DE102004019011A1 - Kühlkanalabdeckung für einen Kolben eines Verbrennungsmotors - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen wird eine Kühlkanalabdeckung für einen Kolben (8) eines Verbrennungsmotors in Form eines Federbleches (1), das zur Vermeidung von Verschleiß im Bereich der Auflage (9) so bemessen ist, dass sich zwischen der radial äußeren Stirnseite des Federbleches (1) und der radial äußeren Begrenzung der stufenförmigen Ausnehmung (19) ein umlaufender Spalt (12) ergibt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kühlkanalabdeckung für einen Kolben eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Aus der Patentschrift
DE 42 08 037 ist es bekannt, einen Kolben für einen Verbrennungsmotor im Bereich des Kolbenbodens mit einem radial außen liegenden und zum Kolbenschaft hin offenen Kühlkanal zu versehen. Zur Verbesserung der Kühlwirkung des in den Kühlkanal eingeleiteten Kühlöles wird der Kühlkanal mittels einer Kühlkanalabdeckung verschlossen, in der sich Öffnungen zum Ein- und Ausleiten des Kühlöls befinden. Bekannt ist auch, der Kühlkanalabdeckung die Form einer zweigeteilten Tellerfeder zu geben, die (siehe hierzu1 ) an ihrem äußeren Rand29 in einer Aussparung22 in der Stirnseite23 einer offen auslaufenden Ringwand24 als äußerem Auflager und an ihrem inneren Rand an einem an der Ringrippe als innerem Auflager25 angebrachten umlaufenden Absatz26 unter axialer Vorspannung befestigt ist. - Hierbei ergeben sich im Motorbetrieb wegen des Druckes der Verbrennungsgase auf den Kolben aber auch wegen der bei den Hin- und Herbewegungen des Kolbens auf die Ringwand
24 einwirkenden Massenkräfte durch den Pfeil27 angedeutete Relativbewegungen der Ringwand24 gegenüber dem Kolbengrundkörper28 . Dies bewirkt auch Relativbewegungen der Tellerfeder30 insbesondere gegenüber der Ringwand24 im Breich der Auflagepunkte31 und32 , was zu einer Schädigung sowohl der Tellerfeder30 als auch der Aussparung22 in diesem Bereich führt. - Ein weiterer Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten, aus zwei halbkreisförmigen Tellerfederhälften bestehenden Kühlkanalabdeckung besteht darin, dass hiervon sowohl axial als auch radial gerichtete Kräfte auf die Ringwand
24 ausgeübt werden. Diese Kräfte sind an den Stoßenden der Tellerfederhälften maximal, sodass die axialen Kräfte in diesem Bereich zu einer nichtsinusförmigen Verformung der Kolbenringnuten führen, der die darin untergebrachten Kolbenringe nicht folgen können, wodurch insbesondere der Ölverbrauch eines mit dem betreffenden Kolben ausgerüsteten Verbrennungsmotors ansteigt. Die radial gerichteten und an den Stoßenden der Tellerfederhälften maximalen Kräfte führen hier zu einer im Querschnitt ovalen Verformung der Ringwand24 , die die Gefahr von Kolbenfressern mit sich bringt. - Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
- Gelöst wird das Problem mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches stehenden Merkmalen. Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruches.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen
1 ein Federblech gemäß Stand der Technik zum Verschließen des Kühlkanals eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor im Schnitt, -
2 ein Federblech gemäß vorliegender Erfindung in Draufsicht, -
3 das erfindungsgemäße Federblech im Schnitt entlang der Linie III-III in2 und -
4 das erfindungsgemäße Federblech nach dem Einbau in einen Kolben. - Die
2 und4 zeigen ein ringförmiges Federblech 1 zum Verschließen des Kühlkanal20 eines Kolbens8 für einen Verbrennungsmotor, das aus zwei halbkreisförmigen Federblechhälften2 und3 besteht. Jede der beiden Federblechhälften2 ,3 weist eine Anformung4 und5 auf, deren Zweck darin besteht, das in den Kolben8 eingebaute Federblech1 gegen Verdrehen zu sichern. Zudem ist jede der beiden Federblechhälften2 ,3 mit einer Öffnung6 und7 versehen, um Öl in den Kühlkanal ein- bzw. auszuleiten. -
3 zeigt einen Schnitt durch das Federblech1 entlang der Linie III-III in2 . Erkennbar ist die Anformung4 und die Öffnung7 . Insbesondere wird deutlich, dass das Federblech1 im entspannten Zustand die Form eines flachen Trichters aufweist. - In
