DE102012208090A1 - Kolben einer Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Kolben einer Brennkraftmaschine, mit einem Kolbenoberteil (10) und einem Kolbenunterteil (11), mit einem Kolbenbolzen (12), der im Kolbenunterteil (11) gelagert ist und der Anbindung des Kolbens an eine Pleuelstange (13) der Brennkraftmaschine dient, mit einem zwischen dem Kolbenoberteil (10) und dem Kolbenunterteil (11) ausgebildeten inneren Kühlraum (15) für Kühlöl zur Kühlung des Kolbens, der über mindestens eine Überleitbohrung (17) mit einem zwischen dem Kolbenoberteil (10) und einem Kolbenunterteil (11) ausgebildeten äußeren Kühlraum (16) verbunden ist, und mit einem im Kolbenunterteil (11) beweglich gelagerten, einteiligen Gleitschuh (19), der über ein Federelement (20) gegen einen Pleuelkopf (14) der Pleuelstange (13) gedrückt ist und der Überführung von durch eine Bohrung (18) in der Pleuelstange (13) geführtem Kühlöl in den inneren Kühlraum (15) dient, wobei zwischen dem einteiligen Gleitschuh (19) und Kolbenunterteil (11) eine Führungsfläche (21) für den einteiligen Gleitschuh (19) ausgebildet ist, und wobei sich das Federelement (20) in Axialrichtung des Kolbens bzw. Gleitschuhs gesehen zumindest abschnittsweise parallel zur Führungsfläche (21) für den einteiligen Gleitschuh (19) erstreckt.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kolben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Gleitschuh für einen solchen Kolben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
- Aus der
DE 35 18 721 C2 ist ein Kolben einer Brennkraftmaschine bekannt, der ein Kolbenoberteil und ein Kolbenunterteil umfasst, die vorzugsweise miteinander verschraubt sind. Im Kolbenunterteil ist ein Kolbenbolzen gelagert, wobei der Kolbenbolzen der Anbindung des Kolbens an eine Pleuelstange der Brennkraftmaschine dient. Der Kolben gemäßDE 35 18 721 C2 ist ölgekühlt, wobei zwischen dem Kolbenoberteil und dem Kolbenunterteil einerseits ein innerer Kühlraum für Kühlöl und andererseits ein äußerer Kühlraum für Kühlöl ausgebildet ist, und wobei der innere Kühlraum mit dem äußeren Kühlraum über mindestens eine Überleitbohrung verbunden ist. Um Kühlöl in den inneren Kühlraum einzuführen, ist nach diesem Stand der Technik in die Pleuelstange eine Zuführbohrung für Kühlöl integriert, wobei das Kühlöl ausgehend von der Pleuelstange in den inneren Kühlraum mithilfe einer zweiteiligen Kühlölführhülse überführbar ist. Ein erster, halsartiger Teil der zweiteiligen Kühlölführhülse ist nach derDE 35 18 721 C2 unverschiebbar im Kolbenunterteil des Kolbens befestigt. Mit diesem ortsfesten, halsartigen Teil der zweitteiligen Kühlölführhülse wirkt ein trichterartiger, beweglicher Teil der Kühlölführhülse derart zusammen, dass ein Federelement, welches zwischen den beiden Teilen der zweiteiligen Kühlölführhülse angreift, den trichterartigen Teil derselben federnd in Gleitkontakt gegen einen Pleuelkopf der Pleuelstange drückt. Die Verwendung solcher mehrteiliger Kühlölführhülsen zur Überführung des Kühlöls ausgehend von der Bohrung in der Pleuelstange in den inneren Kühlraum ist von Nachteil, da die Montage solcher mehrteiliger Kühlölführhülsen nur mit großem Aufwand möglich ist. - Aus der Praxis ist es bereits bekannt, die aus der
