DE2808914A1

DE2808914A1 - Leichtmetallhubkolben fuer verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2808914A1
Application number: DE19782808914
Authority: DE
Inventors: Horst Pfeiffenberger
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1978-03-02
Filing date: 1978-03-02
Publication date: 1979-09-06
Also published as: ES241718Y; GB2015694A; FR2418871B1; US4730549A; FR2418871A1; GB2015694B; DE2808914C2; BR7901269A; JPS54129218A; ES241718U; JPS6225862B2

Description

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MAHLE GMBH, Pragstrasse 26-46, 7000 STUTTGART 50

Leichtmetallhubkolben für Verbrennungsmotoren

Die Erfindung betrifft einen Leichtmetallhubkolben nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Kolben ist aus US-PS 2,483,674 bekannt.
Es handelt sich dabei um einen gewichtsmäßig leichten und dennoch stabilen Kolben, der festigkeitsmäßig hoch belastbar sein soll.

Bei dem Kolben nach der genannten US-Schrift ist die BoI-zennabenabstützung in Richtung der druck- gegendruckseitigen Kolbenschaftbereiche ungünstig. Denn die Anbindung der Bolzennaben erfolgt dort in jenen Bereichen senkrecht zur Bolzenachse. Dies hat den Nachteil, daß der Schaft im Bereich der Druck- Gegendruckrichtung auf einer umfangsmäßig zu großen Länge steif an die Bolzennaben angebunden ist. Dadurch fehlt dem Kolben in Druck- Gegendruckrichtung des Schaftes die bei gleichzeitiger Minimierung des Kolbengewichtes erforderl iche ausreichende Sicherheit gegen ein Fressen des Kolbens im Bereich der Nabenabstützung. Bei der

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dünnwandigen Ausführung des Kolbenschaftes kommt es nämlich bei zur Bolzenrichtung senkrechter Abstützung der Naben im Betrieb leicht zu einem Fressen des Kolbens an den Stellen des Kolbenschaftes, an denen die Bolzennabenverstrebungen kolbenschaftseitig enden.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und Abstützung der Bolzennaben zu finden, die bei Minimierung des Kolbengewichtes eine Anbindung des Bolzenauges an den Kolbenschaft in dem Bereich von Druck-Gegendruckrichtung ermöglicht, bei der der freie radiale ungestützte Umfang in diesen Bereichen möglichst groß ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Gestaltung des eingangs gattungsmäßig beschriebenen Kolbens nach den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung enthalten die Unteransprüche.

Besonders wichtig ist die erfindungsgemäße Verstrebung der Bolzennaben am Kolbenschaft bei Kolben, die gewichtsmäßig extrem leicht sein sollen und zu diesem Zweck Bolzenaugen aufweisen, die zur Gewichtsersparnis in Bolzenrichtung möglichst schmal und eng an das Pleuel angrenzend ausgebildet sind, d.h. die Bolzenaugen reichen nicht bis zum Kolbenschaft. Die in Bolzenrichtung liegenden fensterartigen Schaftausnehmungen dienen ebenfalls dem Zweck, Gewicht zu sparen. Eine ausreichende Gesamtsteifigkeit des Kolbens, die aus Festigkeitsgründen erforderlich ist, bedingt eine den gesamten Umfang des Bolzenauges erfassende

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Abstützung zum Kolbenschaft hin. Dabei ist gemäß der Erfindung darauf zu achten, daß der Schaft in den Bereichen von Druck-Gegendruckrichtung in Höhe der Bolzenaugen auf einem möglichst weiten Umfangsbereich elastisch verformbar ist. Die vollständige Anbindung der Naben auch im unteren Augenbereich an den Kolbenschaft bewirkt eine gewisse Steifigkeit des Schaftfußes, die erwünscht ist, um ein umfangmäßiges Einfallen des Kolbenschaftfußes im Betrieb zu verhindern.

