[0001] Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
[0002] Ein derartiger Kolben ist in der EP 0 385 390 A1 beschrieben und weist typischerweise
Schaftflächen auf, die nicht in allen Bereichen entlang der Höhe des Kolbenschaftes
vollkommen zylindrisch und im Querschnitt kreisrund ausgebildet sind. Hierbei ist
der Kolbenschaft in einem oberen Bereich weitgehend zylindrisch gestaltet, um den
Raum für die in einem Verbrennungsmotor stattfindende Verbrennung abzuschließen. Zur
Gewichtsreduzierung des Kolbens sind die Bolzennaben für die Aufnahme des Pleuelbolzens
in Richtung des Durchmessers des Kolbenschafts nach innen zurückversetzt. Dadurch
werden die Bereiche der Bolzennaben, die für die Aufnahme des Kolbenbolzens unabdingbar
sind, von der Schaftfläche, also der äußeren Mantelfläche des Kolbens nach innen,
zu der Kolbenachse versetzt. Folglich kann in den äußeren Bereichen Material eingespart
werden, und es wird eine Gewichtsreduzierung erreicht.
[0003] Ein derartiger Kolben mit nach innen versetzten Bolzennaben muß jedoch auch auf Höhe
der Bolzennaben sowie unterhalb der Bolzennaben Schaftwandabschnitte aufweisen, mit
denen er nach dem Einbau in den Zylinder eines Verbrennungsmotors an der Zylinderwand
anliegt. Diese Schaftwandabschnitte, die auch als tragende Schaftwandabschnitte bezeichnet
werden, da sie für die Führung des Kolbens in dem Zylinder sorgen, sind somit in einem
unteren Bereich des Kolbenschafts an radial bezüglich der Bolzenachse gegenüberliegenden
Seiten, nämlich an der Druckseite einerseits und an der Gegendruckseite andererseits,
ausgebildet. An diesen Stellen sorgen diese Schaftwandabschnitte für eine Abstützung
des Kolbens bei der Auf- und Abbewegung in dem Zylinder, bei welcher der Kolben um
die Kolbenbolzenachse kippen kann. Insbesondere erfolgt bei dieser Kippbewegung im
oberen und im unteren Totpunkt ein Wechsel hinsichtlich derjenigen Seite, mit welcher
der Kolben an der Zylinderwand anliegt, von der Druck- zur Gegendruckseite oder umgekehrt.
Diese Kippbewegung wird durch die tragenden Schaftwandabschnitte soweit wie erforderlich
eingeschränkt. Bei den gattungsgemäßen Kolben weist der Kolbenschaft in seinem unteren
Bereich Verbindungswände auf, die nach innen zurückgesetzt sind und in denen die Bolzennaben
liegen. Diese Verbindungswände reichen bis zum unteren Rand des Kolbenschafts. Somit
fehlt am unteren Rand des Kolbens ein umlaufender Ring, der so ausgebildet ist, daß
er die beiden gegenüberliegenden Schaftwandabschnitte miteinander verbindet.
[0004] Ein derartiger Kolben gewährleistet durch die Materialeinsparung in den Bereichen
außerhalb der zurückversetzten Bolzennaben die Möglichkeit, das Gewicht des Kolbens
beträchtlich zu reduzieren.
[0005] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem derartigen Kolben das Gewicht
weiter zu verringern und gleichzeitig die an den Kolben hinsichtlich der Festigkeit
und der Geräuscharmut gestellten Anforderungen zu erfüllen.
[0006] Diese Aufgabe wird durch einen Kolben mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
[0007] Demzufolge sind die beiden Schaftwandabschnitte mit einer Abmessung in Umfangsrichtung,
also gewissermaßen einer Breite ausgebildet, die sich in Richtung der Kolbenachse,
also über die Höhe des Kolbens, verändert. Ferner sind die Verbindungswände derart
gestaltet, daß sie dem Verlauf der in Richtung der Kolbenachse verlaufenden Ränder
der Schaftwandabschnitte folgen. Erfindungsgemäß ist die Breite der beiden Schaftwandabschnitte
zum unteren Ende des Kolbenschafts hin größer werdend ausgebildet ist. Die beiden
Verbindungswände somit schräg und derart zueinander geneigt ausgebildet, daß ihr Abstand
in einem unteren Bereich größer ist als in einem oberen Bereich. Mit anderen Worten
verlaufen die Verbindungswände gewissermaßen konisch zueinander. Durch die erfindungsgemäß
sich über die Höhe des Kolbens verändernde Breitenabmessung der Schaftwandabschnitte
kann erreicht werden, daß insbesondere in denjenigen Zonen, in denen die Schaftwandabschnitte
schmäler ausgebildet werden können, weiteres Material eingespart werden kann. Die
mögliche Gewichtsreduzierung beträgt für den erfindungsgemäßen Kolben bis zu 15%.
