DE881591C

DE881591C - Kolben mit kugeligem Pleuellager

Info

Publication number: DE881591C
Application number: DED7779A
Authority: DE
Inventors: Joseph Dauben
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1951-01-17
Filing date: 1951-01-17
Publication date: 1953-07-02

Description

Kolben mit kugeligem Pleue-llager Kolben mit kugeligem Pleuellager sind bei Verbrennungs.kraftmaschinen, Dampfmaschinen oder Pumpen bekannt, insbesondere bei Verwendung einer Taumelscheibe statt einer Kurbelwelle. Die bisher bekannten Bauarten von Kolben mit kugeligem Pleuellager entsprechen jedoch nicht .den Anforderungen des heutigen Großserienbaues bezüglich billiger Herstellung, insbesondere bei Anwendung des modernen Gießverfahrens für Leichtmetallegierungen.
Die Erfindung bezweckt demgegenüber eine diesen Anforderungen entsprechende Kolbenbauart, welche es ermöglicht, den Kolben in einer Kokille, einer Druckgußform od. dgl. so weit fertig zu gießen, daß nur noch eine einzige spanabhebende Bearbeitung nötig ist.
Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen .darin, daß zwischen dem Kolbenboden und dem das kugelige Pleuellager tragenden Führungsstück ein Ringraum oder segmentartige Hohlräume vorgesehen sind, welche so gestaltet sind, daß sie, z. B. in einer Kokille oder im Druckgußverfahren, durch ein- bzw. ausschwenkbare segmentförmige Kerne gebildet werden können. Ein solcher Kolben erfüllt gleichzeitig in besonders vollkommener Weise .die Forderung nach geringstem Gewicht, guter Ableitung der Wärme vom Kolbenboden, guter Führung im Zylinder und günstigen Schmierungsverhältnissen. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung zu entnehmen. Die Zeichnung zeigt in Fig. i einen Kolben im Längsschnitt und in Fig. 2 in Ansicht von unten.
Der Kolben besteht aus dem Kolbenboden i, der die Kolbenringe 2 trägt, .dem Mittelstück 3 und dem unteren Führungsstück 4. Dieses untere Führungsstück 4 enthält .die halbkugelige Aussparung 5 für den kugeligen Pleuelkopf 6.
Kolbenboden i, Mittelstück 3 und unteres Führungsstück 4 bilden zusammen ein einziges Gußstück. Damit der Ringraum bzw. die entsprechenden Hohlräume zwischen Kolbenboden i und unterem Führungsstück 4 durch Metallkerne 7 gebildet werden ,können, ist der Ringraum so ausgebildet, daß sich .die Kerne aus dem erkalteten Guß,stück herausziehen lassen: Zur Bildung des Ringraumes sind eine Anzahl (vier bis acht) segmentartige Kerne 7 vorgesehen, von .denen jeder durch eine Drehbewegung um eine Achse 8 aus dem Gußstück herausgedreht werden kann. Dieses 'kann durch geeignete Ausbildung der Gußform bei allen Kernen gleichzeitig erfolgen, wobei die Krümmungsradien r, ri und r2 so gewählt sind, daß .die Kerne leicht herausgehen und nicht klemmen können. An den Berührungsflächen, reit denen die einzelnen Kerne aneinanderliegen, sind Aussparungen angebracht., die am Kolbengußstück die Rippen 9 bilden. Der Hohlraum in dem unteren Führungsstück 4 kann ebenfalls ohne Schwierigkeit durch einen Metallkern gebildet werden., der nach unten herausgezogen wird.
Der Pleuelkopf 6 ist unmittelbar in der halbkugeligen Aussparung 5 gelagert und wird durch einen zweiteiligen Ring io gehalten, der aus dem: gleichen oder einem ähnlichen Werkstoff besteht wie .der Kolben selbst. Dieser Ring wird durch eine Zentrierung i i radial gehalten und durch eine Anzahl, z. B vier oder sechs, Schrauben 12 mit .dem Kolben verschraubt. Um Gewinde im Kolben zu vermeiden, werden die ,Schrauben 12 von oben eingesetzt und sind unten mit Muttern 13 und Sicherungsblechen 14 versehen. Die Schraubenlöcher können .fertig eingegossen werden, da die Kerne für diese Löcher fest mit dem nach unten herausziehbaren Hauptkern verbunden sein können. Die Köpfe der Schrauben 12 sind auf einer Seite bei 15 abgefräst; um sie beim Anziehen oder Lösen der Muttern gegen Drehen zu sichern. Die Planfläche für die Auflage der Schraubenköpfe kann bei .der Fertigbearbeitung der Kolben auf der Drehbank gedreht werden, doch ist es auch möglich, sie mittels besonderer Kerne fertig zu gießen.
