DE2717028C2 - Kolben für Hubkolben-Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben für Hubkolben-Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits ein Kolben für Hubkolben-Brennkraftmaschinen, insbesondere für Dieselmotoren, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen worden. Ein solcher Kolben ermöglicht eine gute Temperierung des Brennraumes nach einem vorgegebenen und dem jeweiligen Verbrennungsverfahrer· angepaßten Wärmebild, so daß neben einer Optimierung des Verbrennungsablaufes zwischen Kraftstoff und Verbrennungsluft einerseits auch eine geringere Belastung der Dicht- und Abstreifringe am Ringträger andererseits erzielt wird. Kolben dieser Art haben sich bisher hinsichtlich ihrer Eigenschaften in bezug auf das Verbrennungsverfahren und die Beanspruchung der Dicht- und Abstreifringe gut bewährt, dennoch erscheint es angebracht, im Hinblick auf die zunehmende Leistungssteigerung der Brennkraftmaschinen auch deren Statik einer erneuten Überprüfung zu unterwerfen (Deutsches Patent 25 43 478).

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen solchen Kolben dahingehend weiterzubilden, daß seine Statik mit dem geringstmöglichen Materialaufwand sicher gegeben und für jeden Kolbendurchmesser einfach bestimmbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch diese Maßnahmen wird ein Kolben geschaffen, der aufgrund der weitgehend rotationssymmetrischen Ausbildung seiner einzelnen Abschnitte leicht hergestellt werden kann. Der so gebildete Kolben kann sowohl als Drehteil als auch als Gußteil einfach gestaltet und aufgrund dieser Herstellungsart auch ausgewogener ausgeführt werden. Da dadurch auch Unwuchten und andere negative Beeinflussungen ausgeschaltet werden, kann ein so gefertigter Kolben auch exaktere

Laufeigenschaften in einem Zylinder gewährleisten.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Kolbens schematisch dargestellt Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kolben in der Ebene I-I in F i g. 2 und

Fig.2 eine Draufsicht auf einen Kolben gemäß

Der Kolben 1 wird im wesentlichen von einem Boden 2 mit einem sich anschließenden Ringträger 3 sowie einem diese beiden Teile mit einem Fuß verbindenden Stützmantel 5 gebildet Der Mantel 5 des Kolbens 1 ist als rotationssymmetrischer Kegelstumpf ausgeführt welcher mit seiner Basis dem Boden 2 und mit seinem Kegelstumpf dem Fuß 4 zugewandt ist An den Stumpf des Stützmantels 5 sind symmetrisch zu einer durch die Mitte des Kolbens 1 führenden Längsebene X zwei Schenkel 6, 7 angebracht, welche mit Augen 8, 9 für einen angedeuteten Bolzen 10 ausgestattet sind und über die der Kolben mittels des Bolzens mit einem Führungsteil 11 verbunden ist Das Führungsteil 11, welches vorzugsweise als Ring ausgeführt ist, weist neben zwei Lagerstellen 12,13 für den Bolzen 10 einen nur Normalkräfte auf eine Zylinderwand 14 der Brennkraftmaschine übertragenden Mantel 15 auf, über den der Kolben 1 insbesondere dessen Ringträger 3 an der Zylinderwand 14 geführt wird. Durch die Teilung von Kingträger 3, Stützman-.el 5 mit Boden 2 einerseits und Führungsteil 11 andererseits ist es möglich, den Ringträger 3 von solchen Normalkräften, die schräg zur Zylinderwand 14 wirken, zu entlasten, so daß der Ringträger unter geringerer Beanspruchung seiner Dicht- und Absireifringc 16, 17 die ihm zufallenden Aufgaben besser wahrnehmen kann.
Um dem Kolben 1 die eine hohe Lebensdauer ermög-Iichende Statik zu verleihen, weist der Stützmantel 5 des Kolbens 1 nicht nur die kegelstumpfförmige Form auf, sondern der Mantel stützt sich am Boden 2 des Kolbens auch so ab. daß seine dem Boden zugewandte Stützfläche 18 im Bereich des Schwerkreises 19 des Durchmcssers 20 des Kolbens liegt. Unter Schwerkreis 19 ist dabei ein Teilkreis um eine Rotationsachse Vdes Kolbens 1 /u verstehen, der etwa dem 0,7fachen des Durchmessers 20 des Kolbens entspricht. Eine zweite Stützfläche 21 des Mantels 5 im Bereich des Fußes 4 des Kolbens 1 liegt in einer Querebene, die zwischen dem Mantel und den Wurzeln der Schenkel 6 verläuft und durch die der Kegelstumpf des Kolbens bestimmt wird. Diese Querebene erstreckt sich durch die Rotationsachse Ym\\ einer Länge 22, die etwa dem halben Durchmesser des Schwerkreises 19 bzw. der Stützfläche 18 des Mantels 5 am Boden 2 entspricht. Die Stützflächen am Boden 2 und am Fuß 4 des Mantels 5 können vorzugsweise gleiche Flächen aufweisen, so daß sie auch gleich, insbesondere vom Gasdruck, belastet werden, ohne daß der Mantel 5 durchknickt. In der dargestellten Ausführung ist innerhalb des Stützmantels 5 ein Brennraum 23 angeordnet, und es ist dieser Brennraum der Einfachheit halber kugelförmig ausgeführt Dies schließt nicht aus. den Kolben 1 auch ohne Brennraum innerhalb seineb Mantels 5 auszuführen.

