DE10024207A1 - Kolbenkühlung für Brennkraftmaschinen - Google Patents
Kolbenkühlung für BrennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenkühlung für Brennkraftmaschinen gemäß
dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.
Zur Kolbenkühlung von Brennkraftmaschinen ist es bekannt mit Spritzdüsen gegen die
Unterseite eines Kolbenbodens zu spritzen. Als Kühlmedium dient Schmieröl aus der
Druckumlaufschmierung. Bei der bekannten Lösung wird eine aus einem gebogenen
Rohr bestehende Spritzdüse mittels einer Konsole und einer Schraube auf der Innen
seite eines Kurbelgehäuses so positioniert, daß ein bestimmter Bereich des Kolbenbo
dens angespritzt wird.
Ein Nachteil dieser Lösung ist darin zu sehen, daß die aus dem Rohr gebildete Spritz
düse zunächst mittels Lötung mit der Konsole verbunden wird. Anschließend wird
diese Konsole mit einer Schraube an der Innenseite des Kurbelgehäuses befestigt.
Diese Montagearbeit läßt sich aber wegen der schweren Zugänglichkeit nur von Hand
erledigen und ist folglich sehr kostspielig, ebenso wie die Lötverbindung von Konsole
und Spritzdüse.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellung und die Montage der
Spritzdüsen rationeller zu gestalten.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspru
ches 1.
Dadurch, daß die Spritzdüsen als kompaktes Drehteil vorgefertigt werden entfallen
zeitraubende Arbeiten wie Rohrbiegen, Löten etc. . Ferner lassen sich die Spritzdüsen
mittels Werkzeug, beispielsweise Roboter, leicht in die Längsbohrung orientiert ein
setzen.
Durch den orientierten Einbau ist die Lage des Spritzstrahles eindeutig definiert und
Schäden durch mangelhafte Kolbenkühlung können ausgeschlossen werden. Bei einem
gebogenen Rohrstück als Spritzdüse kann diese Präzision nicht garantiert werden. Der
manuelle Einbau kann bei Massenprodukten, wie sie Fahrzeugmotoren darstellen,
nicht mehr vertreten werden.
Eine vorteilhafte Ausbildung des Drehteils kann Anspruch 2 entnommen werden.
Das Drehteil kann vollautomatisch rein durch spanabhebende Bearbeitung kosten
günstig und in gleichbleibender Qualität hergestellt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen 3 und 4 zu entnehmen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und eine vorteilhafte Ausführung des Werk
zeuges zum Einbau der Spritzdüsen ist in Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt I-I durch ein Kurbelgehäuse mit Längsbohrung
und Bohrung für die Zufuhr des Spritzöls
Fig. 2 einen Schnitt durch eine als Drehteil ausgebildete Spritzdüse
Fig. 3 eine Ansicht des Kurbelgehäuses von der Ölwanne her gesehen
mit eingebauten Spritzdüsen
Fig. 4 ein Werkzeug zum positionierten Einbau der Spritzdüsen in die
Längsbohrungen
Fig. 5 einen Schnitt durch ein Kurbelgehäuse mit rohrförmigen Spritzdüsen
nach dem Stand der Technik
Fig. 1 zeigt im Querschnitt ein Kurbelgehäuse 1 mit Ölzufuhrbohrungen 2a, 2b wel
che in eine Druckumlaufschmierung integriert sind und welche das Kurbelgehäuse 1 in
Längsrichtung durchdringen. Über Bohrungen 3a, 3b wird den Kurbelwellenlagern
Schmieröl zugeführt. Das Schmieröl wird auch zur Kolbenkühlung herangezogen. Er
findungsgemäß erfolgt die Kolbenkühlung durch Spritzdüsen 4 die in Längsbohrungen
5 der Schottwände 6 angeordnet sind, welche sich zwischen den Kurbelräumen befinden. Die Zufuhr des Öls zur Spritzdüse 4 erfolgt von der Ölzufuhrbohrung 2b über die
Bohrung 3a für die Lagerschmierung und eine Bohrung 7. Die Bohrungen 3a und 7
sind durch eine Ausnehmung 8 untereinander verbunden. Die Spritzdüse 4 erzeugt ei
nen Ölstrahl 9 der gegen eine Unterseite eines Kolbenbodens gerichtet ist. Durch den
erfindungsgemäßen Einbau der Spritzdüsen 4 läßt sich die Richtung der Ölstrahlen 9
genau festlegen.
Eine Spritzdüse 4 ist in Fig. 2 im Detail dargestellt. Die Spritzdüse 4 ist als reines
Drehteil hergestellt. Die Spritzdüse 4 weist eine zentrale Sackbohrung 10 auf, welche
durch einen Stopfen 11 verschlossen wir. Die Zufuhr des Kühlöls erfolgt über eine
mittige Ölzufuhrbohrung 12. Diese ist nach dem Einbau in die Längsbohrung 5 in
Deckung mit der Bohrung 7 in der Schottwand 6. (Fig. 1) Das Abspritzen des Kühlöls
erfolgt mittels der Spritzlöcher 13a, 13b. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Spritzdü
sen 4 ist darin zu sehen, daß sie allein durch spanabhebende Bearbeitung, also mittels
Drehautomaten, erstellbar sind. Bei der Herstellung von Massenartikeln wie sie
Fahrzeugmotoren ohne Zweifel darstellen ist die Kostenfrage entscheidend.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Kurbelgehäuses 1 von der Ölwannenseite her. Jede der
Schottwände 6 weist eine Längsbohrung 5 auf. Diese Längsbohrungen 5 durchdringen
die Schottwände 6 koaxial und verlaufen parallel zur Mittellinie einer Kurbelwelle.
