DE19733814C2

DE19733814C2 - Motorkolben

Info

Publication number: DE19733814C2
Application number: DE1997133814
Authority: DE
Inventors: Carmo Ribeiro; Marcos Clemente; Alan S Brown; Norbert Abraham; Kristopher R Bare
Original assignee: METAL LEVE Inc; Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc; Federal Mogul Carolina Inc
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 2001-03-29
Anticipated expiration: 2017-08-06
Also published as: DE19733814A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen insbesondere von einem Pleuel angelenkten Motorkolben bzw. Gelenkkolben und insbesondere die Form eines Kolbenschaftes, der im allgemeinen auf gelenkige Weise mittels eines gemeinsamen Kolbenbolzens mit einem Kolbenboden und insbesondere einem kleineren Ende einer Pleuel- bzw. Kol benstange verbunden ist.

Durch den Wettbewerbsdruck wurden die Zuverlässigkeits- und Haltbarkeitsanfor derungen an Hochleistungsdieselmotoren angehoben. Darüber hinaus führen die Lei stungs- und Abgasverbesserungen zu einer Zunahme der thermischen und mechani schen Belastung wichtiger Komponenten von Hochleistungsdieselmotoren.

Um solche Anforderungen erfüllen zu können, hat die Verwendung von angelenkten bzw. mehrteiligen Kolben in den letzten Jahren zugenommen. Herkömmliche Kolben umfassen im allgemeinen einen Kolbenboden mit einem äußeren Brennraum und zum Abkühlen des Bodens einen inneren Kühlhohlraum zwischen dem Brennraum und einem sich peripher anschließenden Teil, welches außen Kolbenringe aufnimmt. Ein solcher Kolben ist in der US 5,279,268 A dargestellt.

Wenngleich die oben erwähnten Kolben selbst bei Betrieb unter schwierigen Bedin gungen gute Leistungen aufweisen, und zwar besonders im Hinblick auf die Tempe ratur und den Druck, welche sehr hoch sein können, und oftmals in modernen Die selmotoren mit sehr hoher Geschwindigkeit laufen, gibt es einen Bedarf nach einem Kolbenaufbau mit größerem Wärme- und Bewegungsabgleich.

Der hier und in der gesamten Beschreibung verwendete Begriff des Wärmeabgleichs bezieht sich auf eine gleichförmigere Kühlung des Kolbenbodens. Unter Bewegungs abgleich ist ein Aufbau zu verstehen, der im Hinblick auf die Verschleißfestigkeit und ein verringertes Gewicht geeigneter bzw. verbessert ist, um mechanischen Belastun gen standzuhalten, sowie eine besser gesteuerte Neigungsbewegung (seitliche Bewe gungen und Drehbewegungen) des Schaftes während des Motorbetriebs aufweisen soll, was zu einer verlängerten Lebensdauer einer derartigen Komponente und auch des jeweiligen Motors führen soll.

Im Hinblick auf den Abgleich der Kolbenbewegung wird ein Kolben der gelenkigen bzw. von einem Pleuel o. dgl. direkt angelenkten Art, wenn er sich in hin- und herge hender Weise im zugehörigen Zylinder bewegt, im wesentlichen von Oberflächen am Schaft geführt, die als druckbelastete Flächen bzw. Schubflächen und als nicht oder geringer druckbelastete Flächen bzw. Nicht-Schubflächen bekannt sind, wobei diese jeweils durch die Schaftlänge senkrecht zur Kolbenbolzenachse definiert werden. Es wurde bemerkt, daß die Kräfte, die auf die Nicht-Schubflächen des Schafts wirken, wesentlich geringer sind als die Kräfte, die auf die Schubflächen wirken. Daher hat es sich gezeigt, daß bekannte Kolbenschäfte, die im wesentlichen symmetrisch zur Bol zenachse sind, an der Nicht-Schubfläche im Hinblick auf den strukturellen Wider stand ziemlich überdimensioniert und folglich zu schwer sind. Die unpassende Form des Schaftes erhöht das Gewicht des Kolbens und erzeugt unerwünschte Sekundär bewegungen des Schaftes, welche dazu neigen, den Kraftverlust des Motors zu er höhen. Weiter ist zu berücksichtigen, daß die Mehrzahl der Schäfte für Kolben durch Standgießen einer Leichtmetallegierung, wie einer Aluminiumlegierung, hergestellt wird. Wenngleich es sich dabei um ein relativ kostengünstiges Verfahren zur Herstel lung eines Kolbenschaftes handelt, wie allgemein bekannt, können die mit diesem Verfahren hergestellten Schäfte eine unerwünschte Porösität an Abschnitten mit grö ßerer Dicke aufweisen, was schließlich die Lebensdauer verkürzt.

