DE3643198C2 - - Google Patents
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/02—Pistons having means for accommodating or controlling heat expansion
- F02F3/04—Pistons having means for accommodating or controlling heat expansion having expansion-controlling inserts
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- F05C2251/04—Thermal properties
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben für Verbrennungsmotoren
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Ein solcher Kolben ist aus DE 34 30 258 A1 bekannt.
Bei einem ähnlichen Vorschlag nach der älteren nicht
vorveröffentlichten Patentanmeldung DE-A 35 23 438
ist insbesondere die Festigkeit des auf der Druckseite
liegenden Schaftbereiches nicht immer in einem
solchen Maße gesichert, wie dies bei der erfindungsgemäßen
Ausführung der Fall ist.
Bei in dem Stand der Technik im übrigen noch bekannten
Kolbenausführungen nach DE-C 5 71 548 und DE-C 6 74 378
erfolgen die Kolbenschaftversteifungen entweder
auf Druck- und Gegendruckseite (DE-C 5 71 548) gleichzeitig
oder es ist lediglich auf der Gegendruckseite
ein Regelstreifen eingesetzt (DE-C 6 74 378), durch
den allein jedoch das erfindungsgemäß realisierbare
geringe Laufspiel bei gleichzeitig ausreichender Festigkeit
des insgesamt auf geringes Gewicht ausgelegten
Kolbens nicht erreichbar ist.
Diesen Kolben ein möglichst enges Laufspiel in allen
Motorlastzuständen zu ermöglichen, um die Geräuschbildung
und die Reibung noch weiter zu verrringern,
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Kolben mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Kolbenausführung
besteht insbesondere darin, daß der Kolben auf der
Druckseite, auf der der Kolbenschaft hohe Führungskräfte
aufzunehmen hat, durch an die Bolzennaben heranführende
Rippen verstärkt wird, während der Kolbenschaft
auf der Gegendruckseite, auf der geringere
Normalkräfte auf den Schaft einwirken, radial nachgiebig
gestaltet ist. Durch die Nachgiebigkeit auf
der Gegendruckseite kann der Kolben mit äußerst geringem
Spiel eingebaut werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 den Längsschnitt eines Kolbens,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Kolben
nach Linie II-II in Fig. 1.
Der Kolben ist aus einer Aluminium-Silizium-Legierung
und weist einen Durchmesser von 100 mm auf. Die Bolzennaben
1 sind direkt an den Kolbenboden angeformt.
Der Abstand T von der radial außen liegenden Fläche
der Bolzennabe 1 zur Kolbenachse beträgt 34 mm. Der
Innendurchmesser der Nabenbohrung beträgt 24 mm. Die
obere Kolbenringnut 2 dient zur Aufnahme eines Verdichtungsringes,
während in der unteren Kolbenringnut
3 im Motorbetrieb ein Ölabstreifring eingesetzt ist.
Der Kolben besitzt eine Kompressionshöhe H von 29 mm.
Auf einem Umfang von jeweils alpha = 60 Grad zu beiden
Seiten der Pleuelschwingebene mißt die Kolbenschafthöhe
A=21 mm. In dem umfangsmäßig daran jeweils
in Bolzenrichtung angrenzenden Bereich nimmt
die Schafthöhe auf einen Wert B=2,5 mm ab. Auf dem
Schaftbereich der Höhe A ist das Schaftende auf einer
Höhe von C=6 mm, d. h. 29% der Schafthöhe A zurückgenommen
mit einer maximalen Zurücknahme an der unteren
Schaftkante von radial 0,1 mm. Die radiale Zurücknahme
des Schaftes in diesem Bereich ist für die
erfindungsgemäße angestrebte Funktion des Kolbens äußerst
wichtig, da sich in diesem Bereich eine hydrodynamisch
wirkende Schmierölschicht ausbildet.
Auf der Druckseite des Kolbens steht der Kolbenschaft
über Rippen 4 mit den Bolzennaben 1 in Verbindung.
Hierdurch erhält der Kolbenschaft auf dieser Seite
eine hohe Deformationssteifigkeit. Auf der Gegendruckseite
ist eine solche Steifigkeit wegen der dort
auf den Kolbenschaft einwirkenden geringeren Normalkräfte
nicht notwendig und auch nicht erwünscht. Angestrebt
wird auf jener Seite vielmehr eine gewisse
Nachgiebigkeit, um den Kolben mit möglichst engem
Spiel unter Vermeidung von Schaftreibern bei allen
Motorbetriebsverhältnissen in den Motor- Zylinder
einbauen zu können. Um das Einbauspiel noch weiter
minimieren zu können, sind im Inneren des Kolbenschaftes
ein Regelstreifen 5 aus Stahlblech vorgesehen.
