DE2008140C3

DE2008140C3 - Kolben, insbesondere für Dieselbrennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2008140C3
Application number: DE2008140A
Authority: DE
Inventors: Guenter Elsbett; Ludwig Elsbett
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1970-02-21
Filing date: 1970-02-21
Publication date: 1975-03-20
Also published as: GB1297733A; DE2008140A1; CH529948A; FR2078843A5; HU164592B; SE371252B; DE2008140B2; US3733973A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben, insbesondere für Die.'.elbrennkraftmaschincn, bei dem der Kolbenmantel nur als Ringträger ausgebildet ist und unmittelbar unterhalb der Kolbenringe eine weitere Ringnut aufweist, in der ein mit zwei Abstreifkanten versehener Ölabstreifring angeordnet ist. in dem radiale Durchführungen vorgesehen sind, die den Raum zwischen den beiden Abstreifkanten mit einem im Nutgrund hinter dem Ölabstreifring liegenden Ringraum verbinden, der seinerseits unterhalb des Ölabstreifringes Rüekfühningskanale zum Rückführen des sich in ihm ansammelnden Öles an die Zylinderlauffläche aufweist.

Die beschriebene Ausbildung einer Ringnut mit einem in ihr angeordneten Ölabstreifring ist an sich durch die DT-PS 1 107 022 bei Kolben für kolbengesieu-VlIC Zwcitakt-Brennkraftmaschinen bereits bekannt. Diese Kolben weisen jedoch schon auf Grund ihrer Steuerfunktion einen relativ langen, nicht mit einem Ringträger vergleichbaren Kolbenmantel auf. Überschreitet ein solcher Kolben seine obere Totpunktlagc und bewegt sich nach untert, so schiebt die untere Absireifkante dies ölabstreifringes das von ihr von der Zylinderwand abgestreifte Öl bis zum Erreichen der unteren Totpunktlage vor sich her. Das von der oberen Abstreifkante mitgenommene öl wird durch die radialen Durchführungen in den Raum hinter den Ölabstreifring und von dort über die Rückführungskanäle wieder an die Zylinderwand gedrängt. Die Rüekfühningskanale verlaufen dabei senkrecht /ur Zylinderwand und sind derart am Umfang des Kolbens verteilt, daß sie im Bereich der /wischen den Kin- und/oder Auslaßschlitzen vorhandenen Stege liegen, so daß diese gezielt ge- -schmien «■erden und in die Schlitze selbst möglichst wenig öl gelangt. Zur Lösung dieses Problems ist es im Gegensatz zu der eingangs beschriebenen Anordnung durchaus nicht erforderlich, die Ringnut unmittelbar unterhalb der Kolbenringe anzuordnen.

Als nachteilig wird bei der bekannten Ausführung angesehen, daß die gesamte abgestreifte ölmenge. insbesondere in der ersten Hälfte des Abwärlshubes, vor dem Kolbenabstreifring hergeschoben wird, denn es gibt keine Ausweichmöglichkeit. Ferner führen die radialen, senkrechten zur Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufenden Rückführungskunäle. wie es beispielsweise aus der DT-PS 969 837 bekannt ist. zusätzlich /u Ölsutuungen. so daü es zu einem Abheben der ölabstreifkanten von der Zylinderwand kommen kann.

Durch die FR-PS 674 505 ist ferner ein Brennkrjftmaschincn-Kolben mit Kolbenmantel bekanntgeworden, bei dem unmittelbar unterhalb der Kolbenringe eine Ringnut mit einem Ölabstreifring vorgesehen ist und bei dom das sich in dem Raum hinter dem Ölabstreifring ansammelnde Öl über Bohrungen oder Rillen wieder an die Zylinderwand zurückgeführt wird. Der Ölabstreifring weist jedoch nur eine Abstreifkante auf. so daß sich hinter ihm nur wahrend der Bewegung des Kolbens in seine obere Totpunktstellung öl ansammeln kann. Da diese Menge jedoch an sich unbedeutend ist, dienen die Bohrungen oder Rillen hauptsächlich der Entlüftung. Unmittelbar unterhalb des Abstreifringes ist im Kolbenmantel eine mit der Ringnut verbundene Rundfase vorgesehen, die jedoch einen nur unzureichenden Sammelraum für das Öl darstellt und zudem eine Verringerung der Ringauflagefläche bringt, was bei längerem Betrieb leicht /.u cineir, Kippen des Ringes führen kann. Eine wirksame Ölabstreifung beim Abwärtshub des Kolbens ist außerdem nicht gegeben.

