DE2821645A1

DE2821645A1 - Kolben fuer verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2821645A1
Application number: DE19782821645
Authority: DE
Inventors: Paul Hilpert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-05-18
Filing date: 1978-05-18
Publication date: 1979-11-22

Description

Kolben für Verbrennungsmotor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben für Verbrennungsmotor, der mittels eines Bolzens beweglich mit einer Pleuelstange verbunden ist.
Die Kolben von Verbrennungsmotoren, wie z.B. Otto- oder Dieselmotoren, werden bekanntlich in der Weise mit der Pleuelstange verbunden, daß in einer Querbohrung des Kolbens ein Bolzen angeordnet ist, der durch den Kopf der Pleuelstange verläuft. Bei der Explosion des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Zylinder wird durch den dabei auftretenden hohen Druck der Kolben im Zylinder bewegt und überträgt seine Bewegung über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle, so daß die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens in eine Drehbeweguno umgewandelt wird. Die dabei auf den Kolbenboden wirkenden Kräfte sind sehr groß, wobei gleichzeitig noch hohe Temperatren auftreten. Durch geeignete Bemessung des Kolbenbodens können diese Beanspruchungen aufgefangen werden. Die Kraftübertragung erfolgt über die Kolbenwand auf den Bolzen und von diesem auf die Pleuelstange. Da somit die ganze auf den Kolbenboden wirkende Kraft über die Verbindungsstelle zwischen der Kolbenwand und dem Bolzen übertragen wird, muß auch die Kolbenwand verhältnismäßig stark ausgebildet werden. Dies bewirkt aber, daß der Kolben verhältnismäßig schwer wird, was sich infolge der hohen zu beschleunigenden Massen ungünstig auf den Wirkungsgrad des Motors auswirkt. Außerdem gerät der Kolbenboden bei der Explosion, insbesondere bei einer höheren Verdichtung, wie sie beispielsweise bei Dieselmotoren erforderlich ist, in Schwingungen, was sich nicht nur auf die Festigkeit des Kolbens nachteilig auswirkt, sondern auch zu starker Geräuschbildung beim Lauf des Motors führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile der bekannten Kolbenlagerung zu vermindern bzw. zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich der Kolbenboden auf der Pleuelstange abstützt.
Dadurch wird erreicht, daß die Kraftübertragung vom Kolbenboden direkt auf die Pleuelstange erfolgt und die Lagerstelle des Bolzens im Mantel des Kolbens damit erheblich entlastet wird. Dadurch ist es möglich, die Kolbenwand dünner auszuführen als bisher und gegebenenfalls noch beim Kolbenbolzen an Gewicht einzusparen. Außerdem werden durch den direkten Kontakt des Kolbenbodens mit dem Kopf der Pleuelstange Schwingungen des Kolbenbodens bei der Explosion im Zylinder vermieden, insbesondere weil im Moment der Explosion und damit des Auftretens des größten Druckes von dem Kolbenboden über die Pleuelstange bis zur Kurbelwelle eine gestreckte, massive und hohiraumfreie Kraftübertragung besteht, was sich durch größere Laufruhe des Motors und geringere Materialermüdung bemerkbar macht.
Die Erfindung und deren vorteilhafte Weiterbildunoen sollen anhand der Figuren näher beschrieben werden.
Die Figuren 1 und 3 zeigen jeweils einen senkrechten Schnitt durch einen Kolben gemäß der Erfindung, während die zugehörigen Figuren 2 bzw. 4 einen um 900 gedrehten senkrechten Schnitt durch den gleichen Kolben zeigen.
Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Kolben 1, der am Kolbenboden 2 zur Ausbildung eines geeigneten Verbrennungsraumes eine Vertiefung aufweist, ist in üblicher Weise in einer Querbohrung der Bolzen 3 angeordnet, der den Kolben 1 beweglich mit der Pleuelstange 6 verbindet. Der Bolzen 3 verläuft dabei durch den Kopf 7 der Pleuelstange 6. An der Oberseite des Kolbens 1 sind in üblicher Weise Nuten 8 zur Aufnahme von Kolbenringen vorgesehen.
Gemäß der Erfindung ist zwischen dem Kolbenboden 2 und dem Kopf 7 der Pleuelstange 6 ein Zwischenstück 9 angeordnet, das vorzugsweise aus Metall besteht. Dieses Zwischenstück 9 ist an der Innenseite des Kolbenbodens 2 befestigt und gleitet auf dem Kopf 7 der Pleuelstange 6.
Zur Verminderung der Reibung zwischen den Teilen 9 und 7 sind diese an den aufeinanderliegenden Flächen besonders bearbeitet, beispielsweise fein geschliffen. Durch das hochgeschleuderte Motoröl wird diese Gleitstelle zusätzlich geschmiert. Bei der Auf- und Abbewegung des Kolbens 1 im Zylinder machttdie Pleuelstange nur eine verhältnismäßig geringe Winkelbewegung, so daß nur ein verhältnismäßig kleiner Bereich des Pleuelstangenkopfes 7 zur Verminderung der Reibung bearbeitet sein muß.
Bei der Explosion im Zylinder wird fast die ganze auf den Kolbenboden 2 wirkende Kraft über das Zwischenstück 9 direkt auf die Pleuelstange 6 übertragen, so daß die zwischen der Wand des Kolbens und dem Bolzen 3 zu übertragenden Kräfte nur noch verhältnismäßig gering sind. Deshalb kann der Kolbenmantel verhältnismäßig dünn ausgeführt werden, was zu einer Verringerung des Kolbengewichtes führt. Zusätzlich kann der Bolzen 3 an den Enden mit Aushöhlungen zur Gewichtsverminderung versehen sein, da die Beanspruchung des Bolzens 3 wesentlich geringer ist als bei der bekannten Kolbenausbildung. Insbesondere bei Dieselmotoren entfällt die Verwendung verstärkter Kolbenbolzen.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 3 und 4 im Schnitt dargestellt. Hier ist zwischen dem Boden 2 des Kolbens 1 und dem Kopf 7 der Pleuelstange 6 kein Zwischenstück vorgesehen, sondern an den Kolbenboden 2 ist innen ein Ansatz 10 angeformt, der auf dem Kopf 7 der Pleuelstange 6 aufliegt.
Bei dieser Ausführungsform besteht auch der Bolzen 3 aus einem Rohr, in das ein Füllstück 4 eingeschoben wurde. Dieses Füllstück 4 besteht vorzugsweise aus einem Material mit anderen Eigenschaften als das Rohr 3. Beispielsweise besteht das Rohr 3 aus Stahl und das Füllstück 4 aus Leichtmetall.
Es soll noch betont werden, daß durch die Ausbildung des Kolbens gemäß der Erfindung nicht nur eine direkte Kraftübertragung vom Kolbenboden auf die Pleuelstange erfolgt, was zur Folge hat, daß der Kolbenmantel und der Bolzen leichter ausgeführt sein können und daß dadurch Schwingungen des Kolbenbodens vermieden werden, sondern daß auch durch die Erfindung eine bessere Wärmeableituna vom Kolbenboden 2 über die Pleuelstange an das Motoröl erzielt wird, wodurch die Lebensdauer des Kolbens weiter erhöht wird. Dies gilt insbesondere für Motoren mit hohen Verdichtungen, wie z.B. Dieselmotoren.
Leerseite

