DE1294740B - Kolben mit unrundem Querschnitt fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Insbesondere Kolben für Brennkraftmaschinen, die heute immer höher belastet werden, sollen in Richtung der Kippebene ein möglichst geringes Einbauspiel aufweisen, das möglichst über den gesamten Belastungs- bzw. Temperaturbereich erhalten bleibt. Unter dem Begriff Kippebene ist dabei die Ebene zu verstehen, in der sich die Pleuelstange bewegt. Die Bolzenebene liegt um 900 quer zur Kippebene.
• Vor allem Regelkolben setzen in diesem Zusammenhang eine im Querschnitt stark ovale Schaftform voraus. Dabei ist es häufig der Fall, daß in Kippebenenrichtung eine zu geringe Anlagefläche des Kolbens an der Zylinderinnenwand vorhanden ist, da infolge der immer größer werdenden Kolbenbelastungen die Ovalität der Kolben in gleichem Maße vergrößert werden muß. Trotz der großen Ovalität treten bei Überbelastungen in dem Bereich, wo der Schaft in die Bolzenaugen übergeht, nicht selten Freßerscheinungen auf. Wenn man in diesem gefährdeten Bereich ein für alle Fälle ausreichendes Spiel vorsieht, wird bei einer mit einem Kreisexzenter erzeugten Ovalität die Anlagefläche zum Zylinder im Schnittbereich mit der Kippebene sehr schmal, wodurch der spezifische Druck entsprechend ansteigt. Gleichzeitig wird auch der Schaftbereich in Bolzenrichtung nachteiligerweise nach innen von der Zylinderwand weg versetzt. Die Schaftform muß aber andererseits vorteilhaft so gestaltet sein, daß keine scharfen übergänge oder Absätze auftreten. Auch soll der Schaft der besseren Wärmeführung wegen besonders mit dem am meisten wärmeführenden Bereich um die Bolzenaugen möglichst dicht an der Zylinderwand liegen. Will man das Äußerste aus einem Kolben herausholen, so darf also an jeder Stelle des Kolbenschaftes nur so viel Spiel gegeben werden, wie es sich für seine Belastung als unbedingt notwendig erweist. In Anbetracht der steigenden Belastung der Brennkraftmaschinen und damit auch der Kolben muß die Ovalität der Kolben jedenfalls mehr und mehr erhöht werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben mit unrundem Querschnitt für Brennkraftmaschinen durch eine besondere Gestaltung des Kolbenschaftes auf einer möglichst großen Fläche im Bereich des Schnittpunkts mit der Kippebene zum Anliegen an die Zylinderwand zu bringen, wobei in dem freßanfälligen Bereich, wo der Schaft in die Bolzenaugen übergeht, ausreichendes Spiel vorhanden ist. Die Abwicklung des Kolbenschaftes ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß so gestaltet, daß im Querschnitt der Kurvenverlauf der Begrenzungslinie des Kolbenschaftes vom Schnittpunkt mit der Kippebene ausgehend zunächst außerhalb der Kurve der mit einem Kreisexzenter erzeugten Ovalität verläuft, während der Kurvenverlauf kurz vor dem Erreichen der Diagonalen, d. h. der Mittellinie zwischen Bolzen- und Kippebenen hinter die Kurve der mit einem Kreisexzenter erzeugten Ovalität zurückgeht, von wo aus er so verläuft, daß er am Schnittpunkt mit der Bolzenebene wieder mit der Kurve der mit einem Kreisexzenter erzeugten Ovalität übereinstimmt. Eine mit einem Kreisexzenter erzeugte Ovalität ergibt einen Ovalquerschnitt eines Kolbens, wenn auf einer Ovalschleifmaschine der Werkstückspindelstock mit Hilfe einer exzentrisch versetzten runden Scheibe, die mit doppelter Werkstücksdrehzahl umläuft, in periodische Kippbewegungen versetzt wird. Durch die Erfindung wird im Bereich der übergangsstelle vom Schaft zu den Bolzenaugen somit ein engeres Spiel als bei einer normalen Ovalitätskurve erreicht. In Bolzenrichtung kommt die erfindungsgemäße Schaftform wieder genau auf die normale Ovalitätskurve zurück. Der Gesamtverlauf der erfindungsgemäßen Ovalität weist keine harten übergänge auf. Sie kann in einem Arbeitsgang mit Hilfe besonderer Kopierdrehmaschinen hergestellt werden. Bei ganz besonders hohem spezifischem Druck auf die Lauffläche des Kolbens kann vorteilhaft die Tragfläche des Kolbens an der Druckseite breiter als an der druckentlasteten Seite sein, so daß sich eine wesentlich größere Lauffläche ergibt. Dies ist aber nur möglich, weil bei der erfindungsgemäßen besonderen Entwicklungsform einmal die Bereiche im übergang vom Schaft zu den Bolzenaugen immer noch ausreichendes Spiel aufweisen und zum anderen die druckentlastete Seite mit einer ihrem spezifischen Druck entsprechenden schmaleren Tragfläche versehen werden kann, ohne daß diese eine zu spitze Form erhält. Diese Seite übernimmt dann in höherem Maße den Spielausgleich zwischen Zylinderwand und Kolbenschaft.
• Es besteht also nach der Erfindung die Möglichkeit, an beiden Tragseiten des Kolbenschaftes gleichen spezifischen Druck zu erzeugen, da die Breite der Tragflächen beliebig verändert werden kann.
• Die in den Ab b. A und B im Querschnitt vereinfacht dargestellten Kolben weisen abweichend von der herkömmlichen, mit einem Kreisexzenter erzeugten Ovalität die erfindungsgemäße Ovalität auf. Der Kurvenverlauf der mit einem Kreisexzenter erzeugten Ovalität ist mit dem Bezugszeichen 1 versehen, ,Während der Kurvenverlauf nach der Erfindung das Bezugszeichen 2 trägt. Der in A b b. B dargestellte Kolben weist unsymmetrische Tragflächen auf. Die Druckseite ist mit 3, die druckentlastete Seite mit 4 bezeichnet.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Kolben mit unrundem Querschnitt für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennz e i c h n e t, daß im Querschnitt der Kurvenverlauf der Begrenzungslinie des Kolbenschaftes vom Schnittpunkt mit der Kippebene ausgehend zunächst außerhalb der Kurve der mit einem Kreisexzenter erzeugten Ovalität (1) verläuft, während der Kurvenverlauf (2) kurz vor dem Erreichen der Diagonalen, d. h. der Mittellinie zwischen Bolzen- und Kippebenen hinter die Kurve der mit einem Kreisexzenter erzeugten Ovalität zurückgeht, von wo aus er so verläuft, daß er am Schnittpunkt mit der Bolzenebene wieder mit der Kurve der mit einem Kreisexzenter erzeugten Ovalität übereinstimmt.
2. 2. Kolben für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragfläche des Kolbens an der Druckseite (3) breiter als an der druckentlasteten Seite (4) ausgeführt ist.