AT520354A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder hin und her bewegbaren Kolben (1), der einen Kolbenkühlraum (6) zur Aufnahme von Mittel zur Kühlung und Schmierung aufweist, wobei der Kolben (1) über einen in einem kleinen Pleuellager (3) angeordneten Kolbenbolzen (2) schwenkbar mit einer Pleuelstange (4) verbunden ist und zwischen Kolbenkühlraum (6) und einer zur Pleuelstange (4) orientierten Fläche (FF) des Kolbens (1) zumindest ein Verbindungskanal (10) vorgesehen ist und in der Pleuelstange (4) ein Zulaufkanal (11) zu dem kleinen Pleuellager (3) angeordnet ist, wobei im Wesentlichen zwischen Verbindungskanal (10) und Zulaufkanal (11) zwischen Pleuelstange (4) und Kolben (1) ein Auffangelement (13) zum Auffangen von Mittel zur Kühlung und Schmierung angeordnet ist. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die eine bessere Kühlung der Kolbenkrone (7), sowie Schmierung und Kühlung des kleinen Pleuellagers (3) erreicht. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Auffangelement (13) Bürstenelemente (15) und/oder Lamellen aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder hin und her bewegbaren Kolben, der einen Kolbenkühlraum zur Aufnahme von Mittel zur Kühlung und Schmierung aufweist, wobei der Kolben übereinen in einem kleinen Pleuellager angeordneten Kolbenbolzen schwenkbar mit einer Pleuelstange verbunden ist und zwischen Kolbenkühlraum und einer zur Pleuelstange orientierten Fläche des Kolbens zumindest ein Verbindungskanal vorgesehen ist und in der Pleuelstange ein Zulaufkanal zu dem kleinen Pleuellager angeordnet ist.

Aufgrund der hohen thermischen sowie mechanischen Belastungen ist es notwendig die Pleuellager zu kühlen sowie zu schmieren, wobei dazu in der Regel Öl eingesetzt wird. Um den Bereich des kleinen Pleuellagers mit Öl zu versorgen ist es dabei im Stand der Technik bekannt, von einem Ölkühlkanal durch den Kolben zu einer zur Pleuelstange orientierten Fläche des Kolbens einen Verbindungskanal in Form einer Bohrung vorzusehen und in der Pleuelstange zu dem kleinen Pleuellager einen Zulaufkanal ebenfalls in Form einer Bohrung vorzusehen. Durch diese Bohrungen wird je nach Drehzahl das Öl in Richtung des kleinen Pleuellagers befördert. Allerdings ist nicht vorhersagbar wieviel Öl tatsächlich zum kleinen Pleuellager gelangen kann, da das Öl bei der Bewegung der Pleuelstange an den Bohrungen vorbeiströmt und verloren geht.

Durch hohe Zünddrücke und hohe Flächenpressungen im kleinen Pleuellager ist die Lagerschale des kleinen Pleuellagers aber hoch belastet. Bei schlechter Ölversorgung kann es daher bei mangelnder Schmierung und/oder Kühlung zu Schäden kommen, die häufige Wartung oder auch Austausch der entsprechenden Komponenten mit damit verbundenen Stillstandszeiten mit sich bringen.

