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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für Verbrennungsmotoren, welcher einen in einem Kolbenkopf davon ausgebildeten Kühlkanal hat, und insbesondere eine Technologie, um die Gleitreibung von dem Kolben unter Verwendung des von dem Kühlkanal ausgestoßenen Öls zu reduzieren.
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STAND DER TECHNIK
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Der durch die Gleitbewegung zwischen dem Kolben und der Zylinderinnenfläche verursachte Gleitreibungsverlust macht etwa 30% von dem gesamten Reibungsverlust von einem Hubkolben-Verbrennungsmotor aus, wenn der Motor mit einer hohen Geschwindigkeit arbeitet. Daher wurden verschiedene Maßnahmen unternommen, um diesen Reibungsverlust zu reduzieren. Beispielsweise wird die Masse der beweglichen Teile reduziert und das Stange-zu-Hub-Verhältnis wird geeignet ausgewählt, um die Seitenkraft (Druckkraft oder Schubkraft) zu minimieren, welche ein wesentlicher Faktor beim Reibungsverlust ist. Die Seitenfläche von dem Kolben kann mit einem reibungsarmen Material beschichtet sein, oft in einem bestimmten Muster, die Zylinderinnenfläche kann mit einer hohen Präzision gehont werden (um Öltaschen oder eine Hochglanzpolitur auszubilden) und Maßnahmen können vorgenommen werden, um Schmieröl zu der Berührungsfläche zwischen dem Kolben und der Zylinderinnenfläche zu leiten.
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Eine Schmierung von der Innenfläche von einem Zylinder wird in den meisten Fällen durchgeführt, indem Öl von einem Loch, welches in dem dicken Ende von der Pleuelstange ausgebildet ist, in einer intermittierenden Art und Weise ausgestoßen wird, indem Öl von dem dicken Ende von der Pleuelstange verspritzt wird, oder indem eine festgelegte Ölstrahleinrichtung verwendet wird. Die festgelegte Ölstrahleinrichtung wird auch zum Kühlen des Kolbens verwendet. Um den Kühleffekt zu verbessern, kann ein Kühlkanal in dem Kolben ausgebildet sein, um Öl darin zu zirkulieren, wie in der
JP04-125618U vorgeschlagen wird. Es wurde auch vorgeschlagen, ein Paar Öl-Düsen bereitzustellen, um mit einer von den Düsen einen Ölstrahl auf die Rückseite von dem Kolbenkopf auftreffen zu lassen und mit der anderen Düse einen anderen Ölstrahl auf einen oberen Teil von der Pleuelstange auftreffen zu lassen, um die Schmierung zwischen dem kleinen Ende von der Pleuelstange und dem Kolbenbolzen zu verbessern. Siehe
JP2006-170066A .
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Die herkömmliche Technologie, die Reibung zwischen dem Kolben und dem Zylinder zu reduzieren, indem ein reibungsarmes Material auf die Innenfläche von dem Zylinder aufgebracht wird, ist nur beim Einfahren des Motors effektiv und hört nach einer sehr kurzen Zeit auf, effektiv zu sein. Die Druckölschmierung, welche eine festgelegte Ölstrahleinrichtung verwendet, ist nur beim Kühlen des Kolbens oder beim Reduzieren der Reibung zwischen dem Zylinder und dem Kolben effektiv und hat einen begrenzten Effekt, wenn zur selben Zeit der Kolben gekühlt wird und die Reibung reduziert wird. Es ist denkbar, einen Ölstrahl zum Reduzieren der Reibung zwischen dem Zylinder und dem Kolben besser zu nutzen, indem die
JP2006-170066A derart modifiziert wird, dass der Ölstrahl auf die Innenfläche von dem Zylinder gerichtet wird. Dies wird jedoch eine beträchtlich größere Ölmenge erforderlich machen als bei Verwendung des Öls nur zum Kühlen des Kolbens und kann nur dann erreicht werden, wenn eine große Menge an Öl verfügbar ist. Dies macht jedoch die Vergrößerung der Größe von der Ölpumpe erforderlich und es wird im Gegenzug ein erhöhter Motorleistungsverlust verursachen aufgrund der Notwendigkeit, eine große Ölpumpe anzutreiben, um auf diese Weise den Vorteil aufzuheben, welcher durch eine Verbesserung der Schmierung erhalten werden kann.