Die den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildende DE 39 36 961 C2 of fenbart einen Gelenkkolben mit einem ovalen Kolbenschaft. Der Zweck der bekann ten geringfügigen Ovalität besteht darin, den Schaft sowohl im kalten wie auch im betriebswarmen Zustand möglichst eng zu führen. Ist der Kolbenschaft so ausgelegt, daß er im Kaltzustand in Druck-Gegendruckrichtung praktisch spielfrei an der Zylin derlauffläche anliegt, gibt ihm die Ovalität die Möglichkeit, sich bei Erwärmung durch elastische Verformung ausschließlich in denjenigen Umfangsbereichen auszudehnen, in denen die Ovalform mehr Spiel als in Druck-Gegenrichtung gibt. Die DE 39 36 961 C2 sieht gegenüber der bisherigen, gleichmäßigen Ovalität eine auf der druckseitig kleineren Ovalität als auf der Gegendruckseite vor. Als Ausgleich für die geringere Ovalität auf der Druckseite wird die Ovalität auf der Gegendruckseite entsprechend vergrößert, damit die Wärmeausdehnung des Kolbenschaftes, die aufgrund der gerin geren Ovalität nur noch in geringem Maße stattfinden kann, in den Bereich der Ge gendruckseite umgelenkt werden kann. Die Wanddicke des Kolbenschafts ist über den Umfang jedoch unvermindert.

Die DE 26 25 191 A1 offenbart einen einstückigen Kolben für Verbrennungsmaschi nen. Der Kolben weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zwei gewölbte Schubschürzen auf, die an Augen für den Kolbenbolzen mittels Streben angebracht sind. Die Dicke der beiden Schubschürzen kann in Umfangsrichtung unterschiedlich sein, wobei die Schubschürzen die größte Dicke in Nachbarschaft der Streben auf weisen. Dies spricht für eine bezüglich der die Kolbenbolzenachse enthaltenden Längsebene symmetrische Ausbildung des Dickenverlaufs der Schubschürzen, ob wohl die unterschiedliche Dickendarstellung der Schubschürzen im Schnitt gemäß Fig. 9 einen asymmetrischen Dickenverlauf andeuten.

Die WO 89/02982 A1 befaßt sich mit in Druck-Gegendruckrichtung asymmetrischer Ausbildung von zwei Ölauffangschalen bzw. -taschen bei einem Gelenkkolben mit voneinander getrenntem Kolbenkopf und Kolbenschaft. Die WO 89/02982 A macht jedoch keine Aussage über den Dickenverlauf des Mantels des Kolbenschafts in Um fangsrichtung.

Die DE 37 12 732 A1 offenbart einen Gelenkkolben mit geteiltem Kolbenschaft. Hinweise auf einen asymmetrischen Dickenverlauf des Mantels des Kolbenschafts sind der Entgegenhaltung 3 nicht zu entnehmen.

Die WO 95/29332 A1 offenbart einen einstückigen Leichtmetallkolben für Verbren nungsmotoren. Der Leichtmetallkolben weist einen Kolbenschaft mit in Druck-Ge gendruckrichtung unterschiedlicher Wanddicke auf.

