<Desc/Clms Page number 1>
Kolben
Die Erfindung bezieht sich auf Kolben und im besonderen auf das Kühlen von dem hinter den Kolbenringen liegenden Teil des Kolben- mantels mittels Schmieröl, das in das Kolbeninnere vom Ende der Kurbelstange aus zu- gefördert wird, zu welcher es durch entsprechende
Kanäle oder Bohrungen gelangt. Die Förderung wird vorzugsweise durch Einrichtungen und Anordnungen von Bohrungen im Kurbelkopflager und im Kurbelzapfen gesteuert.
Bei einer bekannten Kühlweise wird zur Kühlung der Kolben von Brennkraftmaschinen das vom Kopf der Kurbel aus entlang der Kurbelstange geförderte Öl in Gestalt eines oder mehrerer Strahlen gegen die Unterseite des Kolbendeckels geschleudert und manchmal auch gegen jenen Teil des Kolbenmantels, der hinter den Ringen liegt. Dieses Öl läuft dann vom Kolben nach unten ab.
Man hat auch vorgeschlagen, das Öl in eine im Kolbeninneren befindliche geschlossene Kammer zu fördern, von der es dann wieder abgegeben wird. Die geschlossene Kammer fordert zusätzliche präzise Bearbeitung von Teilen des Kolbens und kompliziert daher dessen Ausführung.
Gegenstand der Erfindung ist ein Kolben, bei dem das zugeführte Öl in vorteilhafterer Weise zum Kühlen jener Kolbenteile ausgenützt wird, die die Ringe tragen und die nächst des Deckels oder der Krone des Kolbens liegen.
Erfindungsgemäss besitzt der Kolben in seinem Innern eine im wesentlichen ringförmige Kammer, die nach aussen zu durch den Kolbenmantel, in axialer Richtung durch den Kolbendeckel und in der entgegengesetzten Richtung durch einen ringförmigen, flanschähnlichen Kranz begrenzt und abgeschlossen ist, der zuerst nach einwärts gegen die Kolbenachse, dann gegen den Deckel vorspringt und eine Lippe bildet. Zwischen dem Rand dieser Lippe und dem Deckel bzw. einem Ansatz desselben verbleibt eine ringförmige Öffnung, die radial in die Kammer ausmündet und durch welche hindurch das Öl in die Kammer eintreten kann, das in Strahlenform vom benachbarten Ende der Kurbelstange zugefördert wird.
Das in die Kammer gelangte Öl wird dort beim Hin-und Hergang des Kolbens relativ zu den die Kammerwand bildenden Kolbenteilen bewegt und insbesondere gezwungen, über die hinter den Ringen befindliche Aussenwand der
Kammer zu fliessen, die dadurch vom Öl eine
Kühlung erfährt, bevor dieses durch die Ring- öffnung wieder abfliesst. Der flanschartige Teil im Kolbenmantel bildet eine Ausnehmung oder einen Trog, der gegen den Kolbendeckel ge- richtet ist und einen Teil der Ringkammer darstellt. In diesem Trog wird eine beträchtliche
Menge des vom Kolbenstangenende in Strahlenform ständig zugeführten Öles zurückgehalten, so dass es bei den Kolbenhüben zwischen Trog und Deckel hin-und hergeschleudert wird und schliesslich durch die Ringöffnung zwischen Lippe und Kolbendeckel abströmt.
Ringkammer und Trog können aus zwei im Wesen gleichen
Segmenten bestehen, die an den einander zugekehrten Enden durch die Kurbelzapfenlager getrennt sind.
Innenkranz und Trog können aus einem Stück mit Deckel und Mantel des Kolbens gegossen sein. Der nach innen gerichtete, flanschartige Kranz kann an der vom Deckel abgewandten Seite mit einem im Wesen zylindrischen mantelartigen Vorsprung ausgestattet sein, der nach innen zu vom Kolbenmantel absteht und rund um das Kolbenstangenende herumliegt. Es kann aber die Ringkammer gewünschtenfalls auch aus einem nach innen gerichteten Flansch bestehen, an dessen Rand ein rohrförmiges Glied befestigt ist, das dann vom Flansch nach oben gegen den Kolbendeckel zu vorragt und die Seitenwand des Troges bildet. Das rohrförmige Glied kann vom Flansch auch in die Gegenrichtung, d. i. zur Kolben-oder Pleuelstange reichen. Die Deckelunterseite kann verschiedentlich gestaltet, z.
B. mit einem ringförmigen, zweckmässig zylindrischen Vorsprung versehen sein, die zur Lippe des Flansches oder Troges gerichtet ist, so dass sich alsdann die Öffnung in der Ringkammer zwischen den einander zugekehrten Rändern dieses Deckelvorsprunges und der Lippe befindet. Es kann aber auch der Kolbendeckel nach innen zu schalenartig ausgenommen sein und so an seiner Innenseite einen ringförmigen Trog ergeben, der in der Ringkammer gegenüber dem vorgenannten Ringtrog liegt.