[0008] Erfindungsgemäß sind die Schaftwandabschnitte derart gestaltet, daß sie insgesamt
als tragende Schaftwandabschnitte gestaltet sind, und an den Schaftwänden keine Zonen
ausgebildet sind, die zur Abstützung des Kolbens an der Zylinderinnenwand keinen Beitrag
leisten. Derartige Bereiche sind folglich für die Festigkeit nicht erforderlich und
werden gemäß der Erfindung ausgespart. Hierbei handelt es sich insbesondere um diejenigen
Bereiche, die um mehr als 0,2 mm gegenüber der Zylinderwand zurückgesetzt sind. Ebenso
kann der Verlauf der Schaftwandabschnitte an die an die Elastizität des Kolbens gestellten
Anforderungen angepaßt werden.
[0009] Gleichzeitig kann dadurch, daß die tragenden Schaftwandabschnitte soweit erforderlich
vorhanden sind, eine gute Laufeigenschaft für den Kolben gewährleistet werden. Insbesondere
kann dies beispielsweise ohne eine Verkürzung des Kolbenschaftes erreicht werden,
die eine mögliche Maßnahme zur Gewichtserleichterung darstellt, jedoch die Gefahr
birgt, daß die Kolbengeräusche durch Kippen im kalten Zustand erheblich zunehmen.
Ferner kann durch die erfindungsgemäße bereichsweise Zurücksetzung im Bereich der
Schaftwandabschnitte eine Verringerung der Wanddicke oder ein weiteres Zurücksetzen
der Bolzennaben vermieden werden, was zwar eine Gewichtseinsparung bewirkt, aber die
Festigkeit des Kolbens erheblich verringert. Mit der Erfindung wird folglich der Kolben
gemäß der EP 0 385 390 A1 dahingehend verbessert, daß die bei diesem Kolben über die
gesamte Höhe mit einer gleichbleibenden Breite ausgebildeten Schaftwandabschnitte
bereichsweise derart verschmälert werden, daß eine merkliche Gewichtsreduzierung ohne
Einbußen bei der Festigkeit und den Abstützeigenschaften in dem Zylinder erreicht
wird. Wie erwähnt, sind die Verbindungswände dem Verlauf der seitlichen Ränder der
Schaftwandabschnitte angepaßt ausgebildet.
[0010] Wie erwähnt, sind die beiden tragenden Schaftwandabschnitte hinsichtlich ihrer Abmessung
in Umfangsrichtung nach oben verjüngend ausgebildet. Dies bedeutet, daß die Schaftwandabschnitte
in einer Seitenansicht weitgehend als umgekehrtes T gestaltet sind, und in einem unteren
Bereich deutlich breiter ausgeführt sind als in einem oberen Bereich, in dem sie an
den in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildeten Bereich des Kolbenschafts angrenzen.
Ferner sind bei dieser bevorzugten Ausführungsform die beiden Verbindungswände nach
oben zueinander geneigt ausgebildet. Folglich ist der Abstand zwischen den beiden
Verbindungswänden in einem unteren Bereich größer als in einem oberen Bereich, und
durch die Anpassung der Ausrichtung der beiden Verbindungswände an die seitlichen
Ränder der Schaftwandabschnitte wird erreicht, daß die Festigkeit der zum Tragen erforderlichen
Schaftwände gewährleistet ist.
[0011] Wie erwähnt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, möglichst viel Material und somit
Gewicht einzusparen, so daß es grundsätzlich denkbar ist, bei selbstverständlich weitgehend
fließenden Übergängen die tragenden Schaftwandabschnitte in all denjenigen Bereichen
auszusparen, die für die Abstützung an der Zylinderinnenwand nicht erforderlich sind.