DE 35 18 721 C2 bekannten, mehrteiligen Kühlölführhülsen zu ersetzen, nämlich durch einteilige Gleitschuhe.1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Kolben einer Brennkraftmaschine im Bereich eines zwischen einem Kolbenoberteil1 und einem Kolbenunterteil2 ausgebildeten, inneren Kühlraums3 , wobei im Kolbenunterteil2 ein einteiliger Gleitschuh4 beweglich gelagert ist. Dieser Gleitschuh4 verfügt über ein halsartiges Ende5 und ein trichterartiges Ende6 , wobei der Gleitschuh4 der Überführung des Kühlöls ausgehend von der in1 nicht gezeigten Pleuelstange in den inneren Kühlraum3 dient. Hierzu ist in den Gleitschuh4 eine Bohrung7 eingebracht, die sowohl das halsartige Ende5 als auch das trichterartige Ende6 des Gleitschuhs7 durchdringt und sich im trichterartigen Ende6 trichterartig aufweitet.1 kann weiterhin entnommen werden, dass zwischen dem Gleitschuh4 und dem Kolbenunterteil2 eine Führungsfläche8 für den Gleitschuh4 ausgebildet ist, nämlich im Bereich des halsartigen Endes5 des Gleitschuhs4 benachbart zum trichterartigen Ende6 desselben. Ein Federelement9 , welches den Gleitschuh4 in eine in1 nicht gezeigten Pleuelstange gedrückt werden kann, stützt sich einerseits am Gleitschuh4 und andererseits am Gehäuseunterteil2 ab, wobei in Axialrichtung des Kolbens bzw. des Gleitschuhs4 gesehen dieses Federelement9 in Reihe zur Führungsfläche8 angeordnet ist. - Bei solchen Kolben für Brennkraftmaschinen ist die sogenannte Kompressionshöhe eine charakteristische Kenngröße, wobei die Kompressionshöhe dem Abstand zwischen der Achse des Kolbenbolzens und einer oberen Kante des Kolbens entspricht. Die Bauhöhe einer Brennkraftmaschine wird unter anderem durch diese Kompressionshöhe des oder jedes Kolbens der Brennkraftmaschine bestimmt. Eine weitere charakteristische Kenngröße eines Kolbens einer Brennkraftmaschine, welche Einfluss auf die Bauhöhe der Brennkraftmaschine hat, ist eine sogenannte Kolbenmuldentiefe einer im Bereich des Kolbenoberteils ausgebildeten Kolbenmulde. Über relativ tiefe Kolbenmulden kann die Verbrennung im Zylinder der jeweiligen Brennkraftmaschine, in welcher der jeweilige Kolben zum Einsatz kommt, verbessert werden. Je tiefer eine Kolbenmulde ausgeführt wird, desto höher wird jedoch die Kompressionshöhe und damit Bauhöhe der Brennkraftmaschine.
- Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Kolben einer Brennkraftmaschine und einen neuartigen Gleitschuh für einen solchen Kolben zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird durch einen Kolben nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß erstreckt sich das Federelement in Axialrichtung des Kolbens bzw. Gleitschuhs gesehen zumindest abschnittsweise parallel zur Führungsfläche für den einteiligen Gleitschuh.
- Mit der Erfindung ist es möglich, bei gleichbleibender Kompressionshöhe eines Kolbens Kolbenmulden tiefer auszuführen oder bei gleichbleibender Kolbenmuldentiefe die Kompressionshöhe des jeweiligen Kolbens zu reduzieren.
- Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umgibt die Führungsfläche für den einteiligen Gleitschuh das Federelement radial außen zumindest abschnittsweise. Eine solche Ausgestaltung erlaubt eine besonders vorteilhafte Ausführung des einteiligen Gleitschuhs und damit eine besonders vorteilhafte Beeinflussung der Kompressionshöhe des Kolbens und/oder der Kolbenmuldentiefe.
