DE1058787B

DE1058787B - Cooled immersion working piston for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1058787B
Application number: DEO3490A
Authority: DE
Original assignee: OTTENSENER EISENWERK AG
Current assignee: OTTENSENER EISENWERK AG
Priority date: 1954-03-15
Filing date: 1954-03-15
Publication date: 1959-06-04

Description

Gekühlter Taucharbeitskolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft einen gekühlten Taucharbeitskolben für Brennkraftmaschinen mit einem unter dem Kolbenboden liegenden geschlossenen Kühlraum mit Zu- und Ablauf des Kühlmittels durch zur Kolbenachse parallele, an die Kühlmitteldruckquelle über Außenleitungen angeschlossene Rohre. Diese Außenleitungen werden üblicherweise als Tauch-(Posaunen-)Rohre oder als angelenkte Kühlarme ausgeführt.Cooled submersible working piston for internal combustion engines The invention relates to a cooled submersible working piston for internal combustion engines with an under The closed cooling space lying on the piston crown with inlet and outlet of the coolant by parallel to the piston axis, to the coolant pressure source via external lines connected pipes. These external lines are usually called immersion (trombone) pipes or designed as articulated cooling arms.

Bei Zuführung des Kühlmittels durch Tauchrohre, die in den Kolben hineinragen, wird das Kühlmittel am Kolbenbolzenauge vorbei meist durch eingegossene Kanonen in den oberen Kühlraum des Kolbens geleitet. Auch bei Zuführung des Kühlmittels durch Gelenke wird das Bolzenauge umgangen, sei es durch außermittig liegende Anschlüsse oder durch eingegossene, um das Auge herumgehende Kanäle bzw. Rohre. Diese üblichen Ausführungen haben den Nachteil, daß das Kühlmittel in keiner Weise mit zur Kühlung der hochbeanspruchten Kolbenbolzenlager herangezogen wird.When the coolant is supplied through immersion tubes in the piston protrude, the coolant is mostly poured past the piston pin boss Cannons are directed into the upper cooling chamber of the piston. Even when the coolant is supplied the bolt eye is bypassed by joints, be it by off-center connections or through cast-in channels or tubes that go around the eye. These usual Designs have the disadvantage that the coolant is in no way used for cooling the highly stressed piston pin bearing is used.

Außerhalb der Motorenachse liegende Anschlüsse sind wegen ihres unsymmetrischen Angriffs ungünstig für den Lauf des Kolbens. Legt man jedoch die Anschlüsse in die Kolbenbolzenachse, so bereitet die Umgehung der zur Lagerung des Kolbenbolzens dienenden Augen gußtechnische oder fabrikatorische Schwierigkeiten.Connections outside of the motor axis are asymmetrical because of their nature Attack unfavorable for the barrel of the piston. However, if you put the connections in the The piston pin axis prepares for bypassing the one used for mounting the piston pin Eyes casting or manufacturing difficulties.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß in den zur Aufnahme des Kolbenbolzens dienenden Bolzenaugen des Kolbens zwei zu beiden Seiten der Pleuelstangenkopflagerung liegende Ringnuten vorgesehen sind, die in die Kühlmittelzufuhr-bzw. -ablaufleitung eingeschaltet und durch an sich bekannte, zur Lagerung des Kolbenbolzens dienende und in den Bolzenaugen befestigte Lagerbuchsen abgeschlossen sind. Auf diese Weise wird eine völlig symmetrische Zu- und Abführung des für die Kolbenkühlung vorgesehenen Kühlmittels geschaffen. Es werden außerdem die zur Lagerung des Kolbenbolzens dienenden Lagerbuchsen intensiv dadurch gekühlt, daß sie von einem kühlenden Ölstrom umflossen werden. Dieser die Lagerbuchsen umfließende Ölstrom dient gleichzeitig zu einer wirksamen Kühlung der thermisch hochbeanspruchten Bolzenaugen des Kolbens. Die Lagerbuchsen stellen hierbei einen einwandfreien Abschluß des Ringraumes sicher, so daß keine Gefahr besteht, daß das Kühlmittel aus dem Ringraum austritt und hier - abgesehen von den Kühlmittelverlusten -infolge Verkokung zusätzliche Schwierigkeiten ver= ursacht. Bei Tauchkolben für Brennkraftmaschinen, die durch Schmieröl gekühlt werden, das über- die hohle Pleuelstange dem Kolben zugeführt wird; ist es bereits bekannt, in den Bolzenaugen Ringräume für die Zuführung des Schmieröles vorzusehen. Bei diesen Tauchkolben handelt es sich jedoch um ein völlig anderes Schmiersystem, in dem ein Ausströmen des Schmieröles in das Innere des Tauchkolbens vorgesehen ist, nachdem dieses Schmieröl den Kolben gekühlt hat. Dieses Schmieröl trifft hierbei auf die heißen Bolzenaugen oder den Pleuelstangenkopf, wodurch sich die Gefahr von Verkokungen des Schmieröles ergibt, das dann wieder das Triebwerksöl verunreinigt und verschlechtert. Das Schmierölsystem der Erfindung weist demgegenüber gerade den Vorteil auf, daß das Kolbenkühlmittel über besondere Leitungen aus dem Kolben auch wieder abgeführt wird, so daß sich nicht die Gefahr des Verkokens von Kühlöl ergibt, wenn diese Leitungen einwandfrei dicht sind. Falls man jedoch - wie bekannt - die in den Bolzenaugen vorgesehenen Ringräume nicht durch in den Bolzenaugen befestigte Lagerbuchsen dichtet, ergibt sich bei den bekannten Einrichtungen die Gefahr von' Undichtigkeiten und damit verbundene Betriebsschwierigkeiten.According to the invention these disadvantages are eliminated in that in the for receiving the piston pin serving pin bosses of the piston two to both Sides of the connecting rod end bearing annular grooves are provided which are in the coolant supply or. -Discharge line switched on and by known, Bearing bushings that are used to support the piston pin and are fastened in the pin bosses Are completed. In this way there is a completely symmetrical supply and discharge of the coolant provided for piston cooling. There will also be the bearing bushes used to support the piston pin are intensively cooled by that they are surrounded by a cooling stream of oil. This flowing around the bearing bushes Oil flow also serves to effectively cool the thermally highly stressed ones Piston bolt eyes. The bearing bushes provide a perfect finish of the annular space safe, so that there is no risk of the coolant from the annular space escapes and here - apart from the coolant losses - additional due to coking Causes difficulties. For plungers for internal combustion engines that by Lubricating oil is cooled and fed to the piston via the hollow connecting rod will; it is already known, in the bolt eyes, annular spaces for the supply of the Provide lubricating oil. However, this plunger is a complete one Another lubrication system in which the lubricating oil flows into the interior of the plunger is provided after this lubricating oil has cooled the piston. This lubricating oil hits the hot bolt eyes or the connecting rod head, which causes there is a risk of coking of the lubricating oil, which then again results in the engine oil contaminated and deteriorated. The lubricating oil system of the invention, on the other hand, has just have the advantage that the piston coolant via special lines from the Piston is also removed again, so that there is no risk of coking Cooling oil results when these lines are perfectly tight. But if you - how known - the annular spaces provided in the bolt eyes not through in the bolt eyes Seals fastened bearing bushes, results in the known devices Risk of leaks and associated operational difficulties.

Es ist andererseits auch bekannt, den Tauchkolben von Brennkraftmaschinen von dem Triebwerksschmiersystem aus über getrennte Leitungen zu kühlen, die in der Kurbelwelle, der Pleuelstange und dem Kolbenbolzen vorgesehen sind. Auch bei diesem bekannten Kolben ist der Kolbenbolzen unmittelbar in den Bolzenaugen angeordnet.On the other hand, it is also known to use the plunger piston of internal combustion engines to cool from the engine lubrication system via separate lines that are in the Crankshaft, the connecting rod and the piston pin are provided. Even with this one known pistons, the piston pin is arranged directly in the pin bosses.

Bei diesen bekannten Anordnungen ist ein Ölsystem sowohl für die Schmierung des Triebwerkes -als auch für die Kühlung des Kolbens vorgesehen,- so daß beide Systeme nur mit einem Druck betrieben werden können. Im Gegensatz hierzu geht die Erfindung von einer Anordnung aus, bei der voneinander getrennte Kühlmittel- und Schmierölkreisläufe vorhanden sind. #Die Erfindung kann hierbei, wie an sich bekannt, mit höheren Kühlmitteldrücken arbeiten, was sich bei Maschinen mit mittlerer und höherer Drehzahl insofern günstig auswirkt, als auf diese Weise Druckschläge infolge der Massenkräfte der Ölsäule vermieden werden.In these known arrangements, an oil system is used for both lubrication of the engine -as also intended for cooling the piston - so that both Systems can only be operated with one pressure. In contrast, the Invention from an arrangement in which separate coolant and Lubricating oil circuits are available. #The invention can, as is known per se, work with higher coolant pressures, which results in Machines with medium and higher speed has a beneficial effect, as pressure shocks in this way can be avoided due to the inertia forces of the oil column.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist in dem Kolben an jeder Seite der Pleuelstangenkopflagerstelle eine parallel zur Kolbenachse verlaufende Bohrung vorgesehen, die in die Ringnut an Endpunkten mündet, die im Durchmesser gegenüber den Anschlußstellen zur Verbindung mit den Rohren für die Zufuhr bzw. den Ablauf des Kühlmittels liegen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Kühlmittelstrom gleichmäßig um die Lagerbuchsen des Kolbenbolzens herumströmt, wodurch sich eine wirkungsvolle und gleichmäßige Kühlung sowohl der Lagerbuchsen als auch der Bolzenaugen ergibt.In a preferred embodiment according to the invention is in the Pistons on each side of the connecting rod head bearing one parallel to the piston axis extending bore provided which opens into the annular groove at end points that are in the Diameter opposite the connection points for connection to the pipes for the Supply or discharge of the coolant lie. This ensures that that the coolant stream flows evenly around the bearing bushes of the piston pin, which results in an effective and even cooling of both the bearing bushes as well as the bolt eyes.

Die Erfindung kann weiter dadurch verbessert werden, daß von mindestens einer der in den Bolzenaugen vorgesehenen Ringnuten Kanäle abgezweigt sind, die zur Schmierung der Kolbenbolzenlagerung dienen. Weiterhin ist es auch möglich, auf gleiche Weise mittels des Kolbenkühlmittels das obere Pleuelstangenlager und gegebenenfalls auch das untere Pleuelstangenlager zu schmieren. Dies kann sich insofern empfehlen, als bei der Schmierung dieser Lager auch die Massenkräfte eine Rolle spielen, die sich infolge der Hin- und Herbewegung des Kolbens bzw. der Kurbelkröpfung ergeben. Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt sind. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß gekühlten Tauchkolbens, Fig. 2 einen Längsschnitt entlang den Schnittlinien A-B der Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt ähnlich dem der Fig. 1 durch eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, Fig. 4 einen Längsschnitt ähnlich dem der Fig. 1 durch noch eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.The invention can be further improved in that at least one of the annular grooves provided in the bolt eyes channels are branched off, the serve to lubricate the piston pin bearings. Furthermore it is also possible to the same way by means of the piston coolant the upper connecting rod bearing and, if necessary also lubricate the lower connecting rod bearing. This can be recommended insofar as As with the lubrication of these bearings, the inertia forces also play a role arise as a result of the to-and-fro movement of the piston or the crank throw. The invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which some embodiments of the subject matter of the invention are shown in simplified form. 1 shows a longitudinal section by an embodiment of a plunger cooled according to the invention, FIG. 2 a longitudinal section along the section lines A-B of Fig. 1, Fig. 3 is a longitudinal section similar to that of FIG. 1 through a different embodiment of the subject matter of the invention, FIG. 4 shows a longitudinal section similar to that of FIG. 1 through yet another embodiment of the subject matter of the invention.

In allen Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or corresponding parts are shown in all figures denotes the same reference numerals.

Der Kolben 1 ist gemäß Fig. 1 und 2 mit der Treibstange 2 durch den Kolbenbolzen 3 verbunden, der im Kolben in den Lagerbuchsen 4 gelagert ist. Der Kühlraum 5 des Kolbens wird durch die Zu- und Abführungsbohrungen 6 mit Kühlmittel (vornehmlich Öl) ständig durchspült. In den Bolzenaugen sind die Ringnuten 7, 16 vorgesehen, die die Verbindung der Kühlbohrungen 6 mit Zu- und Abführungsleitungen 17 darstellen, die in Anschlüssen 18 enden.The piston 1 is shown in FIGS. 1 and 2 with the drive rod 2 through the Connected piston pin 3, which is mounted in the piston in the bearing bushes 4. Of the Cooling space 5 of the piston is filled with coolant through the inlet and outlet bores 6 (mainly oil) constantly flushed through. The ring grooves 7, 16 are in the bolt eyes provided that the connection of the cooling holes 6 with supply and discharge lines 17, which end in ports 18.

Der Weg des Kühlmittels ist folgender: An der in Fig. 1 mit dem Eintrittspfeil bezeichneten Stelle tritt das Kühlmittel über den Anschluß 18 ein, strömt zu der Ringnut 16 des linken Kolbenauges, umströmt und kühlt das linke Lager des Kolbenbolzens 3 und tritt dann zu dem Kühlraum 5 des Kolbens, wo es durch irgendwelche Einbauten 8 eventuell in seiner Wirksamkeit unterstützt werden kann. Das Kühlmittel verläßt alsdann den Kühlraum durch die Austrittsbohrung 6, umspült und kühlt das rechte Lager des Kolbenbolzens über die Ringnut 7 und tritt unten an der mit dem Austrittspfeil bezeichneten Stelle über den Anschluß 18 wieder aus. Die Zu- und Abführung des Kühlmittels zum Kolben kann dabei durch Tauchrohre oder Gelenkrohre erfolgen.The path of the coolant is as follows: At the one in Fig. 1 with the entry arrow designated point enters the coolant via the connection 18, flows to the Annular groove 16 of the left piston eye, flows around and cools the left bearing of the piston pin 3 and then enters the cooling space 5 of the piston, where it is replaced by any internals 8 can possibly be supported in its effectiveness. The coolant leaves then the cooling chamber through the outlet hole 6, washes around and cools the right one Bearing of the piston pin over the ring groove 7 and occurs below at the point with the exit arrow designated point via the connection 18 again. The supply and discharge of the coolant to the piston can be done through dip tubes or articulated tubes.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 3 wird das Kühlmittel durch die Nuten 9 im Kolbenauge und im seitlichen Verschlußdeckel 19 in die Längsbohrung 10 des Kolbenzapfens 3 geleitet. Der gegenüberliegende Deckel weist eine entsprechende Nut 9 auf. Auf diese Weise kann die Schmierung der beiderseitigen Kolbenbolzenlager von den seitlichen Verschlußdeckeln 19 des Kolbens her erfolgen. Auch die Schmierung der Lagerbuchse 11 in der Treibstange 2 ermöglicht sich bei dieser Anordnung durch die Ölbohrung 12 im Kolbenbolzen 3.In the modified embodiment according to FIG. 3, the coolant through the grooves 9 in the piston eye and in the side cap 19 into the longitudinal bore 10 of the piston pin 3 passed. The opposite cover has a corresponding one Groove 9. In this way, the gudgeon pin bearings on both sides can be lubricated take place from the side caps 19 of the piston. Lubrication too the bearing bush 11 in the drive rod 2 is made possible by this arrangement the oil hole 12 in the piston pin 3.

Selbstverständlich können an Stelle der Nuten auch Querbohrungen 1.3 für die Ölzuführung zum Hohlraum des Kolbenbolzens verwendet werden, wie es in Fig. 3 punktiert angedeutet ist.Of course, instead of the grooves, cross bores 1.3 can be used for the oil supply to the cavity of the piston pin, as shown in Fig. 3 is indicated by dotted lines.

Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform der Erfindung sieht auch eine Ölversorgung der unteren Kurbellager der Treibstange 2 vom Kolbenbolzen aus durch eineLängsbohrung 14 imTreibstangenschaft vor.The embodiment of the invention shown in Figure 4 also provides one Oil supply to the lower crank bearings of drive rod 2 from the piston pin a longitudinal bore 14 in the drive rod shaft.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Cooled plunger working piston for internal combustion engines with a closed cooling chamber located under the piston crown with inlet and outlet of the coolant through pipes parallel to the piston axis and connected to the coolant pressure source via external lines, characterized in that the pin eyes of the Piston two ring grooves (7, 16) are provided on both sides of the connecting rod head bearing, which are connected to the coolant supply and drainage line and which are fitted with bearing bushes (4), known per se, for mounting the piston pin (3) and fixed in the pin bosses. Are completed.

2. Piston according to claim 1, characterized in that in the piston (1) at each Side of the connecting rod end bearing a parallel to the piston axis Bore (6) is provided which opens into the annular grooves (7, 16) at end points that in diameter opposite the connection points for connection to the pipes (17) for the supply and discharge of the coolant.

3. Piston according to claim 1 and 2, characterized in that of at least one of the annular grooves (7, 16) and preferably from the coolant supplying (16) channels (9) for lubricating the Piston pin bearings are branched off.

4. Piston according to claim 3, characterized in that channels (9, 12) for lubricating the upper and possibly the lower connecting rod bearings are branched off from an annular groove (16) which feeds the coolant. Documents considered: German Patent No. 428 008; French Patent Nos. 838 632, 988 995; British Patent Nos. 496,623, 521632; USA. Patent Nos. 1157 347, 2369907, 2407429th