Vollschaftkolben für Verbrennungskraftmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf einen Vollschaftkolben für Verbrennungskraftmaschinen, der insbesondere
aus Leichtmetall besteht und der im Kolbenwerkstoff befindliche Regelelemente aufweist,
um ein möglichst konstantes Laufspiel an den tragenden Flächen des Kolbenschaftes
zu erzielen. In den letzten Jahren sind infolge der Entwicklung zu immer leistungsstärkeren
Motoren auch die Kolben für die höheren Belastungen verbessert worden. Ein Beispiel
hierfür sind die sogenannten Regelkolben, für die es im In- und Ausland zahlreiche
Beispiele gibt. Da nun aber die mechanische Belastung der betreffenden Maschinen
zunimmt, müssen für bestimmte Zwecke wieder die herkömmlichen Vollschaftkolben gegenüber
modernen Schlitzkolben eingesetzt werden, um die rein mechanischen Kräfte sicher
auffangen zu können. Ein Vollschaftkolben hat aber den Nachteil, daß er durch seine
starre Verbindung zwischen Schaft und Kolbenoberteil (Ringpartie plus Boden) der
Regelwirkung starken Widerstand entgegengesetzt. Naturgemäß wird der Kolben am Boden
und in der Ringpartie am stärksten aufgeheizt, da diese Teile dem Verbrennungsraum
am nächsten liegen. Damit tritt aber auch die stärkste Ausdehnung in diesen Bereichen
auf, die sich infolge der starren Verbindung auf den Schaft überträgt.Full skirt pistons for internal combustion engines The invention relates
on a full shaft piston for internal combustion engines, in particular
consists of light metal and has control elements located in the piston material,
To ensure that the running clearance on the bearing surfaces of the piston skirt is as constant as possible
to achieve. In recent years, as a result of the development, ever more powerful
Engines also had the pistons improved for the higher loads. An example
this is what the so-called control pistons are, for which there are numerous at home and abroad
Examples are there. But now there is the mechanical load on the machines in question
increases, the conventional full-shaft pistons have to be used again for certain purposes
Modern slotted pistons are used to secure the purely mechanical forces
to be able to catch. However, a full shaft piston has the disadvantage that its
rigid connection between the skirt and the upper piston part (ring belt plus base) of the
Control effect opposed to strong resistance. Naturally, the piston will be on the bottom
and the most heated in the ring belt, since these parts are in the combustion chamber
to be closest. However, this also means that the greatest expansion occurs in these areas
which is transferred to the shaft as a result of the rigid connection.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Vollschaftkolben der
eingangs genannten Art ein möglichst konstantes Laufspiel an den tragenden Flächen
des Kolbenschaftes zu gewährleisten. Erfindungsgemäß wird hierzu vorgeschlagen,
daß in der zum Kolbenboden hin gerichteten Kolbenhälfte hebelartige Regelelemente
angeordnet sind, die parallel zur Längsachse des Kolbens ausgerichtet und in ihren
Mitten drehpunktartig mit ringförmig verlaufenden geteilten oder geschlossenen Schwermetalleinlagen
gekoppelt sind. Bei der Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist die große Wärmedehnung
im Kolbenkopf für die Verringerung der Wärmedehnung im Kolbenschaft herangezogen
worden. Die Zahl der einzubringenden Hebelelemente kann den Anforderungen entsprechend
beliebig hoch gewählt werden. Sie erfüllen den erfindungsgemäßen Zweck, die im ")berteil
des Kolbens infolge des höheren Wärmeeinfalls verstärkte Wärmeausdehnung über eine
schwenk- bzw. drehbare Anordnung an ihrem im Schaftteil des Kolbens liegenden Unterteil
kraftmäßig zu übertragen und damit die auf den Oberteil der Hebelelemente gerichtete
Kraft im Unterteil umzukehren. Damit wird der Schaft im Betrieb nach innen gezogen.
Die Größe des Kräftespiels ist von dem Hebelverhältnis abhängig. Sie kann damit
konstruktiv gesteuert werden.The invention is based on the object of the full shaft piston
type mentioned a constant running clearance as possible on the load-bearing surfaces
to ensure the piston skirt. According to the invention it is proposed for this purpose,
that in the piston half directed towards the piston head lever-like control elements
are arranged, which are aligned parallel to the longitudinal axis of the piston and in their
In the middle, like a pivot point, with ring-shaped divided or closed heavy metal inlays
are coupled. In solving the problem according to the invention, the great thermal expansion
used in the piston head to reduce thermal expansion in the piston skirt
been. The number of lever elements to be introduced can correspond to the requirements
can be chosen arbitrarily high. They fulfill the purpose of the invention in the ") upper part
of the piston as a result of the higher heat incidence, increased thermal expansion over a
pivotable or rotatable arrangement on its lower part located in the shaft part of the piston
to be transmitted in terms of force and thus directed to the upper part of the lever elements
Reverse force in the lower part. This pulls the shaft inwards during operation.
The size of the play of forces depends on the leverage ratio. You can with it
can be controlled constructively.