Diese Regelstreifen erstrecken sich jeweils
praktisch über den gesamten Umfang der Schaftinnenfläche
zwischen den zur Durchführung des Kolbenbolzens
durch den Schaft vorhandenen halbkreisförmigen
Schaftausnehmungen. Die Verankerung der Regelstreifen
erfolgt jeweils nur an ihren Enden in dem Schaftmaterial.
In dem dargestellten Beispiel ist lediglich auf der
Gegendruckseite des Kolbens ein Regelstreifen 5 eingesetzt.
Da der Schaft auf der Gegendruckseite ohnehin
nachgiebig gestaltet ist, erweist es sich bei dem
Einsatz von Regelstreifen in nur einem der gegenüberliegenden
Tragflächenbereiche als zweckmäßig, diese
dann auf der Gegendruckseite anzuordnen.
Claims (5)
1. Leichter Tauchkolben für Verbrennungsmotoren,
insbesondere PKW-Otto-Motoren, bei dem die Bolzennaben
(1) am Kolbenboden senkrecht angeformt
sind und mit Abstand von einem die Ringnuten (2,
3) aufnehmenden, vom Kolbenboden ausgehenden
ringförmigen Kolbenschaft angeordnet sind, mit
den Abmessungen
H/D 0,20-0,35T/D 0,22-0,38A/D 0,15-0,25Bkleiner als AmitD= KolbendurchmesserH= KompressionshöheT= Abstand der radial außen liegenden Nabenflächen
von der KolbenlängsachseA= Schafthöhe unterhalb der unteren Ringnut,
gemessen in der PleuelschwingebeneB= Schafthöhe unterhalb der unteren Ringnut,
gemessen in der Ebene, die durch die
Kolbenbolzenachse und die Kolbenlängsachse
festgelegt ist.gekennzeichnet durch die Merkmale:
- a) der Kolbenschaft besitzt nur in einem Umfangsbereich von alpha=0 Grad bis mindestens alpha=30 Grad und maximal alpha=75 Grad zu jeder Seite der Pleuelschwingebene die Höhe A, in den anderen Umfangsbereichen ist die Höhe A geringer,
- b) ausschließlich auf der Kolben-Druckseite ist der Kolbenschaft über je eine sich in Kolbenlängsrichtung erstreckende Rippe (4) mit den Bolzennaben (1) verbunden.
2. Tauchkolben nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- a) die Schafthöhe A gilt für einen Umfangsbereich von alpha=0 Grad bis mindestens alpha =50 Grad und maximal alpha = 75 Grad zu jeder Seite der Pleuelschwingebene,
- b) in den Tragflächenbereichen des Kolbens ist im Inneren des Kolbenschaftes zwischen den Öffnungen zum Durchführen des Kolbenbolzens jeweils ein horizontal verlaufender Regelstreifen (5) aus einem Material mit gegenüber dem Schaftmaterial höherer Biegesteifigkeit und geringerem Ausdehungskoeffizienten eingeformt.
3. Tauchkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß lediglich auf der Kolben-Gegendruckseite ein
Regelstreifen (5) eingeformt ist.
4. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schafthöhe A in einem Umfangsbereich von
0 Grad bis maximal 65 Grad zu jeder Seite der
Pleuelschwingebene gilt.
5. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der bzw. die Regelstreifen (5) nur an seinen
bzw. ihren horizontalen Enden allseitig vom
Schaftmaterial umgeben ist bzw. sind, während er
bzw. sie zumindest in dem dazwischen liegenden
Innenumfangsbereich freiliegt bzw. freiliegen.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE19863643198 DE3643198A1 (de) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | Tauchkolben fuer verbrennungsmotoren |
Publications (2)
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DE3643198C2 true DE3643198C2 (de) | 1988-09-29 |
Family
ID=6316442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19863643198 Granted DE3643198A1 (de) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | Tauchkolben fuer verbrennungsmotoren |
Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (1)
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Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (4)
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DE674378C (de) * | 1937-07-10 | 1939-04-13 | Mahle Kg | Leichtmetallkolben fuer Brennkraftmaschinen |
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-
1986
- 1986-12-18 DE DE19863643198 patent/DE3643198A1/de active Granted
Cited By (2)
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DE3820473A1 (de) * | 1986-12-18 | 1989-12-21 | Mahle Gmbh | Tauchkolben fuer verbrennungsmotoren |
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Publication number | Publication date |
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