EP0166109B1 - Mehrteiliger Tauchkolben für Verbrennungsmotoren - Google Patents

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EP0166109B1
EP0166109B1 EP85105072A EP85105072A EP0166109B1 EP 0166109 B1 EP0166109 B1 EP 0166109B1 EP 85105072 A EP85105072 A EP 85105072A EP 85105072 A EP85105072 A EP 85105072A EP 0166109 B1 EP0166109 B1 EP 0166109B1
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EP
European Patent Office
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piston
screws
annular
annular faces
faces
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EP85105072A
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EP0166109A2 (de
EP0166109A3 (en
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Alois Barth
Lothar Wiemann
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Mahle GmbH
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Mahle GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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 
    • F02F3/0015—Multi-part pistons
    • F02F3/0023—Multi-part pistons the parts being bolted or screwed together

Definitions

  • a piston of the generic type is known from DE-AS 12 69 414 and DE-OS 28 21 176.
  • the radially inclined support in the inner ring support between the piston crown and lower piston part serves to protect the screws from bending stress when the piston is warm from operation in the known version.
  • the base is already braced against the lower piston part to such an extent that the gap disappears or becomes smaller.
  • the preload is relieved only in the radially inner area of the ring support and not to an inclined position of the piston crown contact area, which would cause the undesirable bending stress of the screws.
  • the piston consists of an upper part 1 and a lower part 2, which are connected by screws 3.
  • the illustration of the piston shows this with assembled but not yet tightened screws 3.
  • these are slightly curved in the lower part 2 in the circumferential direction of the ring surface with the zenith of the curvature 6 exactly in one area in the Middle of two adjacent screws 3.
  • the screw bore 7 itself is additionally arranged in a depression 5 in the annular surface 4 of the lower part 2.
  • the upper and lower parts 1, 2 are clamped to one another via the screws in such a way that the annular surfaces 4 of the two parts 1, 2 lie on one another without gaps over the entire circumference.
  • the material is pre-stressed in the curved sections of the ring surfaces, which guarantees a safe system for all operating conditions.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen Tauchkolben für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein Kolben der gattungsgemäßen Art ist aus DE-AS 12 69 414 und DE-OS 28 21 176 bekannt.
  • Die radial schräge Auflage in der inneren Ringabstützung zwischen Kolbenboden und Kolbenunterteil .dient bei der bekannten Ausführung dazu, die Schrauben vor einer Biegebeanspruchung bei betriebswarmem Kolben zu schützen. Allein zu diesem Zweck ist der Boden im kalten Zustand des Kolbens bereits soweit gegenüber dem Kolbenunterteil verspannt, daß der Spalt verschwindet bzw. kleiner wird. Bei Aufwölbung des Kolbenbodens bei Motorbetriebswärme kommt es dann lediglich im radial inneren Bereich der Ringabstützung zu einer Entlastung der Vorspannung und nicht zu einer Schrägstellung des Auflagebereichs des Kolbenbodens, die die unerwünschte Biegebeanspruchung der Schrauben bewirken würde.
  • Trotz der Vorspannung im radial innen liegenden Bereich der Ringabstützung zwischen Kolbenboden und Kolbenunterteil kann es in Fällen, in denen Kolbenober- und -unterteil nur mit relativ wenigen Schrauben verbunden sind, wie z. B. mit vier Schrauben bei einem Kolbendurchmesser oberhalb 200 mm, in der Praxis vorkommen, daß sich die Ringflächen unter den im Motorbetrieb herrschenden thermischen und mechanischen Beanspruchungen leicht voneinander abheben. Dies führt dann zu erhöhten Pressungen in den Bereichen, die nur noch aufeinander aufliegen, mit der Folge, daß dort die materialmäßig zulässigen Höchstbelastungen überschritten werden. Desweiteren kann es in den Bereichen, in denen sich die Ringflächen leicht voneinander abheben, zu Kavitationsbildung kommen.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Kolben so weiterzubilden, daß bei allen Betriebszuständen des Verbrennungsmotors eine sichere Anlage der gegeneinander verspannten Kolbenober- und Kolbenunterteile gewährleistet ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
  • Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt einen mehrteiligen Kolben im Schnitt.
  • Der Kolben besteht aus einem Oberteil 1 und einem Unterteil 2, die über Schrauben 3 miteinander verbunden sind. Die Darstellung des Kolbens zeigt diesen mit montierten, aber noch nicht fest angezogenen Schrauben 3. In den Bereichen der Ringflächen 4 zwischen den Schrauben sind diese bei dem Unterteil 2 leicht in Umfangsrichtung der Ringfläche gewölbt mit dem Zenit der Wölbung 6 genau in einem Bereich in der Mitte zweier benachbarter Schrauben 3. Die Schrauben - Bohrung 7 selbst ist in der Ringfläche 4 des Unterteils 2 zusätzlich noch in einer Senke 5 angeordnet.
  • Bei dem fertig montierten Kolben sind Ober-und Unterteil 1, 2 derart über die Schrauben miteinander verspannt, daß die Ringflächen 4 der beiden Teile 1, 2 auf dem gesamten Umfang spaltlos aufeinanderliegen. In den gewölbten Abschnitten der Ringflächen steht das Material dadurch unter einer entsprechenden Vorspannung, die eine sichere Anlage für alle Betriebszustände garantiert.

Claims (4)

1. Mehrteiliger Tauchkolben für Verbrennungsmotoren mit einem den Kolbenbolzen aufnehmenden Kolbenunterteil (2) und einem Kolbenoberteil (1), wobei diese Teile (1, 2) über eine an jedem Teil (1, 2) angeformte Ringrippe mit im wesentlichen quer zur Kolbenachse liegender Ringfläche (4) aneinanderliegend und mittels durch diese Ringflächen geführte Schrauben (3) gegeneinander verspannbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß im unverspannten Zustand zumindest eine der aufeinanderliegenden Ringflächen (4) in den zwischen den Schrauben (3) verlaufenden Bereichen derart gegenüber der axial angrenzenden anderen Ringfläche (4) in Umfangsrichtung gewölbt verläuft, daß sich die Ringflächen (4) lediglich in den genannten Bereichen berühren.
2. Mehrteiliger Tauchkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im unverspannten Zustand der axiale Abstand zwischen den gegenüberliegenden Ringflächen (4) von jeweils einem in der Mitte zwischen zwei Schrauben (3) liegenden Bereich zu den Schrauben (3) hin kontinuierlich zunimmt.
3. Tauchkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung verlaufende Wölbung (6) über die Radialerstreckung der Ringflächen (4) gleich ist.
4. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (7) der Schrauben (3) in je einer bis zu den radialen Rändern der Ringflächen (4) sich erstreckenden Senke (5) ausgebildet sind.
EP85105072A 1984-06-27 1985-04-26 Mehrteiliger Tauchkolben für Verbrennungsmotoren Expired EP0166109B1 (de)

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EP0166109A2 EP0166109A2 (de) 1986-01-02
EP0166109A3 EP0166109A3 (en) 1986-12-30
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US4603617A (en) 1986-08-05
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