[0012] Zwar ist es aus der US 5 076 225 bekannt, bei einem Kolben, der sowohl im oberen
Bereich als auch im unteren Bereich in Umfangsrichtung einen kreisrunden Querschnitt
aufweist und somit eine erhöhte Stabilität auch in seinem unteren Bereich aufweist,
die Schaftwandabschnitte mit einer über die Höhe des Kolbenschafts veränderlichen
Breite zu versehen. Ein derartiger Kolben kann jedoch nicht mit dem gattungsgemäßen
Kolben verglichen werden, da bei diesem Kolben durch den an seinem unteren Ende ausgebildeten
umlaufenden Ring die Stabilität des Kolbens auch in einem unteren Bereich stets gewährleistet
ist. Folglich können hierbei die Schaftwandabschnitte ohne weiteres mit einer veränderlichen
Breite ausgebildet werde, ohne die Stabilität des Kolbens zu gefährden. Diese Maßnahme
ist für den gattungsgemäßen Kolben jedoch hinsichtlich seiner Festigkeit und der Gewährleistung
der Abstützung in der Zylinderinnenwand wesentlich bedenklicher und kann erfindungsgemäß
lediglich dadurch ausgeglichen werden, daß die Verbindungswände dem Verlauf der in
Richtung der Kolbenachse verlaufenden Ränder der Schaftwandabschnitte folgend ausgebildet
sind.
[0013] Ein ähnlicher Kolben ist aus der DE 41 22 921 A1 bekannt. Hierbei sind die Schaftwandabschnitte
weitgehend X-förmig gestaltet, wobei der untere Bereich wiederum durch einen am unteren
Rand des Kolbens umlaufend ausgebildeten Ring gebildet wird. Der Schaft wird also
stellenweise ausgespart, und die Verbindungswände werden im Bereich der Aussparungen
ebenso ausgenommen. Hierdurch wird jedoch die Festigkeit der Schaftwandabschnitte
dahingehend beeinträchtigt, daß die Schaftfläche nicht immer vollständig an der Zylinderwand
anliegt. Dies wird vielmehr erst durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Verbindungswände
erreicht, die an keiner Stelle ausgespart sind, sondern für eine Abstützung der tragenden
Schaftwandabschnitte dem Verlauf deren seitlicher Ränder folgen.
[0014] Ferner ist in der US 4,856,417 ein Kolben beschrieben, durch den ein Kolbenklappern
verringert werden soll. Hierbei sind die Schaftwandabschnitte insgesamt nach unten
verjüngend ausgebildet, wobei auch aus dieser Druckschrift kein Hinweis dahingehend
entnehmbar ist, daß die Schaftwandabschnitte auf die tragenden Schaftwandabschnitte
reduziert werden können und somit nach obenhin verjüngend ausgebildet werden können,
was gemäß der Erfindung zu erheblichen Gewichtseinsparungen führt.
[0015] Ferner beschreibt die US 5,448,942 einen Kolben, dessen tragende Bereiche der Schaftwände
die Form eines umgekehrten T aufweisen. Die sonstigen, nicht tragenden Bereiche der
Schaftwände sind jedoch ebenfalls an diesem Kolben vorhanden, so daß dieser Kolben
hinsichtlich seines Gewichts nachteilig ist. Dies gilt in gleicher Weise für den Kolben
gemäß der US 5,058,489, bei dem ebenfalls die Schaftwände durch den eigentlichen Kontaktbereich
mit der Zylinderwand und weitere Bereiche gebildet werden, so daß der entstehende
Kolben unnötig schwer ist.
[0016] Obwohl für den erfindungsgemäßen Kolben grundsätzlich jedes für einen Kolben geeignete
Material denkbar ist, wird bevorzugt, den Kolben aus Leichtmetall, beispielsweise
Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, auszubilden, um das Gewicht des Kolbens durch
diese Wahl des Materials gering zu halten.
[0017] Es ist vorgesehen, die seitlichen Ränder der tragenden Schaftwandabschnitte im Verlauf
ihrer Verjüngung derart gekrümmt auszubilden, daß die Verbindungswände bezüglich ihres
Verlaufs in Richtung der Kolbenachse konvex gekrümmt sind. Folglich sind die beiden
Verbindungswände konvex gekrümmt ausgebildet, und die seitlichen Ränder der Schaftwandabschnitte
sind in der Seitenansicht nach außen gekrümmt.
