DE102014211357A1

DE102014211357A1 - Gleitschuh für einen Kolben zum Einsatz in Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE102014211357A1
Application number: DE102014211357.1A
Authority: DE
Inventors: Matthias Laqua; Markus Pinz
Original assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Current assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2014-12-18
Also published as: CN105283656B; EP3008318B1; WO2014198891A1; CN105283656A; EP3008318A1; US10047694B2; US20160146151A1

Abstract

Kolben (1) einer Brennkraftmaschine, wobei der Kolben (1) einen in einem Kraftspeicher (5) gelagerten Gleitschuh (4) aufweist und wobei der Gleitschuh (4) einen Kanal (10) zur Übernahme von Kühlöl in einen Hohlraum (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftspeicher (5) in einem insbesondere von dem Kolben (1) gebildeten Kanal (12) angeordnet und der Gleitschuh (4) teilweise innerhalb des Kraftspeichers (5) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben einer Brennkraftmaschine, wobei der Kolben einen in einem Kraftspeicher gelagerten Gleitschuh aufweist und wobei der Gleitschuh einen Kanal zur Übernahme von Kühlöl in einen Hohlraum aufweist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
Die DE 100 22 035 A1 offenbart einen Verbrennungsmotor mit einem gebauten Kolben, bestehend aus einem Kolbenboden aus Stahl und einem Kolbenunterteil, die über eine einzige, in der Mittelachse oder nahe der Mittelachse des Kolbens angeordnete Schraube miteinander verbunden sind, und mit einem zentralen Kühlraum zwischen Kolbenboden und Kolbenunterteil, sowie mit einem ölführenden Pleuel, das durch einen Kolbenbolzen mit dem Kolbenunterteil verbunden ist.
Zwischen Kolben und Pleuel besteht nur ein geringer Abstand. Mit der heutigen Lösung, der Geometrie des Gleitschuhes ist eine Führung des Gleitschuhes im Kolben nicht möglich. Der Gleitschuh hat die Aufgabe, das Kühlöl, welches durch das Pleuel aufsteigt, in den Kolben hineinzuleiten. Dabei ist der Gleitschuh so ausgeführt, dass das Pleuel direkt auf dem Gleitschuh sitzt und dabei die Schwenkbewegung des Pleuels mitmacht bzw. nachvollzieht. Der Stand der Technik stellt sich wie folgt dar, dass die Feder (Kraftspeicher) innerhalb der Führung sitzt. Dadurch ist der Durchmesser und somit die Vorspannkraft gering, um diese anzuheben müssen bestimmte Federwirkungen vorhanden sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bauraumverringerung zwischen Pleuel und Kolben zu erreichen.
Diese Aufgabe wird durch einen Kolben mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kraftspeicher in einem von dem Kolben gebildeten Kanal angeordnet und der Gleitschuh teilweise innerhalb des Kraftspeichers geführt ist.
Gelöst wird die Aufgabe somit in vorteilhafter Weise durch Reduzierung des Bauraumes bei gleichzeitiger Erhöhung der vertikalen Führungslänge. Bei der Aufgabenstellung ausgehend vom Stand der Technik stand nicht ausreichend Bauraum zur Verfügung, daher mussten Federwindungen gekürzt werden und gleichzeitig die nötige Vorspannkraft erzeugt werden. Dieses wurde durch die Erhöhung des Federdurchmessers erreicht. Die Führung des Gleitschuhes sitzt nun innen und die Feder außen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Aufbaus ist, dass bei gleichzeitiger Reduzierung des Bauraumes trotzdem die vertikale Führungslänge des Gleitschuhes erhöht wird.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kanal umlaufend um den Gleitschuh ausgebildet ist. Durch diesen Aufbau ist eine gleichmäßige Führung des Gleitschuhs ermöglicht. Weiterhin übt der Kraftspeicher so eine gleichmäßige Kraft auf den Gleitschuh aus.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kanal neben dem Kraftspeicher auch ein Führungselement aufnimmt. Das Führungselement dient als Angriffspunkt für den Kraftspeicher und stabilisiert den Gleitschuh im Kanal.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Hülse den Weg des Gleitschuhs begrenzt. Durch den über die Hülse begrenzten Weg erhält der Gleitschuh einen definierten Endanschlag.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Sicherungsring den Verlust des Gleitschuhs bei einer Trennung von Kolben und Pleuelkopf verhindert. Der Sicherungsring verhindert nicht nur den Verlust des Gleitschuhs, sondern bildet in vorteilhafter Weise alternativ oder ergänzend zu der Sicherungsfunktion einen weiteren Anschlag im Verfahrweg des Gleitschuhs.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kolben mit einem Gleitschuh zum Einsatz in Brennkraftmaschine, umfassend ein Kolbenunterteil und ein Kolbenoberteil, wobei der Gleitschuh einen Kanal zur Übernahme von Kühlöl von einem Pleuelkopf in einen Hohlraum aufweist, wobei ein Kraftspeicher in einem Kanal geführt ist. Hierdurch ist ein kompakter Aufbau des Kolbens möglich, da der Kraftspeicher raumsparend in dem Kanal geführt ist.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgend beschriebenen Figuren weiter verdeutlicht.
1: zeigt einen erfindungsgemäßen Kolben,
2: zeigt als Detail II aus 1 den Bereich des Gleitschuhs und
3: zeigt als Detail III aus 2 die Führung des Gleitschuhs.
In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position der Vorrichtung und anderer Elemente. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, das heißt durch verschiedene Positionen und/oder spiegelsymmetrische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.
Die 1 zeigt einen Kolben 1, welcher aus einem Kolbenunterteil 2 und einem Kolbenoberteil 3 aufgebaut ist. Der Kolben 1 verfügt über einen Gleitschuh 4. Über einen Kraftspeicher 5, ausgeführt insbesondere als Druckfeder und weiters insbesondere als Spiralfeder, wird der Gleitschuh 4 vorgespannt. Dies erfolgt bei einem Kolben-Pleuel-System gegen einen Pleuelkopf 8. Zwischen Kraftspeicher 5 und Gleitschuh 4 kann, muss aber nicht, eine Scheibe 6 angeordnet, die die Kräfte von dem Kraftspeicher 5 auf den Gleitschuh 4 überträgt. Um den Gleitschuh 4 vor dem Herausfallen aus der Führung im Kolben 1 zu bewahren, ist optional ein Sicherungsring 7 vorgesehen. Auf einem Pleuelkopf 8 liegt der Gleitschuh 4 mit Gleitelementen 9 auf dessen äußeren Umfang auf. Der Gleitschuh 4 weist einen zentralen Kanal 10 zur Durchleitung eines Mediums, beispielsweise Kühlöl, in einen Hohlraum 11 des Kolbens 1 auf. Nach unten (bei Betrachten der Figuren) hin, in Richtung des Pleuelkopfes 8, weitet sich der Kanal 10 trichterförmig auf. Durch den trichterförmigen Aufbau kann das Medium von dem Pleuelkopf 8 leichter in den Kanal 10 gelangen. Der Pleuelkopf 8 wird durch einen Zufluss im Pleuel mit dem Medium gespeist. Der Hohlraum 10 befindet sich bevorzugt unter dem Brennraum des Kolbens 1.
Die 2 zeigt als Detail den Bereich des Gleitschuhes 4.
Die 3 zeigt als Detail die Führung des Gleitschuhes 4. Die Führung des Gleitschuhes erfolgt in einem radial umlaufenden Kanal 12. In diesem Kanal 12 ist ein radial umlaufendes Führungselement 13 des Gleitschuhes 4 verschiebbar gelagert. Auch nimmt der Kanal 12 den Kraftspeicher 5 sowie die Scheibe 6 auf. Die Scheibe 6 stützt sich auf dem Führungselement 13 ab und wird durch den Kraftspeicher 5 mit einer Kraft in Richtung des Pleuelkopfes 8 beaufschlagt. Der Kraftspeicher 5 stützt sich an seinem gegenüberliegenden Ende am verschlossenen Endbereich 14 des Kanals 12 ab. Weiterhin kann, muss aber nicht, der Gleitschuh 4 in einer zentralen Hülse 15 geführt werden. Diese Hülse 15 ist integral mit dem Kolbenunterteil 2 ausgebildet. Die Wandung 16 der Hülse 15 bildet zugleich die Begrenzung für den Kanal 12 aus. Durch die parallele Führung des Gleitschuhes 4 im Kanal 12 und der Hülse 15 erfolgt eine stabile, sichere Lagerung des Gleitschuhes 4 im Kolben 1.
Bezugszeichenliste

