DE102018211361A1

DE102018211361A1 - Kolben für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102018211361A1
Application number: DE102018211361.0A
Authority: DE
Inventors: Sven Ungermann
Original assignee: Federal Mogul Nuernberg GmbH
Current assignee: Federal Mogul Nuernberg GmbH
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2038-07-11
Also published as: CN112262254A; CN112262254B; DE102018211361B4; US20210239214A1; US11408507B2; EP3821116A1; WO2020011767A1

Abstract

Ein Kolben (10) für einen Verbrennungsmotor weist eine Nut (16) für einen Ölabstreifring und eine Vertiefung (18) zwischen der Nut (16) und zumindest einer Schaftwand (20) auf und zeichnet sich dadurch aus, dass die näher zur Schaftwand (20) gelegene, untere Kante der Nut (16) einen größeren Durchmesser aufweist als eine untere Kante der Vertiefung (18) .

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor.
Kolben für Verbrennungsmotoren weisen üblicherweise unterhalb, das heißt näher zum Kolbenbolzen gelegen, einen Ölabstreifring auf, der das sich an der Zylinderwand sammelnde Öl abstreift und in das Kurbelgehäuse zurückführen soll. Um das sich im Nutgrund sammelnde Öl abzuführen werden häufig Öldrainagen vorgesehen, welche die untere Flanke der Nut und den Nutengrund schneiden und somit einen Kanal bilden, durch den das Öl abfließen kann. Das Abstreifen des Öles wird jedoch im Bereich der Schaftwände, also derjenigen Abschnitte von Zylindermantelflächen, die im Betrieb an der Zylinder- oder Zylinderbuchsenwand anliegen, behindert.
STAND DER TECHNIK
Um auch in diesem Bereich möglichst viel Öl abzustreifen, sind Rückdrehungen oder Vertiefungen an der Schaftoberkante und unterhalb der Nut für den Ölabstreifring bekannt. Eine derartige Vertiefung ist beispielsweise in der DE 10 2005 041 908 A1 beschrieben und weist eine obere, das heißt näher zum Kolbenboden gelegene Kante auf, die mit einem kleineren Durchmesser versehen ist als die Unterkante der Vertiefung. Diese Verringerung des Durchmessers an der Oberkante reduziert die Auflagefläche unterhalb des Ölrings und verschlechtert damit die Führung des Ölabstreifringes.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kolben für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, bei dem das abgestreifte Öl möglichst gut abgeführt werden kann, und gleichzeitig eine gute Führung des Ölabstreifringes gewährleistet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den im Patentanspruch 1 beschriebenen Kolben.
Dementsprechend weist dieser eine Nut für einen Ölabstreifring und eine Vertiefung zwischen dieser Nut und zumindest einer Schaftwand auf und zeichnet sich dadurch aus, dass die näher zur Schaftwand gelegene, untere Flanke oder Kante der Nut einen größeren Durchmesser aufweist als eine untere Kante der Vertiefung. Es sei erwähnt, dass der erfindungsgemäße Kolben typischerweise oberhalb der beschriebenen Nut für den Ölabstreifring, das heißt näher zum Kolbenboden gelegen, zumindest eine, typischerweise zwei Ringnuten für einen Kompressionsring aufweist. Derartige Nuten sind jedoch für die vorliegende Erfindung nachrangig, und die Nut für den Ölabstreifring, typischerweise die unterste Ringnut, wird deshalb der Einfachheit halber lediglich als Nut bezeichnet.
Die genannte Vertiefung kann auch als Rückdrehung oder ebenfalls als Nut bezeichnet werden und ist im Bereich zumindest einer Schaftwand, bevorzugt beider Schaftwände zylindrisch ausgebildet, mit anderen Worten über den Umfang im Wesentlichen gleichbleibend. Hierdurch kann auch im Bereich der Schaftwände umfangreich Öl abgestreift und in das Kurbelgehäuse zurückgeführt werden. Durch die Erfindung ist gleichzeitig eine gute Führung des Ölabstreifrings gewährleistet, da die untere Nutflanke einen vergleichsweise großen Durchmesser bezogen auf die Kolbenhubachse aufweist, insbesondere einen Durchmesser, der größer ist als derjenige der Unterkante der Vertiefung. Ferner kann der Durchmesser der Unterkante der Nut im Wesentlichen zu sämtlichen Kanten der Kompressionsringnuten gleich sein. Die erfindungsgemäße Geometrie sorgt darüber hinaus für eine gute Schmierung im Bereich der Schaftwände des Kolbens.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kolbens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Bei ersten Prinzipversuchen wurde festgestellt, dass ein um zumindest 0,08 mm größerer Durchmesser der unteren Kante der Nut zu guten Ergebnissen führt.
Um die Herstellung des Kolbens nicht unnötig zu komplizieren, wird ferner bevorzugt, dass die obere Kante der Vertiefung einen im Wesentlichen gleichen Durchmesser aufweist wie die untere Kante der Ringnut. Zwischen der Vertiefung und der Nut ist somit eine im Wesentlichen zylindrische Fläche vorgesehen.
Im Hinblick auf den Querschnitt der Vertiefung hat sich für ein umfangreiches Abstreifen des Öls ein asymmetrisch gerundeter Querschnitt als günstig erwiesen.
Hierbei kann eine tiefste Stelle der Vertiefung näher zur oberen als zur unteren Kante der Vertiefung liegen.
Um die Ölabführung weiter zu unterstützen ist ferner zumindest eine Bohrung vorgesehen, die sowohl die untere Kante der Nut als auch die obere Kante der Vertiefung schneidet. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein Ölfluss von der Ölabstreifnut zu der Vertiefung ermöglicht.
Besondere Vorteile bietet hier die Ausbildung zumindest einer Vertiefung als Sackloch, mit anderen Worten die Vermeidung einer durchgehenden Bohrung zum Inneren des Kolbens, in dem ein Pleuel vorgesehen ist. Bei derartigen, durchgehenden Bohrungen besteht nämlich die Gefahr, dass Öl vom Innenbereich des Kolbens nach außen fließt, und der Ölverbrauch dadurch erhöht wird. Dies kann durch die bevorzugte Ausgestaltung eines Sacklochs vermieden werden.
Wenngleich weniger tiefe Gestaltungen der Bohrung möglich sind, wird bevorzugt, dass diese zumindest bis zum Grund der Ringnut reicht, um stets sicherzustellen, dass ein freier Strömungsquerschnitt für das abzuführende Öl vorhanden ist.
Wenngleich eine Gestaltung denkbar ist, bei welcher die Vertiefung tiefer ausgeführt ist als die Nuten, so dass in diesem Fall bevorzugt wäre, dass die Bohrung zumindest bis zum Grund der Vertiefung reicht, wird bevorzugt, dass die Nut tiefer ausgeführt ist, als die Vertiefung. Dies gewährleistet eine gute Führung des Ölabstreifringes, und auch eine weniger tief ausgeführte Vertiefung kann die oben beschriebenen Wirkungen erreichen. Mit der zuletzt beschriebenen Gestaltung geht die bevorzugte Ausführung der Bohrung zumindest bis zum Nutengrund einher.
Es hat sich ferner als günstig erwiesen, die Vertiefung in Richtung der Kolbenhubachse größer auszuführen, als die Nut für den Ölabstreifring.
Figurenliste
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer beispielhaft dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Teilschnitt durch den erfindungsgemäßen Kolben; und
2 eine perspektivische Ansicht eines Teils des erfindungsgemäßen Kolbens.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Wie in 1 zu erkennen ist, weist der erfindungsgemäße Kolben 10 ein Ringfeld 12 mit zwei Kompressionsringnuten 14 und einer Nut 16 für einen Ölabstreifring auf, der nicht gezeigt ist. Unterhalb, das heißt weiter vom Kolbenboden (in der Figur oben) gelegen ist eine Vertiefung 18 vorgesehen, die in Richtung der Kolbenhubachse weniger von der Nut 16 beabstandet ist, als die Nut 16 von der untersten Kompressionsringnut 14. Ferner ist die Vertiefung weniger tief ausgeführt als die Nut 16 für den Ölabstreifring. Insbesondere erscheint es ausreichend, wenn die Vertiefung 18 weniger als die halbe Tiefe der Nut 16 aufweist. Es wird jedoch bevorzugt, dass die Vertiefung 18 in Richtung der Kolbenhubachse eine größere Abmessung aufweist als die Nut 16 für den Ölabstreifring.
Im Querschnitt weist die Vertiefung 18 in dem gezeigten Fall die Form einer gerundeten Kerbe auf, wobei die tiefste Stelle näher zur Nut 16 liegt. Wie in der Figur grundsätzlich zu erkennen sein dürfte, ist der Durchmesser im Bereich der unteren Kante der Nut 18 kleiner ausgeführt als der Durchmesser an der unteren Kante der Nut 16, um hier eine möglichst umfangreiche Auflagefläche für den Ölabstreifring zu erreichen.
In 2 sind in dem gezeigten Fall zwei Bohrungen 22 zu erkennen, die als Öldrainagen dienen, und sowohl die untere Kante der Nut 16 als auch die obere Kante der Vertiefung 18 schneiden. Ferner reichen sie in dem gezeigten Fall bis zu dem Grund der Nut, die tiefer ausgeführt ist, als die Vertiefung 18, so dass hier ein Ölfluss von der Nut 16 zu der Vertiefung 18 gewährleistet werden kann. In Richtung der Kolbenhubachse reichen die Bohrungen 22 typischerweise von dem Grund der Nut 16 zum Verlauf der Vertiefung 18.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005041908 A1 [0003]