Die DE 40 19 705 A1 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung eines ovalen Kolben schaftes durch außenseitiges Abtragen der Kolbenschaftoberfläche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gelenkkolben mit verbesserten Bewegungseigenschaften bzw. besserem Bewegungsabgleich anzugeben.

Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kolben gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Schaftdicke ist im Bereich der Schuboberflächen unterschiedlich ausgebildet, wo durch ein Bewegungsabgleich des Kolbens geschaffen wird, der in harmonischer Weise im Hinblick auf die entlang des Kolbenweges auftretenden Lasten bzw. Kräfte ausgebildet ist. Dies führt zu einer Verringerung unerwünschter Sekundärbewegun gen aufgrund eines verbesserten Gewichtsausgleichs und zu einem verringerten Ge samtgewicht. Dies wird erzielt durch Verringerung der Dicke der Wandung der Nicht- Schuboberfläche im Vergleich zu jener der Schuboberfläche.

Selbst mit diesen Modifizierungen ist es immer noch möglich, Kolbenschäfte durch Standguß mit im wesentlichen verringerter Porösität zu erzeugen.

Die zuvor erwähnten Merkmale und Vorteile der Erfindung können aus der folgen den Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung zusammen mit der beigefügten Zeichnung besser verstanden werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Kolbenbodens und eines Kolbenschaftes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die zusammenbaubar sind,

Fig. 2 eine seitliche Ansicht des Schaftes von Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von Fig. 2,

Fig. 4A eine Draufsicht des Schaftes von Fig. 1,

Fig. 4B eine Draufsicht des Bodens von Fig. 1,

Fig. 5 eine seitliche Ansicht des Kolbenbodens und des Kolbenschaftes von Fig. 1 im zusammengebauten Zustand,

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des Kreisausschnittes VI von Fig. 5,

Fig. 7 eine seitliche Ansicht des Kolbenbodens und des Kolbenschaftes von Fig. 1, im zusammengebauten Zustand, gedreht um 90° gegenüber der in Fig. 5 dargestellten Position,

Fig. 8 eine vergrößerte Ansicht des Kreisausschnittes VIII von Fig. 7,

Fig. 9 eine seitliche Ansicht des Kolbenbodens und des Kolbenschaftes von Fig. 1 im zusammengebauten Zustand,

Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht des Kreisausschnittes X von Fig. 9,

Fig. 11 eine seitliche Ansicht des Kolbenbodens und des Kolbenschaftes von Fig. 1 im zusammengebauten Zustand, gedreht um 90° gegenüber der in Fig. 9 dargestellten Position, und

Fig. 12 eine vergrößerte Ansicht des Kreisausschnittes XII von Fig. 11.

Bezugnehmend auf die einzelnen Figuren umfaßt ein (Motor)Kolben gemäß einer be vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung generell einen Kolbenbo den 10 und einen Kolbenschaft 20, deren Zusammenbau zu einem Kolben 30 führt.

Der Kolbenboden 10 weist einen Brennraum 11 auf, der in einer oberen bzw. äußeren Oberfläche desselben ausgebildet ist. Vom Umfang des Kolbenbodens 10 steht ein etwa zylindermantelförmiges Teil 12 ab, das außen mindestens eine und vorzugsweise einer Mehrzahl von Ringnuten 13 zur Aufnahme von Kolbenringen (nicht darge stellt) in bekannter Weise aufweist. An der Innenfläche bzw. auf der dem Brennraum 11 abgewandten Seite des Kolbenbodens 10 befindet sich ein Paar daran ausgebil deter Bolzenaugen 14, die mit dem Teil 12 einen Hohlraum 15 bilden, der sich nach unten hin öffnet und sich rund um den Umfang des Kolbenbodens 10 zwischen den Augen 14 und dem Teil 12 erstreckt. Dieses Merkmal ist in Fig. 5 dargestellt.