Um einen Wärmefluß vom Brennraum 23. in diesem Fall innerhalb des Stützmantels 5, auf den Ringträger 3 weitgehend zu unterbinden, ist im Bereich des Schwerkreises 19 am Boden 2 des Kolbens 1 eine ringförmige Engstelle 24 vorgesehen, über die der Ringträger mit dem Boden verbunden ist. Dadurch wird der Wärmefluß aus dem Bereich der Mitte des Brennraumes 23 radial nach außen so weit gedrosselt, daß der Ringträger 3

weniger durch die Verbrennungswärme beansprucht wird, so daß der erste Dichtring 16, der einer durch den Boden 2 gehenden Ebene 2i> am nächsten liegt, nur geringfügig weiter von dieser entfernt als dit Stützfläche 18 des Mantels 5 am Boden 2 angebracht zu werden braucht. Die Engstelle 24 zwischen Boden 2 und Ringträger 3 weist eine Stärke auf, die geringer als der Abstand 26 des ersten Dichtringes 16 am Ringträger 3 Λ>η der Ebene 25 sein kann. In Fällen, in denen der StPumanie! 5 nur schalenförmig und mit dünnerer Wandstär- :o ke ausgeführt wird, die Flächen der Stützflächen 18 und 21 am Boden 2 bzw. am Fuß 4 des Kolbens 1 aber gleich bis annähernd gleich sein sollen, ist es möglich, die Stärke der Wand des Mantels derart zu verändern, daß der Querschnitt der Wand an der Stützfläche 18 am Boden 2 kleiner als der Querschnitt der Wand an der Stützfläche 21 am Fuß 4 ist Die Länge 27 des Stützmantels 5 reicht vor? der Stützfläche 5 bis zu der Stützfläche 21.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kolben für Hubkolben-Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, mit einem der Brenngaswärme ausgesetzten Boden und einem diesen mit einem nur Normalkräfte aufnehmenden Führungsteil verbindenden Stützmantel sowie einem Dicht- und Abstreifringe aufweisenden Ringträger, welcher über eine in Höhe des Bodens liegende Engstelle am Boden des Kolbens angeschlossen ist, wobei der Mantel an seinem dem Boden abgewandten Ende in einen von zwei gabelförmig ausgeführten Schenkeln gebildeten Fuß übergeht und die Schenkel symmetrisch zu einer durch die Mitte des Kolbens führenden Ebene angeordnet sowie mit Augen zur Aufnahme eines den Fuß mit dem ^cührungsteil gelenkig verbindenden Bolzens ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützmantel (5) als rotationssymmetrischer Kegelstumpf ausgeführt ist, bei dem der Durchmesser seiner Stützfläche (18) am Boden (2) zum Durchmesser seiner Stützfläche (21) am Fuß (4) im Verhältnis von etwa 2 :1 steht

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Wand des Stützmantels (5) am Fuß (4) breiter ist als am Boden (2).