[0018] Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
[0019] Bevorzugt sind die Schaftwandabschnitte demnach derart ausgebildet, daß sie im Bereich
ihrer gesamten Außenfläche als tragende Schaftwandabschnitte für die Abstützung des
Kolbens an einer Zylinderinnenwand sorgen. Dadurch kann, wie beschrieben, für die
Schaftwandabschnitte jeweils für jede Stelle entlang der Höhe des Kolbenschafts diejenige
Breitenabmessung gewählt werden, die für die Führung des Kolbens unbedingt erforderlich
ist. Auf jegliche andere Bereiche der Schaftwandabschnitte, die derart gestaltet sind,
daß sie beim Einbau in einen Zylinder um mehr als 0,2 mm gegenüber der Zylinderwand
zurückgesetzt sind, kann verzichtet werden. Beim Einbau in den Zylinder mit dem genannten
Abstand zur Zylinderinnenwand leisten diese Zonen der Schaftwandabschnitte nämlich
keinen Beitrag zum Tragen und Abstützen des Kolbens an der Zylinderwand.
[0020] Für den erfindungsgemäßen Kolben wird ferner bevorzugt, daß der Kolbenschaft in seinem
oberen, über die zurückversetzten Bolzennaben überstehenden Bereich, an seiner Unterseite
ausgehöhlt ist. Diese Maßnahme wird dadurch ermöglicht, daß bei dem erfindungsgemäßen
Kolben die Bolzennaben soweit wie möglich von den Schaftwänden zurückversetzt sind.
Somit entsteht in diesem Bereich ein gewisser Überstand des oberen, zylindrischen
Kolbenbereichs. Diese Bereiche in der Zone der Kolbenbolzenachse sind für die Abstützung
des Kolbens nicht wesentlich, da der Kolben im wesentlichen nur um die Kolbenbolzenachse
kippen kann, so daß durch ein Aushöhlen des Überstandes über die Kolbenbolzenachse
weiter Material und Gewicht eingespart werden kann, ohne die Festigkeit und die Abstützung
des Kolbens zu gefährden.
[0021] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Bolzennaben
für die Verwendung mit einem Stufenpleuel an ihren zueinander gerichteten Seiten gestuft
ausgebildet sind. Diese Maßnahme ist für den erfindungsgemäßen Kolben insbesondere
dann geeignet, wenn die tragenden Schaftwandabschnitte nach oben hin verjüngt ausgebildet
sind. Dadurch sind die beiden Verbindungswände nach oben hin zueinander geneigt, so
daß auch diejenigen Zonen, in denen die Bolzennaben auszubilden sind, insbesondere
in einem oberen Bereich sehr weit nach innen versetzt sind. Um dennoch die notwendige
Stützfläche für den Kolbenbolzen zu gewährleisten, sind bei dieser bevorzugten Ausführungsform
die Bolzennaben, wie beschrieben, gestuft ausgebildet, so daß der Abstand zwischen
den Bolzennaben in einem oberen Bereich geringer ist als in einem unteren Bereich.
Dadurch ist trotz der weitgehenden Versetzung der Bolzennaben nach innen die notwendige
Stützfläche für den Kolbenbolzen gewährleistet. Bei Verwendung mit einem Stufenpleuel
bzw. einem Trapezpleuel, das folglich in einem oberen Bereich schmäler ausgebildet
ist als in einem unteren Bereich seiner Bolzennabe, kann durch den erfindungsgemäßen
Kolben in dieser Ausführungsform eine besonders vorteilhafte Gewichtseinsparung bei
Gewährleistung der Festigkeit und der Funktion erreicht werden.
[0022] Nachfolgend wird die Erfindung ausführlich anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Kolbens in einer ersten
Ausführungsform;
- Fig. 2
- eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Kolbens;
- Fig. 3
- eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kolbens in einer zweiten Ausführungsform;
und
- Fig. 4
- eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kolbens in einer dritten bevorzugten Ausführungsform.
[0023] Der in Fig. 1 dargestellte Kolben 10 weist einen Kolbenschaft 16 und einen oberen,
weitgehend zylindrisch ausgebildeten Bereich 14 auf. In diesem oberen Bereich 14,
d.h. dem Ringfeldbereich, kann der Kolben 10 mit einem oder mehreren partiell umlaufend
und parallel zum Kolbenboden verlaufenden Schlitzen versehen sein. Unterhalb des zylindrischen
Bereichs 14 sind die Bolzennaben 24 ausgebildet, die der Aufnahme des (nicht gezeigten)
Kolbenbolzens beim Zusammenbau des Kolbens mit einem (nicht gezeigten) Pleuel dienen.
