DE1031052B - Kolben fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Kolben für Brennkraftmaschinen, insbesondere Zweitakt-Einspritzbrennkraftmaschinen, bei welchem der Kolbenbolzen am Ende der Pleuelstange befestigt und das Lager für den Bolzen als Gleitlager in einem besonderen Bolzenstuhl des Kolbens vorgesehen ist.

Bei Hochleistungsbrennkraftmaschinen ist eine voll befriedigende Ausführung der Kolbenbolzenlagerung als einfaches Gleitlager bisher nicht bekanntgeworden. Neben der Schwierigkeit der Schmierung, welche in einer ausreichenden Zufuhr des Schmieröls besteht, sind beim Kolbenbolzenlager noch die rein mechanischen und thermischen Belastungen bei einer ungünstigen Ausbildung des Druckverlaufs im Schmierölfilm die Ursache für einen unzulässigen Verschleiß. Wie die Erfahrung mit bekannten Konstruktionen gelehrt hat, tritt sehr leicht ein Fressen der Laufflächen des Koibenbolzenlagers ein. DieFreßneigung des Lagers kann selbstverständlich durch die Wahl hochwertiger Lagerwerkstoffe vermindert werden. Dieser Weg, den Schwierigkeiten zu begegnen, ist aber sehr kostspielig und erfordert höchste Genauigkeit in der Einhaltung der Materialeigenschaften. Es besteht daher die Aufgabe, durch eine geeignete Gestaltung im Zusammenhang mit einem preiswerten Lagerwerkstoff eine zufriedenstellende Kolbenbolzenlagerung als Gleitlager mit höchster Lebensdauer zu schaffen.

Für eine Kolbenbolzenlagerung der eingangs beschriebenen Art wurde vom gleichen Erfinder bereits der Vorschlag gemacht, den Kolbenbolzen aus weicherem Werkstoff herzustellen als das Lager. Durch diesen Vorschlag wird bereits ein bedeutender Fortschritt erreicht. Dies hängt damit zusammen, daß sich der Kolbenbolzen elastisch oder plastisch gegenüber der harten Lagerung verformt und während seiner ganzen Bewegung unter Last im wesentlichen die Art dieser Verformung beibehält. Betrachtet man nämlich das Kolbenbolzenlager von der Belastungsart auf Bolzen und Lager her, so ergibt es sich, daß bei der hier behandelten Bauart der Kolbenbolzenlagerung, bei der also der Kolbenbolzen am Pleuel fest angeordnet ist, die Lagerbüchse Umfangslast und der Kolbenbolzen Punktlast hat. Das soll heißen, daß die Stelle, an welcher die Lagerbüchse belastet wird, ihre Lage auf den Umfang der Lagerbüchse verändert, während dies beim Kolbenbolzen nicht der Fall ist. Dies ist der Grund dafür, daß der weiche Kolbenbolzen im Hinblick auf seine Haltbarkeit einer günstigen Verformung ausgesetzt ist, während die härtere Lagerung die wandernde Verformung aufnimmt.

Für das Kolbenbolzenlager eines thermisch hochbelasteten Verbrennungsmotors mit hohen Gasdrücken reicht die Gleitgeschwindigkeit an der Lagerfläche

Kolben für Brennkraftmaschinen

Anmelder:
Klöckner-Humboldt-Deutz

Aktiengesellschaft,
Köln-Deutz, Mülheimer Str. 149

Dipl.-Ing. Johann Keylwert, Köln-Kalk,
ist als Erfinder genannt worden

während der höchsten Belastung etwa im Bereich des oberen Totpunktes nicht aus, um rein hydrodynamisch als Folge der Gleitgeschwindigkeit einen Öldruck im Ölfilm des Lagerspaltes aufzubauen, der den Kolbenbolzen so im Gleichgewicht hält, daß die ansteigenden Gaskräfte, die auf den Bolzen wirken, eine fortschreitende Verringerung der ölfilmstärke und damit eine fortschreitende Annäherung der beiden Gegenflächen an der Lagerstelle verhindern können. Die Folge einer solchen fortschreitenden Annäherung ist, daß während jedes Lastspiels an einer Lagerstelle der reine flüssige Reibungszustand für einen bestimmten Bereich verlorengeht und ein Metallreibungszustand eintritt mit allen seinen bekannten Nachteilen. An den Stellen, wo Festkörperberührung eintritt, erfolgt örtlich eine große Temperaturerhöhung. Die eingangs erläuterte Aufgabe der neuen Erfindung kann nur gelöst werden, wenn es gelingt, die beim Arbeitsspiel in der Kolbenbolzenlagerung auftretende, örtliche, große Temperaturerhöhung schnellstens abzuschwächen.