Die US 3,992,980 A zeigt einen Kolben, der über Bohrungen in der Pleuelstange von einer Kurbelwelle her mit Öl versorgt wird. Über eine weitere Bohrung von dem kleinen Pleuellager zur Außenfläche der Pleuelstange gelangt das Öl in das Innere des Kolbens. Um das Öl besser im Kolben zur Schmierung im Inneren zu halten sind Dichtlippen vorgesehen, die im Kolben zur Pleuelstange hin angeordnet sind. Durch die Führung des Öls über die Pleuelstange ist eine Schmierung des Kolbenbolzens zwar gut möglich, allerdings ist die Kühlung der Kolbenkrone durch diese Bauweise erschwert. Eine gezielte Kühlung der Kolbenkrone ist daher nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die diese Nachteile vermeidet und bei der der Kolben, insbesondere die Kolbenkrone ausreichend gekühlt werden kann und bei der die Schmierung und Kühlung des kleinen Pleuellagers gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch eine eingangs erwähnte Brennkraftmaschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Wesentlichen zwischen Verbindungskanal und Zulaufkanal zwischen Pleuelstange und Kolben ein Auffangelement zum Auffangen von Mittel zur Kühlung und Schmierung angeordnet ist. Dadurch ist es möglich mit dem Mittel zur Kühlung und Schmierung - z.B. Öl -, das vom Kolbenkühlraum zum kleinen Pleuellager fließt, das Pleuellager trotzdem ausreichend zu kühlen und zu schmieren, da weniger Mittel zur Kühlung und Schmierung für diesen Zweck verloren geht und zurück in den Kurbelraum oder zur Ölwanne fließt.

Um leichte Verschwenkbarkeit zwischen Kolben und Pleuelstange zu gewährleisten ist es günstig, wenn das Auffangelement Bürstenelemente und/oder Lamellen aufweist. Der Widerstand und die Reibung, die durch das Auffangelement zwischen Pleuelstange und Kolben entstehen, ist aufgrund der Bürstenelemente gering und für den Wärmeeintrag vernachlässigbar.

Um einen Puffer für das Mittel zur Kühlung und Schmierung bereitzustellen ist es vorteilhaft, wenn das Auffangelement im Wesentlichen mit Bürstenelementen und/oder Lamellen, Pleuelstange und Kolben ein inneres Auffangvolumen begrenzt, wobei die Bürstenelemente und/oder Lamellen vorzugsweise ringförmig um einen der Kanäle angeordnet sind.

Um die Dichtheit des Auffangelements und trotzdem die erforderliche Beweglichkeit zu erhalten, ist es günstig, wenn Enden von den Bürstenelementen und/oder den Lamellen zur Außenfläche der Pleuelstange gerichtet sind und vorzugsweise die Außenfläche berühren.

Eine besonders einfache Ausführung ergibt sich, wenn das Auffangelement mit einem Basiselement an der zur Pleuelstange orientierten Fläche des Kolbens befestigt ist.

Um eine einfache und leicht herstellbare Form zu erhalten, ist in einer bevorzugten Ausführung vorgesehen, dass das Auffangelement eine Grundfläche aufweist, die elliptisch, vorzugsweise kreisförmig ist.

Der maximale Effekt des Auffangelements lässt sich erreichen, wenn das Auffangelement bei verschwenkter Pleuelstange den Zulaufkanal umschließt/bedeckt, und/oder wenn das Auffangelement in Umfangsrichtung einen Winkel von 25° bis 30° einschließt.

Um ein möglichst großes Volumen innerhalb des Auffangelements zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn das Auffangelement eine Breite in Richtung einer Drehachse des Kolbenbolzens aufweist, die im Wesentlicher einer Pleuelaugenbreite der Pleuelstange entspricht.

Eine besonders bevorzugte Ausführung sieht vor, dass das Auffangelement oberhalb einer Drehachse des Kolbenbolzens angeordnet ist.

In der Folge wird die Erfindung anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Kolben einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäß der Linie I-I der Fig. 2;

Fig. 2 den Kolben in einer Ansicht von einer Unterseite;

Fig. 3 das Detail III aus Fig. 1;

Fig. 4 ein Auffangelement in einem Grundriss;

Fig. 5 den Kolben in einem Schnitt gemäß der Linie V-V der Fig. 2; und

Fig. 6 ein Auffangelement in einer perspektivischen Darstellung mit angedeutetem Verbindungskanal 10.