[0024] Wie in Fig. 1 gut zu erkennen ist, sind bei dem gattungsgemäßen Kolben die beiden
Bolzennaben 24 jeweils in Richtung des Durchmessers des Kolbenschafts 16 zurückgesetzt,
so daß am unteren Ende des oberen Bereichs 14 des Kolbens 10 ein Überhang 26 entsteht.
Durch diese Zurücksetzung der
[0025] Bolzennaben 24 kann im Bereich unterhalb des Überhangs 26 an dem gattungsgemäßen
Kolben Material eingespart werden, so daß auch das Gewicht des Kolbens 10 reduziert
werden kann.
[0026] In einem unteren Bereich des Kolbens sind ferner zwei einander gegenüberliegende
Schaftwandabschnitte 16 ausgebildet, die den Kolbenschaft bilden. In der Zeichnung
ist nur der gemäß der gewählten Orientierung des Kolbens 10 vorne befindliche Schaftwandabschnitt
16 zu erkennen. Die beiden Schaftwandabschnitte 16 sind durch zwei Verbindungswände
18 miteinander verbunden, die jeweils zwischen den seitlichen Rändern 20, 22 der Schaftwandabschnitte
16 ausgebildet sind. In der für die Fig. 1 gewählten Darstellung ist von den beiden
Verbindungswänden 18 wiederum nur diejenige Verbindungswand 18 zu erkennen, die den
gemäß Fig. 1 linken Rand 20 des vorderen Schaftwandabschnitts 16 mit dem entsprechenden
Rand 20 des hinteren Schaftwandabschnitts verbindet. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist,
reichen die beiden Verbindungswände 18 bis zum unteren Rand des Kolbenschafts und
sind nach innen zurückversetzt. In den beiden Verbindungswänden 18 liegen ferner die
Bolzenenden 24.
[0027] Erfindungsgemäß sind die beiden Schaftwandabschnitte 16 mit einer Abmessung in Umfangsrichtung,
also gewissermaßen einer Breite ausgebildet, die sich in Richtung der Kolbenachse
verändert. Durch diese Maßnahme ist es erfindungsgemäß möglich, in denjenigen Bereichen
der Schaftwandabschnitte 16, die für die Abstützung des Kolbens an einer Zylinderinnenwand
nicht erforderlich sind, weiteres Material und damit Gewicht einzusparen. Erfindungsgemäß
sind die beiden Verbindungswände 18 ferner derart ausgebildet, daß sie dem Verlauf
der in Richtung der Kolbenachse verlaufenden Ränder 20, 22 der Schaftwandabschnitte
16 folgen. Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, bei der die beiden Schaftwandabschnitte
16 nach oben hin verjüngend ausgebildet sind, ergibt sich somit eine Anordnung der
Verbindungswände 18, bei der diese nach oben hin zueinander geneigt angeordnet sind.
Mit anderen Worten befinden sich die Verbindungswände 18 gewissermaßen in einer schrägen
Stellung.
[0028] Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind die seitlichen Ränder 20, 22
der tragenden Schaftwandabschnitte 16 ferner konvex gekrümmt gestaltet. Folglich sind
auch die Verbindungswände 18 im Bereich ihrer Oberfläche, also im Verlauf von dem
unteren Rand des Kolbens bis unterhalb dem Überhang 26 konvex gekrümmt.
[0029] In der Seitenansicht von Fig. 2 in einer Richtung senkrecht zu der Kolbenbolzenachse
28 ist der gekrümmte Verlauf der seitlichen Ränder 20, 22 des vorderen Schaftwandabschnitts
16 nochmals gut zu erkennen. Ferner wird aus der Seitenansicht von Fig. 2 deutlich,
wie bei dem erfindungsgemäßen Kolben 10 die Bolzennaben 24 gegenüber dem Umfangsrand
des oberen Abschnitts 14 zurückversetzt sind, so daß ein Überhang 26 entsteht. Wie
erwähnt, bietet diese Zurückversetzung der Bolzennaben 24 die Möglichkeit, an den
links und rechts im Bereich der Bolzenachse 28 liegenden Zonen Material einzusparen.
