such a way that
the axis of the piston pin is the cylinder axis in one
Distance crosses.
Such an arrangement occurs during the working stroke under the effect of the gas pressure forces
and the inertia forces of the piston counter to the tilting moment of the normal forces
Torque on the piston, which if the distance between the piston pin is correctly dimensioned:
from the cylinder axis cancels the tilting moment. In this way, tilting can occur
of the piston avoided during the working stroke and an even wear of the piston
the cylinder surface can be achieved. The life of the piston will depend on this
Way quite considerably increased.
Es sind bereits Kolben von Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen
der Kolbenbolzen infolge der unsymmetrischen Form der Kolben im Massenzentrum (Schwerpunkt)
angeordnet wurde. so daß sich hieraus ebenfalls eine seitlich zur Zylinderachse
versetzte Kolbenbolzenanordnung ergab. Kolben solcher Art stehen aber dem Gegenstand
der Erfindung fern, schon deswegen, weil die KnIbenbolzenanordnung ohne Rücksicht
auf die Kurbelwellendrehrichtung erfolgte.There are already known pistons of internal combustion engines in which
the piston pin due to the asymmetrical shape of the piston in the center of mass (center of gravity)
was ordered. so that this also results in a lateral to the cylinder axis
offset piston pin arrangement resulted. But pistons of this kind stand for the object
far from the invention, if only because the toggle pin arrangement without consideration
to the direction of rotation of the crankshaft.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in wesenhafter
Darstellung gezeigt, und zwar zeigt Abb. i das Triebwerk mit dem Arbeitszylinder
einer Brennkraftmaschine in bisher üblicher Anordnung, Abb. 2 ein Triebwerk ähnlich
demjenigen nach Abb. i, jedoch in der Anordnung gemäß der Erfindung.In the drawing, an embodiment of the invention is in essence
Representation shown, namely Fig. I shows the engine with the working cylinder
an internal combustion engine in a conventional arrangement, Fig. 2 an engine similar
that of Fig. i, but in the arrangement according to the invention.
Übereinstimmende Teile tragen in beiden Abbildungen gleiche Bezugszeichen.Corresponding parts have the same reference symbols in both figures.
In einem Arbeitszylinder i befindet sich ein Kolben :2. Nach Äbb.
i igt der Kolbenbolzen 3 in üblicher Weise so angeordnet, daß seine Achse in der
durch die Kurbelwellenachse und die Zylinderachse bestimmten Mittelebene des Zylinders
liegt. Der Abstand d des Kolbenbolzens vom Kolbenboden .4 ist dabei kleiner als
der Abstand 1) des Kolbenbolzens vom unteren Rande 3. Am Kolbenbolzen 3 greift die
Pleuelstange 6 an, deren anderes Ende an den Kurbelarm ; angelenkt ist. Bei einem
solchen Triebwerk wirkt in Richtung der Zylinderachse die Kolbenkraft h, welche
in die Pleuelstangenkraft P und die lormalkraft A: zu zerle,#e:i ist. Da die Angriffsstelle
der Normalkraft?' (Kolbenbolzenachse) außerhalb des Schwerpunktes des Kolbenmantels
liegt, hat sie ein Kippmoment zur Folge, welches den Kolben entgegengesetzt der
Drehrichtung der Kurbelwelle um die Kolbenbolzenachse dreht, so daß statt der Gleitfläche
des Kolbens nur noch die Kolbenkanten an der Zvlinderlaufbüchse zum Tragen kommen.
In Abb. i ist die verkantete Lage des Kolbens strichpunktiert veranschaulicht.A piston is located in a working cylinder i: 2. According to Fig.
i igt the piston pin 3 arranged in the usual way so that its axis in the
by the crankshaft axis and the cylinder axis determined center plane of the cylinder
lies. The distance d of the piston pin from the piston crown .4 is smaller than
the distance 1) of the piston pin from the lower edge 3. The piston pin 3 engages
Connecting rod 6, the other end of which to the crank arm; is hinged. At a
Such an engine acts in the direction of the cylinder axis, the piston force h, which
into the connecting rod force P and the normal force A: to be broken down, # e: i is. Because the point of attack
normal force? ' (Piston pin axis) outside the center of gravity of the piston skirt
is, it has a tilting moment result, which is opposite to the piston
Direction of rotation of the crankshaft rotates around the piston pin axis, so that instead of the sliding surface
of the piston, only the piston edges on the cylinder liner come into play.
In Fig. I, the tilted position of the piston is illustrated by dash-dotted lines.
Nach Abb. 2 ist der Kolbenbolzen 3 in einem Abstand e von der Zylinderachse,
und zwar entgegengesetzt zur Drehrichtung der Kurbelwelle, versetzt angeordnet.
Infolge der außermittigen Lage des Kolbenbolzens wird durch die Gasdruckkräfte ein
Drehmoment am Kolben erzeugt, welches dem von der Normalkraft 1- auf den Kolben
ausgeübten Kippmoment entgegengerichtet ist. Bei richtiger Bemessung des Abstandes
C der Kolbenbolzenachse von der Zylinderachse kann erreicht werden. daß das Kippmoment
der Normalkraft weitgehend aufgehoben und der Kolben in seiner richtigen, mit vollen
Linien angedeuteten Lage im Zylinder i geführt wird. Die Verhältnisse im Kurbelwellenantrieb
werden durch diese -Maßnahmen nur unwesentlich beeinflußt.According to Fig. 2, the piston pin 3 is at a distance e from the cylinder axis,
namely opposite to the direction of rotation of the crankshaft, arranged offset.
Due to the off-center position of the piston pin, the gas pressure forces a
Torque generated on the piston, which corresponds to that of the normal force 1- on the piston
exerted tilting moment is opposite. With the correct dimensioning of the distance
C of the piston pin axis from the cylinder axis can be reached. that the overturning moment
the normal force largely canceled and the piston in its correct, with full
Lines indicated location in the cylinder i is performed. The conditions in the crankshaft drive
are only marginally influenced by these measures.