Der Kolbenschaft 20 umfaßt eine erste Längsebene F mit zwei gegenüberliegenden, eine gemeinsame in der Ebene F liegende Achse aufweisenden Bohrungen 21 zur Aufnahme eines Kolbenbolzens (nicht dargestellt), der eine Verbindung zu Bohrun gen 16 der Augen 14 des Kolbenbodens 10 herstellt, so daß der (zusammengebaute) Kolben 30, wie in Fig. 5 dargestellt, resultiert. Wie herkömmlicherweise üblich, um fassen die Bohrungen 21 Ringnuten 22, welche bei der Positionierung und Befesti gung des Kolbenbolzens helfen.

Zum Zwecke der Verbesserung der Kühleigenschaften am Kolbenboden 10 ist eine periphere Schale 25 am oberen Abschnitt des Kolbenschaftes 20 ausgebildet, z. B. durch eine entsprechende Gußform, wobei diese Schale 25 zum Hohlraum 15 hin ge öffnet ist, um diesen teilweise zu umschließen und somit eine Kühlgallerie zu bilden. Die Schale 25 ist am besten in Fig. 4 und 6 dargestellt.

Wie zuvor erwähnt, besitzt der Schaft 20 eine erste Längsebene, die mit F gekenn zeichnet ist und die zwei gegenüberliegenden Bohrungen 21 zur Aufnahme des Kol benbolzens (nicht dargestellt) für den Anschluß an die Augen 14 bzw. die gemeinsa me Achse der Bohrungen 21 und die Längsachse des Kolbens 30 enthält, wodurch der Schaft 20 seitlich in zwei halbzylindrische Abschnitte unterteilt wird, wobei ein Abschnitt eine (stärker) druckbelastete Oberfläche bzw. Schub-Oberfläche 22 und der andere eine nicht (oder weniger) druckbelastete Oberfläche bzw. Nicht-Schub oberfläche 23 umfaßt. Die Dynamik des angelenkten Kolbens 30, der sich in einem Zylinder (nicht dargestellt) bewegt, führt dazu, daß auf die Schuboberfläche 22 eine größere Last wirkt als auf die Nicht-Schuboberfläche 23. Demgemäß besitzt die Nicht-Schuboberfläche 23 bzw. deren Wandung eine radiale Dicke t₂₃, die kleiner ist als die entsprechende radiale Dicke t₂₂ der Oberfläche 22 bzw. deren Wandung. Im Hinblick darauf wird die Nicht-Schuboberfläche 23 bzw. die Dicke deren Wandung durch kegelförmige Zuspitzung oder Verjüngung der Innenwand 35 des Schaftes un terhalb der Schale 25 über die Länge bzw. den Bereich des Schaftes zwischen den sich an die gegenüberliegenden Bohrungen 21 anschließenden Krümmungen 37 und 39 verringert. Auch hinsichtlich einer Lastabgleichung ermöglicht dieser Dickenun terschied einen besseren Bewegungsabgleich des Schaftes 20. Betrachtet man alle für die Kolbendynamik bedeutsamen Parameter, wie z. B. Winkelgeschwindigkeit, Kolbengewicht usw., so werden die zuvor erwähnten Effekte am besten verwirklicht und abgeglichen, wenn die Dicke t₂₃ der Nicht-Schuboberfläche 23 bzw. deren Wan dung zwischen 0,5 . t₂₂ und 0,95 . t₂₂ liegt, und insbesondere, wenn die Dicke t₂₃ der Nicht-Schuboberfläche 23 bzw. deren Wandung 0,75 . t₂₂ beträgt.

