TRUNK PISTON FOR AN INTERNAL-COMBUSTION ENGINE

Abstract: 1. Plunger piston for internal combustion engines and having a closed substantially cylindrical or cross-sectionally externally oval shank, the main axis of the oval in the oval shank extending at a right angle to the gudgeon pin axis, a vertical strip (2) engaging around one of the boss bores being set back slightly from the surface of the shank, the maximum width of these strips (2) being established by the design of the bearing surface portions (3) of the piston, characterised in that there is provided in the bearing surface zones (3), at the bottom shank end, on the pressure and counter-pressure side a recess (4) open towards the shank end and which may consist of a plurality of adjacently disposed individual recesses, of which the peripheral length corresponds to that of the relevant bearing surface portion (3) minus the widths of any bearing surface web (5) which may be left at the boundary with the set back strips (2) and in that the axial bounding surface of the recesses (4) axially adjacent the bearing portions (3) of the shank open out into the shank surface at an angle alpha of at least 90 degrees and of a maximum 150 degrees, calculated from the surface of the shank.

Description: Tauchkolben für Verbrennungsmotoren Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben für Ver brennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dabei bezieht sie sich speziell auf Kolben für grosse Motoren, bei denen die Kolbendurchmesser grösser als 160 mm sind. Der Grund für die streifenförmigen Zurücksetzungen im Bereich der Nabenbohrungen ist ein zweifacher. Zum einen dienen diese Zurücksetzungen dazu, dass das vom ölabstreifring von einem Vordringen in die Ringpartie abgehaltene öl nach unten abgeführt werden kann. Denn insbesondere in den Bereichen oberhalb der Nabenbohrungen können bei Grosskolben in der Regel aus Festigkeitsgründen keine in der Nähe des ölabstreifringes liegende in das Kolbeninnere führenden ölrück- laufbohrungen angebracht werden. Der zweite Grund besteht darin, daB der Kolben in:diesen Bereichen gegen ein durch eine Schaftverformung, z. B. Ovalisierung durch mechanische Kräfte, verursachtes Anlaufen seines Schaftes an die Zylinderlauffläche geschützt werden soll. Insbesondere bei einer Auslegung der Zurücksetzung zur sicheren Vermeidung eines Anlaufens kann die Ausnehmung eine Grösse erreichen, die dazu führt, dass in diesem Bereich das Schmieröl nicht nur abgeführt werden kann, sondern umgekehrt auch von unten in erheblich ver grösserter Menge an den ölabstreifring gelangt. Hierdurch kommt es dann zu erhöhtem ölverbrauch durch verstärkten Übertritt von Schmieröl über den ölabstreifring hinaus. Dieses Problem lässt sich zum Teil durch eine Verbesserung der Abstreifwirkung der ölringe lösen. Dennoch verbleibt letztendlich noch ein erhöhter blverbrauch. Einen solchen erhöhten ölverbrauch weiter zu vermeiden, bzw. möglichst ganz zu vermeiden, ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Gelöst wird diese durch eine Ausbildung des Kolbenschaftes nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Besonders wirksam ist diese Massnahme bei Kolben mit relativ grossen Durchmessern, etwa ab 160 mm, wie sie in grossen Motoren eingesetzt werden. Das Vorsehen der erfindungsgemässen Aussparungen am unteren Ende der Tragflächenbereiche des Kolbenschaftes beruht auf der Überlegung, dass das an den Kolben gelangende Schmieröl durch die Kurbelwelle aus dem Kurbelraum huptsächlich im Bereich der Kolbenkippebene an den Zylinder und das Schaftende des Kolbens herangetragen wird. Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens entsteht daher besonders in diesem Bereich am unteren Ende des Kolbenschaftes eine verstärkte blansammlung. Man kann sich dies so vorstellen, dass dieses öl in der Art einer "Bugwelle" vor dem unteren Schaftende verdrängt wird. Bei dem sich abwärtsbewegenden Kolben sorgen die Trägheitskräfte des öles dabei dafür, dass sich das öl längs des Umfanges des Schaftendes verteilt. Dadurch gelangt in erheblichem Masse öl in die seitlich im Bereich der Nabenbohrungen streifenförmig zurückgesetzten Schaftbereiche. Durch den im Vergleich zu den tragenden Schaftflächen relativ grossen Abstand zur Zylinderwand kann das öl dort in relativ grosser Menge ungehindert an den ölabstreifring gelangen. Die erfindungsgemässe Ausnehmung am Schaftende im Bereich der tragenden Schaftflächen soll nun dafür sorgen, dass das in diesem Bereich von unten an den Kolben gelangende bl bevorzugt in das Xolbeninnere gelenkt wird. Dies hat wiederum zur Folge, dass dieses öl nicht in Umfangsrichtung am Ende des Schaftes in die zurückgesetzten Seitenbereiche unterhalb der Nabenbohrungen gelangen kann. Auf diese Weise kann der an den zurückgesetzten Schaftbereichen bis an den ölabstreifring herangetragene öl fluss stark vermindert werden. In der Regel sind bei Grosskolben,die nicht mehr ohne Hilfsgeräte von Hand transportiert werden können, am Schaftende Fasen oder Eindrehungen vorgesehen. Diese haben hauptsächlich den Zweck, die an der Zylinderlaufbahn angrenzende untere Schaftkante vor Beschädigungen beim Transport oder der Montage des Kolbens zu schützen. Für den Fall, dass Kolben derartige Fasen oder Eindrehungen besitzen, müssen die erfindungsgemässen Ausnehmungen axial höher sein, als diese Fasen bzw. Eindrehungen. Denn nur so kann erreicht werden, dass das im Motorbetrieb an den Ausnehmungen anstehende öl nicht innerhalb dieser Fasen oder Eindrehungen umfangsmässig in die seitlich zurückgesetzten Schaftbereiche im Bereich der Nabenbohrungen ungehindert gelangen kann. Zweckmässigerweise sollte die Ausnehmung daher in axialer Richtung mindestens 50 % höher sein als solche Fasen oder Eindrehungen am Schaftende. Die axiale Höhe bei der Ausnehmung ist im übrigen im Prinzip an sich frei wählbar. Sie sollte jedoch höher als 5 % der Länge des Kolbenschaftes zwischen Bolzenachse und Schaftende sein. Um eine gezielte Ablenkung des öles in den Ausnehmungen in den tragenden Schaftbereichen des Kolbens in das Innere des Kolbens hinein noch zusätzlich zu fördern, ist es zweckmässig, die obere Begrenzungsfläche der Ausnehmungen in einem Winkel zwischen mindestens 900 und maximal 1500 gerechnet von der Schaftoberfläche auszubilden. Für die ablenkende Wirkung ist es dabei sogar besonders günstig, den unteren Wert dieses Winkels bereits mit 1500 anzusetzen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine Ansicht des erfindungsge mässen Kolbens Fig. 2 eine Ansicht des Kolbens in Richtung II nach Fig. 1. Der aus Aluminium bestehende Kolben 1 weist einen Durchmesser von 300 mm auf. Die zurückgesetzten seitlichen Streifen 2 können z. B. dadurch hergestellt werden, dass der Kolben in seiner Längsachse exzentrisch auf einer Drehbank eingespannt bearbeitet wird. Auf diese Weise ist der Kolbenschaft jeweils in der durch die Kolbenlängsachse und die Bolzenachse gehenden Ebene am stärksten zurückgesetzt. Zum Rand der Streifen 2 hin nimmt diese Zurücksetzung sodann kontinuierlich ab, bis der Durchmesser der tragenden Schaftbereiche erreicht ist. Jeder der tragenden Schaftbereiche 3 erstreckt sich umfangsmässig etwa 800 symmetrisch zur Kolbenkippebene, d. h. auf jeder Seite der Kolbenkippebene erstreckt sich dieser Teil um 400. Die erfindungsgemässen Ausnehmungen 4 erstrecken sich umfangsmässig nahezu über den gesamten Tragflächenbereich und lassen lediglich in Form seitlicher Stege 5 eine Grenze zu den seitlichen zurückgesetzten Streifen 2 verbleiben. Als Schutz gegen Beschädigung der unteren an die Zylinderlauffläche angrenzenden Schaftkante ist der Kolben 1 an seinem Schaftende mit einer umlaufenden Fase 6 versehen. Die Höhe einer solchen Fase beträgt z. B. 5 mm. In diesem Fall wird die erfindungsgemässe Ausnehmung 4 mit einer axialen Höhe von 8 mm gewählt. Die die obere Begrenzung der Ausnehmung 4 bildende Ringsegmentfläche 7 weist gegenüber der Zylinderlaufbahn einen Winkel a = 1050 auf. Durch die Neigung dieser Fläche kann das am unteren Schaftende abge streifte öl besonders gut in das Innere des Kolbens hineingelangen.