Außer den Schraubenlöchern sind im Ring 9 und irr unteren Führungsstück 4 noch eine Anzahl weiterer Löcher 16 vorgesehen. Diese dienen zur Gewichtsersparnis und zur Entlüftung des Innenraumes. Auch diese Löcher können fertig gegossen werden. Das untere Führungsstück 4 kann nach Bedarf einen oder mehrere Ölabstreifringe 17 tragen. Die Erfindung erlaubt es, einen Kolben mit kugeliger Pleuellagerung billiger und leichter zu bauen als einen normalen Kolben mit Kolbenbolzen. Da bei einem richtig .durchgebildeten Taumelscheibentrie'bwerk die Gleitbahndrücke sehr .klein gehalten werden können, kann auch die Kolbenabnutzung trotz kleiner Gleitfläche sehr gering sein. Außerdem kann die Abnutzung auf .dem ganzen Umfang.gleichmäßig erfolgen, da der Kolben sich während des Betriebes nach Belieben :drehen kann. Es ist also die beste Gewähr für das Rundbleiben der Kolben ,gegeben, besser als bei dem normalen Kolben, bei welchen die Längsausdehnung des Kolbenbolzens leicht ein Unrun.dspannen des Kolbens 'bewirkt bzw. ein solches Verspannen nur durch komplizierte Arbeitsmethoden vermieden werden kann.
Von besonderem Vorteil ist ferner die gute Kühlung des Kolbenbodens, da .die hier anfallende Wärme nicht nur radial nach außen, sondern auch axial nach unten abfließen kann. Außerdem ist die Beanspruchung des Kolbenbodens durch den Gasdruck sehr .gering, da der Druck direkt auf den Pleuelkopf übertragen wird. Man kann daher die Wandstärken des Kolbenbodens schwächer halten als bei normalen Kolben mit Bolzen.
Im Innern des Mittelstückes 3 kann eine zweckmäßig kugelförmige Aussparung z8 vorgesehen werden zur Gewichtsverminderung und Vermeidung von Gußspannungen.
Die Fertigstellung der halbkugelförmigen Lagerung 5 für den Pleuelkopf kann ebenso wie das Kalibrieren der Zentrierung i i ohne spanabhebende Bearbeitung durch Pressen erfolgen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kolben mit kugeligem Plenellager, dadurch .gekennzeichnet, .daß zwischen dem Kolbenboden (i) und,dem .das kugelige Plenellager tragenden Führungsstück (4) ein Ringraum oder segmentartige Hohlräume vorgesehen sind, welche so gestaltet sind, daß sie, z. B. in einer Kokille oder im Druckgußverfähren,durch ein- bzw. ausschwenkbare segmentförmige Kerne (7) gebildet werden können.
2. Kolben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenboden (i) und das den Kolbenboden mit dem Führungsstück (4) verbindende Mittelstück (3) . des Kolbens durch radiale Rippen (9) versteift sind, die durch Aussparungen an den Teilflächen der segmentförmi.gen Kerne (7) gebildet -werden.
3. Kolben nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß,der Pleuelkopf durch einen das kugelige Lager für diesen bildenden zweiteiligen Ring (i« gehalten wird, der radial durch eine Zentrierung (ii) und axial durch Schrauben. (1a) mit dem Kolben verbunden ist.
4. Kolben nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß .die Schrauben (i2)- für den Lagerring (io) vorn Ringraum bzw. von den segmentartigen Hohlräumen her in ihre Bohrun. gen eingesetzt werden, so daß die Muttern und Sicherungen von unten zugänglich sind.
5. Kolben nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächen des kugeligen Pleuellagers (5) bzw. des Sitzes für den Ring (io) ohne spanabhebende Bearbeitung fertiggestellt werden.
6. Kolben nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewichtserleichterung bzw. zur Vermeidung von Gußspannungen das Führungsstück (,4) des Kolbens, der Lagerung (io) und das Mittelstück (3) mit zusätzlichen Bohrungen (i6) und Ausne'hmungen (1ä) versehen sind.