AT522568B1 - Kolben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolben (10) einer Brennkraftmaschine, wobei der Kolben (10) zumindest eine Kolbenkrone (16) mit einem Kolbenboden (16a) zur Begrenzung eines Brennraums der Brennkraftmaschine, einen Feuersteg (16b), eine Kolbenringpartie (16c) und daran anschließend ein Kolbenhemd (15) aufweist und eine Nabenbohrung (13) zur Aufnahme eines Kolbenbolzens ausgeführt ist, wobei eine Nabenbohrungsachse (14) normal zur Kolbenlängsachse (12) orientiert ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen verbesserten Kolben anzugeben. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Kolbenhemd (15) an seiner Außenwand (17) auf hinsichtlich einer Ebene (ε) gegenüberliegenden Seiten (A1, A2) zumindest je eine Anlauffläche (11, 11‘) zur Führung des Kolbens (10) im Zylinder aufweist, wobei die Anlaufflächen (11, 11‘) relativ zur Außenwand (17) des Kolbenhemds (15) erhaben ausgeführt sind.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kolben zur verschiebbaren Anordnung in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine, wobei der Kolben entlang einer Kolbenlängsachse zumindest eine Kolbenkrone mit einem Kolbenboden zur Begrenzung eines Brennraums der Brennkraftmaschine, einen Feuersteg, eine Kolbenringpartie und daran in vom Kolbenboden abgewandter Richtung anschließend ein Kolbenhemd zur Führung des Kolbens in dem Zylinder aufweist, im Bereich des Kolbenhemds eine Nabenbohrung zur Aufnahme eines Kolbenbolzens ausgeführt ist, wobei eine Nabenbohrungsachse normal zur Kolbenlängsachse orientiert ist, und das Kolbenhemd an seiner Außenwand auf hinsichtlich einer durch Kolbenlängsachse und Nabenbohrungsachse definierten Ebene gegenüberliegenden Seiten je eine relativ zur Außenwand des Kolbenhemds erhaben ausgeführte Anlauffläche zur Führung des Kolbens im Zylinder aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Kolben.

[0002] Bei einer Brennkraftmaschine wird üblicherweise durch einen Zylinderkopf, den Zylinder in einem Zylinderblock und den darin beweglichen Kolben ein Brennraum für die Zündung eines Kraftstoffes gebildet, wobei Zylinderblock und Zylinderkopf die Grundstruktur einer üblichen Brennkraftmaschine darstellen. Der Kolben ist dabei mit seiner Kolbenkrone, spezieller mit seinem Kolbenboden in Richtung des Zylinderkopfes orientiert. Die Kolbenkrone stellt den zum Brennraum gerichteten Teil des Kolbens dar. Der Kolbenboden weist zur Leitung der Fluidströme im Brennraum und zur passenden Beeinflussung der Verbrennung verschiedenste Formen auf. Dieser Teil des Kolbens wird auch als Kolbenmulde bezeichnet.

[0003] Der Feuersteg schließt an den Kolbenboden an und zeichnet sich auch durch den Kontakt mit dem Kraftstoff und der ablaufenden Verbrennung in dem Brennraum aus. Der Feuersteg reicht bis zu einer Nut, in der ein erster Kolbenring angeordnet ist. Die Ausbreitung der Verbrennung wird durch die in der Kolbenringpartie vorgesehenen Kolbenringe weitestgehend gestoppt.

[0004] Der Kolben erstreckt sich entlang einer Kolbenlängsachse, die auch der Drehachse des Zylinders und der Hubrichtung des Kolbens im Zylinder entspricht. Der Kolben ist über den Kolbenbolzen, der in der Nabenbohrung angeordnet ist gegenüber einer Pleuelstange verschwenkbar. Die Pleuelstange ist wiederum verschwenkbar und relativ zu einer Kurbelwelle drehbar an dieser angeordnet. Durch die Hubbewegung des Kolbens entlang der Kolbenlängsachse wird die Kurbelwelle in Drehung versetzt.