Schließlich ist aus der DT-PS 884 586 noch ein Brennkraftmaschinenkolben mit Kolbenhemd bekannt, der ebenfalls unterhalb der Kolbenringe eine Ringnut mit einem Ölabstreifring aufweist und bei dem das von der Zylinderlauffläche abgestreifte Öl an der Zylinderwand abgeleitet wird. Hierfür ist unterhalb des mit nur einer Abstreifkante versehenen Ölabstreifringes eine muldenförmige Ölfangnut vorgesehen, von der aus eine oder mehrere Nuten im Kolbenmantel /u den Ko'benbol/enaugen führen und von dort aus eine senkrechte Nut sich über den Rest des Kolbcnmantcls hinzieht. Damit der Ölabstreifring in seiner Elastizität nicht behindert wird, ist der Raum hinter ihm über schräg verlaufende f^:ntlüftungsbohrungen mil der Ölfangnut verbunden. Ein Ölablauf durch diese erfolgt nicht oder nur kaum, weil an sich kein Öl hinter den Ring gedrängt wird. Gemäß der genannten Patentschrift soll erreicht werden, daß bei geringen Motordrehzahlcn und geringer Spritzölmenge ein Fressen des Kolbens vermieden und daß das Schmieröl über den (nnenraum des Kolbens abgeleitet wird. Es wurde nämlich festgestellt, daß die im Kolbeninneren herrschenden starken Luftwirbcl das Öl stark zerschlagen, so daß es infolge einer erhöhten Oxydation frühzeitig altert und verdirbt.

Man hat also bereits erkannt, daß es zweckmäßiger ist, das von der Zylinderwand abgestreifte Schmieröl nicht über das Kolbeninnere, sondern an der Zylinderwand oder nahe derselben entlang abzuführen. Für die-

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ses Vorgehen spricht aber auch noch ein anderer Grund. Bei den heutigen schnelliuifenden Motoren werden oft große Mengen Kühlöl in das Kolbeninnere eingespritzt, welches beim Einspritzen zweckmäßig möglichst niedrige Temperaturen aufweist und nach Aufnahme der abzuführenden Wärme heißer ah das Schmieröl ist. Wird das Schmieröl vom Abstreifring, wie bekannt, über Bohrungen zum Kolbeninneren geführt, so wird es vom Kühlöl zurückgedrängt und dieses gelangt an die Abstreiffläche. Zu niedrige sowie zu hohe Schmieröltemperaturen vermindern jedoch sehr stark die Laufeigenschaften des Kolbens. Es ist daher auch diesbezüglich eine Trennung der beiden öle erforderlich, was allerdings bei einem Kolben, bei dem der Kolbenmantel nur als kurzer Ringträger ausgebildet ist, sich nicht ohne weiteres ermöglichen läßt.

Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe es ist, bei einem Kolben der eingangs beschriebenen Art unter Vermeidung einer Vermischung von Kühlöl und Schmieröl eine staufreie Rückführung des abgestreiften Schmieröls /ur Zylinderlauffläche /u erreichen b/w. /u verbessern.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ringnut nahe dem von innen nach außen abgeschrägten Rand des Kolbcnmantels angeordnet und zwischen dieser und dem Rand eine weitere, im Querschnitt dreieckförmige Ringnut vorgesehen ist, deren dem Rand zugewandte Flanke parallel zur Abschrägung verläuft und deren andere Flanke so verläuft, daß sie die untere Abstreifkante des Öiabstreifringes anschneidet und die Öffnungen der etwa rechtwinklig zu ihr verlaufenden Rückführungskanäle aufnimmt, und daß der so aus Nutflanke und Abschrägung gebildete Schild sich in Richtung auf die Zylinderwand so weit erstreckt, daß ein für den Ölablauf ausreichender Spalt verbleibt.