1: Kolben
2: Kolbenunterteil
3: Kolbenoberteil
4: Gleitschuh
5: Kraftspeicher (Druckfeder)
6: Scheibe
7: Sicherungsring
8: Pleuelkopf
9: Gleitelement
10: Kanal
11: Hohlraum
12: Kanal
13: Führungselement
14: Endbereich
15: Hülse
16: Wandung

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 10022035 A1 [0002]

Claims

Kolben (1) einer Brennkraftmaschine, wobei der Kolben (1) einen in einem Kraftspeicher (5) gelagerten Gleitschuh (4) aufweist und wobei der Gleitschuh (4) einen Kanal (10) zur Übernahme von Kühlöl in einen Hohlraum (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftspeicher (5) in einem insbesondere von dem Kolben (1) gebildeten Kanal (12) angeordnet und der Gleitschuh (4) teilweise innerhalb des Kraftspeichers (5) geführt ist.
Kolben (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (12) umlaufend um den Gleitschuh (4) ausgebildet ist.
Kolben (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (12) neben dem Kraftspeicher (5) zumindest ein Führungselement (13) aufnimmt.
Kolben (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülse (15) vorgesehen ist, wobei der Gleitschuh (4) innerhalb der Hülse (15) angeordnet ist und diese den Weg des Gleitschuhs (4) begrenzt.
Kolben (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherungsring (7) vorgesehen ist, der den Verlust des Gleitschuhs (4) bei einer Trennung von Kolben (1) und Pleuelkopf (8) verhindert.
Kolben (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschuh (4) den Kanal (12) zur Übernahme von Kühlöl von einem Pleuelkopf in den Hohlraum (11) bildet, wobei der Kraftspeicher (5) als Spiralfeder ausgeführt und in dem Kanal (12) geführt ist.