DD144584A1

DD144584A1 - Kolben fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DD144584A1
Application number: DD79213938A
Authority: DD
Inventors: Friedrich Bauer
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1978-06-30
Filing date: 1979-06-27
Publication date: 1980-10-22
Also published as: DE2828749A1; FR2429897A1; JPS6229626B2; RO77466A; IN151839B; DE2828749C2; FR2429897B1; SU936824A3; IT1165129B; JPS5510099A; SE7905742L; US4383509A; GB2028464A; HU179765B; GB2028464B; IT7923945A0

Description

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Berlin,d.7.9.1979

.·:. ' . ; WPP 02 T/213 938

'; 55 758 27

Kolben für .Brennkraftmaschinen . . .

Anwendungsgebiet der Erfindung .

Die Erfindung bezieht sich auf Kolben für Brennkraftmaschinen, irisbesondere für Hochleistungs-Brennkraftmaschinen, mit mehreren Ringnuten für Kolbenringe und einer unterhalb der obersten Ringnut vorgesehenen,·, von dieser getrennten und nur zur Zylinderlauffläche hin offenen Ölfangnut.

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ein derartiger Kolben ist bereits durch die DE-PS 2 026 272 bekannt· Bei ihm dient die Ölfangnut erstmalig dazu,.das Ansetzen .von Ölkohle am Peuersteg, in der dem Verbrennungsraum am nächsten liegenden Ringnut und auch unter dieser zu vermeiden. Die Anordnung hat sich in der Praxis durchaus bewährt, wenn der Querschnitt der Ölfangnut ausreichend groß gewählt wird_e Besonders A^irkt sich dies, auf die dem Yerbrennungsraum am nächsten liegende Ringnut aus, ..daysie eine der am höchsten beanspruchten Partien des Kolbens darstellt j denn sie ist unmittelbar den im Zylinder herrschenden Temperaturen und über den Kolbenring nahezu dem vollen Verbrennungsdruck ausgesetzt, ' ;

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Aus.Festigkeitsgründen und unter Berücksichtigung der mechanischen und thermischen Verformung des Kolbens muß insbesondere bei niedrig b_auenden Kolben, bei denen die Ringpartie nicht ohne Yieiteres zu Lasten der Schaftlänge vergrößert werden kann, die Tiefe der Ölfangnut und damit ihr Querschnitt verhältnismäßig klein gehalten v/erden,, so daß die volle Wirkung oft nicht mehr gewährleistet ist·

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Ziel der Erfindung . :

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines hohe Gebrauchswerteigenschaften aufweisenden Kolbens für Brennkraftmaschinen»

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kolben der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß ohne Verlängerung der Ringpartie bei gleicher Bauteilfestigkeit der Querschnitt der Ölfangnut dennoch ausreichend groß gestaltet werden kann, damit sie ihren Zweck erfüllt·

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst j daß der Steg zwischen der obersten Ringnut und der Ölfangnut - im Querschnitt gesehen — als Träger mit konstanter Biegespannung ausgebildet ist, daß er an seiner Außenfläche davon abweichend eine der Fertigung angepaßte endliche Höhe aufweist und daß die innere Begrenzung der Ölfangnut zum Vermeiden eines erhöhtenKerbfaktors durch eine endliche Ausrundung gebildet wird«

Damit ist eine bestmögliche Ausnützung des Kolbenschaf te s zwischen der obersten und der darunter liegenden Ringnut gegeben«, und gleichzeitig sine tiefere Ausbildung der',. Öl-

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fangnut möglich, so daß die gestellte Aufgabe voll gelöst wird, Wesentlich bei dem Erfindungsgedanken ist dabei noch, daß auch gewisse Zugeständnisse an die^: Fertigung gemacht werden müssen, die genau abzuwägen sind* So weist beispielsweise der zwischen der obersten Ringnut und der Ölfangnut verbleibende Steg eine endliche Höhe auf, obwohl er nach der bekannten Formel für Träger gleicher Biegespannung spitz auslaufen müßte« .

Als Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß im Querschnitt gesehen — die Unterflanke der Ölfangnut zur Außenfläche des Kolbens hin eine leichte, den Quer-r schnitt der ölfangnut vergrößernde Schsgflache bildet und derart angeordnet ist, daß der unterhalb der Ölfangnut liegende Steg festigkeitsmäßig ausreichend dimensioniert ist« Die Schrägfläche wird dabei zum besseren Auffangen des Öles und zur besseren Bearbeitung bzw, leichteren Herstellung vorgesehen«

Handelt es sich um einen Kolben, bei dem die oberste Ringnut in einem eingegossenen Ringträger angeordnet ist, so wird schließlich vorgeschlagen«, daß bei der Wahl der endlichen Höhe für den Steg zwischen der obersten Ringnut und der Ölfangnut die Dauerfestigkeit der AIfinschicht zwischen den beiden unterschiedlichen Materialien zu berücksichtigen ist« Hauptsächlich wird es sich hier um.die Dauerfestigkeit der .Aifinschicht zwischen einem Kiresist-Eingträger und der verwendeten Aluminiumlegierung für. den Kolben handeln, .