Demgemäß ist es möglich, den Kolbenschaft 20 unter Verwendung herkömmlicher Herstellungsverfahren, wie Standguß, mit einer verringerten Seitenwanddicke herzu stellen, wodurch die Kosten des gesamten Kolbens 30 verringert werden, während trotzdem ein Schaft 20 erzeugt wird, der in der Lage ist, den während des Betriebes auf den Schaft 20 wirkenden Kräften zu widerstehen. Das heißt, die Schuboberfläche 22 bzw. deren Wandung weist eine Dicke auf, die für den Betrieb unter Bedingun gen geeignet ist, welche durch einen Innenverbrennungsmotor, in dem der Kolben eingebaut wird, vorgegeben werden, während die Dicke der Nicht-Schuboberfläche 23 bzw. deren Wandung viel geringer sein kann, was zu Materialkosteneinsparungen führt, ohne dabei die Belastbarkeit bzw. Standzeit des Schaftes 20 zu verringern. Desweiteren wird durch die verringerte Dicke der Nicht-Schuboberfläche 23 bzw. deren Wandung das Gesamtgewicht des Motors auf ähnliche Weise verringert.

Die erste Ebene F des Schaftes 20 schneidet eine zweite gedachte Längsebene S, die senkrecht zur Ebene F ist, wodurch vier Umfangsviertel des Schaftes 20 abgegrenzt werden, wobei mindestens eines von diesen einen Kühlmitteleinlaß 24 enthält. Um die Kühlungseigenschaften des Bodens 10 zu verbessern, ist die Schale 25 radial von der Außenfläche der Schale 25 nach innen und in Umfangsrichtung zu jenem Viertel hin geneigt, welches dem Kühlmitteleinlaß 24 genau entgegengesetzt gegenüberliegt, wie durch die Pfeile A und B in Fig. 4A dargestellt.

Während der Motor (nicht dargestellt) läuft, wird ein Kühlmittel, wie Schmieröl, auf herkömmliche Weise durch eine Düse (nicht dargestellt) gegen den Hohlraum 15, der im Kolbenboden 10 ausgebildet ist, durch den Kühlmitteleinlaß 24 gespritzt, der sich axial entlang des Schaftes 20 erstreckt, wodurch teilweise Wärme aus diesem Bereich abgeführt wird. Mindestens ein Teil des Öls, welches in den Hohlraum 15 trifft, fließt nach unten und wird von der Schale 25 gesammelt. Aufgrund der Neigung der Scha le 25 bzw. der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens 30 wird das Öl, das aus dem Hohlraum 15 gesammelt wird, besser rund um die Schale 25 verteilt. Wenn es weiter gegen oder rund um den Hohlraum 15 auf schüttelnde Art auftrifft, wird die Abführung von Wärme vom Kolbenboden 10 erhöht, was zu einem besseren Wärme ausgleich bzw. Wärmeabgleich im Kolben 30 führt.

Aufgrund der Charakteristika, wie Kühlmittelviskosität, Neigungsbewegungsinterval le und anderer Eigenschaften, welche der Kolbendynamik eigentümlich sind, hat sich gezeigt, daß ein verbesserter Wärmeabgleich des Kolbens 30 erreicht wird, wenn der Boden der Schale 25 um 1° bis 10° und vorzugsweise um 2° bis 6° hin zu jenem Vier tel geneigt ist, welches dem Kühlmitteleinlaß 24 gegenüberliegt. Insbesondere hat sich gezeigt, daß ein verbesserter Wärmeabgleich des Kolbens 30 erreicht wird, wenn der Boden der Schale 25 um 4° hin zu dem Viertel geneigt ist, welches dem Öleinlaß 24 gegenüberliegt.

Die oben beschriebene Neigung ist am besten in den Fig. 5-12 dargestellt. Zunächst zeigen Fig. 5 und 6 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V von Fig. 4B, woraus leicht ersichtlich ist, daß die Schale 25 von einem äußeren Umfang oder einer Seiten wand 26 hin zu einem inneren Umfang oder einer Seitenwand 27 der Schale 25 ge neigt ist. Wie zuvor beschrieben, ermöglicht dies eine größere und wirksamere Vertei lung des Kühlmittels, das in der Schale 25 gesammelt wird.