[0005] Es sind mehrere Kolbenbauarten bekannt und teilweise in Gebrauch. So sind beispielsweise Glattschaftkolben bekannt, die sich dadurch auszeichnen, dass das Kolbenhemd nach der Kolbenringpartie gerade weiter als Schaft verläuft und nur im Bereich der Nabenbohrung unterbrochen ist. Diese Bauart wird in der heutigen Zeit nur sehr begrenzt eingesetzt, etwa für Zweitakt-Ottomotoren. Durch diese klobige Form des Kolbens weist der Kolben eine hohe Masse auf. Häufiger in Verwendung sind daher die sogenannten Fensterkolben, bei denen zur Gewichtseinsparung Ausnehmungen und Materialreduktionen an nicht tragenden Stellen vorgesehen sind.

[0006] Bei Kolben mit schmäleren Schaftflächen und dementsprechend geringerem Gewicht und daraus resultierenden Massenkräften spricht man von Kastenkolben. An zwei Seiten des Kolbens, die seitlich des Kolbenbolzens am Kolbenhemd angeordnet sind, nimmt der Schaft einen wesentlichen Teil einer zylindrischen Mantelfläche ein, die keine Unregelmäßigkeiten aufweist. Über eine Ovalität der Form des Kolbens wird hier der Einfachheit halber hinweggesehen.

[0007] Der hier in den beiliegenden Figuren in Fig. 1 bis 3 gezeigte Stand der Technik stellt einen derartigen Kastenkolben dar, der zwei Führungsflächen aufweist, die an zwei gegenüberliegenden Seiten des Kolbenbolzens Teilen der Mantelfläche des Zylinders entspricht, der die grob umgebende Form des Kolbens bildet. Die Führungsfläche ist jeweils in Umfangsrichtung des Kolbens gesehen mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form ausgeführt. Bei einer solchen Ausführung kann es insbesondere bei hohen Leistungen zu Kolbenfressern kommen.

[0008] Um die Leistung einer Brennkraftmaschine weiter zu steigern, Reduktion von Kraftstoffverbrauch, Reduktion des Schadstoffausstoßes und Erhöhung der Lebensdauer der Brennkraft-

maschine herbeizuführen, ist allgemeine Zielrichtung im Motorenbau und in der Überholung bestehender Motoren, das Gewicht des Kolbens weiter zu reduzieren.

[0009] Insbesondere im Rennsport kommt daher oft ein in Richtung der Kolbenlängsachse stark verkürztes Kolbenhemd zur Anwendung, das allerdings zu vermehrtem Kippen des Kolbens und damit erhöhtem Verschleiß führt, so dass eine Gewichtsreduktion auf Kosten der Lebensdauer der gesamten Brennkraftmaschine erzielt wird.

[0010] Aus der JP 2002235602 A, der JP S5956353 U und der EP 0 238 146 A?2 ist je ein Kolben bekannt, der am Kolbenhemd an zwei einander gegenüberliegenden Seiten eine Beschichtung aufweist, die eine Erhebung bildet. Die Beschichtung ist dabei zum Teil dicker ausgeführt, als die Dicke des Kolbenhemds in den, die Beschichtung umgebenden Bereichen. Die Beschichtung weist dabei bei Draufsicht auf das Kolbenhemd von außen eine rechteckige Form auf.

[0011] JP S62154249 U zeigt einen Kolben an dessen Kolbenhemd über den Umfang und die Höhe verteilt elliptische Erhöhungen angebracht sind. Dabei sind mehrere Erhöhungen im Bereich des Kolbenbolzens und je Seitenfläche nur eine Erhöhung am Kolbenhemdumfang verteilt angeordnet.

[0012] In JP S58136633 U sind am Kolbenhemd Biskotten-förmige Puffer verteilt. Auch die EP 0 153 666 A?2 zeigt solche Puffer. Hier weisen die Puffer eine rechteckige Grundfläche auf.

[0013] Aus DE 2458444 A1 ist ein Kolben bekannt, der an zwei gegenüberliegenden Seiten je eine relativ zur Außenwand des Kolbenhemds erhaben ausgeführte Anlauffläche zur Führung im Zylinder hat. Dazu sind Einsätze in das Kolbenhemd eingefügt, die als Anlauffläche dienen. Allerdings sind die Anlaufflächen rechteckig und erstrecken sich über mehr als 50°. Dies ist jedoch bei weitem zu viel. Damit wird ebenfalls für die Anlaufflächen mehr Material verwendet, als notwendig, die bewegten Massen werden nicht ausreichend reduziert. Dadurch kommt es zu höheren bewegten Massen was weiter zu höherer Abnutzung führt.