Bei der Verwendung von dehnungsregelnden Einlagen z.B. aus Stahl ist es wichtig, daß diese Einlagen exakt der Kegelstumpfmantelform der Verstrebung zwischen Bolzennabe und Kolbenschaft angepaßt sind.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigen

Fig.l eine Ansicht des erfindungsgemäßen Kolbens, Fig.2 einen Schnitt durch den Kolben nach Linie II-II in Fig.l

Fig.3 einen Schnitt durch einen Kolben mit einer dehnungsregelnden Einlage nach Linie III-III.

Der Kolben 1 ist zur Aufnahme eines nicht dargestellten Kolbenbolzens mit Bolzennaben 2 versehen, die über auf der Mantellinie eines Kegelstumpfes liegende Verstrebungen 3 mit dem Schaft des Kolbens verbunden sind.

Bei der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kolbens nach Fig.3 sind in Höhe des oberen Drittels des Bolzenauges je Nabe 2 eine dehnungsregelnde Stahlei'nlage 4 vorgesehen. Die Stahleinlage 4, die durch das Innere der Bolzennabe 2 hindurchläuft, liegt außerhalb der Bolzennaben auf der

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Innenfläche des Kolbenschaftes auf. Zwischen Bolzennabe 2 und Schaft des Kolbens 1 liegt sie an der inneren Oberfläche der die Form eines Kegelmantels aufweisenden Verstrebung 3 an. An ihren Stirnflächen greifen die dehnungsregelnden Einlagen in eine aus der inneren Oberfläche des Kolbenschaftes herausragende Aufwölbung ein.

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Claims

AHLE GMBH, Pragstr. 26-46, 7000 STUTTGART 50

ANSPRÜCHE

Leichtmetallhubkolben für Verbrennungsmotoren mit im wesentlichen über axiale Verstrebungen am Kolbenboden abgestützten Bolzennaben, deren äußere in Bolzenrichtung liegende Endflächen einen geringeren Abstand aufweisen als es dem Durchmesser des Kolbenschaftes entspricht, wobei im Kolbenschaft in Bolzenrichtung die Bolzenaugen freilegende fensterartige Aussparungen, mit deren Rändern die Bolzennaben von deren Augen ausgehend verstrebt sind, vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstrebungen (3)zumindest in den an die Laufflächen des Kolbens (1) angrenzenden Bereichen in der Mantelfläche eines Kegelstumpfes mit einem Kegelwinkel von weniger als 110° liegen.
2. Leichtmetallhubkolben nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Kegelwinkel weniger als 100 beträgt.
3. Leichtmetallhubkolben nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Wanddicke des Kegelstumpfmantels in etwa konstant und geringer als diejenige der freistehenden Bolzenaugenwand der Nabe (2) ist.

2Ο.2.1978

VK~533^FL ORiQiNAL INSPECTED

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4. Leichtmetallhubkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Abstand der Bolzennaben (2) 0,6 bis 0,8 D beträgt.
5. Leichtmetallhubkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Abstand der Bolzennaben (2) 0,7 bis 0,75 D beträgt.
6. Leichtmetallhubkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bogenmaß der Kolbenschaftbereiche auf Druck- und Gegendruckseite zwischen den Rändern der fensterartigen Ausnehmungen jeweils größer ist als der Durchmesser des Kolbenschaftes.
7. Leichtmetallhubkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß im oberen Teil des Bolzenauges in Schaftumfangsrichtung eine dehnungsregelnde Stahleinlage (4) angeordnet ist, die die Bolzennabe im oberen Bolzenaugenbereich durchläuft und außerhalb der Nabe (2) auf der zum Kolbeninneren weisenden Außenfläche des Kegelstumpfmantels anliegt und sodann auf der Innenfläche des Kolbenschaftes in einigem Abstand von den Naben (2) ausläuft, wobei die Stirnseiten der Stahleinlage jeweils an einer aus der Innenfläche des Schaftes herausragenden Aufwölbung anliegen.

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