Claims: Patentansprüche 1. Tauchkolben für Verbrennungsmotoren mit geschlossenem im wesentlichen zylindrischen oder im Querschnitt aussen ovalen Schaft, wobei bei dem ovalen Schaft die Hauptachse des Ovals senkrecht zur Bolzenachse ver läuft und bei dem je ein eine der Nabenbohrungen umgreifender vertikaler Streifen (2) geringfügig aus der Schaftoberfläche zurückgesetzt ist, wobei die maximale Breite dieser Streifen-(2)durch die Aus legung der Tragflächenbereiche (3) des Kolbens fest gelegt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass in den Tragflächenbereichen (3) am unteren Schaftende auf der Druck- und Gegendruck seite je eine zum Schaftende offene Ausnehmung (4), die auch aus mehreren nebeneinanderliegenden Einzelausnehmungen bestehen kann, vorgesehen ist, deren Umfangslänge derjenigen des betreffenden Tragflächenbereiches (3) abzüglich jeweils an der Grenze zu den zurückgesetzten Streifen (2) verbleibender Tragflächen- Steg (5) -breiten entspricht. 2. Tauchkolben nach Anspruch 1 mit einem Kolbendurchmesser von grösser als 160 mm. 3. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Fase oder Eindrehung am Schaftende, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ausnehmungen (4) axial höher sind als die Fase bzw. Eindrehung (6). 4. Tauchkolben nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Ausnehmungen (4) axial mindestens 50 % höher sind als die Fase bzw. Eindrehung (6). 5. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die axiale Höhe der Ausnehmungen (4) 5 % der Länge des Kolbenschaftes zwischen Bolzenachse und Schaftende nicht überschreitet. 6. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die axial an die tragenden Schaftbereiche (3) an grenzende Begrenzungsfläche der Ausnehmungen (4) in einem Winkel von mindestens 900 und maximal 1500, ge rechnet von der Schaftoberfläche, in die Schaftober fläche einmündet. 7. Tauchkolben nach Anpruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der untere Grenzwert des Winkels mindestens 1050 be trägt.

Inventors: JUNGLING, KURT, Jüngling, Kurt
Applicants: MAHLE GMBH
Application year: 1985
Main classification: F02F3
IPC codes: F16J1, F02F3