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Normalerweise tropft das Öl, welches zum Kühlen des Kolbens verwendet wurde, von der unteren Fläche des Kolbens nach unten in das Kurbelgehäuse. Das Öl trifft zwangsläufig das dicke Ende von der Pleuelstange und das Gegengewicht von dem Motor, während es in das Kurbelgehäuse tropft, so dass das resultierende Verspritzten und Rühren des Öls irgendeinen Motorleistungsverlusts verursacht. Dasselbe trifft für das Öl zu, welches von einer Ölstrahldüse ausgestoßen wird und auf die Innenfläche des Zylinders auftrifft. Dieses Öl verursacht auch in einer ähnlichen Weise irgendeinen Motorleistungsverlust. Ferner ist die Notwendigkeit für eine größere Ölmenge unerwünscht, sei es zur Schmierung oder zum Kühlen des Kolbens.
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ÜBERSICHT DER ERFINDUNG
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Angesichts solcher Probleme des Stands der Technik ist ein primäres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Kolben für Verbrennungsmotoren bereitzustellen, welcher einen in einem Kolbenkopf davon ausgebildeten Kühlkanal hat, welcher den Reibungswiderstand zwischen dem Kolben und dem Zylinder reduzieren kann, indem das zum Kühlen des Kolbens verwendete Öl auch effizient zum Schmieren des Zylinders verwendet wird.
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Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Kolben effektiv zu kühlen und den Reibungswiderstand zwischen dem Kolben und dem Zylinder zu reduzieren, ohne vorauszusetzen, dass die Ausgabe von der Ölpumpe, um Schmieröl zu dem Motor zu leiten, erhöht wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können solche Ziele erreicht werden, indem ein Kolben (3) bereitgestellt wird, welcher verschiebbar in einem Zylinder (2) von einem Verbrennungsmotor aufgenommen ist, umfassend einen Kolbenkopf (12), welcher einen Kühlkanal (21) hat, welcher sich darin in einer Umfangsrichtung erstreckt, wobei der Kühlkanal durch eine ringförmige Nut (18), welche in einer Bodenseite bzw. Unterseite von dem Kolbenkopf ausgebildet ist, und einen Deckel (20), welcher an der ringförmigen Nut angebracht ist, zusammen definiert ist und der Deckel eine Öleinlassöffnung (22), um eine Zufuhr von Schmieröl von einer Ölstrahleinrichtung von dem Motor aufzunehmen, und eine Ölauslassöffnung (23), um Öl von dem Kühlkanal auszustoßen, definiert, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Ölführungsmittel (24a), um das von der Ölauslassöffnung ausgestoßene Öl zu einer Innenfläche von dem Zylinder zu leiten, integral in dem Deckel vorgesehen ist.
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Das Schmieröl, welches zu der Innenfläche von dem Zylinder geleitet wird, reduziert den Reibungswiderstand zwischen dem Kolben und dem Zylinder. Da das Öl für diesen Zweck bereits zum Kühlen des Kolbens verwendet wurde, gibt es kein zusätzliches Erfordernis für die Verfügbarkeit von Schmieröl und die Ausgabe von der Ölpumpe oder die Ölkapazität muss nicht erhöht werden.
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Gemäß einem bestimmten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Kolben von der vorliegenden Erfindung ferner ein Paar von Bolzen-Tragwänden (13), welche von diametral gegenüberliegenden Seiten von dem Kolbenkopf abhängen, um einen Kolbenbolzen (4) von dem Kolben abzustützen, und ein Paar von Kolbenmänteln (14), welche sich zwischen gegenüberliegenden Rändern von den Bolzen-Tragwänden derart erstrecken, dass eine Kolbenöffnung (28) zwischen dem Kolbenkopf und einem oberen Rand von jedem Kolbenmantel definiert ist, wobei das Ölführungsmittel das von der Ölauslassöffnung ausgestoßene Öl vermittels der Kolbenöffnungen zu der Innenfläche von dem Zylinder leitet.