In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht,
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
EMI2.2
durch die Ringöffnung zwischen Lippe E und
Kolbendeckel aus, u. zw. in gleichem Masse, wie seine Zufuhr durch die Strahlen erfolgt.
Die Lippe E kann zumindest über den Hauptteil ihrer Länge in axialer Richtung zylindrisch sein und die Lippenlänge in axialer Richtung und damit die Tiefe des Troges F können verschieden sein.
Etwas von dem in der Trogkammer F zurückgehaltenen Öl kann durch die Abzugsbohrungen G abziehen, die von der Trogsohle zu den Kurbelzapfenlageraugen D führen und an ihren unteren Enden durch Pfropfen G'abgeschlossen sind. Trägheitskräfte, die auf das in der Trogkammer befindliche Öl wirken, sind bestrebt, etwas Öl zu den Kurbelzapfenlagern D fliessen zu lassen. Die Hauptmasse des Öles jedoch findet ihren Weg aus der Kammer über die Lippe E hinweg und fliesst so nach abwärts zum Kurbelgehäuse. Das Öl verbleibt in Trog und Kammer ausreichend lange, um der Wand B2 die maximale Wärme zu entziehen, ohne selbst zu heiss zu werden.
Damit das über die Lippe E abfliessende Öl an einem Überfluten der Abzugskanäle B3 für den oberen und unteren Ölabstreifring, die in den Nuten B4 liegen, gehindert wird, kann der Flansch C mit einem mantelartigen Teil Cl versehen sein, der entgegengesetzt zur Lippe E gerichtet ist, vom Aussenmantel B absteht und zwischen ihm und dem Kolbenstangenende liegt. Dieser vom Flansch C herabhängende mantelartige Teil Cl erleichtert das Abfliessen des über die Lippe E aus der Kammer F ausgetretenen Öles entlang der Aussenseite der Kolbenstange zum Kurbelgehäuse.
Die Lippe E kann mit dem Flansch C aus einem Stück bestehen, der seinerseits wieder mit dem Kolbenmantel B (Fig. 1) aus einem Stück besteht.
In manchen Fällen jedoch kann die Lippe aus einem gesondert hergestellten Stück bestehen, das mit dem einwärts gerichteten Flansch in geeigneter Weise verbunden ist. Eine solche Ausführung zeigen die Fig. 5 und 6, wo beispielsweise der Flansch C2 einen glatten Rand besitzt und an ihn ein rohrförmiges Glied angeschlossen ist, das einen inneren und einen äusseren Teil EI bzw. E2 sowie eine Aussenrippe E3 aufweist. Dieses rohrförmige Glied ist an den Flansch C2 mittels Schraub bolzen E4 angeschlossen, die die Ringrippe E3 durchsetzen. Der innere Teil EI wirkt als Lippe am Innenrand des Flansches C2, während der Aussenteil E2 einigermassen den Mantel Cl der Ausführung nach Fig. 1 ersetzt.
Das rohrförmige Glied EI, E2 ist im Querschnitt zweckmässig oval (Fig. 6), kann aber auch kreisrund sein und dann mit dem Flansch C2 mittels Gewinde an der Aussenseite des Rohrgliedes bzw. am Rand des Flansches C2 verschraubt werden. Das Rohrglied kann dann eine Aussenrippe, ähnlich der Rippe E3, erhalten, die beim Einschrauben in den Flansch C2 die Lage in axialer Richtung festlegt. Die Länge des Rohrgliedes E E2 schwankt entsprechend den anderen Konstruktionseinzelheiten.
Bei der Ausführung nach den Fig. 7-9 weist der Kolbendeckel A an seiner Unterseite einen
<Desc/Clms Page number 3>
ringartigen Vorsprung , in axialer Richtung gegen den Rand der Lippe E reichend, auf, die hier, wie bei Fig. l, aus einem Stück mit dem Flansch C besteht. Die Lippe E ist hier zum Unterschied von ihrer zylindrischen Gestalt gemäss Fig. 1 z. B. etwas konisch. Der Vorsprung des
EMI3.1
einem oder mehreren der in den Nuten Bd befind- lichen Kolbenringe und liegt spiegelbildlich zum
Trog F, der vom Flansch C und der Lippe E ge- bildet ist.
Die Gesamtringkammer, in die das Öl gefördert und darin hin-und hergeschüttelt wird, besteht also aus den beiden Gegentrögen Fund A 2 mit der Zutrittsöffnung F. Wie nach der Bau- weise gemäss Fig. 1-3 ist die Trogkammer in zwei gleiche Teile durch die Stege D geteilt, welche die Kurbelzapfenlager Dl mit dem
Kolbendeckel verbinden.