4 ist das Federblech1 nach dem Einbau in den Kolben8 dargestellt. Erkennbar ist, dass das Federblech1 hierbei eine eben Stellung aufweist, d.h., dass es gegenüber der in3 dargestellten trichterförmigen Stellung eine Torsion erfahren hat. Die hierdurch im Federblech1 erzeugte Torsionsspannung bewirkt, dass dessen radial innerer Randbereich16 auf der eine 1. Auflage10 bildenden, kolbenbodenseitigen Oberseite eines radial nach außen gerichteten Vorsprunges17 des Kolbengrundkörpers14 und dessen radial äußerer Randbereich18 auf einer von einer stufenförmigen Ausnehmung19 der kolbenbodenabgewandten Unterseite15 der Ringpartie13 gebildeten2 . Auflage9 unter Vorspannung aufliegen, und dass das Federblech1 im Kolben8 fixiert wird. - Das Federblech
1 weist einen Außenradius11 (2 ) auf, der so bemessen ist, dass sich zwischen Federblech1 und Kolben8 ein Spalt12 (4 ) bildet. Hierdurch wird erreicht, dass bei Relativbewegungen zwischen dem Kolben8 und dem Federblech1 Beschädigungen des Federbleches1 und des Kolbens8 im Bereich des Spaltes12 vermieden werden. Zudem sind die Flächen der Auflagen9 und10 so groß, dass sich hier bei Relativbewegungen zwischen Kolben8 und Federblech1 ein minimaler Verschleiß ergibt. - Diese Relativbewegungen sind die Folge sowohl des auf den Kolben
8 einwirkenden Verbrennungsdruckes als auch der bei höheren Drehzahlen auf die Ringpartie13 einwirkenden Massenkräfte, wodurch bewirkt wird, dass sich die Ringpartie13 relativ zum Kolbengrundkörper14 bewegt, was zu Relativbewegungen des Federbleches1 sowohl gegenüber der Ringpartie13 als auch gegenüber dem Kolbengrundkörper14 führt. - Bei der Montage werden die beiden Federblechhälften
2 und3 an die kolbenbodenabgewandte Unterseite15 der Ringpartie13 angelegt, auf ihrer radialen Innenseite einer in Richtung des Kolbenbodens21 wirkenden, axialen Kraft ausgesetzt und dadurch so weit in Torsion versetzt, dass der radial innere Randbereich16 der Federblechhälften2 ,3 oberhalb der 1. Auflage10 zu liegen kommt. Danach werden die Federblechhälften2 ,3 mittels einer radial nach innen gerichteten Kraft in ihre in4 dargestellte Position geschoben. -
- 1
- Federblech
- 2, 3
- Federblechhälfte
- 4, 5
- Anformung
- 6, 7
- Öffnung
- 8
- Kolben
- 9
- 2. Auflage
- 10
- 1. Auflage
- 11
- Außenradius
- 12
- Spalt
- 13
- Ringpartie
- 14
- Kolbengrundkörper
- 15
- Unterseite
der Ringpartie
13 - 16
- radial
innere Randbereich des Federbleches
1 - 17
- Vorsprung
- 18
- radial äußerer Randbereich
der Federbleches
1 - 19
- stufenförmige Ausnehmung
- 20
- Kühlkanal
- 21
- Kolbenboden
- 22
- Aussparung
- 23
- Stirnseite
der Ringwand
24 - 24
- Ringwand
- 25
- inneres Auflager
- 26
- Absatz
- 27
- Pfeil
- 28
- Kolbengrundkörper
- 29
- äußerer Rand
der Tellerfeder
30 - 30
- Tellerfeder
- 31,32
- Auflagepunkt
Claims (2)
- Kühlkanalabdeckung für einen im Bereich des Bodens (
21 ) eines Kolbens (8 ) eines Verbrennungsmotors radial außen liegenden und zur kolbenbodenabgewandten Unterseite hin offenen Kühlkanal (20 ), wobei die Kühlkanalabdeckung die Form eines ringförmigen und aus zwei halbkreisförmigen Hälften (2 ,3 ) bestehenden Federbleches (1 ) aufweist, dessen radial innerer Randbereich (16 ) auf einer 1. Auflage (10 ) aufliegt, die von der Oberseite eines radial nach außen gerichteten Vorsprunges (17 ) des den Kühlkanal (20 ) radial innen begrenzenden Kolbengrundkörpers (14 ) gebildet wird, und dessen radial äußerer Randbereich (18 ) auf einer 2. Auflage (9 ) unter Vorspannung aufliegt, die von einer stufenförmigen Ausnehmung (19 ) der Unterseite (15 ) der den Kühlkanal (20 ) radial außen begrenzenden Ringpartie (13 ) des Kolbens (8 ) gebildetet wird , dadurch gekennzeichnet, – dass der Außenradius (11 ) des Federbleches (1 ) so bemessen ist, dass sich zwischen der radial äußeren Stirnseite des Federbleches (1 ) und der radial äußeren Begrenzung der stufenförmigen Ausnehmung (19 ) ein umlaufender Spalt (12 ) ergibt, und – dass die 2. Auflage (9 ) zumindest näherungsweise um die Dicke des Federbleches (1 ) näher am Kolbenboden (21 ) angeordnet ist als die 1. Auflage (10 ), sodass nach dem Einbau in den Kolben (8 ) das Federbech (1 ) eine zumindest näherungsweise ebene Stellung einnimmt. - Kühlkanalabdeckung für einen Kühlkanal (
20 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Federblechhälften (2 ,3 ) mindestens eine nach radial außen gerichtete Anformung (4 ,5 ) aufweisen.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20110421 |