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Dadurch wird der Abstand zwischen dem Ölführungsmittel und der Innenfläche von dem Zylinder, welche zu schmieren ist, minimiert, so dass das Schmieröl in einer äußerst effizienten Weise geleitet werden kann. Ebenso vereinfacht die Reduzierung des Abstands für das zu leitende Schmieröl die Struktur von dem Ölführungsmittel und trägt zu der Reduzierung der Kolbenmasse bei.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht der Deckel aus einem ringförmigen Plattenelement (24, 25), welches zu der ringförmigen Nut- konform ist und auf einem offenen Ende von der ringförmigen Nut angebracht ist, und ist das Ölführungsmittel ausgebildet, indem ein Teil von dem ringförmigen Plattenelement gebogen ist, was die Ölauslassöffnung definiert.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht der Deckel aus einem Paar von halbringförmigen Plattenelementen (24, 25), welche gemeinsam konform zu der ringförmigen Nut sind und auf einem offenen Ende von der ringförmigen Nut angebracht sind, und die Ölauslassöffnung und die Öleinlassöffnung sind durch gegenüberliegende Ränder von den halbringförmigen Plattenelementen definiert, wobei die Ölführungsmittel ausgebildet sind, indem ein Ende von wenigstens einem von den halbringförmigen Plattenelementen gebogen ist, was die Ölauslassöffnung definiert.
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In jedem Fall kann der Deckel eine sehr kleine Masse haben, und er kann ohne irgendeine Schwierigkeit fest an dem Kolbenkopf angebracht werden. Daher kann die Leistung und Zuverlässigkeit von dem Kolben verbessert werden. Ebenso stört die Einfachheit von dem Deckel und/oder die Einfachheit von dem Ölführungsmittel kaum das Gravitationszentrum von dem Kolben, so dass sowohl das Kolbendesign als auch der Kolben-Herstellungsprozess vereinfacht werden können.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine obere Fläche von dem Kolbenkopf mit einer kreisförmigen oberen Ausnehmung (15) ausgebildet, welche eine konvexe Bodenfläche hat, und die Bodenseite bzw. Unterseite von dem Kolbenkopf ist mit einer kreisförmigen Bodenausnehmung bzw. unteren Ausnehmung (16) ausgebildet, welche eine konkave Bodenfläche bzw. Unterseite hat, und wobei sich die ringförmige Nut in unmittelbarer Nähe entlang Umfängen von der oberen Ausnehmung und der unteren Ausnehmung erstreckt.
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Dadurch sind die obere Ausnehmung, die untere Ausnehmung und die ringförmige Nut durch das Material von dem Kolbenkopf getrennt, welcher eine relativ gleichmäßige Dicke hat, so dass die Masse von dem Kolbenkopf minimiert werden kann. Ferner kann die Kühleffizienz von dem Kolbenkopf aufgrund des Fehlens von irgendeiner besonderen Konzentration von dem Material von dem Kolbenkopf (wie zum Beispiel einem lokalen dicken Wandteil) verbessert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nun wird die vorliegende Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine Schnittansicht von einem wesentlichen Teil von einem Motor ist, in welchen eine Ölzufuhreinrichtung eingebaut ist, als einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Schnittansicht von dem in 1 gezeigten Kolben ist;
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3 eine Bodenansicht von dem in 1 gezeigten Kolben ist, wobei eine Bolzen-Tragwand und ein Kolbenmantel davon durch gestrichelte Linien angedeutet sind;
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4 eine fragmentarische Schnittansicht längs einer Linie IV-IV von 3 ist; und
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5 ein Diagramm ist, welches die Strömung von Öl in dem in 1 gezeigten Kolben veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(-EN)
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Ein Kolben gemäß der vorliegenden Erfindung, wie er bei einem Fahrzeug-Dieselmotor verwendet wird, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beschrieben. Zur Bequemlichkeit der Beschreibung basiert die folgende Beschreibung auf der Annahme, dass der Zylinderkopf von dem Motor in einem oberen Teil von dem Motor angeordnet ist und das Kurbelgehäuse in einem unteren Teil von dem Motor angeordnet ist, obwohl die tatsächliche Orientierung von dem Motor davon abweichen kann.