Bezugnehmend auf Fig. 7 und 8 gemäß der Schnittlinie VII-VII von Fig. 4B ist die Schale 25 in eine Richtung weg vom Öleinlaß 24 geneigt. Wie oben beschrieben, liegt diese Neigung im Bereich von 1° bis 10°, insbesondere im Bereich von 2° bis 6°, und vorzugsweise bei 4°. Wie aus Fig. 8 leicht ersichtlich, weist der Anfangspunkt 29 der Schale 25 eine Tiefe auf, die wesentlich geringer ist als jene des darin dargestell ten Punktes 31. Demgemäß wird das Kühlmittel, welches in der Schale 25 aufgefan gen wird, in Umfangsrichtung des Schaftes 20 aufgrund der Neigung der Schale 25 verschoben bzw. fließen.

Aus Fig. 9 und 10 entlang der Schnittlinie IX-IX von Fig. 4B ist leicht ersichtlich, daß die Tiefe der Schale 25 im Vergleich zu der in Fig. 5 und 6 dargestellten wesentlich zugenommen hat. Auf ähnliche Weise ist die Schale 25 nach unten hin zur mittigen Achse des Kolbenschaftes 20 geneigt, wie dies beispielhaft dadurch dargestellt ist, daß die Tiefe am inneren Umfang oder an der Seitenwand 27 der Schale 25 größer ist als die Tiefe am äußeren Umfang oder der Seitenwand 26 der Schale 25. Wiederum unterstützt eine derartige Neigung die Verteilung des Kühlmittels innerhalb der Scha le 25.

Wie aus Fig. 4A ersichtlich, ist die Kühlmittelschale 25 eigentlich in zwei diametral gegenüberliegende Kühlmittelschalen oder Reservoire 25 und 25b unterteilt, wobei jede von diesen sowohl vom Öleinlaß 24 weg als auch nach innen zur mittigen Achse des Kolbenschaftes 20 hin geneigt ist. Die Kühlmittelschalen 25 und 25b sind durch Naben bzw. Erhebungen getrennt, welche von dem Schaft 20 nach oben abstehen. Die Neigung der Schale 25b weg vom Öleinlaß 24 ist am besten in Fig. 11 und 12 dar gestellt. Ähnlich wie die in Fig. 5 dargestellte Schale 25 ist die Schale 25b ab einem Anfangspunkt 33 vom Öleinlaß 24 weg geneigt. So wie die Schale 25 ist die Schale 25b auf ähnliche Weise in einem Bereich von 1° bis 10° und insbesondere in einem Bereich von 2° bis 6° hin zu dem Viertel geneigt, welches dem Einlaß 24 gegenüber liegt, und vorzugsweise ist die Schale 25b etwa 4° hin zu dem Viertel geneigt, wel ches dem Öleinlaß 24 gegenüberliegt. Demgemäß unterstützt die Schale 25b wie die Schale 25 die Verteilung des Kühlmittels rund um den Umfang des Schaftes 20, wo durch das Kühlmittel besser verteilt wird und der Wärmeabgleich des Kolbens 30 er höht wird, indem mehr Kühlmittel in jenem Viertel zur Verfügung gestellt wird, wel ches dem Viertel mit dem Öleinlaß 24 gegenüberliegt.