Unter Zugrundelegung des Hebelgesetzes kann dadurch ein kurzer, in
die Ringpartie des Kolbens ragender Hebelarm des erfindungsgemäßen Regelelementes
eine durch die untere Hebelplattenlänge zu steuernde entgegengesetzte Kraft auf
den Schaft ausüben, so daß bei stärkerem Wärmeeinfall das Laufspiel im Schaftteil
über den ganzen Betriebsbereich gleichmäßig klein gehalten wird. Die erfindungsgemäßen
Hebelelemente sind zweckmäßigerweise im oberen in die Ringpartie eingegossenen Teil
und im unteren in der Schaftpartie verankerten Teil so ausgebildet, daß die wirkenden
Hebelkräfte ohne Schwierigkeiten einmal auf die Hebelelemente und zum anderen auf
den umliegenden Kolbenwerkstoff übertragen werden können. Das kann durch rechtwinklig
angesetzte Hebel oder durch rechtwinkliges Umbördeln der jeweiligen eingegossenen
Enden erfolgen.Based on the law of leverage, a short, in
the ring belt of the piston protruding lever arm of the control element according to the invention
an opposite force to be controlled by the lower lever plate length
exercise the shaft, so that the running clearance in the shaft part when the heat is stronger
is kept uniformly small over the entire operating range. The invention
Lever elements are expediently in the upper part cast into the ring belt
and formed in the lower part anchored in the shaft part so that the acting
Lever forces without difficulty once on the lever elements and on the other
the surrounding piston material can be transferred. That can be done by right angles
applied levers or by right-angled flanging of the respective cast
Ends.
Die als fester Drehpunkt für diese schwenkbaren Regelelemente vorgesehenen,
im Kolben eingegossenen Stahlringteile, die auch als umlaufender Stahlring vorgesehen
werden können, werden vorzugsweise durch je eine Aussparung in dem Regelelement
geführt. Damit entsteht im Innern des Kolbens ein Drehpunkt. Er kann durch den im
Kurbelgehäuse vorhandenen ölnebel geschmiert werden, wobei nur einseitige Anlage
der Hebelplatten am Ringteil vorgesehen ist, das als Widerlager dient. Die bei heutigen
Belastungen teilweise notwendigen Vollschaftkolben können in der Regelwirkung gegenüber
Schlitzkolben dadurch verbessert werden, daß, wie oben bereits angegeben, die Anzahl
der Hebelplatten erhöht und/ oder der Drehpunkt verschoben wird. Zusätzlich kann
die Länge der oberen oder unteren Hebelteile variiert werden.
Die
über die Hebelelemente im Schaftteil nach innen gerichteten Kräfte werden noch zusätzlich
erhöht durch die der Ausdehnung des Kolbens entgegengerichteten Kräfte der als Drehpunkt
für die Hebelelemente dienenden Schwermetallringe. Diese Kräfte sind im Betriebszustand
der Hebelwirkung zuzuzählen.The intended as a fixed pivot point for these pivoting control elements,
Steel ring parts cast in the piston, which are also provided as a circumferential steel ring
can be, are preferably each through a recess in the control element
guided. This creates a pivot point inside the piston. He can use the im
Crankcase existing oil mist can be lubricated, with only one-sided system
the lever plates is provided on the ring part, which serves as an abutment. The one at today
Loads partially necessary full shaft pistons can usually have an opposite effect
Slotted pistons are improved in that, as already stated above, the number
the lever plates is increased and / or the pivot point is shifted. Additionally can
the length of the upper or lower lever parts can be varied.
the
Forces directed inwards via the lever elements in the shaft part are also added
increased by the forces opposing the expansion of the piston as a fulcrum
Heavy metal rings serving for the lever elements. These forces are in the operating state
to be added to the leverage.
In den Abbildungen ist die Erfindung zeichnerisch erläutert.The invention is illustrated graphically in the figures.
A b b. 1 zeigt einen längsgeschnittenen Kolben 1 mit eingebrachten,
vorwiegend eingegossenen Regelelementen 2 nach der Erfindung; A b b. 2 ist der Schnitt
A-B gemäß der A b b. 1, während in A b b. 3 und 4 ein Regelelement nach der Erfindung
in zwei verschiedenen Ansichten gezeigt ist.A b b. 1 shows a longitudinally sectioned piston 1 with introduced,
predominantly cast-in control elements 2 according to the invention; A b b. 2 is the cut
A-B according to A b b. 1, while in A b b. 3 and 4 a control element according to the invention
shown in two different views.
In dem oberen Teil des Kolbens 1 gemäß der A b b. 1 sind Regelelemente
2 in Form von Hebeln eingebracht, z. B. eingegossen. Die Regelelemente 2 sind in
ihren Mitten 3 dreh punktartig gelagert und gleichzeitig gekoppelt mit einem radial
umlaufenden Schwermetallring 4. Der Ring 4 kann teilweise umlaufen oder auch geschlossen
ausgebildet sein. Das erfindungsgemäße Regelelement (vgl. A b b. 3 und 4) besteht
aus einem Längssteg 5 und aus zwei quer dazu ausgerichteten Platten 6 und 7. Die
erfindungsgemäßen Regelelemente 2 sind derart in den Kolben 1 eingebracht, daß die
Längsachse des Kolbens in der Ebene der Stege 5 zu liegen kommt. Auf diese Weise
können die Platten 6 und 7 die für sie bestimmten Kräfte in voller Breite aufnehmen.In the upper part of the piston 1 according to the A b b. 1 are control elements
2 introduced in the form of levers, e.g. B. poured. The control elements 2 are in
their centers 3 rotating point-like and at the same time coupled with a radial
revolving heavy metal ring 4. The ring 4 can partially revolve or also closed
be trained. The control element according to the invention (cf. A b b. 3 and 4) consists
from a longitudinal web 5 and from two plates 6 and 7 aligned transversely thereto
Control elements 2 according to the invention are introduced into the piston 1 in such a way that the
The longitudinal axis of the piston comes to lie in the plane of the webs 5. In this way
the plates 6 and 7 can absorb the forces intended for them in full width.