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Auf 1 Bezug nehmend umfasst dieser Motor E einen Zylinderblock 1, welcher einen Zylinder 2 definiert, welcher darin eine Zylinder-Achslinie 2X hat, und einen Kolben 3, welcher eine Kolben-Mittellinie 3X hat, welche mit der Zylinder-Achslinie 2X fluchtet und in dem Zylinder 2 verschiebbar aufgenommen ist. Ein kleines Ende 5a oder ein oberes Ende von einer Pleuelstange 5 ist mit dem Kolben 3 vermittels eines Kolbenbolzens 4 verbunden. Ein dickes Ende 5b oder das untere Ende von der Pleuelstange 5 ist mit einem Pleulzapfen 6 von einer Kurbelwelle 7 verbunden, welche eine Kurbelwelle-Achslinie 7X hat. Ein Gegengewicht 8 ist auf jeder Seite von einem Teil von der Kurbelwelle 7 diametral gegenüberliegend dem Pleulzapfen 6 bezüglich der Achslinie 7X von der Kurbelwelle 7 ausgebildet. Der Kolbenbolzen 4 und der Pleulzapfen 6 erstrecken sich parallel zu der Kurbelwelle-Achslinie 7X.
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Ein Kurbelgehäuse 9 ist mit dem unteren Ende von dem Zylinderblock 1 verbunden und definiert eine Kurbelgehäuse-Kammer 10, welche die Kurbelwelle 7 darin aufnimmt, welche mit dem unteren Teil von dem Zylinderblock 1 verbunden ist. Der untere Teil von dem Kurbelgehäuse 9 bildet einen Teil von einer Ölwanne, welche Schmieröl aufnimmt, welches von einem oberen Teil von dem Motor tropft, wie nachstehend beschrieben wird. Mit dem oberen Ende von dem Zylinderblock 1 ist ein Zylinderkopf (in den Zeichnungen nicht gezeigt) verbunden, welcher mit einem Einlasskanal und einem Auslasskanal ausgebildet ist, welche dazu konfiguriert sind, jeweils durch ein Einlassventil und ein Auslassventil geöffnet und geschlossen zu werden.
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Eine Ölstrahleinrichtung 11 ist fest an einer inneren Wand von dem Zylinderblock 1 benachbart dem unteren Ende von dem Zylinder 2 angebracht, um einen Ölstrahl zum Kühlen des Kolbens 3 auszustoßen. Diese Ölstrahleinrichtung 11 umfasst eine Ölstrahl-Düse 11a, welche derart nach oben gerichtet ist, dass ein Ölstrahl von unten auf die Rück-(Unter- oder Boden-)Seite 3b von dem Kolben 3 auftreffen kann. Insbesondere wird der Ölstrahl auf die Auslassseite (rechte Seite in 1) von dem Kolben 3 gerichtet, welcher einer besonders hohen Temperatur ausgesetzt ist. Die Ölstrahleinrichtung 11 beginnt typischerweise beim Start des Motors E damit, den Ölstrahl kontinuierlich auszustoßen, kann den Ölstrahl aber auch in Synchronisation mit dem Kurbelwinkel unter Verwendung eines geeigneten Steuer-/Regelventils in einer intermittierenden Art und Weise ausstoßen.