[0014] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Kolben mit verringertem Verschleiß und reduzierten Reibungsverlusten anzugeben.

[0015] Diese Aufgabe wird durch den eingangs erwähnten Kolben erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die hinsichtlich der durch Kolbenlängsachse und Nabenbohrungsachse definierten Ebene gegenüberliegenden Anlaufflächen gleich ausgeführt sind, insbesondere hinsichtlich Form und Erhabenheit gegenüber den sie umgebenden Bereichen des Kolbenhemds, und die Anlaufflächen in einer Draufsicht von außen auf die Außenwand des Kolbenhemds eine ovale und/oder ellipsenförmige Form aufweisen, wobei die Anlaufflächen in einer normal zur Kolbenlängsachse verlaufenden Umfangsrichtung des Kolbenhemds jeweils einen Winkel überspannen, der sich symmetrisch zu einer Normalebene auf die Ebene erstreckt und der an der maximalen Breitenerstreckung der Anlauffläche in Umfangsrichtung zwischen 35° bis 45° ist.

[0016] Die Erfindung ermöglich eine Reduktion mechanischer Reibungsverluste, was sich positiv auf den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen auswirkt. Dadurch entsteht der Vorteil, dass die Anlauffläche sich nur von 40 % bis auf etwa höchstens 50 % einer Breite des Kolbenhemds erstreckt. Durch die an beiden Seiten des Kolbenhemds vorgesehene Anlaufflächen können Seitenkräfte des Kolbens ausreichend aufgenommen werden, wie sich bei Lauftests in Zylindern ergeben hat. Durch genau diese Form ergibt sich ein überraschend ruhiger Lauf bei besonders hoher Gewichtsreduktion. Des Weiteren lassen sich Kolbenschaftfresser vermeiden oder zumindest reduzieren. Dadurch wird auch eine Verschleißreduktion an neuralgischen Bereichen des Kolbenschafts erzielt.

[0017] Durch diese Gewichtsreduktion werden Massenkräfte auf den Kurbeltrieb reduziert und eine höhere Laufruhe erreicht. Auch die Abnutzung, die durch die erhöhten Massenkräfte entsteht, wird dadurch deutlich reduziert.

[0018] Daraus folgt unter anderem ein verringerter Kraftstoffverbrauch und eine hinsichtlich des Umweltgedankens verbesserte Brennkraftmaschine. Umgekehrt lassen sich so bei gleichem Kraftstoffverbrauch einfach Leistungssteigerungen erreichen.

[0019] Dadurch, dass zumindest eine Anlauffläche in einer Draufsicht von außen auf die Außenwand des Kolbenhemds eine ovale und/oder ellipsenförmige Form aufweist, entsteht gemäß den durchgeführten Laufversuchen der Vorteil, dass die Laufruhe und die Stabilität gegenüber dem Kippen besonders groß sind, während gleichzeitig eine maximale Materialreduktion erreicht wird. Die Freistellung des Kolbenhemdes erfolgt damit insbesondere dort, wo im Betrieb das größte Risiko für Schaftfresser besteht und es ist bestmögliche Stützung und Führung des Kolbens sichergestellt. Gleichzeitig werden negative Einflüsse auf die Festigkeit des Kolbenhemds verhindert.

[0020] Die gestellte Aufgabe wird außerdem durch eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Kolben gelöst.

[0021] Bei der Gestaltung des Kolbens ist es besonders vorteilhaft, wenn die Außenwand des Kolbenhemds im Bereich der Anlaufflächen gegenüber der übrigen Außenwand um 10 bis 20 % der Wandstärke des Kolbenhemds außerhalb der Anlaufflächen erhaben ausgeführt ist. Mit anderen Worten sind die Anlaufflächen gegenüber der übrigen Außenwand des Kolbenhemds freigestellt. Insbesondere im erfindungsgemäßen Bereich ergibt sich ein Kompromiss zwischen Fertigungsaufwand, Festigkeit und Gewichtseinsparungspotential. Auch während des Betriebs ist eine ausreichende Festigkeit gegeben, die erwärmungsbedingte Verformung der KolbenhemdStruktur führt nicht zu Kolbenschaftfressern.