Bei der erfiiidungsgemäßen ölfangnut bilden also im Quer^- schnitt gesehen die obere Begrenzungsfläche und die Unterflanke zustimmen die Form eines abgestumpften Keiles,

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der Neigungswinkel· der oberen Begrenzungsfläche etwa das 2,5-fache des Neigungswinkels der Unterflanke entspricht,

Ausführungsbeispiel "...'

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden»

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig» 1: einen Längsschnitt durch den oberen Teil eines Kolbens nach der Erfindung,

Fig« 2: die oberste Ringnut eines Kolbens mit dem darunterliegenden Steg im Schnitt, vorgesehen für ein Berechnungsbeispiel·

Gemäß Pig» 1 ist in einem nur zum Teil dargestellten Kolben 1 ein Ringträger 2 eingegossen, in dem sich eine dem Brennraum am nächsten liegende Ringnut 3 befindet« Unterhalb des Ringträgers 2 bildet ein im Querschnitt gesehen als Träger mit konstanter Biegespannung geformter Steg 4 die obere Begrenzungsfläche 5 einer Ölfangnut 6, die weiter von einer .Ausrundung 7 und einer unter-eineni Winkel ß schräg verlaufenden Unterflanke 8 eingesäumt ist ₀ Unterhalb der Ölfangnut 6 ist im Kolben 1 eine weitere, durch einen Steg 9 von ihr getrennte Ringnut 10 und schließlich noch eine Hut 11 für einen Ölabstreifring vorgesehen« Die Außenfläche 12 des Kolbens 1 liegt hier im Kolbenschliffbild,

In Figo 2 ist die oberste Ringnut 3 und der darunter liegende Steg 4 mit der oberen, unter einem Winkelet verlaufenden Begrenzungsfläche 5 der Ölfangnut dargestellte Der Steg 4 weist eine, der Fertigung angepaßte endliche Höhe H auf. Die

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vom obersten, nicht dargestellten Kolbenring auf den Steg 4 wirkende Kraft ρ ist als Streckenlast angenommen und durch Pfeile angedeutetV Die Situation als ebenes Modell zu be- ^; trachten, ist zulässig, so lange die Huttiefe wesentlich kleiner als der Kolbendurchinesser ist. Das Biegemoment M, , gemessen in einem Abstand χ von der Außenfläche 12 des KoI-

, ^p

bens 1 ergibt sich bekanntlich aus m-_K=p.s,x/2 = p_ox ,

" " '- - ' ' ' ' ο ^: ' / ^Mb

Die zulässige Biegespannung Oy errechnet sich auso, = -ψ—,

.'. -.- ' . ' · ' '- ' ., : ' bι "

wobei mit W, das Widerstandsmoment bezeichnet ist und bei

2 einem Rechteck W-. = h ergibt· h ist dabei die jeweilige Höhe des Steges 4 in einem gev/ählten Abstand x«

Somit läßt sich die jeweilige Höhe h des Steges 4 wie folgt feststellen, wenn man eine möglichst große Ölfangnut erreichen will: / :

h(x) = Xel/^r^- oder tang Ob

Claims

" ~ 6 - Berlin,d.7.9.1979 : WP P 02 T/213 938

Erfindungsanspruch _; -V-\^;/' . ;. . . ^: .·

Kolben für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Hochleistung s-Breionkraftmaschinen mit mehreren Ringnuten für Kolbenringe und einer unterhalb der obersten Ringnut vorgesehenen₉ von dieser getrennten und nur zur Zylinderlauf fläche hin offenen Ölfangnut, gekennzeichnet dadurch, daß der Steg (4) zwischen der obersten Ringnut (3) und der Ölfangnut (6) - im Querschnitt gesehen - als Träger mit konstanter Biegespannung ausgebildet ist, daß er an seiner Außenfläche (12) davon abdeichend eine der Fertigung angepaßte endliche Höhe (H) aufweist und daß die innere Begrenzung der Ölfangnut (6) zum Vermeiden eines erhöhten Kerbfaktors durch eine endliche Ausrundung (7X- gebildet

2* Kolben nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß — im Querschnitt gesehen - die Unterflanlce (8) der Ölfangnut (6) zur Außenfläche (12) des Kolbens (1) hin eine leichte, den Querschnitt der Ölfangnut (6) vergrößernde Schrägfläche bildet und derart angeordnet ist, daß der unterhalb der Ölfangnut C6), liegende Steg (9) festigkeitsmäßig ausreichend dimensioniert ist_o

3* Kolben nach Punkt 1, bei dem die oberste Ringnut in einem im Kolben eingegossenen Ringträger angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß bei der Wahl der endlichen Höhe (H) für den Steg (4) zv/isehen der obersten Ringnut (3) νζιδ. . der Ölfangnut (6) die Dauerfestigkeit der Alfinschicht-•Mndung zwischen den beiden unterschiedlichen Materialien zu berücksichtigen ist»

4*·Kolben nach Punkt 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß

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r- iäi Querschnitt gesehen - die obere Begrenzungsfläche (5) und die Unterflanke (8) der Ölfangnut (6) die Form eines abgestumpften Keiles bilden, und' daß der Ieigungswinkel (.<& ) der oberen Begrenzungsfläche (5) etwa das 2,5-fache des Neigungswinkels (ß) der Unterflanke (&) entspricht 0 - .

1 Sests Zeichnungen