Es ist nunmehr eine wenn auch für sich gesehen nicht neue Erkenntnis der Erfindung, daß ein einwandfrei arbeitendes Kolbenbolzenlager nur dann geschaffen werden kann, wenn die notwendigen Schmiernuten in dem Teil liegen, bei dem die Belastungsstelle nicht wandert, d. h. daß die Schmiernuten sich im Kolbenbolzen befinden müssen. Eine neue Erkenntnis der Erfindung ist es jedoch, daß im Zusammenhang mit der Regel für die Anordnung der Schmiernuten eine leichtmetallene Lagerung eines normalen harten Kolbenbolzens ohne weiteres möglich ist. Es wird daher gemäß der neuen Erfindung vorgeschlagen, daß die Gegenfläche für die Lagerung des Kolbenbolzens eine ununterbrochene Tragfläche aus Leichtmetall ist und daß die für die Schmierölzuführung erforderlichen Nuten in bekannter Weise im Kolbenbolzen angeordnet sind. Es ist nämlich, wie schon angedeutet, an sich

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bekannt, bei Kolbenbolzenlagerungen der hier in Rede stehenden Art die Schmiernuten im Kolbenbolzen anzuordnen. Bei diesen Kolbenbolzenlagerungen besteht die Lagerfläche jedoch nicht aus Leichtmetall.

Im Rahmen der Erfindung ist als Leichtmetall an Aluminium und Legierungen mit diesem, welche gute Laufeigenschaften besitzen, gedacht. Durch die Erfindung wird die vorteilhafte Wirkung erreicht, daß eine günstige Druckausbildung im Schmierölfilm der auf der Seite der mit Umfangslast beaufschlagten Lagerfläche durch keine Unterbrechungen, wie Rillen od. dgl. Vertiefungen, gestört wird und daß in Verbindung mit der preiswerten leichtmetallenen Ausführung der Lagerfläche einerseits die anfallende Reibungswärme vermindert und andererseits die noch anfallende Wärme in günstiger Weise von· der Lagerstelle abgeführt wird. Das Ergebnis ist also eine geringere Betriebstemperatur der Lagerfläche.

Die erfindungsgemäße Wirkung kann gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung noch erhöht werden. Dieser Gedanke, für welchen nur in Verbindung mit dem Hauptgedanken der Erfindung (Anspruch 1) Schutz begehrt ist, besteht darin, daß das Kolbenbolzenlager von einem leichtmetallenen Kolbenbolzenstuhl unmittelbar gebildet wird. Es fließt dann in noch stärkerem Maße die im Lager entstehende Wärme in die Masse des Bolzenstuhls bzw. in die Masse des Kolbens hinein und wird von diesem abgeleitet.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Abb. 1 zeigt einen Kolben für eine Brennkraftmaschine, durch seine senkrechte Längsmittelachse geschnitten ;

Abb. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie H-II in Abb. 1. In Abb. 2 ist der Schnitt nach Abb. 1 durch die Linie I-I angedeutet.

Die Abbildungen zeigen einen Kolben für eine Brennkraftmaschine. Bei ihm ist der Kolbenbolzen 1 am Ende der Pleuelstange 2 mittels Schrauben 3 befestigt. Das Gleitlager für den Bolzen 1 ist in einem besonderen Bolzenstuhl 4 vorgesehen, der in den Kolbenkörper 5 von unten her eingesteckt ist und durch einen Federring 6 gehalten wird. 7 sind die Kolbenringe. Bei dem Kolben ist die Gegenfläche 8 für die Lagerung des Kolbenbolzens 1 eine ununterbrochene Tragfläche aus Leichtmetall. Die für die Schmierölzufuhr erforderlichen Nuten 9 sind in bekannter Weise im Kolbenbolzen angeordnet. Sie verlaufen zur Kolbenbolzenlängsmittelachse parallel und werden von der Gleitfläche 8 des Lagers abgedeckt. Die Schmierölzufuhr erfolgt durch eine Mittelbohrung 10 der Pleuelstange 2 und Bohrungen 11 und 12 im Kolbenbolzen. Für den Durchtritt der Pleuelstange und deren freie Beweglichkeit befindet sich unten im Bolzenstuhl eine Ausnehmung 13. 14 sind auf beiden Seiten der Kolbenbolzenlagerung nach der Ausnehmung 13 zu geführte Bohrungen zur Rückleitung des Schmieröls,

Claims (2)

Patentansprüche

1. Kolben für Brennkraftmaschinen, insbesondere Zweitakt-Einspritzbrennkraftmaschinen, bei welchem der Kolbenbolzen am Ende der Pleuelstange befestigt und das Lager für den Bolzen als Gleitlager in einem besonderen Bolzenstuhl des Kolbens vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche für die Lagerung des Kolbenbolzens eine ununterbrochene Tragfläche aus Leichtmetall ist und daß die für die Schmierölzuführung erforderlichen Nuten in bekannter Weise im Kolbenbolzen angeordnet sind.

2. Kolben für Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenbolzenlager von einem leichtmetallenen Kolbenbolzenstuhl unmittelbar gebildet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 499 189;

französische Patentschrift Nr. 487 502;

britische Patentschrift Nr. 357 197;

USA.-Patentschrift Nr. 2 334 318;

»Automobiltechnisches Handbuch« von R. B u s s i e n, 15. Auflage, Technischer Verlag Herbert Cram, Berlin 1942, S. 774.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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