[0022] Um die Stabilität des Kolbenlaufs im Zylinder zu verbessern, ist in einer besonderen Ausführung vorgesehen, dass die maximale Längserstreckung zumindest einer Anlauffläche in einer Richtung parallel zur Kolbenlängsachse mindestens 80% der Kolbenhemdhöhe beträgt. Dadurch kann ein Kippen um den Kolbenbolzen im Zylinder weitgehendst vermieden werden, da der Kolben fast entlang der gesamten Kolbenhöhe Seitenkräfte aufnehmen kann, ohne ein Verschwenken zu verursachen.

[0023] Es ist günstig, wenn die maximale Längserstreckung zumindest einer Anlauffläche in einer Richtung parallel zur Kolbenlängsachse größer ist als die maximale Breitenerstreckung in der Umfangsrichtung des Kolbenhemds.

[0024] Um ideale Verteilungen der Kräfte auf den Kolben zu erreichen, ist es günstig, wenn die Hauptachse der im Wesentlichen ellipsenförmigen Anlauffläche im Wesentlichen der Durchdringungsgerade einer Normalebene zur Ebene durch die Anlauffläche entspricht, wobei die Normalebene durch die Kolbenlängsachse festgelegt ist und dass der Mittelpunkt der im Wesentlichen ellipsenförmigen Anlauffläche als Schnittpunkt einer Kolbenlängsachsennormalebene mit der Hauptachse festgelegt ist, wobei die Kolbenlängsachsennormalebene durch die Nabenbohrungsachse verläuft.

[0025] Es werden durch diese Maßnahmen der Verschleiß und die Abnutzung reduziert. Bei ordnungsgemäßen Ol- bzw. Schmierverhältnissen zwischen Buchse und Kolbenschaft wird durch die erfindungsgemäße Ausführung das Tragbild am Kolbenschaft bestmöglich nachempfunden.

[0026] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher beschrieben. Darin zeigen:

[0027] Fig. 1 einen Kolben nach dem Stand der Technik in einem Schnitt entlang der Linie 1-1 gemäß Fig. 2;

[0028] Fig. 2 den Kolben nach dem Stand der Technik aus Fig. 1 in einer Seitenansicht; [0029] Fig. 3 den Kolben aus Fig. 1 in einem Schnitt entlang der Linie Ill-IIIl gemäß Fig. 1; [0030] Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Kolben in einer Seitenansicht analog zu Fig. 2; und

[0031] Fig. 5 der erfindungsgemäße Kolben aus Fig. 4 in einem Schnitt entlang der Linie Fig. V-V gemäß Fig. 4.

[0032] In den Fig. 1 bis 3 ist ein Kolben 1 nach dem Stand der Technik gezeigt. Dabei ist dieser Kolben 1 entlang einer Kolbenlängsachse 2 verschiebbar in einem nicht näher gezeigten Zylinder angeordnet.

[0033] Wie in Fig. 1, einer Schnittansicht des Kolbens 1 entlang einer Linie I-I in Fig. 2, zu erkennen ist, ist der Kolben 1 über einen Kolbenbolzen K schwenkbar mit einer Pleuelstange P verbunden. Der Kolbenbolzen K ist hierfür in einer Nabenbohrung 3 am Kolben 1 angeordnet, wobei die Nabenbohrung 3 entlang einer Nabenbohrungsachse 4 verläuft. Die Nabenbohrungsachse 4 stellt auch die Schwenkachse für die Verschwenkung des Kolbens 1 zur Pleuelstange P während des Betriebs der Brennkraftmaschine dar.