Gleiche Elemente sind in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Fig. 1 zeigt einen Kolben 1 einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einem ersten Schnitt entlang der Linie I-I in Fig. 2. Dabei ist der Kolben 1 über einen in entsprechenden Aufnahmen 17 (siehe Fig. 2) des Kolbens 1 gelagerten Kolbenbolzen 2 mit einer Pleuelstange 4 verbunden, wobei der Kolbenbolzen 2 dreh- und schwenkbar in einem Pleuellager 3 eines kleinen Pleuelauges 30 der Pleuelstange 4 angeordnet ist. In Richtung einer nicht näher gezeigten Brennkammer der Brennkraftmaschine hin weist der Kolben 1 einen Kolbenboden 5 auf, wobei dieser auf einer von der Pleuelstange 4 abgewandten Seite des Kolbens 1 ausgeführt ist.

Das Innere des Kolbens 1 ist aus Gewichtsgründen und zur Aufnahme von Pleuelstange 4 und Kolbenbolzen 2 bzw. zum Ermöglichen deren Schwenkbewegung so weit als möglich hohl ausgeführt. Auf der dem Kolbenboden 5 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 1, also im Wesentlichen auf seiner Innenseite, ergibt sich insbesondere in einem Bereich zwischen den Aufnahmen 17 für den Kolbenbolzen 2 in einer Richtung parallel einer Drehachse DD des Kolbenbolzens 2 eine innere Oberfläche des Kolbens 1. Diese innere Oberfläche stellt im Wesentlichen eine zur Pleuelstange 4, insbesondere zum kleinen Pleuelauge orientierte Fläche FF dar. Zwischen der inneren Oberfläche des Kolbens 1 bzw. der zur Pleuelstange 4 orientierten Fläche FF und der äußeren Oberfläche bzw. einer Außenfläche AA der Pleuelstange 4 im Bereich des kleinen Pleuelauges 30 ergibt ist ein Abstand vorgesehen, so dass ein freies Bewegen - insbesondere Verschwenken - der Pleuelstange 4 um den Kolbenbolzen 2 möglich ist, ohne dass es zu einer Berührung der Außenfläche AA der Pleuelstange 4 mit der Fläche FF kommt.

Auf einer der Pleuelstange 4 zugewandten Seite - mit anderen Worten: auf einer dem Brennraum abgewandten Seite - weist der Kolben 1 des Weiteren einen Kolbenkühlraum 6 auf, der im Wesentlichen ringförmig um eine Hubachse EE des Kolbens 1 verlaufend ausgeführt ist, welche Hubachse EE im Wesentlichen zusammenfallend mit einer Kolbenlängsachse anzusehen ist. Dieser Kolbenkühlraum 6 ist zur Aufnahme von Mittel zur Kühlung und Schmierung, in der

Regel Öl, vorgesehen. Nachfolgend wird überwiegend der Begriff Öl verwendet, wobei dadurch die Verwendung anderer Fluide, die ein Kühlen und Schmieren ermöglichen, mitumfasst ist.

Die Zuführung des Öls erfolgt über eine im Bereich der Ölwanne bzw. des Kurbelgehäuses angeordnete Ölspritzdüse 12. Der Kolbenkühlraum 6 dient insbesondere der Kühlung einer Kolbenkrone 7, die den auf Seiten des Brennraums ausgeführten erhabenen Rand des Kolbenbodens 5 bezeichnet, der im seitlichen Bereich des Kolbens 1 in das Kolbenhemd übergeht, in dem Aufnahmenuten 7' für die Kolbenringe (nicht dargestellt) ausgeführt sind.

Um das Öl, beziehungsweise das Mittel zur Kühlung und Schmierung in dem ringförmig in dem Kolben 1 angeordneten Kolbenkühlraum 6 zurückzuhalten und ein Entweichen in Richtung Ölwanne zu verhindern, damit sich eine längere Verweildauer und damit Kühlwirkung im thermisch hoch belasteten Bereich der Kolbenkrone 7 ergibt, ist ein Verschlusselement für den Kolbenkühlraum 6 in Form eines Blechs 8 vorgesehen, das den Kolbenkühlraum 6 auf der vom Kolbenboden 5 abgewandten Seite zumindest teilweise verschließt.