- Vorzugsweise weist der einteilige Gleitschuh ein halsartiges Ende und ein trichterartiges Ende auf, wobei das trichterartige Ende über das Federelement gegen den Pleuelkopf der Pleuelstange gedrückt ist, und wobei sich ausgehend vom trichterartigen Ende zumindest abschnittsweise radial außen um das halsartige Ende herum ein Vorsprung mit radialem Abstand zum halsartigen Ende erstreckt. Die Führungsfläche für den Gleitschuh ist zwischen dem Vorsprung und dem Kolbenunterteil ausgebildet. Das Federelement erstreckt sich in einen zwischen dem Vorsprung und dem halsartigen Ende ausgebildeten Freiraum hinein. Diese Ausgestaltung des einteiligen Gleitschuhs des Kolbens ist besonders bevorzugt.
- Der erfindungsgemäße Gleitschuh ist in Anspruch 8 definiert.
- Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 : einen Ausschnitt aus einem aus dem Stand der Technik bekannten Kolben im Bereich eines einteiligen Gleitschuhs; -
2 : einen ersten Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kolben im Bereich eines einteiligen Gleitschuhs; -
3 : einen zweiten Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kolben im Bereich des einteiligen Gleitschuhs; und -
4 : den Gleitschuh der2 in Alleindarstellung. - Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen ölgekühlten Kolben einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer als Dieselmotor oder Gasmotor oder Diesel-Gas-Motor ausgeführten Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine. Ein solcher Kolben wird auch als Tauchkolben bezeichnet.
-
2 und3 zeigen jeweils einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kolben einer Brennkraftmaschine, wobei der Kolben ein Kolbenoberteil10 und ein Kolbenunterteil11 umfasst. Das Kolbenoberteil10 und das Kolbenunterteil11 sind vorzugsweise aus einem Leichtmetall, Stahl oder Sphäroguss gefertigt. Das Kolbenoberteil10 und das Kolbenunterteil11 stützen sich auf einander ab und sich vorzugsweise über als Dehnschrauben ausgeführte Befestigungsmittel miteinander befestigt. - In einer Bohrung des Kolbenunterteils
11 ist ein Kolbenbolzen12 gelagert, wobei der Kolbenbolzen12 der Anbindung des Kolbens an eine Pleuelstange13 der Brennkraftmaschine dient. Von der Pleuelstange13 ist in2 ein sogenannter Pleuelkopf14 gezeigt. - Zwischen dem Kolbenoberteil
10 und dem Kolbenunterteil11 ist einerseits ein innerer Kühlraum15 und andererseits ein äußerer Kühlraum16 für Kühlöl ausgebildet, wobei der innere Kühlraum15 mit dem äußeren Kühlraum16 gemäß2 über Überleitbohrungen17 verbunden ist. Das Kühlöl ist dem inneren Kühlraum15 über eine Bohrung18 zuführbar, die sich durch die Pleuelstange13 und auch durch den Pleuelkopf14 erstreckt, wobei das Kühlöl von der Pleuelstange13 in den inneren Kühlraum15 mit Hilfe eines Gleitschuh19 überführbar ist, der im Kolbenunterteil11 beweglich gelagert ist. Der im Kolbenunterteil11 beweglich gelagerte Gleitschuh19 ist als einteiliger Gleitschuh19 ausgeführt und wird zur Abdichtung über ein Federelement20 gegen den Pleuelkopf14 der Pleuelstange13 gedrückt. Zwischen dem einteiligen Gleitschuh19 und dem Kolbenunterteil11 ist eine Führungsfläche21 ausgebildet, die der Führung des im Kolbenunterteil11 beweglich gelagerten, einteiligen Gleitschuhs19 dient. - Im Sinne der Erfindung erstreckt sich das Federelement