[0034] Die Nabenbohrung 3 ist im Bereich eines Kolbenhemds 5 des Kolbens 1 verortet, das zur Führung des Kolbens 1 in dem Zylinder Führungsflächen 5a aufweist. Vom Kolbenhemd 5 ausgehend ist der Kolben 1 mit einer Kolbenkrone 6 ausgestaltet. Diese Kolbenkrone 6 weist im von der Pleuelstange P abgewandten Bereich einen Kolbenboden 6a auf, der zu einem nicht näher gezeigten Brennraum orientiert ist. Die Kolbenkrone 6 weist ausgehend vom Kolbenboden 6a in einer Richtung zur Pleuelstange P hin einen Feuersteg 6b und eine Kolbenringpartie 6c auf.

[0035] Die am Kolbenhemd 5 vorgesehenen Führungsfläche 5a ist in Fig. 2 an einer Seite sichtbar und mit einer Schraffur versehen. Diese Führungsfläche 5a mit der der Kolben 1 im Zylinder geführt wird, weist eine im Verlauf der Umfangsrichtung des Kolbens 1 im Wesentlichen rechteckige Form auf und reicht über das gesamte Kolbenhemd 5. Diese Führungsfläche 5a kommt bei Betriebstemperatur auf ihrer ganzen Fläche zum Tragen; insbesondere im dickwandigen Bereich der Nabenbohrung 3 kommt es zur stärkeren Ausdehnung des Kolbenmaterials, am Übergang zum Kolbenhemd 5 kann es zu Kolbenschaftfressern kommen, der Kolben 1 verreibt in der Buchse.

[0036] In Fig. 4 und 5 ist ein erfindungsgemäßer Kolben 10 gezeigt.

[0037] Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht des Kolbens 10. Wie auch der Kolben 1 aus dem Stand der Technik weist auch dieser Kolben 10 eine Kolbenlängsachse 12 auf und ist entlang dieser Achse 12 im Zylinder verschiebbar. Ebenso weist er eine Nabenbohrung 13 entlang einer Nabenbohrungsachse 14 auf. Die Nabenbohrungsachse 14 verläuft im Wesentlichen normal zur Kolbenlängsachse 12. Auf einer bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Kolbens 10 einem Brennraum (nicht dargestellt) zugewandten Seite des Kolbens 10 ist wiederum eine Kolbenkrone 16 mit einem Kolbenboden 16a, einem Feuersteg 16b und einer Kolbenringpartie 16c vorgesehen.

[0038] Im Unterschied zum Stand der Technik weist der erfindungsgemäße Kolben 10 keine Führungsfläche 5a auf, die sich über ein gesamtes Kolbenhemd 15 erstreckt.

[0039] Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vielmehr zwei Anlaufflächen 11, 11° vorgesehen, die sich an hinsichtlich einer durch die Kolbenlängsachse 12 und die Nabenbohrungsachse 14 definierten Ebene & auf gegenüberliegenden Seiten A1, A2 des Kolbens 10 befinden. Die Ebene € entspricht im Wesentlichen der Blattebene in Fig. 4. Es ist auf jeder Seite A1, A2 zumindest je eine Anlauffläche 11, 11‘ zur Führung des Kolbens 10 im Zylinder vorgesehen. Beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Kolbens 10 wirken die gegenüberliegenden Anlaufflächen 11, 11° als Druck- und Gegendruckfläche des Kolbenhemds 15.

[0040] Die Anlaufflächen 11, 11‘ sind im Vergleich zum Stand der Technik erheblich verkleinert und relativ zur übrigen Außenwand 17 des Kolbenhemads 15 erhaben ausgeführt. Dabei ragen die Anlaufflächen 11, 11° um eine Erhebung € über die Außenwand 17 des Kolbens 10 hinaus. Im Bereich der Anlaufflächen 11, 11‘ weist der Kolben 10 bzw. das Kolbenhemd 15 also einen größeren Durchmesser auf, als in denjenigen Bereichen der Außenwand 17, die nicht Teil der Anlaufflächen 11, 11° sind. Dadurch lässt sich eine weitere Materialreduktion und damit Verringerung der bewegten Massen erzielen. Diese Freistellungen der restlichen Wandstärke entschärfen auch Bereiche mit potentiellem Risiko für Schaftfresser.