Das Öl wird durch Öffnungen und Rohre 9 dem Kolbenkühlraum 6 zugeführt. Die Öffnung der Ölspritzdüse 12 ist dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel fluchtend mit dem Rohr 9 angeordnet, sodass das Beschicken des Kolbenkühlraums 6 mit Öl ermöglicht wird.

Neben der Kühlfunktion wird das Öl auch dazu benutzt, die Pleuelstange 4 im Bereich des kleinen Pleuelauges 30 zu schmieren und zu kühlen. Dazu sind einer oder mehrere Verbindungskanäle 10 zwischen dem Kolbenkühlraum 6 und der zur Pleuelstange 4 orientierten Fläche FF des Kolbens 1 - also dessen innerer Oberfläche - ausgeführt. Ein derartiger Verbindungskanal 10 ist unter anderem den Figuren 1 und 3 zu entnehmen. Der Verbindungskanal 10 nimmt seinen Ausgang bzw. hat seine Eingangsöffnung 10' in einer der Hubachse EE des Kolbens 1 zugewandten, also der hubachsenseitigen Innenfläche des Kolbenkühlraums 6. Die Mündung bzw. Ausgangsöffnung 10" des Verbindungskanals 10 befindet sich in der inneren Oberfläche bzw. der zur Pleuelstange 4 orientierten Fläche FF des Kolbens 1, insbesondere an einer in Betriebslage des Kolbens 1 hinsichtlich der Eingangsöffnung 10' geodätisch tiefer gelegenen Position. Der Verbindungskanal 10, der insbesondere als Bohrung ausgeführt ist, ist also in einem spitzen Winkel, der kleiner ist als 90°, gegen die Hubachse EE des Kolbens 1 geneigt. Die Ausgangsöffnung 10" befindet sich auf der inneren Oberfläche bzw. der zur Pleuelstange 4 orientierten Fläche FF des Kolbens 1 vorzugsweise in einem Bereich, der in einer Richtung entlang der Drehachse DD des Kolbenbolzens 2 zwischen den Aufnahmen 17 für den Kolbenbolzen 2 positioniert ist. Über diesen Verbindungskanal 10 kann das Öl damit vom Kolbenkühlraum 6 der Pleuelstange 4 zugeführt werden, die dadurch gekühlt und geschmiert wird.

Zusätzlich ist in der Pleuelstange 4 im Bereich des kleinen Pleuelauges 30 zumindest ein Zulaufkanal 11 ausgeführt, der eine Verbindung zwischen der äußeren Oberfläche bzw. Außenfläche AA der Pleuelstange 4 im Bereich des kleinen Pleuelauges 30 und dem kleinen Pleuellager 3 herstellt. Vorzugsweise verläuft der Zulaufkanal 11 hinsichtlich der Drehachse DD des Kolbenbolzens 2 in radialer Richtung. Insbesondere ist die Öffnung des Zulaufkanals 11 (Zulaufausgangsöffnung 11") aufSeiten des Pleuellagers 3 in einer Betriebslage der Brennkraftmaschine an einer geodätisch tiefer gelegenen Position angeordnet als die Öffnung auf Außenfläche AA der Pleuelstange 4 (Zulaufeingangsöffnung 11')· Die Zulaufeingangsöffnung ll'auf der äußeren Oberfläche der Pleuelstange 4 ist vorzugsweise an einer Position angeordnet, die sich bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Brennkraftmaschine immer in einem Bereich zwischen der Drehachse DD des Kolbenbolzens 2 und dem Kolbenboden 5 befindet. Aufgrund des Verschwenkens der Pleuelstange um die Drehachse DD des Kolbenbolzens 2 beim Betrieb der Brennkraftmaschine bewegt sich die Zulaufeingangsöffnung 11' relativ zum Kolben 1 auf einem Kreissegment einer Kreisbahn um die Drehachse DD des Kolbenbolzens 2.