20 in Axialrichtung des Kolbens sowie des Gleitschuhs19 gesehen zumindest abschnittweise parallel zur Führungsfläche21 für den einteiligen Gleitschuh19 . Hierdurch kann gegenüber dem Stand der Technik die Bauhöhe des einteiligen Gleitschuhs reduziert werden. Eine reduzierte Bauhöhe des Gleitschuhs19 kann genutzt werden, um die sogenannte Kompressionshöhe des Kolbens zu reduzieren, also den Abstand zwischen der Achse des Kolbenbolzens12 und einer oberen Kante des Kolbens. Ferner kann hierdurch bei gleichbleibender Kompressionshöhe eine Tiefe einer Kolbenmulde22 , die vom Kolbenoberteil10 bereitgestellt wird, vergrößert werden, um die Verbrennung der Brennkraftmaschine positiv zu beeinflussen. - Die Führungsfläche
21 für den einteiligen Gleitschuh19 umgibt zumindest abschnittsweise das Federelement20 radial außen. Das Federelement20 ist demnach in Radialrichtung des Kolbens bzw. des Gleitschuhs19 gesehen radial innerhalb der Führungsfläche21 für den Gleitschuh19 positioniert. - Wie bereits ausgeführt, dient der Gleitschuh
19 der Überführung von Kühlöl ausgehend von der Pleuelstange13 in den inneren Kühlraum15 , wobei sich hierzu in axialer Richtung durch den Gleitschuh19 eine Bohrung22 erstreckt. - Der einteilige Gleitschuh
19 verfügt über ein erstes, halsartiges Ende23 und ein zweites, trichterartiges Ende24 , wobei das trichterartige Ende24 des Gleitschuhs19 vom Federelement20 dichtend gegen den Pleuelkopf14 der Pleuelstange13 gedrückt wird. Ausgehend vom zweiten, trichterartigen Ende24 erstreckt sich zumindest abschnittsweise radial außen um das halsartige Ende23 herum ein Vorsprung25 , der einen radialen Abstand zum halsartigen Ende23 aufweist, sodass zwischen dem radial inneren, halsartigen Ende23 und dem radial äußeren Vorsprung25 ein Freiraum26 ausgebildet ist. Das Federelement20 , welches sich einerseits am einteiligen Gleitschuh19 und andererseits am Kolbenunterteil11 abstützt, erstreckt sich in diesem Freiraum26 hinein. Die Führungsfläche21 für den Gleitschuh19 ist zwischen diesem Vorsprung25 und dem Kolbenunterteil11 ausgebildet. - Die hier vorliegende Erfindung betrifft weiterhin den in
4 in Alleindarstellung gezeigten Gleitschuh19 für einen Kolben einer Brennkraftmaschine. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird hinsichtlich Details des einteiligen Gleitschuhs19 auf die obigen Ausführungen verwiesen. - Wie am besten
3 entnommen werden kann, greift am halsartigen Ende23 des einteiligen Gleitschuhs19 ein Sicherungsring27 an, mit welchem der Gleitschuh19 auch dann am Kolbenunterteil11 gehalten wird, wenn bei der Montage oder Demontage des Kolbens die Pleuelstange13 demontiert ist. - Mit der Erfindung kann bei gleichbleibender Kompressionshöhe eines Kolbens eine Kolbenmulde
22 tiefer ausgeführt werden. Ferner kann bei gleichbleibender Tiefe der Kolbenmulde22 die Kompressionshöhe des Kolbens reduziert werden. Darüber hinaus können beide Effekte kombinatorisch genutzt werden, also einerseits eine Erhöhung der Kolbenmuldentiefe und andererseits eine Reduzierung der Kompressionshöhe des Kolbens. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kolbenoberteil
- 2
- Kolbenunterteil
- 3
- Kühlraum
- 4
- Gleitschuh
- 5
- Ende
- 6
- Ende
- 7
- Bohrung
- 8
- Führungsfläche
- 9
- Federelement
- 10
- Kolbenoberteil
- 11
- Kolbenunterteil
- 12
- Kolbenbolzen
- 13
- Pleuelstange
- 14
- Pleuelkopf
- 15
- Kühlraum
- 16
- Kühlraum
- 17
- Überleitbohrung
- 18
- Bohrung
- 19
- Gleitschuh
- 20
- Federelement
- 21
- Führungsfläche
- 22
- Bohrung
- 23
- Ende
- 24
- Ende
- 25
- Vorsprung
- 26
- Freiraum
- 27
- Sicherungsring