Durch diese Ausbildung wird die Aufgabe voll gelöst. Die Partie um den Ölabstreifring ist vollkommen vom Kühlöl abgeschirmt, und zwar bei kleinstem Raumbedarf, was bei einem Ringträger von Wichtigkeit ist. Das von der oberen Abstreifkante gesammelte Öl kann durch die schräg verlaufenden Rückführungskanäle staufrei in die dreieckförmige Ringnut abfließen, das von der unteren Abstreifkante abgestreifte Öl wird teilweise abgeschält und fließt an der schrägen Flanke der gleichen Nut ab, von wo aus es durch den Spalt zwischen dem Schild und der Zylinderwand gleichmäßig in den Kurbelraum gelangt. Es muß noch erwähnt werden, daß die dreieckförmige Ringnut so groß bemessen ist. daß sic wenigstens das auf halbem Abwänshub des Kolbens, wo dieser zunehmend beschleunigt wird, abgestreifte Schmieröl aufnehmen kann. Beim weiteren Abwärtshub wird der Kolben bereits wieder verzögert, es tritt ein beschleunigtes Abfließen des Schmieröls auf. so daß ein Ölstau nicht mehr auftritt. Zum Vermeiden eines solchen Ölstaiies dienen schließlich auch die beiden schrägen Flanken der dreieckförmigen Ringnut.

Als eine Weiterbildung der Lrfindung wird nudi vorgeschlagen, daß über der oberen Abstreifkantc des Ölabstreifringes im Kolbenmantel ein weiterer ringförmiger Ölsanimelkanal mit Ablaufleitung zum Raum hinter dem ölabstreifring vorgesehen ist.

Hierdurch wird nicht nur etwa beim Abwärtshub des Kolbens über die obere Abstreifkante des ölabstreifringes sich etwa nodi ansammelndes Schmieröl ebenfalls abgeleitet, sondern es erfolgt auch beim nachfolgenden Aufwärtshti"' des Kolbens eine restlose Reinigung der Zylinderlauffläche, so daß diese wieder mit frischem Schmieröl bespritzt werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sehematisch dargestellt. E? zeigt
F i g. 1 einen Längsmittelschnilt durch eine«i sich in

einem Zylinder bewegenden Kolben mit der erfindungsgemäßen ölrückführung und

F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich des ölabstreifringes mit dem ölabstreifring und der erfindungsgemäßen ölrückführung nach F i g. 1.

ίο Ein Kolben 1 gemäß der Erfindung, von dem hier nur sein kopfseitiges Ende dargestellt ist, ist als Hohlkolben ausgebildet und weist an seinem nur als Ringträger ausgebildeten Kolbenmantel 2 zwei oder mehrere untereinander angeordnete Kolbenringe 3 und mindestens einen unmittelbar unterhalb der Kolbenringe 3 angeordneten ölabstreifring 4 auf. Kolbenringe 3 und ölabstreifring 4 sind in Ringnuten 5 im Kolbenmantel 2 gebettet und zum Zwecke ihre. Andrückens gegen eine den Kolben 1 aufnehmende Zylinderwand 6 radial vor-

ao gespannt. Im Gegensat/ zu den Kolbenringen 3, die auf ihre eigene Federspannung an ^wiesen sind, ist der Ölabstreifring 4 an seiner der Absireifebene abgewandten Seite mit einer Spiralfeder 7 versehen, die dem Ölab streifring die erforderliche radiale Vorspannung verleiht. Der Ölabstreifring 4 weist H-förmigen Querschnitt auf. wobei zwei Abstreifkanten 8, 9 zur Zvlinderwand 6 und zwei andere Schenkel 10, Il zum Inneren des Kolbens 1 gerichtet sind. Die zur Zylinderwand 6 gerichteten Abstreifkanten 8, 9 schließen mit einem sie verbindenden Steg 12 und der Zylinderwand 6 einen Ringraum 13 ein. der hier als der vorderer Ringraum vor dem Ölabstreifring 4 bezeichnet werden soll. Dieser Ringraum 13 steht mit einem weiteren Ringraum 14 hinter dem Ölabstreifring 4 über mehrere radiale Durchführungen 15 im Steg 12 in Verbindung. In dem Ringraum 14 hinter dem Ölabstreifring 4 ist zwischen den zum Kolbeninnern gerichteten Schenkeln 10, 11 die Spiralfeder 7 vorgesehen, welche zum Zwckke des radialen Andrückens des Ölabstreifringes 4 an