Das Öl, das über den Verbindungskanal 10 aus dem Kolbenkühlraum 6 zur Pleuelstange 4 geführt wird, kann durch besagte Anordnung weiterströmen zum Pleuellager 3 und dort für Schmierung und - insbesondere bei hochbelasteten Motoren - Kühlung sorgen.

Das Öl gelangt also von der Kolbenspritzdüse 12 über das Rohr 9, den Kolbenkühlraum 6, durch den Verbindungskanal 10 und den Zulaufkanal 11 in das kleine Pleuellager 3. Vom kleinen Pleuellager 3 fließt das Öl dann frei in einen nicht näher gezeigten Kurbelraum, beziehungsweise weiter zu einer Ölwanne.

Der Verbindungskanal 10 ist in der gezeigten Ausführung eine Bohrung, die von der Fläche FF aus in den Kolbenkühlraum 6 führt. Der Zulaufkanal 11 ist in dieser Ausführung ebenfalls durch eine Bohrung in der Pleuelstange 4 von der Außenfläche AA der Pleuelstange 4 zu dem kleinen Pleuellager 3 gebildet.

Verbindungskanal 10 und Zulaufkanal 11 können als im Wesentlichen in einer Normalebene zur Drehachse DD des Kolbenbolzens 2 verlaufende Bohrungen ausgeführt sein, wie es z.B. in Fig. 1 dargestellt ist. Die Blattebene entspricht dabei einer Normalebene zur Drehachse DD des Kolbenbolzens 2. Grundsätzlich sind aber auch andere Verläufe möglich, die zu einer solchen Normalebene geneigt sind. Während außerdem im Ausführungsbeispiel der Figuren nur je ein Verbindungs- 10 und Zulaufkanal 11 dargestellt sind, können auch jeweils mehrere derartige Kanäle vorgesehen sein.

Nachteilig an derartigen Lösungen ist insbesondere, dass Öl aus dem Verbindungskanal 10 an der äußeren Oberfläche der Pleuelstange 4 entlangfließt in Richtung Kurbelraum bzw. Ölwanne und nicht in den Zulaufkanal 11 und zum Pleuellager 3 gelangt.

Um dieses Problem zu beheben und das Öl von dem Verbindungskanal 10 leichter in den Zulaufkanal 11 befördern zu können ist in der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine um die Pleuelstange 4 herum an der Fläche FF des Kolbens 1 ein Auffangelement 13 angeordnet.

Mit anderen Worten ist zwischen der der Pleuelstange 4 zugewandten Fläche FF des Kolbens 1 und der Außenfläche AA der Pleuelstange 4 ein das zwischen den Flächen FF, AA befindliche Volumen begrenzendes Auffangelement 13 angeordnet. Das Auffangelement 13 umschließt dabei das Volumen zumindest zwischen der Ausgangsöffnung 10" des Verbindungskanals 10 und der Außenfläche AA der Pleuelstange 4 im Bereich der Zulaufeingangsöffnung 11' des Zulaufkanals 11 unter Berücksichtigung der Relativbewegung der Außenfläche AA der Pleuelstange 4 und der zur Pleuelstange 4 orientierten Fläche FF des Kolbens 1 zueinander bei bestimmungsgemäßer Verwendung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1.

Das Auffangelement 13 weist dabei ein Basiselement 14 und - zur Begrenzung des Volumens - von dem Basiselement 14 abstehende Dichtungselemente in Form von Lamellen oder Bürstenelementen 15 auf. Die Lamellen bzw. Borsten der Bürstenelemente 15 sind dabei im Basiselement 14 fixiert. Das Basiselement 14 kann je nach Ausführungsform an der der Pleuelstange 4 zugewandten Fläche FF des Kolbens 1 angeordnet sein, wobei sich die Mündung bzw. Ausgangsöffnung 10" des Verbindungskanals 10 innerhalb der vom Basiselement 14 abgedeckten Fläche befindet (siehe z.B. Fig. 4), oder es ist an der Außenfläche AA der Pleuelstange 4 angeordnet und die Zulaufeingangsöffnung 11' des Zulaufkanals 11 befindet sich innerhalb der vom Basiselement 14 abgedeckten Fläche.