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 3518721 C2 [0002, 0002, 0002, 0003]
Claims (9)
- Kolben einer Brennkraftmaschine, mit einem Kolbenoberteil (
10 ) und einem Kolbenunterteil (11 ), mit einem Kolbenbolzen (12 ), der im Kolbenunterteil (11 ) gelagert ist und der Anbindung des Kolbens an eine Pleuelstange (13 ) der Brennkraftmaschine dient, mit einem zwischen dem Kolbenoberteil (10 ) und dem Kolbenunterteil (11 ) ausgebildeten inneren Kühlraum (15 ) für Kühlöl zur Kühlung des Kolbens, der über mindestens eine Überleitbohrung (17 ) mit einem zwischen dem Kolbenoberteil (10 ) und einem Kolbenunterteil (11 ) ausgebildeten äußeren Kühlraum (16 ) verbunden ist, und mit einem im Kolbenunterteil (11 ) beweglich gelagerten, einteiligen Gleitschuh (19 ), der über ein Federelement (20 ) gegen einen Pleuelkopf (14 ) der Pleuelstange (13 ) gedrückt ist und der Überführung von durch eine Bohrung (18 ) in der Pleuelstange (13 ) geführtem Kühlöl in den inneren Kühlraum (15 ) dient, wobei zwischen dem einteiligen Gleitschuh (19 ) und Kolbenunterteil (11 ) eine Führungsfläche (21 ) für den einteiligen Gleitschuh (19 ) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Federelement (20 ) in Axialrichtung des Kolbens bzw. Gleitschuhs gesehen zumindest abschnittsweise parallel zur Führungsfläche (21 ) für den einteiligen Gleitschuh (19 ) erstreckt. - Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche (
21 ) für den einteiligen Gleitschuh (19 ) das Federelement (20 ) radial außen zumindest abschnittsweise umgibt. - Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (
20 ) in Radialrichtung des Kolbens bzw. Gleitschuhs gesehen radial innerhalb der Führungsfläche (21 ) für den einteiligen Gleitschuh (19 ) positioniert ist. - Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sich das Federelement (
20 ) einerseits am einteiligen Gleitschuh (19 ) und andererseits am Kolbenunterteil (11 ) abstützt. - Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der einteilige Gleitschuh (
19 ) ein halsartiges Ende (23 ) und ein trichterartiges Ende (24 ) aufweist, wobei das trichterartige Ende (24 ) über das Federelement (20 ) gegen den Pleuelkopf (14 ) der Pleuelstange (13 ) gedrückt ist, und wobei sich ausgehend vom trichterartigen Ende (24 ) zumindest abschnittsweise radial außen um das halsartige Ende (23 ) herum ein Vorsprung (25 ) mit radialem Abstand zum halsartigen Ende (23 ) erstreckt. - Kolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche (
21 ) für den Gleitschuh (19 ) zwischen dem Vorsprung (25 ) und dem Kolbenunterteil (11 ) ausgebildet ist. - Kolben nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Federelement (
20 ) in einen zwischen dem Vorsprung (25 ) und dem halsartigen Ende (23 ) ausgebildeten Freiraum (26 ) hinein erstreckt. - Gleitschuh für einen ölgekühlten Kolben einer Brennkraftmaschine, der über ein Federelement (
20 ) gegen einen Pleuelkopf (14 ) einer Pleuelstange (13 ) druckbar ist, wobei zwischen dem einteilig ausgeführten Gleitschuh und dem Kolbenunterteil eine Führungsfläche (21 ) für den einteiligen Gleitschuh ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Federelement (20 ) in Axialrichtung des Gleitschuhs gesehen zumindest abschnittsweise parallel zur Führungsfläche (21 ) für den einteiligen Gleitschuh erstreckt. - Gleitschuh nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Merkmale nach einem der Ansprüche 2 bis 7.
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