[0041] Grundsätzlich ist bei beiden Anlaufflächen 11, 11° durchwegs die gleiche Erhebung e hinsichtlich der Außenwand 17 vorgesehen, wie auch im dargestellten Ausführungsbeispiel zu erkennen ist. Je nach Anwendungsfall kann die Erhebung e aber bei den Anlaufflächen 11, 11‘ unterschiedlich ausgeführt sein und/oder je Anlauffläche 11, 11° in einer Richtung entlang der Kolbenlängsachse 12, entlang einer normal zur Kolbenlängsachse 12 verlaufenden Umfangsrich-

tung U des Kolbens 10 oder in beiden Richtungen variieren.

[0042] Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erhebung e so ausgeführt, dass sie 10 bis 20% der Wandstärke w des Kolbenhemds 15 im Bereich außerhalb der Anlaufflächen 11, 11‘ entspricht. Mit anderen Worten weist das Kolbenhemd 15 im Bereich außerhalb der Anlaufflächen 11, 11° eine gewisse Wandstärke w auf. Im Bereich der Anlaufflächen 11, 11‘ ist die Wandstärke größer, und zwar um 10 bis 20% der Wandstärke w - dort ist die Wandstärke also 1,1*w bis 1,2*w.

[0043] Die in Fig. 4 sichtbare Anlauffläche 11 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ellipsenförmig ausgeführt, zumindest hinsichtlich einer Draufsicht auf das Kolbenhemd 15 in einer Richtung normal auf die Ebene ze. In alternativen, nicht dargestellten Ausführungen kann die Anlauffläche 11 auch oval oder mehreckig ausgeführt sein. Während in Fig. 4 nur eine Anlauffläche 11 zu erkennen ist wird auch anhand von Fig. 5 ersichtlich, dass in der gezeigten Ausführung beide Anlaufflächen 11, 11° auf den gegenüberliegenden Seiten A1, A2 hinsichtlich ihrer Geometrie in der Draufsicht und hinsichtlich ihrer Erhabenheit e gegenüber der umgebenden Außenwand 17 identisch und im Wesentlichen symmetrisch zur Ebene e sind.

[0044] Die Anlauffläche 11 weist, wie in Fig. 4 sichtbar ist, eine maximale Breitenerstreckung B und eine maximale Längserstreckung L auf. Die Breitenerstreckung B ist dabei die Ausdehnung der Anlauffläche 11 in Umfangsrichtung U des Kolbens 10. Die Längserstreckung L erstreckt sich in einer Richtung parallel zur Kolbenlängsachse 12.

[0045] Die maximale Breitenerstreckung B der Anlauffläche 11 nimmt in Umfangsrichtung U des Kolbens 10 einen Winkel ß ein, der vorzugsweise zwischen 35° und 45° beträgt. Der Winkel ß ist dabei vorzugsweise symmetrisch zu einer Normalebene n auf die Ebene es, wie insbesondere in Fig. 5 für die Anlauffläche 11 zu erkennen ist.

[0046] Die Längserstreckung L nimmt in dieser gezeigten Ausführung 100% einer Kolbenhemdahöhe H ein, wobei sie mindestens 80% der Kolbenhemdhöhe H beträgt. In alternativen Ausführungen variiert die Längserstreckung L also zwischen 80 % und 100 % der Kolbenhemdhöhe H.

[0047] Bevorzugt ist - unabhängig von der tatsächlichen Form - die maximale Längserstreckung L der Anlaufflächen 11, 11‘ in einer Richtung parallel zur Kolbenlängsachse 12 größer als die maximale Breitenerstreckung B in der Umfangsrichtung U des Kolbenhemds 15.

[0048] In der gezeigten Ausführung lässt sich die Ellipsenform der Anlauffläche 11, 11‘ folgendermaßen beschreiben: Durch Schnitt einer Normalebene n auf die Ebene € mit der Anlauffläche 11, 11° entsteht eine Durchdringungsgerade, diese entspricht hier einer Hauptachse A der Ellipse der Anlauffläche 11, 11‘. Ein Mittelpunkt M der Ellipsenform entsteht durch Schnitt einer Kolbenlängsachsennormalebene C mit der Hauptachse A, wobei die Kolbenlängsachsennormalebene % durch die Nabenbohrungsachse 14 oder parallel dazu verläuft.