Die Bürstenelemente 15 können die gesamte Fläche BB des Basiselements 14 bedecken oder insbesondere im Randbereich des Basiselements 14 angeordnet sein. Im letzteren Fall ist das Basiselement 14 dann beispielsweise als Ring ausgeführt. Die Länge der Bürstenelemente 15 ist dabei entsprechend dem Spalt zwischen Kolben 1 und Pleuelstange 4 (bzw. der der Pleuelstange 4 zugewandten Fläche FF des Kolbens 1 und der Außenfläche AA der Pleuelstange 4) bemessen. Wenn das Basiselement 14 am Kolben 1 angeordnet ist, reichen die Bürstenelemente 15 bis zur Außenfläche AA der Pleuelstange 4; wenn das Basiselement 14 auf der Pleuelstange 4 angeordnet ist, reichen die Bürstenelemente 15 bis zur der Pleuelstange 4 zugewandten Fläche FF des Kolbens 1.

Unabhängig davon, wo das Basiselement 14 angeordnet ist, wird das Auffangelement 13 so dimensioniert, dass sich sowohl die Ausgangsöffnung 10" des Verbindungskanals 10 als auch die Zulaufeingangsöffnung 11' des Zulaufkanals 11 während der bestimmungsgemäßen Verwendung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 innerhalb des vom Auffangelement 13 begrenzten Volumens befinden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel, wie insbesondere den Figuren 1 und 3 zu entnehmen ist, ist das Basiselement 14, ein Ring aus beispielsweise Stahl oder Aluminium in dem Kolben 1 an der Fläche FF angeordnet, beispielsweise verschraubt, eingepresst, eingeklebt oder auf andere Weise dauerhaft fixiert. Das Auffangelement 13 weist auf der zur Außenfläche AA der Pleuelstange 4 weisenden Seite Lamellen oder Bürstenelemente 15 auf, die fest mit dem Basiselement 14 verbunden sind. Enden 16 der Bürstenelemente 15, beziehungsweise der Lamellen, sind frei beweglich und berühren in der gezeigten Ausführung die Außenfläche AA der Pleuelstange 4 nur wenig. Die Borsten der Bürstenelemente 15 sind aus ölabweisendem Material gefertigt, sie können beispielsweise aus Metall, oder aus einem beständigen Kunststoff bestehen.

Das Auffangelement 13 bzw. dessen Basiselement 14 weist in der gezeigten Ausführung eine elliptische Grundfläche BB auf und deckt die Außenfläche AA der Pleuelstange 4 in Umfangsrichtung des Kolbenbolzens 2 über einen Winkel α, der zwischen 25° und 30° beträgt, ab. Der Winkel α kann in anderen Ausführungen kleiner oder größer gewählt werden, günstigerweise jedoch so, dass Zulaufkanal 11 und Verbindungskanal 10 während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Brennkraftmaschine und ihrer dabei auftretenden Bewegungen gegeneinander im vom Auffangelement 13 abgedeckten Bereich bleiben. Abgesehen von der elliptischen Form sind auch beliebige andere Formen der Grundfläche BB des Auffangelements 13 wie oval, mehreckig etc. möglich.

Wenn nun Öl von dem Kolbenkühlraum 6 über den Verbindungskanal 10 in den Spalt zwischen der Außenfläche AA der Pleuelstange 4 und der Fläche FF des Kolbens 1 strömt, so wird das Volumen in diesem Spalt durch das Auffangelement 13 begrenzt und das benötigte Öl zur Schmierung und Kühlung wird verringert. Es kann mehr Öl in den Bereich des kleinen Pleuellagers 3 gelangen. Das Volumen zwischen den Bürstenelementen 15 des Auffangelements 13 füllt sich mit Öl, verhindert enormen Austritt in den restlichen Spalt zwischen Pleuelstange 4 und Kolben 1 und leitet das Öl weiter in den Zulaufkanal 11 und zum Kolbenbolzen 2.