In diese Längsbohrungen 5 werden die Spritzdüsen 4 derart orientiert eingebaut, daß
die von den Spritzlöchern 13a, 13b abgespritzten Ölstrahlen 9 (Fig. 1) das anvisierte
Ziel treffen.
Der Einbau dieser Spritzdüsen 4 erfolgt mittels eines Werkzeuges wie es in Fig. 4 dar
gestellt ist.
Das Werkzeug besteht im wesentlichen aus einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Ein
heit (KZE) 14. Der Zylinder 15 ist starr mit einem Positionierarm 16 - beispielsweise
eines Roboters - verbunden. Im Zylinder 15 sind zwei axial freibewegliche Kolben
17a, 17b angeordnet. Der Kolben 17a verfügt über ein Endstück 18, welches die schon
in eine Schottwand 6a eingebaute Spritzdüse 4a übergreift, um sich abzustützen.
Sobald das Endstück 18 an der Schottwand 6 anliegt kann sich im Zylinder 15 ein
Druck aufbauen, welcher den zweiten Kolben 17b bewegt, welcher die Spritzdüse 4b
in die Bohrung der zweiten Schottwand 6b einpreßt, so daß diese gegen Verschiebung
und Verdrehung zuverlässig geschützt ist. Durch die im Zylinder 15 freibeweglichen
Kolben 17a, 17b kann trotz der sehr hohen Kräfte zum Einpressen der Spritzdüsen 4a,
4b der Positionierarm 16 drehmomentfrei gehalten werden. Der Einbau kann somit
mittels Roboter vollautomatisch erfolgen.
Fig. 5 zeigt eine Spritzdüse gemäß dem Stand der Technik. Die Spritzdüse besteht
aus einem gebogenen Rohr, welches mit einer Konsole durch eine Lötverbindung ver
bunden ist. Die Konsole wiederum wird auf einer bearbeiteten Fläche angeschraubt, so
daß der Spritzstrahl gegen den Kolbenboden gerichtet ist. Nachteil dieser Vorrichtung
ist es, daß das Rohr über eine Lötverbindung mit der Konsole verbunden ist. Diese
Lötverbindung ist nicht ohne weiteres automatisch herstellbar. Die Verschraubung der
Konsole entzieht sich ebenfalls der automatischen Montage, zudem ist eine exakte
Positionierung sehr schwer erreichbar.
Claims (4)
1. Kolbenkühlung für Brennkraftmaschinen, bei der von einer in eine
Druckumlaufschmierung integrierten Schmierölbohrung im Kurbel
gehäuse ausgehende Spritzdüsen gegen die Kolbenunterseite gerichtet
sind und die Spritzdüsen orientiert ans Kurbelgehäuse angebaut sind,
dadurch gekennzeichnet, daß jede der Spritzdüsen (4) als kompaktes
Drehteil ausgebildet ist, daß die Spritzdüsen (4) mittels Werkzeug
orientiert in Längsbohrungen (5) der Schottwände (6) eingesetzt wer
den, wobei die Längsbohrungen (5) die zwischen den Zylinderräumen
angeordneten Schottwände (6) koaxial und parallel zur Kurbelwelle
durchdringen und jede der Spritzdüsen (4) über eine Bohrung (7) in der
Schottwand (6) an die Druckumlaufschmierung angeschlossen ist.
2. Kolbenkühlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritz
düse (4) als vollzylindrisches Drehteil mit zentraler Sackbohrung (10) aus
gebildet ist, deren freies Ende mit einem Stopfen (11) verschlossen ist,
daß die Spritzdüse (4) mindestens zwei zur Mitte symmetrische Spritz
löcher (13a, 13b) aufweist, und daß eine mittige Ölzufuhrbohrung (12)
vorgesehen ist die beim Einbau mit der Bohrung (7) in der Schottwand (6)
fluchtet.
3. Kolbenkühlung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spritzdüsen (4) zur Fixierung mit Preßsitz in die Längsbohrungen (5)
eingesetzt werden.
4. Kolbenkühlung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Werkzeug zum Einbau der Spritzdüsen (4) als eine hydraulische
Kolbenzylindereinheit (14) (KZE) ausgebildet ist, wobei der Zylinder (15)
dieser KZE (14) mit einem Positionierarm (16), beispielsweise eines
Roboters, starr verbunden ist und im Zylinder (15) nach beiden Seiten
axial bewegliche Kolben (17a, 17b) vorgesehen sind, daß dabei einer der
Kolben (17b) die zum Einbau vorgesehene Spritzdüse (4b) aufnimmt,
während der andere Kolben (17a) so geformt ist, daß er eine schon ein
gebaute Spritzdüse (4a) übergreift und sich gegen die Schottwand (6) ab
stützt, und daß der Zylinder (15) noch erfolgter Positionierung der KZE (14)
mit Hydraulikdruck beaufschlagt wird.
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