[0030] Erfindungsgemäß wird die dadurch erreichte Gewichtsersparnis weiter erhöht, indem
die an bezüglich der Bolzenachse 28 radial gegenüberliegenden Seiten ausgebildeten
Schaftwandabschnitte 16 nicht über ihre gesamte Höhe eine Breite aufweisen, die der
zur Abstützung des Kolbens 10 erforderlichen breitesten Stelle entspricht. Vielmehr
ist der Schaftwandabschnitt 16 jeweils entlang seiner Höhe nur so breit ausgebildet,
wie es für die Abstützung des Kolbens 10 an einer Zylinderinnenwand erforderlich ist.
Beispielsweise kann gemäß der in Fig. 2 dargestellten nach oben sich verjüngenden
Gestaltung der tragenden Schaftwandabschnitte 16 eine weitere deutliche Gewichtsreduzierung
erreicht werden. Aus der Ansicht von Fig. 2 wird ferner nochmals verdeutlicht, daß
an dem erfindungsgemäßen Kolben 10 an dessen unterem Rand kein im Querschnitt kreisrunder
Bereich ausgebildet ist, der in seinen Abmessungen dem oberen Bereich 14 entspricht.
Ferner sind an dem Kolben 10 entlang seines Umfangs die beiden Verbindungswände 18
zurückversetzt ausgebildet.
[0031] In Fig. 3 ist eine vorteilhafte Weiterbildung des in den Fig. 1 und 2 dargestellten
Kolbens 10 gezeigt. Zum einen ist in der im Bereich der Kolbenachse 30 genommenen
Schnittdarstellung von Fig. 3 nochmals der erfindungsgemäße schräge Verlauf der beiden
Verbindungswände 18 zu erkennen. Hierbei ist aus dem konvex gekrümmten Verlauf der
Verbindungswände 18 zu erkennen, daß der Verlauf der (nicht gezeigten) Ränder 20,
22 der Schaftwandabschnitte 16 in etwa dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Verlauf entspricht.
Ferner ist in der Schnittdarstellung zu erkennen, daß die beiden Bolzennaben 24 jeweils
von dem äußeren Rand des oberen Bereichs 14 zurückversetzt sind, jedoch über ihre
gesamte Höhe entlang der Kolbenachse 30 die gleiche Breite aufweisen.
[0032] Der in Fig. 3 dargestellte Kolben 10 ist ferner im Bereich des Überhanges 26 des
oberen Bereichs 14 über die Bolzennaben 24 mit Aushöhlungen 32 versehen. Diese Aushöhlungen
können deshalb ausgebildet werden, weil der obere Bereich 14, wie beschrieben, in
diesem Bereich einen Überhang 26 aufweist. Ferner ermöglicht die Schrägstellung der
Verbindungswände 18, welche die Breite des Überhangs 26 vergrößert, die Ausbildung
der Hohlräume 32. Diese Hohlräume können entweder durch Ausfräsen des gegossenen Kolbens
oder durch geeignete Gießkeme bereits beim Gießen ausgebildet werden. Durch diese
Maßnahme kann durch die Materialeinsparung im Bereich der Hohlräume 32 für den erfindungsgemäßen
Kolben 10 eine weitere Verminderung seines Gewichts erreicht werden.
[0033] In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kolbens 10 dargestellt.
In dieser Ausführungsform eignet sich der Kolben 10 für die Verwendung mit einem (nicht
gezeigten) Stufenpleuel. Bei einem Stufenpleuel ist die Öse, in welcher der Kolbenbolzen
aufgenommen wird, in einem oberen Bereich schmaler ausgebildet als in einem unteren
Bereich. Dementsprechend sind die Bolzennaben 24 der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kolbens 10 gestaltet. Dies bedeutet, daß die inneren Ränder
34 der Bolzennaben 24 derart gestaltet sind, daß sie in einem oberen Bereich einen
geringeren Abstand aufweisen, als in einem unteren Bereich. Durch diese Maßnahme kann
auch für den Fall, daß die Bolzennaben sehr weit zurückgesetzt sind, beispielsweise
bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform, bis zu den seitlichen Rändern 20,
22 des Schaftwandabschnitts 16, für eine genügend große Lagerfläche für den Kolbenbolzen
gesorgt werden. Dies wird durch die Verbreiterung der Bolzennaben 24 in deren oberen
Bereichen erreicht. Entsprechendes gilt auch für sogenannte Trapezpleuel.