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Wenn der Motor E einmal gestartet ist, dreht sich die Kurbelwelle 7 in der Richtung im Uhrzeigersinn, wie durch einen Pfeil in 1 angedeutet ist. Daher, wenn die obere Fläche oder Oberseite 3a von dem Kolben 3 dem Druck von dem Verbrennungsgas in dem Brennraum S während des Arbeitstakts von dem Motor E ausgesetzt wird, übt der Kolben 3 einen Druck (Schub) auf die linke Seitenwand von dem Zylinder 2 in 1 aus. (Es ist anzumerken, dass der Kolben 3 in 1 dabei ist, sich in einem Verdichtungstakt oder Auslasstakt nach oben zu bewegen). Daher wird in der nachstehenden Beschreibung die linke Seitenwand von dem Zylinder in 1 als die Schubseite oder Druckseite bezeichnet und die gegenüberliegende Seitenwand (oder rechte Seitenwand in 1) wird als die Gegenschubseite oder Gegendruckseite bezeichnet.
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Auf die 2 und 3 Bezug nehmend umfasst der Kolben 3 einen Kolbenkopf 12, welcher aus einem relativ festen zylindrischen Element koaxial zu der Zylinder-Achslinie 2X, einem Paar von Bolzen-Tragwänden 13, welche von diametral gegenüberliegenden Teilen von dem Kolbenkopf 12 abhängen und zwei Enden von dem Kolbenbolzen 4 abstützen, und einem Paar von sich zwischen den gegenüberliegenden Rändern von den Bolzen-Tragwänden 13 erstreckenden Kolbenmänteln 14, welche gemeinsam mit den Bolzen-Tragwänden 13 ein glattes kreisförmiges Außenprofil definieren, besteht. Die Bolzen-Tragwände 13 sind in der veranschaulichten Ausführungsform integral mit dem Kolbenkopf 12 ausgebildet, können aber auch getrennt von dem Kolbenkopf 12 hergestellt und an diesem angebracht werden.
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Die Oberseite (obere Fläche) 3a von dem Kolbenkopf 12 ist mit einer kreisförmigen oberen Ausnehmung 15 versehen, welche einen konvexen Dom-förmigen Boden hat, und die Rückseite (Bodenseite oder Unterseite) 3b ist zentral mit einer kreisförmigen Bodenausnehmung 16 versehen, welche in einer vertikalen Schnittansicht gesehen, in der Form komplementär zu der oberen Ausnehmung 15 ist. Dadurch besteht wenigstens der zentrale Teil von dem Kolbenkopf 12 aus einer kuppelförmigen Wand, welche eine relativ gleichmäßige Dicke hat, sodass die Masse von dem Kolben 3 minimiert werden kann, ohne die erforderliche mechanische Festigkeit zu beeinträchtigen. Das Außenumfangsteil oder äußere periphere Teil von der Rückseite von dem Kolbenkopf 12 ist mit einer peripher abhängenden Wand 18 versehen, welche Ringnuten 19 hat, welche an der Außenumfangsfläche davon ausgebildet sind. Die Ringnuten 19 nehmen einen oberen Ring, einen zweiten Ring und einen Ölring (in den Zeichnungen nicht gezeigt) in der Reihenfolge von der Oberseite her auf. Die. Bodenausnehmung 16 ist von einer ringförmigen Erhöhung oder Grat oder Rücken 17 umgeben, und eine ringförmige Nut 18b ist zwischen der ringförmigen Erhöhung 17 und der in Umfangsrichtung abhängenden Wand 18 definiert. Die Außenumfangsfläche von der ringförmigen Erhöhung 17 ist mit einer Hinterschneidung ausgebildet, welche eine ringförmige Schulterfläche 17a definiert, welche nach oben weist (oder zu der Oberseite von dem Kolben 3).
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Wie deutlich in 2 gezeigt, umgibt die ringförmige Nut 18b sowohl den Umfang von der oberen Ausnehmung 15 als auch den Umfang von der unteren Ausnehmung 16 derart, dass die ringförmige Nut 18b, die obere Ausnehmung 15 und die untere Ausnehmung 16 voneinander durch das Material von dem Kolbenkopf 12 getrennt sind, welcher als eine Wand mit einer relativ gleichmäßigen Dicke ausgebildet ist. Daher gibt es keinen lokal besonders dicken Wandabschnitt in dem Kolbenkopf 12, so dass die Masse von dem Kolbenkopf 12 minimiert werden kann, und die Wärmebelastung minimiert werden kann. Ebenso ist ein solcher lokaler dicker Wandabschnitt nicht erwünscht, da er während des Betriebs von dem Kolben Wärme speichert.