Claims

Kolben (10) für einen Verbrennungsmotor mit einer Nut (16) für einen Ölabstreifring und einer Vertiefung (18) zwischen der Nut (16) und zumindest einer Schaftwand (20), dadurch gekennzeichnet, dass die näher zur Schaftwand (20) gelegene, untere Kante der Nut (16) einen größeren Durchmesser aufweist als eine untere Kante der Vertiefung (18).
Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser im Bereich der unteren Kante der Nut (16) zumindest 0,08 mm größer ist als der Durchmesser im Bereich der unteren Kante der Vertiefung (18).
Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kante der Vertiefung (18) im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist wie die untere Kante der Nut (16).
Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (18) einen asymmetrisch gerundeten Querschnitt aufweist.
Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die tiefste Stelle der Vertiefung näher zur oberen Kante der Vertiefung (18) liegt.
Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner zumindest eine Bohrung (22) vorgesehen ist, die sowohl die untere Kante der Nut (16) als auch die obere Kante der Vertiefung (18) schneidet.
Kolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Bohrung (22) als Sackloch ausgeführt ist.
Kolben nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Bohrung (22) zumindest bis zu dem Grund der Nut (16) reicht.
Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (16) tiefer ausgeführt ist als die Vertiefung (18).
Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (18) in Richtung der Kolbenhubachse größer ausgeführt ist als die Nut (16).