Das durch den Kanal H der Kolbenstange geförderte Öl passiert das Zapfenlager K und den
Kanal der Verlängerung und gelangt durch die Öffnung f in die Trogkammer, woselbst es zwischen den Trögen F und A 2 hin- und her- geschleudert und auf diese Weise zum Grossteil in dieser Kammer zurückgehalten bzw. veranlasst wird, sich über die Mantelinnenfläche hinter den
Nuten Bl zu bewegen und die erwünschte Kühl- wirkung hervorzubringen.
Bei der Ausführung nach Fig. 8 ist die Kolben- deckelinnenfläche innerhalb des Flansches Al im Wesen eben. Abweichend hievon und statt des Flansches oder des Vorsprunges Al kann die
Deckelinnenfläche schwach kegelig (A3, Fig. 10) ausgebildet werden, wodurch das Öl vom Deckelmittelpunkt nach aussen, d. i., wie durch Pfeile angedeutet, seitlich und dadurch in die Trogkammer F hinein abgeschleudert wird.
Alternativ, siehe Fig. 11, kann die Aussenseite des Kolbendeckels bei A4 ausgenommen und dann, wie bei manchen bekannten Kolbenformen, der ganze mittlere Deckelteil schalenartig und nach innen einspringend sein. Diese Ausbildung ergibt im Kolben einen Teil A , der einen Trog A6 gleich jenem A2 nach Fig. 8 liefert. Bildet man die Innenfläche des Deckels, wie bei A7 angedeutet konisch aus, so wird das Öl aus der Kurbelstange durch den Spalt Fl in die Kammer einfliessen, die durch die Gegentröge Fund A6 gebildet ist.
Die Lippe E, ebenso ein Deckelvorsprung, wie Al, können beide in die Teile D2 übergehen, die die Kurbelzapfenlagerung mit dem Deckel verbinden.
Ist die Deckelunterseite von einem zentralen Scheitel aus konisch oder gewölbt (Fig. 10 und 11), so kann dieser Scheitel entweder in die Kolbenachse oder seitlich derselben verlegt sein. Bei letzterer Ausführung wird in einen der beiden Trogkammerteile mehr Öl gelangen als in den gegenüberliegenden. Mittels einer solchen Bauweise wird eine zusätzliche Kühlung für jene Teile geschaffen, längs welcher die überwiegende Menge an Öl fliesst und diese Bauweise kann ins- besondere bei der bekannten Kolbenform für Brennkraftmaschinen zweckmässig sein, bei welcher der Kolben in der Oberfläche seines Deckels eine Ausnehmung besitzt, in welche der Brennstoff eingespritzt wird.
Eine solche Ausnehmung ist bei L in Fig. 4 dargestellt.
Manchmal kann die Trogkammer mit Rippen M versehen werden, die von der Wand B des Kolbenmantels nach innen vorspringen und vom Deckel A zu dem hinter der Lippe E befindlichen Trog F reichen. Diese Rippen vergrössern beim Schütteln die mit dem Öl in Kontakt stehende Wärmeableitungsfläche und versteifen auch den Kolben. Diese Rippen sind aus den Fig. 1, 2,5 und 10 ersichtlich und überdies in einem Detailschnitt in Fig. 12 veranschaulicht. Die Rippen reichen in radialer Richtung nicht über die Kammer hinweg, sondern stehen nur etwas vom Kolbenmantel B ab, so dass sie den Verlauf des Troges F nicht stören.
Obgleich die Trogkammer kontinuierlich rings um das Kolbeninnere laufen kann, ist sie vielfach (siehe Fig. 2 und 9) in zwei Teile geteilt, von denen jeder entlang des Kolbenumfanges zwischen
EMI3.2
Bei einer Kolbenkonstruktion wird, wie vorhin beschrieben, eine in den Kolben mittels der Kurbelstange eingeführte gegebene Menge Öl am besten ausgenützt.
Ein bestimmter Teil dieses in die Trogkammer im Kolbeninneren mittels Strahlen eingeschleuderten Öles wird dort genügend lange zurückgehalten, so dass er eine erheblich grössere Wärmemenge aufzunehmen vermag, als von der gleichen Ölmenge abgeführt werden kann, die bei den üblichen Kolbenaus- führungen nur als Strahl gegen die Kolbendeckel- innenfläche gespritzt wird und dann abfliesst.
Das Öl in Ringkammer und Trog soll wie beschrieben zwischen Trogsohle und Kolbendeckel hin-und hergeschleudert werden.
Tatsächlich wird bei den Kolbenhüben durch das Trägheitsvermögen das Öl wechselweise von der Trogsohle zum Kolbendeckel und wieder zurück bewegt, so dass während dieser Bewegung das Öl mit beträchtlicher Geschwindigkeit entlang der Oberfläche der Ringkammerwand und insbesondere entlang jenes Teiles, welcher hinter den Ringen unterhalb des Deckels liegt, fliessen und dadurch die Kühlung hervorbringen und fördern kann.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.