Das Auffangelement 13 kann auch als Puffer zwischen dem Verbindungskanal 10 und dem Zulaufkanal 11 dienen.

In Fig. 2 ist eine Ansicht des Kolbens 1 von unten gezeigt, wobei weder Kolbenbolzen 2 noch Pleuelstange 4 dargestellt sind. Zwischen den Aufnahmen 17 für den Kolbenbolzen 2 ist das Auffangelement 13 an der der Pleuelstange 4 zugewandten Fläche FF des Kolbens 1 sichtbar. Innerhalb des Auffangelements 13 ist der Verbindungskanal 10 im Kolben 1 erkennbar. Das Basiselement 14 des Auffangelements 13 ist an einer Ausbuchtung 18 des Kolbens 1 an der Fläche FF angeordnet. Unter Ausbuchtung 18 ist hier eine Erhöhung der Kolbenoberfläche in vom Brennraum wegweisender Richtung zu verstehen.

Das Detail III aus Fig. 1 ist in Fig. 3 dargestellt. Eine Strömungsrichtung des Öls ist mit dem Bezugszeichen CC bezeichnet. Das Öl strömt von dem Kolbenkühlraum 6 durch den Verbindungskanal 10 in ein vom Auffangelement 13 begrenztes Volumen, das durch die Bürstenelemente 15, oder in anderen Ausführungen durch Lamellen, die Außenfläche AA der Pleuelstange 4, und der zur Pleuelstange 4 orientierten Fläche FF des Kolbens 1 begrenzt. Darin wird das Öl, beziehungsweise das Mittel zur Schmierung und Kühlung zurückgehalten. Von diesem Volumen zwischen den Bürstenelementen 15 strömt das Öl weiter in den Zulaufkanal 11 und zum kleinen Pleuellager 3. Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht nur des Auffangelements 13 mit dem Verbindungskanal 10. Die Grundfläche BB des Auffangelements 13 weist dabei an der Position der Ausgangsöffnung 10" des Verbindungskanals 10 eine nicht näher dargestellte Ausnehmung auf.

Das Auffangelement 13 ist mit dem Basiselement 14 an der Ausbuchtung 18 des Kolbens 1 angeordnet. Die Enden 16 der Bürstenelemente 15 berühren die Außenfläche AA der Pleuelstange 4. Bei Verschwenkung der Pleuelstange 4 gegenüber dem Kolben 1 geben die Bürstenelemente 15 - soweit sie die Pleuelstange 4 überhaupt berühren - nach und die Reibung zwischen Bürstenelemente 15 und Pleuelstange 4 ist klein, dadurch hält sich der Wärmeeintrag durch die Reibung in Grenzen.

In Fig. 5 ist der Kolben 1 in einem Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 2 gezeigt. Strichliert sind darin das Auffangelement 13 und der Zulaufkanal 11 gezeigt. Das Auffangelement 13 ist in der gezeigten Ausführung oberhalb einer Drehachse DD des Kolbenbolzens 2 angeordnet, d.h. hinsichtlich einer gedachten Ebene durch die Drehachse DD normal auf eine Hubachse EE des Kolbens 1 ist das Auffangelement 13 auf der zum Kolbenboden 5 weisenden Seite an der Fläche FF angeordnet.

In Richtung der Drehachse DD des Kolbenbolzens 2 weist das Auffangelement 13 eine Erstreckung, eine Breite b auf die kleiner, oder maximal gleich groß ist, als die Erstreckung einer Pleuelaugenbreite in derselben Richtung der Pleuelstange 4. In Fig. 5 erstreckt sich die Pleuelaugenbreite entlang der Drehachse DD des Kolbenbolzens 2 zwischen den Außenseiten der Pleuelstange 4 im Bereich des kleinen Pleuelauges 30.