Claims

Ansprüche 1.) Kolben für Verbrennungsmotor, der mittels eines Bolzens beweglich mit einer Pleuelstange verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß der Kolbenboden (2) sich auf der Pleuelstange (6) abstützt.
2.) Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren Kolbenboden (2) und dem Kopf (7) der Pleuelstange (6) ein Zwischenstück (9) angeordnet ist.
3.) Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (9) aus Metall besteht.
4.) Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem inneren Kolbenboden (2) ein Ansatz (10) angeformt ist, der auf dem Kopf (7) der Pleuelstange (6) aufliegt.
5.) Kolben nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (10) oder das Zwischenstück (9) an der Auflagestelle auf dem Kopf (7) der Pleuelstange (6) die gleiche Breite wie dieser hat.
6.) Kolben nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (3) mindestens im Bereich des Pleuelstangenkopfes (7) einen Kern besitzt.
7.) Kolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (3) aus Vollmaterial besteht und im Bereich der Wand des Kolbens (1) Aushöhlungen (5) hat.
8.) Kolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (3) aus einem Rohr besteht, in dem ein Füllstück (4) angeordnet ist.
9.) Kolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück (4) aus einem Material besteht, dessen Eigenschaften von dem Material des Rohres abweichen.
10.) Kolben nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück (4) aus Leichtmetall besteht.