DE19642109A1 - Gebauter Kolben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gebauten Kolben nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-PS 38 32 022 ist ein entsprechender Kolben mit einem Unterteil aus einem Aluminiumwerkstoff bekannt. Bei derartigen Kolben geht die Entwicklung hin zu Zünddrücken von mehr als 150 bar. Mit zunehmender Zünddruckbelastung erweist sich dabei die Belastung der Bolzennaben als zu hoch und es kann zu Nabenanrissen und Rissen in der Abstüt­ zung kommen. Dieses Problem wird bisher dadurch gelöst, daß das Unterteil ebenfalls aus einem Eisenwerkstoff herge­ stellt wird, wobei gegebenenfalls dann auch ein einstückig gegossener GGG-Kolben eingesetzt wird.

Nachteil dieser Lösung ist, daß auf den Gewichtsvorteil, den die Verwendung von Aluminium-Werkstoffen mit sich bringt, verzichtet wird.

Die Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, bei gattungsgemäßen Kolben die Naben- und Abstützungsfestigkeit sowie die Festigkeit im Bereich der Verschraubung zu erhö­ hen und dabei das Gewicht des Kolbens niedrig zu halten.

Dieses Problem wird bei gattungsgemäßen Kolben gelöst durch die Ausgestaltung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Da bei der erfindungsgemäßen Lösung am Kolbenunterteil nur die festigkeitsmäßig hochbelasteten Bereiche Nabe und gege­ benenfalls die Nabenabstützung aus Eisenwerkstoff bestehen, der Schaft und der die Kräfte vom Kolbenboden aufnehmende Unterteilboden jedoch weiterhin aus einem Aluminiumbasis- Werkstoff bestehen, weist der Kolben bei stark verbesserter Nabenbelastbarkeit ein niedrigeres Gewicht, als ein ver­ gleichbarer, komplett aus einem Eisenwerkstoff bestehender Kolben auf. Auf die bei gattungsgemäßen Kolben üblicherwei­ se zur Krafteinleitung ins Aluminium-Unterteil verwendeten Druckstücke kann vorteilhaft verzichtet werden, wenn, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, die Krafteinleitung der Verbindungsschrauben jeweils in den Eisenwerkstoff des Oberteils und der Naben bzw. der Nabenabstützung oder der Verbindungsplatten erfolgt.

Wenn die mit dem Unterteil verschraubten Bolzennaben aus Stahl bestehen, so wird vorzugsweise geschmiedeter Stahl verwendet. Aber auch Stahlguß kann die gestellten Anforde­ rungen erfüllen.

Gegenüber Kolben mit einem Unterteil aus Gußeisen ergeben sich außerdem Vorteile bezüglich der notwendigen Qualitäts­ kontrollen und im Bezug auf Werkstoff- und Gießfehler.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Kolben im Querschnitt (links in Bolzenrichtung, rechts in Druck-Gegendruck-Richtung)
Fig. 2 eine Untersicht, geschnitten auf Höhe der Bolzenachse.

Dabei ist die links oben dargestellte Schraube der Anschau­ lichkeit halber nicht lagerichtig eingezeichnet, sondern so, daß sie mit ihrem realen Teilkreis aufgebrochen darge­ stellt ist.

Ein gebauter Kolben 1 weist ein Stahloberteil 2 und ein Un­ terteil 3 aus einem Aluminiumbasis-Werkstoff auf. Am Unter­ teil 3 sind Bolzennaben 4 aus einem Eisenwerkstoff, die durch Gießen oder Schmieden hergestellt wurden mit einer einstückig angeformten Verbindungsplatte 5 mit vier Schrau­ ben 6 montiert. Die Krafteinleitung der vier Schrauben 6 erfolgt in das Stahloberteil 2 und in die Verbindungsplatte 5. Dabei wird das Unterteil 3 zwischen Stahloberteil 2 und Verbindungsplatte 5 verspannt. Die la­ gerichtige Positionierung von Oberteil 2 zu Unterteil 3 und Verbindungsplatte 5 zum Unterteil 3 wird durch Paßstifte 7 gewährleistet.

Als Verbindungsplatten 5 können sowohl - wie in Fig. 1 dargestellt - eine mit den beiden Naben 4 einstückige Plat­ te als auch je Nabe eine, also insgesamt zwei mit den je­ weiligen Naben einstückige Platten vorgesehen sein. Durch die Verbindungsplatte bzw. Platten wird insbesondere eine exakte Positionierung der Bolzennaben relativ zur Kolben­ mittelachse erleichtert.

Das Unterteil 3 besteht aus einem Schaft 8 und einem Unter­ teilboden 9, der in seinem Zentrum einen Kühlöldurchbruch 10 hin zu einem zentralen Kühlraum 11 aufweist.

Claims (5)

1. Gebauter Kolben mit einem Kolbenoberteil aus Stahl oder Gußeisen und einem Kolbenunterteil aus einem Werkstoff auf Aluminiumbasis, das einen Schaft und in seinem obe­ ren Bereich einen Unterteilboden mit mindestens einer Auflagefläche für das Kolbenoberteil aufweist und wobei das Kolbenunterteil und das Kolbenoberteil durch Schrauben miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) Bolzennaben (4) aus Gußeisen oder Stahl aufweist, die zumindest mit dem Kolbenunterteil (3) verschraubt sind.

2. Gebauter Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einstückig mit den jeweiligen Bolzennaben (4) Na­ benabstützungen aus Gußeisen oder Stahl vorhanden sind.

3. Gebauter Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzennaben (4) mit dem Oberteil (2) durch Schrauben (6) verbunden sind und die Krafteinleitung von den Schrauben (6) in die Bolzennaben (4) bzw. die Verbindungsplatte (5) und das Oberteil (2) erfolgt, so daß das Kolbenunterteil (3) zwischen den Bolzennaben (4) und dem Oberteil (2) eingespannt ist.

4. Gebauter Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bolzennaben (4) nur eine, gemeinsame Verbindungsplatte (5) aufweisen, so daß die Bolzennaben (4) und die Verbindungsplatte (5) einstückig sind.

5. Gebauter Kolben nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bolzennaben (4) je eine Verbindungsplat­ te (5) aufweisen.