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Die ringförmige Nut 18b ist durch einen Deckel 20 geschlossen, welcher aus einem Paar von halbringförmigen Plattenelementen 24 und 25 besteht, welche zu einer im Wesentlichen ringförmigen Form kombiniert sind. Die halbringförmigen Plattenelemente 24 und 25 können einfach in das offene Ende von der ringförmigen Nut 18b eingepresst werden und/oder geschweißt, gecrimpt oder auf andere Weise mit dieser verbunden werden. Dadurch wird zusammenwirkend durch die ringförmige Nut 18b und den ringförmigen Deckel 20 ein ringförmiger Kühlkanal 21 definiert. Die gegenüberliegenden Enden von den halbringförmigen Plattenelementen 24 und 25 definieren an diametral gegenüberliegenden Positionen eine Öleinlassöffnung 22 und eine Ölauslassöffnung 23. Die inneren Randbereiche von den halbringförmigen Plattenelementen 24 und 25 sind durch die nach oben weisende ringförmige Schulterfläche 17a von der ringförmigen Erhöhung 17 gekoppelt und die äußeren Randbereiche von den halbringförmigen Plattenelementen 24 und 25 sind durch eine ringförmige, zurückgesetzte Schulterfläche 18a von der peripher abhängenden Wand 18 gekoppelt, welche nach unten weist. Wie in 2 gezeigt, erstreckt sich der Kühlkanal 21 entlang und unmittelbar benachbart sowohl zu der oberen Ausnehmung 15 als auch der unteren Ausnehmung 16.
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Auf 3 bezugnehmend ist die Öleinlassöffnung 22 in einem Teil von dem Kühlkanal 21 ausgebildet, welcher von der Mitte von der Gegendruckseite leicht in Umfangsrichtung versetzt ist, und die Ölauslassöffnung 23 ist in einem Teil von dem Kühlkanal 21 ausgebildet, welcher von der Mitte von der Druckseite leicht in Umfangsrichtung versetzt ist. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Öleinlassöffnung 22 und die Ölauslassöffnung 23 von den Mitten von der Gegendruckseite und der Druckseite jeweils um einen im Wesentlichen gleichen Betrag und in einer selben Richtung versetzt, so dass die Öleinlassöffnung 22 und die Ölauslassöffnung 23 einander bezüglich der Kolben-Mittellinie 3X diametral gegenüberliegen.
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Die Bolzentragwände 13 erstrecken sich von der ringförmigen Erhöhung 17 nach unten und sind auf jeder Seite von der Linie angeordnet, welche die Mitten von der Druckseite und der Gegendruckseite verbindet. Jede Bolzentragwand 13 ist mit einem Bolzen-Ansatz 26 ausgebildet, welcher eine relativ große Dicke hat und das entsprechende Ende von dem Kolbenbolzen 4 umgibt, und einem Paar von Verlängerungen oder Erweiterungen 27, welche glatt mit den entsprechenden Kolbenmänteln 14 verbunden sind. Der Bolzenansatz 26 ist mit einem Loch 26a ausgebildet, um das entsprechende Ende von dem Kolbenbolzen 4 aufzunehmen. Somit, wenn das kleine Ende 5a von der Pleuelstange 5 zwischen den zwei Bolzentragwänden 13 angeordnet ist, kann der Kolbenbolzen 4 durch die Löcher 26a von den Bolzentragwänden 13 und die Bohrung von dem kleinen Ende 5a von der Pleuelstange 5 hindurchgeführt werden, so dass das kleine Ende 5a von der Pleuelstange 5 schwenkbar mit dem Kolbenbolzen 4 verbunden werden kann.