[0034] Es sei noch angemerkt, daß die Verbindungswände 18 nicht unbedingt derart gerade
zwischen den zu verbindenden Schaftwandabschnitten 16 ausgebildet sein müssen, daß
in den Seiten- und Querschnittsansichten der Fig. 2 bis 5 ausschließlich deren Umrisse
erkennbar sind. Vielmehr können die Verbindungswände 18 im Bereich der Bolzennaben
24 nach außen ballig ausgebildet sein, so daß in einer Unteransicht ein nach außen
gekrümmter "Grundriß" der Verbindungswände 18 erkennbar wäre. Erfindungswesentlich
ist jedoch, daß die Verbindungswände 18 hinsichtlich ihres in den Seiten- und Schnittansichten
zu erkennenden Umrisses der über die Höhe des Kolbens 10 sich verändernden Breite
der Schaftwandabschnitte 16 folgen. Hierdurch kann trotz der Aussparung der Schaftwandabschnitte
18 in den für die Abstützung nicht erforderlichen Zonen eine hinreichende Festigkeit
des erfindungsgemäßen Kolbens 10 gewährleistet werden.
1. Kolben (10), insbesondere aus Leichtmetall, mit:
- einem Kolbenschaft (16),
- einem oberen, den Kolbenboden bildenden, im wesentlichen zylindrischen Bereich (14),
- Bolzennaben (24), die in Richtung der Bolzenachse (28) zu der Kolbenachse (30) zurückgesetzt
sind,
- zwei dadurch in einem unteren Bereich des im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Bereichs (14)
an radial bezüglich der Bolzenachse (28) gegenüberliegenden Seiten ausgebildeten Schaftwandabschnitten
(16), und
- zwei die Schaftwandabschnitte (16) verbindenden Verbindungswänden (18), die zurückgesetzt
sind, in denen die Bolzennaben (24) liegen, und die bis zum unteren Rand des Kolbenschafts
reichen,
dadurch gekennzeichnet, daß
- die beiden Schaftwandabschnitte (16) als tragende Schaftwandabschnitte ausgebildet
sind, und daß diejenigen Bereiche der Schaftwandabschnitte, die zur Abstützung des
Kolbens (10) an der Zylinderinnenwand keinen Beitrag leisten, ausgespart sind,
- die beiden Schaftwandabschnitte (16) seitliche Ränder (20, 22) aufweisen, die in
weitgehend übereinstimmender Weise hinsichtlich ihrer Abmessung in Umfangsrichtung
nach oben verjüngend ausgebildet sind,
- die Verbindungswände (18) dem dadurch bestimmten Verlauf der in Richtung der Kolbenachse (30) verlaufenden Ränder (20,
22) der Schaftwandabschnitte (16) derart folgen, daß sie nach oben zueinander geneigt
sind,
- die seitlichen Ränder (20, 22) der tragenden Schaftwandabschnitte (16) im Verlauf
der Verjüngung gekrümmt ausgebildet sind, und
- die Verbindungswände (18) bezüglich ihres Verlaufs in Richtung der Kolbenachse konvex
gekrümmt ausgebildet sind.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaftwandabschnitte (16) derart ausgebildet sind, daß sie im Bereich ihrer gesamten
Außenfläche als tragende Schaftwandabschnitte (16) für die Abstützung des Kolbens
(10) an der Zylinderwand sorgen.
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kolben (10) in dem oberen, über die zurückversetzten Bolzennaben (24) überstehenden
Bereich (26) an seiner Unterseite (32) ausgehöhlt ist.
4. Kolben nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bolzennaben (24) für die Verwendung mit einem Stufenpleuel bzw. Trapezpleuel an
ihren zueinander gerichteten Seiten (34) derart ausgebildet sind, daß der Abstand
zwischen den Bolzennaben (24) in einem oberen Bereich geringer ist als in einem unteren
Bereich.