[0049] Die gemäß diesen Ausführungen vorgesehenen erfindungsgemäßen Anlaufflächen 11, 11° erlauben eine sichere Führung des Kolbens 10 im Zylinder einer Brennkraftmaschine bei gleichzeitiger Reduktion des benötigten Materials, wodurch sich die bewegten Massen verringern und die Belastung der Brennkraftmaschine abnimmt.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Kolben (10) zur verschiebbaren Anordnung in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine, wobei der Kolben (10) entlang einer Kolbenlängsachse (12) * zumindest eine Kolbenkrone (16) mit einem Kolbenboden (16a) zur Begrenzung eines

Brennraums der Brennkraftmaschine, * einen Feuersteg (16b), * eine Kolbenringpartie (16c) und * daran in vom Kolbenboden (16a) abgewandter Richtung anschließend ein Kolbenhemd (15) zur Führung des Kolbens (10) in dem Zylinder

aufweist, im Bereich des Kolbenhemds (15) eine Nabenbohrung (13) zur Aufnahme eines Kolbenbolzens ausgeführt ist, wobei eine Nabenbohrungsachse (14) normal zur Kolbenlängsachse (12) orientiert ist, und das Kolbenhemd (15) an seiner Außenwand (17) auf hinsichtlich einer durch Kolbenlängsachse (12) und Nabenbohrungsachse (14) definierten Ebene (€) gegenüberliegenden Seiten (A1, A2) je eine relativ zur Außenwand (17) des Kolbenhemds (15) erhaben ausgeführte Anlauffläche (11, 11°) zur Führung des Kolbens (10) im Zylinder aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die hinsichtlich der durch Kolbenlängsachse (12) und Nabenbohrungsachse (14) definierten Ebene (€) gegenüberliegenden Anlaufflächen (11, 11°) gleich ausgeführt sind, insbesondere hinsichtlich Form und Erhabenheit gegenüber den sie umgebenden Bereichen des Kolbenhemds (15), und die Anlaufflächen (11, 117) in einer Draufsicht von außen auf die Außenwand (17) des Kolbenhemds (15) eine ovale und/oder ellipsenförmige Form aufweisen, wobei die Anlaufflächen (11, 11°) in einer normal zur Kolbenlängsachse (12) verlaufenden Umfangsrichtung (U) des Kolbenhemds (15) jeweils einen Winkel (ß) überspannen, der sich symmetrisch zu einer Normalebene (n) auf die Ebene (e) erstreckt und der an der maximalen Breitenerstreckung (B) der Anlauffläche (11) in Umfangsrichtung (U) zwischen 35° bis 45° ist.

2. Kolben (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (17) des Kolbenhemds (15) im Bereich der Anlaufflächen (11, 11°) gegenüber der übrigen Außenwand (17) um 10 bis 20 % der Wandstärke (w) des Kolbenhemds (15) außerhalb der Anlaufflächen (11, 117) erhaben ausgeführt ist.

3. Kolben (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Längserstreckung (L) zumindest einer Anlauffläche (11, 11°) in einer Richtung parallel zur Kolbenlängsachse (12) mindestens 80% der Kolbenhemdhöhe (H) beträgt.

4. Kolben (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Längserstreckung (L) zumindest einer Anlauffläche (11, 11°) in einer Richtung parallel zur Kolbenlängsachse (12) größer als die maximale Breitenerstreckung (B) in der Umfangsrichtung (U) des Kolbenhemds (15) ist.

5. Kolben (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptachse (A) der im Wesentlichen ellipsenförmigen Anlauffläche (11, 11°) im Wesentlichen der Durchdringungsgerade einer Normalebene (n) zur Ebene (e) durch die Anlauffläche (11, 11°) entspricht, wobei die Normalebene (n) durch die Kolbenlängsachse (12) festgelegt ist und dass der Mittelpunkt (M) der im Wesentlichen ellipsenförmigen Anlauffläche (11, 11°) als Schnittpunkt einer Kolbenlängsachsennormalebene (Z) mit der Hauptachse (A) festgelegt ist, wobei die Kolbenlängsachsennormalebene (C) parallel zur Nabenbohrungsachse (14) verläuft.

6. Brennkraftmaschine mit zumindest einem Kolben (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen