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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für eine Brennkraftmaschine mit einem Kolbenkopf und einem Kolbenschaft, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Abschirm- und Halteeinrichtung für einen solchen Kolben.
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Aus der
US 6,487,773 A1 ist ein gattungsgemäßer Kolben einer Brennkraftmaschine bekannt, mit einem Kolbenkopf und einem Kolbenschaft, wobei im Kolbenkopf ein zum Kolbenschaft hin mittels einer Kühlkanalabdeckung geschlossener Kühlkanal und eine Ringpartie angeordnet sind. Zwischen der Ringpartie und dem Kolbenschaft ist dabei eine ringförmige Ausnehmung vorgesehen.
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Generell ist eine Kühlung von Kolben über das Einspritzen von Kühlöl in einen Kühlkanal des Kolbens landläufig bekannt, wobei das Einfangen eines von einer Einspritzdüse ausgestoßenen Kühlölstrahls aufgrund der translatorischen Bewegung des Kolbens im Betrieb Schwierigkeiten bereiten kann. Erstrebenswert ist hierbei, dass ein möglichst hoher Anteil von Kühlöl in den Kühlkanal des Kolbens gelangt und dort zur Kühlung des Kolbens verwendet werden kann. Zum besseren Einfangen des Kühlölstrahls sind auch sogenannte Zulauftrichter bekannt, welche jedoch aufgrund der translatorischen Bewegung des Kolbens nicht immer verhindern können, dass Kühlöl daneben spritzt und beispielsweise in unerwünschter Weise an eine Zylinderwandung gelangt. Ein zu hoher Anteil an Kühlöl an der Zylinderwandung erfordert jedoch ein vermehrtes Abstreifen durch einen Ölabstreifring des Kolbens, wodurch dieser daher mehr arbeiten muss. Dies kann durch eine Verbesserung der Rundheitsqualität und/oder durch eine Erhöhung der Vorspannung des Ölabstreifrings erreicht werden. Eine verbesserte Rundheitsqualität verursacht jedoch höhere Herstellungskosten, während durch eine Erhöhung der Vorspannung des Ölabstreifrings ein erhöhter Verschleiß entsteht, was beides von Nachteil ist.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Kolben der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen verbesserten Schutz einer Zylinderwandung vor anspritzendem (Kühl-)ÖI bei gleichzeitig konstruktiv einfachem Aufbau auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Kolben für eine Brennkraftmaschine eine Abschirm- und Halteeinrichtung vorzusehen, die sowohl eine Abschirmung einer Zylinderwandung vor anspritzendem Kühlöl als auch eine Halterung eines Zulaufelements ermöglicht. Die Abschirm- und Halteeinrichtung ermöglicht dabei genau in demjenigen Bereich eine Abschirmung einer Zylinderwandung vor anspritzendem Kühlöl, in welchem ein Kühlölstrahl in eine Kühlkanalöffnung, beispielsweise ein Zulaufelement oder einen Zulauftrichter, eingespritzt wird. Der erfindungsgemäße Kolben einer Brennkraftmaschine besitzt einen Kolbenkopf sowie einen Kolbenschaft, wobei im Kolbenkopf ein zum Kolbenschaft hin mittels einer Kühlkanalabdeckung geschlossener Kühlkanal und außenliegend eine Ringpartie zur Aufnahme von Kolbenringen, beispielsweise einem Ölabstreifring, angeordnet sind. Zwischen der Ringpartie und dem Kolbenschaft ist dabei eine ringförmige Ausnehmung vorgesehen, die in Axialrichtung durch eine Unterseite der Ringpartie und eine Oberseite des Kolbenschaftes begrenzt ist. Die Unterseite der Ringpartie und die Oberseite des Kolbenschafts bilden somit Flanken der Ausnehmung. Erfindungsgemäß ist nun die zuvor beschriebene Abschirm- und Halteeinrichtung vorgesehen, die zwischen der Unterseite der Ringpartie und der Oberseite des Kolbenschafts eingeklemmt ist, ein ringsegmentförmiges Abschirmelement aufweist und zugleich zur Halterung eines Zulaufelements ausgebildet ist. Das Zulaufelement kann dabei entweder einstückig mit der Abschirm- und Halteeinrichtung oder separat zu dieser ausgebildet sein und bewirkt ein Auffangen eines von einer Einspritzdüse ausgespritzten Kühlölstrahls und ein Einleiten desselben in den Kühlkanal des Kolbens. Durch die kombinierte Abschirm- und Halteeinrichtung mit dem Abschirmelement und der Halterung für das Zulaufelement ist es zudem möglich, ein unerwünschtes Anspritzen von Kühlöl bzw. generell von Öl an eine Zylinderwandung in genau demjenigen Bereich zu verhindern, in welchem die Gefahr des unerwünschten Anspritzens von Öl an die Zylinderwandung besteht, nämlich im Bereich einer Kühlkanalöffnung bzw. einer Zulauföffnung in den Kühlkanal des Kolbens. Durch die eingeklemmte Fixierung der erfindungsgemäßen Abschirm- und Halteeinrichtung lässt sich diese zudem vergleichsweise einfach montieren, so dass rein theoretisch auch nachträglich Kolben mit einer derartigen Abschirm- und Halteeinrichtung nachgerüstet werden könnten. Zugleich kann durch die vergleichsweise einfache Fixierung der Abschirm- und Halteeinrichtung in der Ausnehmung des Kolbens auch ein vergleichsweise einfacher Austausch derselben, beispielsweise in einem Schadensfall, erfolgen. Von weiterem Vorteil ist darüber hinaus, dass die Abschirm- und Halteeinrichtung als separates Bauteil hergestellt und dadurch individuell an unterschiedliche Kolben angepasst werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist das Abschirmelement der Abschirm- und Halteeinrichtung einen ersten und einen zweiten Federschenkel auf, über die es gegen die Unterseite der Ringpartie und die Oberseite des Kolbenschafts vorgespannt ist. Im Bereich des Abschirmelements besitzt somit die Abschirm- und Halteeinrichtung einen U-förmigen Querschnitt, wobei die beiden Federschenkel die beiden U-Schenkel bilden. Diese Federschenkel können dabei bei nicht montierter Abschirm- und Halteeinrichtung eine von einem rechten Winkel abweichende Ausrichtung zum Abschirmelement aufweisen, wodurch die beiden Federschenkel und das Abschirmelement im Querschnitt eine leichte Wannenform bilden. Hierdurch ist es möglich, in die Federschenkel eine entsprechende Federkraft einzubringen, über welche diese ein zuverlässiges Fixieren der Abschirm- und Halteeinrichtung in der Ausnehmung ermöglichen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind an der Unterseite der Ringpartie eine erste Ringsegmentnut und an der Oberseite des Kolbenschafts eine zweite Ringsegmentnut vorgesehen. Am ersten Federschenkel ist dabei eine zur ersten Ringsegmentnut komplementär ausgebildete erste Ringsegmentwulst angeordnet, während am zweiten Federschenkel eine zur zweiten Ringsegmentnut komplementär ausgebildete zweite Ringsegmentwulst angeordnet ist. Das Abschirmelement greift dabei im Einbauzustand über seine beiden Federschenkel mit der ersten Ringsegmentwulst formschlüssig in die erste Ringsegmentnut und mit der zweiten Ringsegmentwulst formschlüssig in die zweite Ringsegmentnut ein. Hierdurch kann neben der Federvorspannung zusätzlich noch eine Rastverbindung geschaffen werden, wobei selbstverständlich entsprechende Ringsegmentwülste auch an der Oberseite bzw. Unterseite der Ausnehmung und zugehörige Ringsegmentnuten an den Federschenkeln angeordnet sein könnten. Rein theoretisch ist selbstverständlich auch denkbar, dass anstatt der Ringsegmentnut bzw. der zugehörigen Ringsegmentwulst andere Formen, wie beispielsweise punktförmige Vertiefungen bzw. punktförmige Erhebungen vorgesehen sind, die ebenfalls ein zuverlässige Verrasten und eine eindeutige Einbaulage gewährleisten.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung erstreckt sich das Abschirmelement über einen Umfangswinkel α von 10° < α < 80°. Hierdurch ist es individuell festlegbar, wie groß der jeweilige Umfangswinkelbereich gewählt werden soll, in dem ein unerwünschtes Anspritzen von Kühlöl an eine Zylinderwandung zuverlässig unterbunden werden soll.
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Zweckmäßig weist die Abschirm- und Halteeinrichtung ein Positionierelement auf, das im Einbauzustand in Umfangsrichtung in eine Lücke der Kühlkanalabdeckung eingreift und die Abschirm- und Halteeinrichtung positioniert und fixiert. Mittels eines derartigen Positionierelements ist eine eindeutige Festlegung der Abschirm- und Halteeinrichtung in Umfangsrichtung möglich, sofern die Kühlkanalabdeckung lediglich eine einzige Einbauposition für das Positionierelement erlaubt.
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Dabei kann selbstverständlich die Kühlkanalabdeckung auch zwei Abdeckelemente (Federbleche) aufweisen, zwischen denen die Abschirm- und Halteeinrichtung mit ihrem Positionierelement angeordnet ist. In diesem Fall wären die beiden Abdeckelemente somit nahezu halbringförmig und würden einenends in Umfangsrichtung Stoß an Stoß liegen, während sie anderenends an das Positionierelement der Abschirm- und Halteeinrichtung anstoßen.
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Zweckmäßig ist das Zulaufelement als einstückig mit der Abschirm- und Halteeinrichtung ausgebildeter Zulauftrichter ausgebildet. Dies ermöglicht eine einstückige Herstellung der Abschirm- und Halteeinrichtung, beispielsweise als Metallteil oder als Kunststoffteil und dadurch eine kostengünstige Herstellung sowie den Entfall einer zusätzlichen Montage des Zulaufelements an der Abschirm- und Halteeinrichtung.
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Zweckmäßig kann ein Standrohr vorgesehen sein, mit einer ersten Rastkontur, einer zweiten Rastkontur und einem Längsschlitz, wobei das Standrohr in den Zulauftrichter bzw. das Zulaufelement eingesteckt und in diesem an einer Radialstufe über die erste und zweite Rastkontur verrastet und fixiert wird. Mittels eines derartigen Standrohrs kann insbesondere eine Füllhöhe von Kühlöl in den Kühlkanal individuell eingestellt werden. Das Standrohr ist dabei soweit in das Zulaufelement bzw. den Zulauftrichter eingeschoben, dass die eigentliche Trichterfunktion des Zulaufelements in diesem Fall erhalten bleibt. Durch den Längsschlitz lässt sich das Standrohr zumindest leicht komprimieren und dadurch in das Zulaufelement einschieben, bis es nach Erreichen der Radialstufe federn zurückschwenkt bzw. aufgeht und dadurch mit der Radialstufe über die erste und zweite Rastkontur verrastet. Über die erste und zweite Rastkontur ist ein zuverlässiges aber zugleich konstruktiv äußerst einfaches Fixieren des Standrohrs im Zulaufelement möglich. Zugleich eröffnet eine derartige Rastkontur und ein längsgeschlitztes Standrohr die Möglichkeit, dieses nachträglich durch ein einfaches Zusammendrücken wieder herauszuziehen und dadurch beispielsweise im Schadensfall einfach auszutauschen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die Abschirm- und Halteeinrichtung zumindest einen C-förmigen Halter auf, über den das Zulaufelement gehalten ist. In diesem Fall kann das Zulaufelement als einfaches, das heißt üblicherweise zylindrisches, Standrohr ausgebildet sein, oder aber auch eine Trichterform aufweisen, um einen größeren Bereich des Kühlölstrahls einfangen zu können. Selbstverständlich können dabei auch zwei axial benachbart zueinander angeordnete C-förmige Halter vorgesehen sein, wobei auch an dem Zulaufelement entsprechende Ringkragen angeordnet sein können, die ein Verrasten des Zulaufelements in/an den C-förmigen Haltern ermöglichen und dadurch dieses einfach an der Abschirm- und Halteeinrichtung fixieren.
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Zweckmäßig ist der zumindest eine C-förmige Halter einstückig mit der Abschirm- und Halteeinrichtung ausgebildet. Dies bietet den großen Vorteil, dass der zumindest eine C-förmige Halter zusammen mit der Abschirm- und Halteeinrichtung hergestellt und nicht separat montiert werden muss, was erhebliche Kostenvorteile mit sich bringt.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Abschirm- und Halteinrichtung für den zuvor beschriebenen Kolben anzugeben, die ein ringsegmentförmiges Abschirmelement aufweist und zugleich zur Halterung eines Zulaufelements ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, eine derartige Abschirm- und Halteeinrichtung auch separat vom jeweiligen Kolben einzusetzen und beispielsweise bei einem Verschleiß des Kolbens oder im Schadensfall auszubauen und an einem anderen Kolben wieder einzusetzen. Rein theoretisch können mittels derartiger Abschirm- und Halteeinrichtung auch gängige Kolben nachgerüstet werden.
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Durch die kombinierte Abschirm- und Halteeinrichtung mit dem Abschirmelement und der Halterung für das Zulaufelement ist es zudem möglich, ein unerwünschtes Anspritzen von Kühlöl bzw. generell von Öl an eine Zylinderwandung in genau demjenigen Bereich zu verhindern, in welchem die Gefahr des unerwünschten Anspritzens von Öl an die Zylinderwandung besteht, nämlich im Bereich einer Kühlkanalöffnung bzw. einer Zulauföffnung in den Kühlkanal des Kolbens.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Abschirm- und Halteeinrichtung weist das Abschirmelement der Abschirm- und Halteeinrichtung einen ersten und einen zweiten Federschenkel auf. Im Bereich des Abschirmelements besitzt somit die Abschirm- und Halteeinrichtung einen U-förmigen Querschnitt, wobei die beiden Federschenkel die beiden U-Schenkel bilden. Diese Federschenkel können dabei bei nicht montierter Abschirm- und Halteeinrichtung eine von einem rechten Winkel abweichende Ausrichtung zum Abschirmelement aufweisen, wodurch die beiden Federschenkel und das Abschirmelement im Querschnitt eine leichte Wannenform bilden. Hierdurch ist es möglich, in die Federschenkel eine entsprechende Federkraft einzubringen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Abschirm- und Halteeinrichtung sind am ersten Federschenkel eine erste Ringsegmentwulst und am zweiten Federschenkel eine zweite Ringsegmentwulst angeordnet. Hierdurch kann neben der Federvorspannung zusätzlich noch eine Rastverbindung geschaffen werden, wobei selbstverständlich entsprechende Ringsegmentnuten auch an den Federschenkeln angeordnet sein könnten.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung erstreckt sich das Abschirmelement über einen Umfangswinkel α von 10° < α < 80°. Hierdurch ist es individuell festlegbar, wie groß der jeweilige Umfangswinkelbereich gewählt werden soll, in dem ein unerwünschtes Anspritzen von Kühlöl an eine Zylinderwandung zuverlässig unterbunden werden soll.
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Zweckmäßig kann ein Standrohr vorgesehen sein, mit einer ersten Rastkontur, einer zweiten Rastkontur und einem Längsschlitz, wobei das Standrohr in den Zulauftrichter bzw. das Zulaufelement eingesteckt und in diesem an einer Radialstufe über die erste und zweite Rastkontur verrastet und fixiert wird. Mittels eines derartigen Standrohrs kann insbesondere eine Einspritzhöhe von Kühlöl in den Kühlkanal individuell eingestellt werden. Das Standrohr ist dabei soweit in das Zulaufelement bzw. den Zulauftrichter eingeschoben, dass die eigentliche Trichterfunktion des Zulaufelements in diesem Fall erhalten bleibt. Durch den Längsschlitz lässt sich das Standrohr zumindest leicht komprimieren und dadurch in das Zulaufelement einschieben, bis es nach Erreichen der Radialstufe federn zurückschwenkt bzw. aufgeht und dadurch mit der Radialstufe über die erste und zweite Rastkontur verrastet. Über die erste und zweite Rastkontur ist ein zuverlässiges aber zugleich konstruktiv äußerst einfaches Fixieren des Standrohrs im Zulaufelement möglich. Zugleich eröffnet eine derartige Rastkontur und ein längsgeschlitztes Standrohr die Möglichkeit, dieses nachträglich durch ein einfaches Zusammendrücken wieder herauszuziehen und dadurch beispielsweise im Schadensfall einfach auszutauschen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die Abschirm- und Halteeinrichtung zumindest einen C-förmigen Halter auf, über den das Zulaufelement gehalten ist. In diesem Fall kann das Zulaufelement als einfaches, das heißt üblicherweise zylindrisches, Standrohr ausgebildet sein, oder aber auch eine Trichterform aufweisen, um einen größeren Bereich des Kühlölstrahls einfangen zu können. Selbstverständlich können dabei auch zwei axial benachbart zueinander angeordnete C-förmige Halter vorgesehen sein, wobei auch an dem Zulaufelement entsprechende Ringkragen angeordnet sein können, die ein Verrasten des Zulaufelements in/an den C-förmigen Haltern ermöglichen und dadurch dieses einfach an der Abschirm- und Halteeinrichtung fixieren.
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Der C-förmige Halter kann einstückig mit der Abschirm- und Halteeinrichtung ausgebildet sein, was den großen Vorteil bietet, dass der zumindest eine C-förmige Halter zusammen mit der Abschirm- und Halteeinrichtung hergestellt und nicht separat montiert werden muss, was erhebliche Kostenvorteile mit sich bringt.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine erfindungsgemäße Abschirm- und Halteeinrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform,
- 2 einen teilweise geschnittenen Kolben mit eingebauter Abschirm- und Halteeinrichtung entsprechend der 1,
- 3 eine Schnittdarstellung durch den Kolben mit gleichzeitig geschnittener Abschirm- und Halteeinrichtung,
- 4 eine Ansicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abschirm- und Halteeinrichtung mit Standrohr und Positionierelement,
- 5 einen teilweise geschnittene Kolben mit einer teilweise geschnittenen Abschirm- und Halteeinrichtung und darin angeordnetem Standrohr,
- 6 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Kolben im Bereich der Abschirm- und Halteeinrichtung mit gleichzeitig geschnittenem Standrohr,
- 7 eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abschirm- und Halteeinrichtung mit C-förmigen Haltern im Einbauzustand in einem teilweise geschnittenen Kolben,
- 8 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Kolben mit der in 7 gezeigten Abschirm- und Halteeinrichtung.
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Entsprechend den 2, 3 sowie 5 bis 8, weist ein erfindungsgemäßer Kolben 1 für eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine einen Kolbenkopf 2 sowie einen Kolbenschaft 3 auf. Im Kolbenkopf 2 sind dabei ein zum Kolbenschaft 3 hin mittels einer Kühlkanalabdeckung 4 geschlossener Kühlkanal 5 angeordnet, ebenso wie außenliegend eine Ringpartie 6. Die Ringpartie 6 besitzt dabei einzelne, nicht näher bezeichnete Ringnuten, zur Aufnahme von Kolbenringen, beispielsweise einem Ölabstreifring. Zwischen der Ringpartie 6 und dem Kolbenschaft 3 ist eine ringförmige Ausnehmung 7 angeordnet, wobei die Ausnehmung 7 in Axialrichtung 8 durch eine Unterseite 9 der Ringpartie 6 und eine Oberseite 10 des Kolbenschaftes 3 begrenzt ist. Erfindungsgemäß ist nun eine Abschirm- und Halteeinrichtung 11 vorgesehen (vgl. auch die 1 und 4), welche zwischen der Unterseite 9 der Ringpartie 6 und der Oberseite 10 des Kolbenschaftes 3 eingeklemmt ist, ein ringsegmentförmiges Abschirmelement 12 aufweist und zugleich zur Halterung eines Zulaufelements 13 ausgebildet ist. Das Zulaufelement 13 kann dabei entweder einstückig mit der Abschirm- und Halteeinrichtung 11 bzw. dem Abschirmelement 12 ausgebildet sein, wie dies gemäß den 1 bis 6 dargestellt ist, oder aber separat zu diesem, wie dies gemäß den 7 und 8 dargestellt ist.
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Über die erfindungsgemäße Abschirm- und Halteeinrichtung 11 ist es insbesondere möglich, ein unbeabsichtigtes Anspritzen von Öl, insbesondere Kühlöl, an eine Zylinderwandung zu verhindern, da der Bereich um das Zulaufelement 13, unabhängig davon, ob dieses einstückig mit der Abschirm- und Halteeinrichtung 11 oder separat zu dieser ausgebildet ist, mittels des Abschirmelements 12 abgeschirmt und darüber die Ausnehmung 7 geschlossen ist.
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Sollte somit ein von einer nicht näher gezeigten Einspritzdüse ausgesandter Kühlölstrahl nicht das Zulaufelement 13 treffen, so besteht trotzdem nicht die Gefahr, dass dieses Kühlöl an die Zylinderwandung gelangt. Ein zu hoher Anteil an Kühlöl an der Zylinderwandung würde ein vermehrtes Abstreifen durch einen Ölabstreifring des Kolbens 1 erfordern, wodurch dieser hinsichtlich seiner Rundheitsqualität verbessert und/oder durch eine erhöhte Vorspannung aufweisen müsste. Eine verbesserte Rundheitsqualität verursacht jedoch höhere Herstellungskosten, während durch eine Erhöhung der Vorspannung des Ölabstreifrings ein erhöhter Verschleiß entsteht, was beides von Nachteil wäre, so dass der erfindungsgemäße Kolben 1 die Verwendung kostengünstigerer und verschleißärmerer Ölabstreifringe ermöglicht.
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Auch bei vergleichsweise flachbauenden Kolben 1, wie beispielsweise Monothermkolben, bietet die erfindungsgemäße Abschirm- und Halteeinrichtung 11 einen großen Vorteil, nämlich denjenigen eines erhöhten Fanggrades an Kühlöl bzw. Füllgrades des Kühlkanals 5 mit Kühlöl, wodurch eine bessere Kühlung eines derartigen Kolbens 1 und damit eine verbesserte Leistungsfähigkeit erreicht werden können.
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Zweckmäßig weist das Abschirmelement 12 einen ersten Federschenkel 14 sowie einen zweiten Federschenkel 15 auf, über die das Abschirmelement 12 und damit auch die Abschirm- und Halteeinrichtung 11 gegen die Unterseite 9 der Ringpartie 6 und die Oberseite 10 des Kolbenschaftes 3 vorgespannt ist. Mittels der beiden Federschenkel 14, 15 lässt sich somit eine vergleichsweise einfache und zudem wieder lösbare Fixierung der Abschirm- und Halteeinrichtung 11 in der Ausnehmung 7 zwischen der Ringpartie 6 und dem Kolbenschaft 3 erreichen. Die beiden Federschenkel 14, 15 können dabei im Wesentlichen orthogonal, zum Abschirmelement 12 von diesem nach außen abstehen, wobei rein theoretisch auch eine Anordnung unter einem Winkel β von größer als 90° denkbar ist, wodurch die Federwirkung und damit auch die Fixierkraft gesteigert werden können.
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Betrachtet man die 2, 3 sowie 5 bis 8, so kann man erkennen, dass an der Unterseite 9 der Ringpartie 6 eine erste Ringsegmentnut 16 und an der Oberseite 10 des Kolbenschaftes 3 eine zweite Ringsegmentnut 17 vorgesehen sind. Am ersten Federschenkel 14 ist darüber hinaus eine der ersten Ringsegmentnut 16 komplementär ausgebildete erste Ringsegmentwulst 18 vorgesehen, während am zweiten Federschenkel 15 eine zur zweiten Ringsegmentnut 17 komplementär ausgebildete zweite Ringsegmentwulst 19 angeordnet ist. Das Abschirmelement 12 greift dabei in dessen Einbauzustand mit der ersten Ringsegmentwulst 18 in die erste Ringsegmentnut 16 und mit der zweiten Ringsegmentwulst 19 in die zweite Ringsegmentnut 17 formschlüssig ein und bewirkt dadurch eine Rastverbindung zwischen der Abschirm- und Halteeinrichtung 11 und dem Kolben 1, ohne dass es weiterer Befestigungsmittel bedürfte. Eine derartige Rast- bzw. Clipsverbindung bietet darüber hinaus den großen Vorteil, dass eine über eine derartige Verbindung fixierte Abschirm- und Halteeinrichtung 11 im Bedarfsfall beispielsweise im Schadensfall, wieder lösbar ist.
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Bezüglich der ersten Ringsegmentnut 16, der zweiten Ringsegmentnut 17 und den zugehörigen Ringsegmentwülsten 18, 19 ist selbstverständlich auch denkbar, dass diese umgekehrt angeordnet sind, so dass beispielsweise die Ringsegmentnut 16 am Federschenkel 14 und die zugehörige Ringsegmentwulst 18 an der Unterseite 9 der Ringpartie 6 angeordnet sind.
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Das Abschirmelement 12 der Abschirm- und Halteeinrichtung 11 kann sich über einen Umfangswinkel α zwischen 10° < α < 80° erstrecken (vgl. 4) und dadurch einen nahezu beliebigen Bereich der Ausnehmung 7 im Bereich des Zulaufelements 13 nach außen, das heißt in Richtung einer Zylinderwandung, verschließen.
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Darüber hinaus kann die Abschirm- und Halteeinrichtung 11 ein Positionierelement 20 aufweisen, welche im Einbauzustand in Umfangsrichtung 21 in eine Lücke 22 der Kühlkanalabdeckung 4 eingreift und darüber die Abschirm- und Halteeinrichtung 11 positioniert und fixiert. Die Kühlkanalabdeckung 4 kann dabei entweder einstückig ausgebildet sein oder aber zwei Abdeckelement 23, 23' (vgl. 4) aufweisen, zwischen denen dann die Abschirm- und Halteeinrichtung 11 mit ihrem Positionierelement 20 angeordnet ist. Unabhängig von der Form der Kühlkanalabdeckung 4 ist mittels des Positionierelements 20 eine zuverlässige und lagegenaue Fixierung bzw. Positionierung der erfindungsgemäßen Abschirm- und Halteeinrichtung 11 möglich.
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Betrachtet man nun die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abschirm- und Halteeinrichtung 11 entsprechend den 1 bis 6, so kann man erkennen, dass das Zulaufelement 13 als einstückig mit der Abschirm- und Halteeinrichtung 11 ausgebildeter Zulauftrichter 24 ausgebildet ist. Eine derartige einstückige Ausbildung bietet den großen Vorteil einer kostengünstigen Herstellung und ermöglicht zudem den Entfall einer Montage eines separaten Zulaufelements. Das Zulaufelement 13, auch als Zulauftrichter 24 ausgebildet, kann dabei ohne weitere Bauteile am Kolben 1 angeordnet werden (vgl. die 1 bis 3), wobei auch denkbar ist, dass zusätzlich ein Standrohr 25 (vgl. die 4 bis 8) vorgesehen wird. Dieses kann beispielsweise als rein zylindrisches Rohr ausgebildet sein, wie dies gemäß den 4 bis 6 dargestellt ist, und eine erste Rastkontur 26, eine zweite Rastkontur 27 sowie einen Längsschlitz 28 aufweisen. In diesem Fall ist das Standrohr 25 in den Zulauftrichter 24 eingesteckt und in diesem an einer Radialstufe 29 über die erste und zweite Rastkontur 26, 27 verrastet und fixiert. Über den Längsschlitz 28 ist zur Montage des Standrohrs 25 ein Zusammendrücken desselben und damit eine Reduzierung dessen Durchmesser möglich, wodurch ein einfaches Einschieben in den Zulauftrichter 24 bzw. des Zulaufelement 13 möglich ist. Hat die jeweilige Rastkontur 26, 27 (abhängige von der Einschubrichtung) die Radialstufe 29 überwunden, federt das Standrohr 25 auf und verrastet über deren Rastkonturen 26, 27 mit der Radialstufe 29 eine Einspritzhöhe von Kühlöl in den Kühlkanal 5 variabel eingestellt werden.
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Betrachtet man die Abschirm- und Halteeinrichtungen 11 gemäß den 7 und 8, so kann man an diesen erkennen, dass zumindest ein C-förmiger Halter 30, hier sogar zwei C-förmige Halter 30, vorgesehen sind, die vorzugsweise einstückig mit dem Abschirmelement 12 bzw. der Abschirm- und Halteeinrichtung 11 ausgebildet sind und das Zulaufelement 13 halten. Über die geschlitzte Ausführungsform, nämlich die C-förmigen Halter 30 kann hier ein separates Zulaufelement 13, welches beispielsweise auch als Zulauftrichter 24 ausgebildet ist, in die C-förmigen Halter 30 eingeschoben und über entsprechende Ringkragen 31 fixiert werden. Hierdurch ist es möglich, mit einer standardmäßigen Abschirm- und Halteeinrichtung 11 unterschiedliche Zulaufelemente 13 bzw. unterschiedliche Zulauftrichter 24 zu halten. Generell kann die Abschirm- und Halteeinrichtung 11 aus Metall oder aus Kunststoff, insbesondere als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet sein, wodurch nicht nur eine kostengünstige, sondern zugleich auch eine qualitativ hochwertige Herstellung möglich ist.
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Über die erfindungsgemäße Abschirm- und Halteeinrichtung 11 ist darüber hinaus eine Fixierung der Kühlkanalabdeckung 4 bzw. der einzelnen Abdeckelemente 23, 23' derselben möglich, da diese beispielsweise in der Ausnehmung 7 verclipste Abschirmelement 12 gegen die Unterseite 9 der Ringpartie 6 gedrückt werden bzw. auf der Abschirm- und Halteeinrichtung 11 aufliegen.
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Schutz begehrt werden soll nicht nur für den Kolben 1 mit der erfindungsgemäßen Abschirm- und Halteeinrichtung 11, sondern auch für die erfindungsgemäße Abschirm- und Halteeinrichtung 11 separat. Eine derartige erfindungsgemäße separate Abschirm- und Halteeinrichtung 11 besitzt ein ringsegmentförmiges Abschirmelement 12 und ist zur Halterung eines Zulaufelements 13 ausgebildet. Eine derartige Abschirm- und Halteeinrichtung 11 kann dabei als Austauschteil bzw. auch als Nachrüstteil angeboten werden.
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Das Abschirmelement 12 kann dabei analog einen ersten und zweiten Federschenkel 14, 15 aufweisen, die üblicherweise orthogonal von dem Abschirmelement 12 abstehen oder mit einem Winkel β von größer als 90°, um eine erhöhte Federwirkung beim Einklemmen zwischen der Unterseite 9 der Ringpartie 6 und der Oberseite 10 des Kolbenschafts 3 zu bewirken.
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Am ersten Federschenkel 14 kann dabei eine erste Ringsegmentwulst 18 und am zweiten Federschenkel 15 eine zweite Ringsegmentwulst 19 angeordnet sein. Analog zu der vorher beschriebenen umgekehrten Weise können dort auch selbstverständlich Ringsegmentnuten vorgesehen werden.
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Das Abschirmelement 12 der erfindungsgemäßen separaten Abschirm- und Halteeinrichtung 11 kann sich dabei über einen Umfangwinkel α zwischen 10 und 80° erstrecken, wodurch ein nahezu frei wählbarer Abschirmwinkel erzielbar ist. Das Zulaufelement 13 kann beispielsweise als einstückig mit der Abschirm- und Halteeinrichtung 11 ausgebildeter Zulauftrichter 24 ausgebildet sein, was den großen Vorteil bietet, das eine kostengünstige und technische einfache Herstellung möglich sind.
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Zusätzlich ist denkbar, dass ein Standrohr 25 mit einer ersten Rastkontur 26, einer zweiten Rastkontur 27 und einem Längsschlitz 28 vorgesehen ist, wobei das Standrohr 25 in den Zulauftrichter 24 eingesteckt und in diesem an einer nach innen ragenden Radialstufe 29 über die erste und zweite Rastkontur 26, 27 verrastet und fixiert ist.
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Alternativ ist auch vorstellbar, dass die Abschirm- und Halteeinrichtung 11 zumindest einen C-förmigen Halter 30 aufweist, über den das Zulaufelement 13 gehalten ist. In diesem Fall ist am Zulaufelement 13 bzw. am Zulauftrichter 24 kein Längsschlitz erforderlich, der die radiale Nachgiebigkeit durch die C-förmigen Halter 30 gegeben ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Abschirm- und Halteeinrichtung 11 und einem damit ausgestatteten Kolben 1 ist es möglich, einen unerwünschten Anteil von an eine Zylinderwandung spritzendem Kühlöl zu reduzieren, da die Ausnehmung 7 durch das Abschirmelement 12 der erfindungsgemäßen Abschirm- und Halteeinrichtung 11 abgedeckt ist. Zugleich kann auch ein Fanggrad an Kühlöl sowie ein Füllgrad von Kühlöl im Kühlkanal 5 erhöht werden, wodurch die Kühlung des Kolbens 1 insgesamt verbessert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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