1. Piston (10), especially made of light metal, with:- a piston shaft (16),
- an upper essentially cylindrical area (14) forming the piston base,
- pin bosses (24), which are set back from the piston axis (30) in the direction of
the pin axis (28),
- two shaft wall sections (16) thus constructed in a lower section of the essentially
cylindrically constructed area (14) on radially opposite sides in relation to the
pin axis (28), and
- two connecting walls (18) connecting the shaft wall sections (16), which are set
back, in which the pin bosses (24) lie and which extend as far as the lower edge of
the piston shaft,
characterised in that
- the two shaft wall sections (16) are constructed as supporting shaft wall sections
and that those areas that offer no assistance to the support of the piston (10) on
the cylinder inner wall are left open,
- the two shaft wall sections (16) have lateral edges (20, 22), which are constructed
to taper upwards in the direction of circumference in a largely corresponding manner
with respect to their dimension, and
- the connecting walls (18) follow the thereby determined course of the edges (20,
22) of the shaft wall sections (16) running in the direction of the piston axis (30)
in such a way that they incline upwards towards each other, and
- the lateral edges (20, 22) of the supporting shaft wall sections (16) are constructed
to be curved in the course of their taper, and
- the connecting walls (18) are constructed to be curved convexly in the direction
of the piston axis.
2. Piston according to claim 1, characterised in that the shaft wall sections (16) are constructed in such a way that in the area of their
overall outer surface they ensure the support of the piston (10) on the cylinder wall
as supporting shaft wall sections (16).
3. Piston according to claim 1 or 2, characterised in that the piston (10) is hollowed out on its underside (32) in the region (26) overlapping
the set back pin bosses (24).
4. Piston according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pin bosses (24) are constructed for use with a stepped connecting rod or trapezoidal
connecting rod on its sides (34) turned towards each other, in such a way that the
distance between the pin bosses (24) is smaller in an upper area than in a lower area.
1. Piston (10), en particulier en métal léger, comprenant :
- un fût de piston (16),
- une zone supérieure (14) essentiellement cylindrique, formant le fond du piston,
- des moyeux de goujons (24) qui sont en retrait en direction de l'axe de goujon (28)
vers l'axe du piston (30),
- deux tronçons de parois de fût (16) réalisés de ce fait dans une région inférieure
de la zone essentiellement cylindrique (14) sur des côtés radialement opposés par
rapport à l'axe de goujon (28), et
- deux parois de liaison (18) reliant les tronçons de parois de fût (16), lesdites
parois étant en retrait et s'étendant jusqu'à la bordure inférieure du fût de piston,
et les moyeux de goujons (24) étant situés dans lesdites parois,
caractérisé en ce que :
- les deux tronçons de parois de fût (16) sont réalisés sous forme de tronçons de
parois porteurs, et en ce que celles des régions qui n'apportent aucune contribution au soutien du piston (10)
contre la paroi intérieure du cylindre sont évidées,
- les deux tronçons de parois de fût (16) comportent des bordures latérales (20, 22)
qui sont réalisés de manière à se rétrécir vers le haut et d'une manière largement
identique en ce qui concerne leur dimension en direction périphérique,
- les parois de liaison (18) suivent le tracé ainsi défini des bordures (20, 22),
s'étendant en direction de l'axe de piston (30), des tronçons de parois de fût (16),
de telle manière qu'elles sont inclinées l'une vers l'autre en direction du haut,
- les bordures latérales (20, 22) des tronçons de parois de fût porteurs (16) sont
réalisées sous forme incurvée dans le tracé du rétrécissement, et
- les parois de liaison (18) sont réalisées de façon incurvée convexe pour ce qui
concerne leur tracé en direction de l'axe de piston (30).
2. Piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tronçons de parois de fût (16) sont ainsi réalisés qu'ils assurent le support
du piston (10) contre la paroi du cylindre, à titre de tronçons de parois de fût (16)
porteurs dans la région de la totalité de leur surface extérieure.
3. Piston selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le piston (10) est creux au niveau de sa face inférieure (32) dans la zone supérieure
(26) qui dépasse au-delà des moyeux de goujons (24) en retrait.
4. Piston selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour l'utilisation avec une bielle à gradins, ou respectivement une bielle en trapèze,
les moyeux de goujons (24) sont réalisés, au niveau de leurs côtés (34) tournés l'un
vers l'autre, de telle manière que la distance entre les moyeux de goujons (24) dans
une zone supérieure est inférieure à celle dans une zone inférieure.