Die erfindungsgemäße Lösung mit dem beschriebenen Auffangelement 13 ermöglicht damit die Bildung eines Rückhaltevolumens zwischen Kolben 1 und Pleuelstange 4. Damit wird Schmier- bzw. Kühlmittel, das in entsprechende Volumen innerhalb des Kolbens 1 eingebracht wird, über dem Zulaufkanal 11 zu einem Pleuellager 3 in einem kleinen Pleuelauge 30 einer Pleuelstange 4 gestaut und es kann quasi eine Dauerversorgung der Lagerbüchse mit Schmier- bzw. Kühlmittel sichergestellt werden. Durch die Ausführung des Auffangelements 13 als „Bürstendichtung" unter von Bürstenelementen 15 kann ein verschleißfreier Kontakt zwischen Bürstenelementen 15 und Pleuel 4 bzw. Kolben 1 ermöglicht und radiale Toleranzen zwischen Pleuel 4 und Kolben 1 ausgeglichen werden.

Entgegen den im Stand der Technik bekannten Lösungen wird damit eine dauerhafte Schmierung und Kühlung der Lagerbüchse ermöglicht, was insbesondere bei hochbelasteten Motoren, z.B. im Großmotorenbereich, von Vorteil ist.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE

1. Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder hin und her bewegbaren Kolben (1), der einen Kolbenkühlraum (6) zur Aufnahme von Mittel zur Kühlung und Schmierung aufweist, wobei der Kolben (1) übereinen in einem kleinen Pleuellager (3) angeordneten Kolbenbolzen (2) schwenkbar mit einer Pleuelstange (4) verbunden ist und zwischen Kolbenkühlraum (6) und einer zur Pleuelstange (4) orientierten Fläche (FF) des Kolbens (1) zumindest ein Verbindungskanal (10) vorgesehen ist und in der Pleuelstange (4) ein Zulaufkanal (11) zu dem kleinen Pleuellager (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen zwischen Verbindungskanal (10) und Zulaufkanal (11) zwischen Pleuelstange (4) und Kolben (1) ein Auffangelement (13) zum Auffangen von Mittel zur Kühlung und Schmierung angeordnet ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffangelement (13) Bürstenelemente (15) und/oder Lamellen aufweist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffangelement (13) im Wesentlichen mit Bürstenelementen (15) und/oder Lamellen, Pleuelstange (4) und Kolben (1) ein inneres Auffangvolumen begrenzt, wobei die Bürstenelemente (15) und/oder Lamellen vorzugsweise ringförmig um einen der Kanäle (10, 11) angeordnet sind.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Enden (16) von den Bürstenelementen (15) und/oder den Lamellen zur Außenfläche (AA) der Pleuelstange (4) gerichtet sind und vorzugsweise die Außenfläche (AA) berühren.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffangelement (13) mit einem Basiselement (14) an der zur Pleuelstange (4) orientierten Fläche (FF) des Kolbens (1) befestigt ist.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffangelement (13) eine Grundfläche (BB) aufweist, die elliptisch, vorzugsweise kreisförmig ist.

7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei verschwenkter Pleuelstange (4) das Auffangelement (13) den Zulaufkanal (11) umschließt.

8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffangelement (13) in Umfangsrichtung einen Winkel (a)von 25° bis 30° einschließt.

9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffangelement (13) eine Breite (b) in Richtung einer Drehachse (DD) des Kolbenbolzens (2) aufweist, der im Wesentlichen einer Pleuelaugenbreite der Pleuelstange (4) entspricht.

10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffangelement (13) oberhalb einer Drehachse (DD) des Kolbenbolzens (2) angeordnet ist. 12.09.2017 WR