DE8808737U1

DE8808737U1 - Kolben für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE8808737U1
Application number: DE8808737U
Authority: DE
Original assignee: Alcan Deutschland GmbH
Current assignee: Novelis Deutschland GmbH
Priority date: 1988-07-07
Filing date: 1988-07-07
Publication date: 1988-12-01

Description

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Alcart Deutschland GmbH/
D-3400 Göfctingen

Kolben für Brennkraftmaschinen
BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Kolben für |

Brennkraftmaschinen/ insbesondere Pieselmotore, mit zur |

Kolbenachse unsymmetrischer Massenänordnung. Eine solche Ii

unsymmetrische Mässenanördnüng ist z.B. häufig bei Kolben ],

mit exzentrisch zur Kölbenächse angeordneten <

Brennraummulden an der Kolbenstirnfläche gegeben, die \

häufig eine relativ große Tiefe haben. Um solche tiefe \

Brennraummulden aufnehmen zu können, muß die Kopfplatte j

des Kolbens eine entsprechend große Dicke haben, was zu :

relativ großen Massen in diesem Kolbenbereich führt, die {

im Motorbetrieb eine unerwünschte ständige \

Wechselbeschleunigung erfahren müssen. Insbesondere bei j

schnellaufenden PKW-Motoren wirken daher auf den Kolben j mit solchen exzentrischen Brennraummulden starke

Kippmomente ein, die zu einem seitlichen Anschlagen des j

Kolberakopfes, zu Geräuschen und zu einem starken ]

Dichtkanteaverschleiß führen. '

Man hat sich zwar bereits mit der Vermeidung oder
Verringerung solcher Kippmomente befaßt, insbesondere bei
Kolben mit desaxial angeordneten Kolbenbolzen. Dabei hat
man jedoch bisher immer die Lösung des Problems darin
gesucht, Gegengewichte an geeigneten Stellen des Kolbens,

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ZiBi an den Bolzenaugen/ am Bolzen selbst; oder in der Wanddicke des Kölbenhemdes anzuordnen (DE-PS 23 3 5 65 6, DE-GM 71 24 996 und US-PS 3 626 815), Durch diese bekannten Lösungsversuche wird zwar eine Zentrierung der Massen des Kolbens relativ zu einer Kolbenachse der Ebene erreicht, dabei jedoch eine nicht unerhebliche Gewichtserhöhung des Kolbens in Kauf genommen, was infolge der ständigen Wechselbeschleunigung des Kolbens beim MotQrhetrieb aus Energisgrunden höchst unerwünscht ist.

Hinzu kommt, daß die bei den bekannten Lösungsvorschlägen angeordneten Gegengewichte eine Zentrierung der Kolbenmasse in bezug auf jeweils eine Kolbenachse oder Ebene bewirken mögen, jedoch in bezug auf andere Achsen oder Ebenen sogar eine stärkere Unsymmetrie der Massen erzeugen können.

Der Erfindung "liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei unveränderter Geometrie und Anordnung der Brennraummulde, ohne jegliche Erhöhung des Gewichts und ohne wesentliche Minderung der mechanischen Festigkeit des Kolbens eine Zentrierung des Gewichtsschwerpunktes des Kolbens bzw. insbesondere von dessen Kopfplatte zu erzielen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in der Kopfplatte j zur Zentrierung ihres Gewichtsschwerpunktes exzentrisch zur Kolbenachse angeordnete Bereiche vorgesehen sind, die niedrigeres spezifisches Gewicht haben als das

6ru&eegr;&aacgr;&igr;&idiagr;&igr;&aacgr;teri;.t öle* l/fopCpt&tte in deren anderen Bereichen.

JHese Massenreäi&z-terwngsbereiche können ohne Schwierigkeit gerade in denjenigen Teilen der Kopfplatte angeordnet sein, die aufgrund der speziellen Ausgestaltung der Kopfplatte, &zgr;*&Bgr;* mit einer exzentrischen Brennraummulde, ohne solche Massenredüzierungsbereiche eine zur Kolbenachse unsymmetrische Massenanordnung mit der Folge des Entstehens von Kippmomenten beim Motorbetrieb herbeiführen, würden.

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Die niedrigeres spezifisches Gewicht besitzenden zum Massenausgleich dienenden Bereiche der Köpfplatte können von im wesentlichen geschlossenen Hohlräumen in der Kopfplatte gebildet sein. Weitgehend offene Hohlräume würden die Biegesteifigkeit der Kölbenkopfplatte beeinträchtigen. So sollten zur Aufnahme von Abstützungen fler zur Erzeugung der Hohlräume beim Kolbenguß erforderlichen Gießkerne und ggfs. zur Entfernung des Rernmafceriais aus äen? Roh^auSteil nu£ kleine Öffnungen 3&Pgr; fliesen Hohlräumen vorgesehen sein. Es ist auch möglich, flie Hohlräume durch in die Kopfplatte eingegossene Hohlkörper zu bilden. Die niedrigeres spezifisches Gewicht besitzenden Bereiche der Kopfplatte können aber auch von in diese eingebetteten Leichtkörpern aus Schaummaterial, wie z.B. Schaumgrafit, Schaumkeramik oder Schaummetall gebildet sein.

Bei Kolben mit einer oder mehreren in ihrer Kopfplatte exzentrisch angeordneten bzw. ausgebildeten Brennraummulden kann es zweckmäßig sein, daß der oder die spezfisch leichteren Bereiche der Kopfplatte in ihrer Anordnung und in ihrer Formgebung der Kontur des Kopfplattönumfanges und des Muldenumfanges angepaßt sind. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die spezifisch leichteren Bereiche die Gestalt eines exzentrisch zur Kolbenachse verzogenen Ringsegmentraumes bilden, dessen dem Kopfplattenumfang und dem Muldenumfang zugewandte Seiten sich etwa parallel zu diesen Ümfancjsflächen erstrecken.