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Die Kolbenmäntel 14 sind jeweils als eine halbzylindrische Halbschale oder Schale oder Hülle ausgebildet, erstrecken sich entlang der Innenumfangsfläche von dem Zylinder 2 und liegen jeweils den Innenflächen von den Druck- und Gegendruckseiten von dem Zylinder 2 gegenüber. Die Kolbenmäntel 14 sind mit den Bolzen-Tragwänden 13 vermittels der Erweiterungen 27 davon verbunden und ein Spalt (Kolbenöffnung) 28 ist zwischen dem oberen Rand von jedem Kolbenmantel 14 und dem gegenüberliegenden unteren Ende von dem Kolbenkopf 12 definiert. Mit anderen Worten sind ein Paar von Kolbenöffnungen, welche jeweils zu den Druck- und Gegendruckseiten weisen, in dem Kolben 3 durch die Spalte 28 definiert.
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Wie in 4 gezeigt, ist das Ende 24a von einem von den halbringförmigen Plattenelementen 24, welche die Ölauslassöffnung 23 definiert, nach unten gebogen und in einer solchen Weise verdreht, dass die obere Fläche von dem Ende von dem halbringförmigen Plattenelement 24 sowohl in der Umfangsrichtung als auch in einer radial auswärtigen Richtung nach unten geneigt ist. Insbesondere definiert das Ende 24a von einem von den halbringförmigen Plattenelementen 24 einen Rand von der Ölauslassöffnung 23, welche von der Mitte von der Druckseite beabstandet ist. Andererseits ist das gegenüberliegende Ende 25a von dem anderen halbringförmigen Plattenelement 25, welches den anderen Rand von der Ölauslassöffnung 23 definiert, im Wesentlichen eben aber kann auch in einer ähnlichen Weise gebogen sein, ohne vom Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Die Wirkungsweise von diesem Kolben 3 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Das von der Ölstrahleinrichtung 11 als ein Ölstrahl ausgestoßene Öl wird vermittels der Öleinlassöffnung 22 in den Kühlkanal 21 eingeleitet und strömt durch den Kühlkanal 21 entlang der zwei Wege, welche entlang jeder Seite von dem Kolben 3 definiert sind, um den Kolben 3 von der Innenseite her zu kühlen. Die zwei Strömungen von dem Öl vereinigen sich dann an der Ölauslassöffnung 23 und werden von der Ölauslassöffnung 23 ausgestoßen.
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Da das Ende 24a von einem von den halbringförmigen Plattenelementen 24 nach unten gebogen ist, wird das Öl, welches von der Ölauslassöffnung 23 ausgestoßen wird, zur Mitte von der Druckseite geschleudert. Insbesondere wird das Öl, welches von der Ölauslassöffnung 23 ausgestoßen wird, vermittels der Kolbenöffnung oder dem Spalt 28, welcher zwischen dem Kolbenkopf 12 und dem Kolbenmantel 14 definiert ist, gegen die Innenfläche von dem Zylinder 2 geschleudert und schlägt sich an der Innenfläche von dem Zylinder 2 nieder. Als ein Ergebnis wird das Öl, welches den Kolben 3 gekühlt hat, einem Bereich von der Innenfläche von dem Zylinder 2 zugeführt, welcher einem schraffierten Bereich 29 in 5 entspricht, welcher in der Mitte von der Druckseite angeordnet ist, und wird dem höchsten Flächendruck unter der Druckkraft von dem Kolben 3 ausgesetzt. Der Teil von dem Öl, welcher von der Ölauslassöffnung 23 ausgestoßen wird, aber nicht direkt gegen die Innenfläche von dem Zylinder 2 geschleudert wird, tropft entlang der Innenfläche von dem Kolbenmantel 14 und schlägt sich schlussendlich an der Innenfläche von dem Zylinder 2 nieder. Dadurch wird das Schmieröl effizient zur Schmierung der Grenzfläche zwischen der Zylinderinnenwand und dem Kolben verwendet.