Demgemäß weist ein wie voranstehend beschrieben hergestellter bzw. ausgebildeter Kolben einen verbesserten Wärmeabgleich sowie einen verbesserten Bewegungsab gleich bzw. verbesserte Wärmeableitungs- und Bewegungseigenschaften auf. Wie zuvor erwähnt, dient der Kolbenschaft zwei zentralen Funktionen, wobei die erste darin besteht, den zusammengebauten Kolben im Zylinder zu führen, und die zweite darin besteht, die Kühlung des Kolbenbodens zu unterstützen. Der Kolbenschaft wird einer Schublast bzw. Druckbelastung ausgesetzt, wenn er den Kolbenboden im Zylinder führt, wobei die Schublast bzw. Druckbelastung an der hauptsächlichen Schubseite bzw. Druckseite des Kolbens größer ist. Anstatt die Schaftwand gleichför mig dick auszubilden, wie bisher üblich, ist jedoch die der größeren Druckbelastung ausgesetzte Schaftseitenwand mit einer Dicke versehen, die den auftretenden Druck belastungen standhält, wohingegen die einer geringeren oder gar keiner Druckbe lastung ausgesetzte Seite der Schaftwand eine um 5 bis 50% verringerte Wanddicke aufweist. Dieses Merkmal trägt wesentlich zum Bewegungsabgleich des Kolbens bei.

Um den Schütteleffekt des in der vom Kolbenschaft gebildeten Schale aufgefange nen Kühlmittels zu unterstützen, wird die Schale in Umfangsrichtung nach unten von dem Punkt weggeneigt, an dem das Kühlmittel in die Kühlgallerie bzw. in den an der dem Kolbenschaft zugewandten Seite des Kolbenbodens ausgebildeten Hohlraum eingespritzt wird. Auf ähnliche Weise ist die Schale radial nach innen zur Achse des. Kolbenschaftes hin geneigt, um auch die Verteilung des Kühlmittels innerhalb der Schale zu unterstützen. Jede der zuvor genannten Maßnahmen führt zu einem Kol ben mit verbesserter Zuverlässigkeit und Haltbarkeit, der sich zur Verwendung in Hochleistungsdieselmotoren eignet.

Claims

1. Gelenkkolben, umfassend:
einen Kolbenboden (10) mit einer äußeren, einem Brennraum zugewandten Oberfläche, einer peripheren abstehenden Seitenwand (12) und einer inneren, dem Brennraum abgewandten Oberfläche mit zwei Bolzenaugen (14), die sich von der inneren Oberfläche vom Brennraum weg in axialer Richtung erstrecken, wobei die innere Oberfläche und die Bolzenaugen (14) einen Kühlhohlraum (15) definieren, der sich vom Brennraum weg öffnet und etwa um einen Umfang des Kolbenbodens (10) erstreckt; und
einen Kolbenschaft (20) mit einer Längsebene (F), die Achsen zweier diametral einander gegenüberliegender Bohrungen (21) zur Aufnahme eines Kolbenbol zens zur Verbindung mit den Bolzenaugen (14) des Kolbenbodens (10) enthält;
wobei die Längsebene (F) eine halbzylindrische, druckbelastete Oberfläche (22) sowie eine halbzylindrische, nicht oder geringer druckbelastete Oberfläche (23) des Kolbenschafts (20) definiert, wobei die Dicke der Wandung der nicht oder geringer druckbelasteten Oberfläche (23) um etwa 5% bis 50% geringer als die Dicke der Wandung der druckbelasteten Oberfläche (22), zumindest im Bereich einer senkrecht zur Längsebene (F) und ebenfalls längs verlaufenden Ebene (S) ist, wobei der Kolbenschaft (20) zur Wanddickenverringerung auf der Innenflä che verjüngt ist.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Kolben schaftes (20) an der nicht oder geringer druckbelasteten Oberfläche (23) verrin gert ist, indem die Innenwand des Kolbenschaftes (20), insbesondere unterhalb einer dem Kolbenboden (10) zugewandten Oberfläche des Kolbenschaftes (20) bzw. einer darin gebildeten Schale (25), über die Länge bzw. den Bereich des Kolbenschaftes (20), der sich an die gegenüberliegenden Bohrungen (21) an schließenden Krümmung kegelförmig ausgebildet bzw. verjüngt ist.

3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Kolbenschaftes (20) an der nicht oder geringer druckbelasteten Oberfläche (23) um etwa 25% geringer als die Dicke des Kolbenschaftes (20) an der druckbela steten Oberfläche (22) ist.