Es sind zwar bereits Kolben bekannt, die im Kolbenkopf meist ringförmige Hohlräume besitzen (DE-OS 35 18 497, DE-OS 24 25 881 und DE-OS 35 40 085). Diese Hohlräume sind meist ringförmige Ölführungskanäle, die zum Zwecke der Kolbenkopfkühlung mit Öl gefüllt sind und hierfür Zu- und

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Ablauföffnuncjnr? besitzen. Sie sind nicht so angeordnet, flaß sie zur Zentrierung des Gewichtsschwerpunktes der Kopfplatte dienen. Gleiches gilt für bekannte Kolben, die tür Minderung des Wärnväflusses durch den Kolbenkopf mic I »ls Wärmedämmräume dienenden ringförmigen Hohlräumen

I ausgestattet sind (US-PS 4 375 782 und US-PS 4 372 194),

I Auch diese sind nicht zur Zentrierung des

1 Cewichtsschwerpunktes des Kolben vorgesehen und

1 Exzentrisch zur Kolbenachse angeordnet bzv?_: ausgebildetj

I £n der Zeichnung ist ein besonders vorteilhaftes

I Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kolbens

I fiargestellt, welches im folgenden näher beschrieben wird:

&rgr; Fig. 1 zeigt dieses Ausführungsbeispiel des Kolbens im

i Schnitt durch die Kolbenachse;

I Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Kolbenstirnfläche.

I Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführurigsbeispiel

&iacgr; besitzt der Kolben an seiner Stirnfläche 1 eine relativ

I tief in die Kopfplatte 2 des Kolbens eingreifende

I Brennraummulde 3, die exzentrisch zur Kolbenachse 4

i angeordnet ist. Um die sich daraus ergebende Exzentrizität

^ fles Gewichtsschwerpunktes der Kopfplatte zur Kolbenachse

I fcu verringern oder aufzuheben, ist in dieser Platte ein

1 . geschlossener Hohlraum 5 ausgebildet, der die Gestalt I eines zur Kolbenachse exzentrische&ldquor;i verzogenen

; Ringsegmentraumes hat und dessen der Kolbenachse 4 und der

fcrenivraummulde 3 zugewandte Innenseite sich parallel zur benachbarten Kontur der Brennraummulde 3 und dessen dem Außenumfang der Kopfplatte zugewandte Außenseite sich parallel zur benachbarten Umfangsflache der Kopfpi''' erstreckt. Anstelle eines derartigen Ringsegmentraumes können aber auch mehrere kleinere, aber ähnlich geformte Hohlräume nebeneinander vorgesehen sein.

Der geschlossene Hohlraum 5 befindet sich etwa in der gleichen quer zur Kolbenlängsachse liegenden Ebene wie die Brennraummulde 3, was sich ebenfalls im Hinblick auf die Reduzierung .der Kippmomente des Kolbens günstig auswirkt.

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Claims

Alcan Deutschland GmbH Göttingen Kolben für Brennkraftmaschinen SCHUTZANSPRÜCHE :

1. Kolben für Brennkrsftmaschinen, insbesondere Dieselmotore, mit einer Kopfplatte mit zur Kolbenachse unsymmetrischer Massenanordnung, z.B. aufgrund einer in der Kopfplatte exzentrisch angeordneten Brennraummulde, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kopfplatte (2) zur Zentrierung ihres Gewichtsschwerpunktes dienende exzentrisch zur Kolbenachse (4) angeordnete oder ausgebildete Bereiche '{5) vorgesehen sind, die niedrigeres spezitischss Gewicht haben als das Grundmaterial der Kopfplatte in deren anderen Bereichen.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigere spezifisches Gewicht besitzenden Bereiche (5) der Kopfplatte (2) von im wesentlichen geschlossenen Hohlräumen in der Kopfplatte gebildet sind.

3* Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (5) mit Luft oder anderem Gas gefüllt sind.

4. Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume von in die Kopfplatte eingegossenen Hohlkörpern gebildet sind.

5. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigeres spezifisches Gewicht besitzenden Bereiche der Kopfplatte von in die Kopfplatte eingebetteten Leichtkörpern aus Schaummaterial, wie z.B. Schaumgrafit, Schaumkeramik oder Schaummetall, gebildet sind.

6. Kolben nach Anspruch 1 mit einer oder mehrexen in seiner Kopfplatte exzentrisch angeordneten bzw. ausgebildeten Brennraummulden, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigeres spezifisches Gewicht besitzenden Bereiche (5) der Kopfplatte (2) etwa in derselben quer zur Kolbenlängsachse liegenden Ebene wie die Höhe der Brennraummulde (3) angeordnet sind.

7. Kolben nach Anspruch 1 mit einer oder mehreren exzentrisch angeordneten bzw. ausgebildeten Brennraummulden, dadurch gekennzeichnet, daß sich die dem Kopfplattenumfang zugewandte Seite der spezifisch leichteren Bereiche (5) der Kopfplatte (2) im wesentlichen parallel zur Kontur des Kopfplattenumfangs und/oder die dem Muldenumfang zugewandte Seite dieser spezifisch leichteren Bereiche der Kopfplatte im wesentlichen parallel zur Kontur des Muldenumfangs erstreckt.

8. Kolben nach Anspruch 7, iadurch gekennzeichnet, daß der oder die spezifisch leichteren Bereiche die Gestalt von einem oder mehreren zur Kolbenachse exzentrischen Ringsegmenten haben.

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