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Somit ist gemäß der vorangehenden Ausführungsform das Ende 24a von einem von den halbringförmigen Plattenelementen 24, welches die Ölauslassöffnung 23 definiert, derart nach unten gebogen, dass das zum Kühlen des Kolbens 3 verwendete Öl geleitet wird und von der Ölauslassöffnung 23 zu der Innenfläche von dem Zylinder 2 hin ausgestoßen wird, so dass die Reibung zwischen dem Zylinder 2 und dem Kolben 3 minimiert werden kann. Da diese Schmieranordnung nur das Öl verwendet, welches zum Kühlen des Kolbens 3 verwendet wurde, muss die Ausgabe von der Ölpumpe nicht erhöht werden und der Effekt einer Reduzierung der Reibung kann in einer kontinuierlichen Art und Weise erhalten werden.
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In der vorangehenden Ausführungsform, da eine Öffnung zwischen dem Kolbenkopf 12 und dem oberen Rand von jedem Kolbenmantel 14 definiert ist, wird der Abstand zwischen der Ölauslassöffnung 23 und der Innenfläche von dem Zylinder 2 derart minimiert, dass die Zufuhr von Öl von der Ölauslassöffnung 23 zu der Innenfläche von dem Zylinder 2 erreicht werden kann, indem ein relativ kleines Führungselement oder das Ende 24a von dem halbringförmigen Plattenelement 24 verwendet wird. Daher trägt die Anordnung zum Leiten des Öls nicht nur sehr wenig zur bewegten Masse des Kolbens 3 bei sondern minimiert auch die mechanische Festigkeit, welche für die Anordnung zum festen Sichern des Deckels 20 an dem Kolbenkopf 12 erforderlich ist.
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Die C-förmigen oder halbringförmigen Plattenelemente 24 und 25 sind an dem offenen Ende von der ringförmigen Nut 18b vermittels der ringförmigen Schulterfläche 17a und der zurückgesetzten Schulterfläche 18a angebracht und das Leitungselement zum Leiten des Öls besteht einfach aus dem gebogenen Ende 24a von dem halbringförmigen Plattenelement 24, so dass die Erhöhung der Masse von dem Deckel 20 minimiert werden kann, und es gibt keine Erschwernis des Herstellungsprozesses. Ferner kann der Deckel 20 in einer einfachen Weise fest an dem Kolbenkopf 12 gesichert werden. Ebenso beeinflusst der Deckel 20, welcher die Funktion von dem Ölführungsmittel hat, das Gravitationszentrum von dem Kolben 3 nur geringfügig.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform derselben beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Wechsel und Modifikationen möglich sind, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise verlief die Zylinder-Achslinie 2X in der vorangehenden Ausführungsform vertikal aber die vorliegende Erfindung ist ohne Rücksicht auf die Richtung von der Zylinder-Achslinie anwendbar. Ebenso besteht der Deckel 20 in der vorangehenden Ausführungsform aus zwei halbringförmigen Plattenelementen, aber der Deckel 20 kann auch aus einem einzigen ringförmigen Plattenelement bestehen, welches mit einem Paar von Öffnungen oder Ausschnitten versehen ist, welche als die Öl-Einlass- und Auslassöffnungen dienen, oder einem einzelnen C-förmigen Element, welches eine von den Öffnungen durch die gegenüberliegenden Enden von dem C-förmigen Element und die andere Öffnung durch ein Loch oder Ausschnitt definiert, welches/welcher in dem diametral gegenüberliegenden Teil von dem C-förmigen Element ausgebildet ist.
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In einem Kolben (3), umfassend einen Kolbenkopf (12), welcher einen Kühlkanal (21) hat, welcher sich darin in einer Umfangsrichtung erstreckt, ist der Kühlkanal durch eine ringförmige Nut (18), welche in einer Unterseite von dem Kolbenkopf ausgebildet ist, und einen Deckel (20), welcher an der ringförmigen Nut angebracht ist, zusammen definiert. Ein Ende (24a) von einem Abschnitt (24) von dem Deckel, welches eine Ölauslassöffnung (23) definiert, ist derart nach unten gebogen, dass das Öl, welches von der Ölauslassöffnung ausgestoßen wird, zu einer Innenfläche von dem Zylinder geleitet werden kann, und das Öl, welches zum Kühlen des Kolbens verwendet wird, kann auch zum Schmieren des Zylinders verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 04-125618 U [0003]
- JP 2006-170066 A [0003, 0004]