^o die Zylinderwand 6 sich an dem die Schenkel verbindenden Steg 12 anpreßt. Der hinter dem Ölabstreifring 4 sich befindende Ringraum 14 ist über aus mehreren Bohrungen in einem Stützsteg 16 bestehenden Rückführiingskanälen 17 mit einer aer Zylinderwand 6 benachbarten, im Querschnitt dreieckförniigen Ringnut 18 verbunden. Diese Ringnut 18 wird von einem kegelförmigen Schild 19, welcher an dem dem Brennraum abgewandten Ende des Kolbens 1 vorgesehen ist und zum Kolbcninnercn hin den Kolbenmanlei 2 in einen abgeschrägten Rand 26 auslaufen läßt, dem Stützsieg 10 und der Zylinderwand 6 gebildet. Der frei;: Rand 20 des Schildes 19 erstreckt sich bis annähernd zur Zylinderwand 6 und läßt dort nur einen Spalt 21 zum Abfließen des abgestreiften Schmieröls aus der Ringnut 18 offen. Das Schmieröl, das von der Abstreilkante 8 lies Ölabstreifringes 4 von der Zylinderwand 6 abgestreift wird, wird im Ringraum 13 vor dem Ölabstreifring 4 gesiimnielt und gelangt von dort über die radialen Durchführungen 15 in den Ringraum !4 hinter dem Ölabstreifring 4 und von hier wiederum über die Rückführungskanäle 17 in die Ringnut 18. In diese Ringnut 18 gelangt außerdem das in einem Ölsammelraum 24 gesammelte und über eine nicht dargestellte Ölleitung in den Ringraum 14 geleitete Schmieröl sowie das von der

6s Abstreifkante 9 abgestreifte und über eine Einschnürung 23 geförderte Schmieröl. Die Ringnut 18 verläßt das abgestreifte Schmieröl wiederum über den Spalt 21, um an der Zylinderwand 6 entlang gleitend, zu einem in

der Zeichnung nicht dargestellten Filter mit dahinter folgendem Kühler zu gelangen. Nach seiner Aufbereitung im Kühler und Filter wird das Schmieröl erneut der Zylinderwand 6 zugeführt.

Der ölsammelraum 24. der oberhalb des ölabstreifringes 4 angeordnet ist, weist zum Zwecke des Abstrcifens des vom Ölabstreifring nicht ganz mitgenommenen Schmieröls eine zusätzliche Abstreifkante 25 auf.

Der unter dem ölabstreifring 4 liegende Stützsieg 16 ist im Bereich der Rückführungskanäle 17 mit einer hintersiochcnen Kante 22 versehen, die der besseren Rückführung des Schmieröles dient. Außerdem weist der Stützsteg 16 an seiner der Zylinderwand zugewandten Seite die vorgenannte Einschnürung 23, die eine Verbindung von der Abstreifkante 9 zur Ringnut 18 bildet und durch die die Abütreifkiante 9 angeschnitten wird. auf.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Kolben, insbesondere für Dieselbrennkrafimasehinen, bei dem der Kolbenmantel nur als Ringirüger ausgebildet ist und unmittelbar unterhalb der Kolbenringe eine weitere Ringnut aufweist, in der ein mit zwei Abstreifkanten versehener ölabstreifring angeordnet ist, in dem radiale Durchführungen vorgesehen sind, die den Raum zwischen den beiden Abstreifkanten mit einem im Nutgrund hinter dem ölabstreifring liegenden Ringraum verbinden, der seinerseits unterhalb des ölabstreifringes Rückführungskanäle zum Rückführen des sich in ihm ansammelnden Öles an die Zylinderlauffläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (5) nahe dem von innen nach außen abgeschrägten Rand (26) des Kolbenmantels angeordnet und zwischen dieser und dem Rand eine weitere, im Querschnitt dreieckförmige Ringnut (18) vorgesehen ist, deren dem Rand zugewandte Flanke parallel zur Abschrägung verläuft und deren andere Flanke so verläuft, daß sie die untere Abstreifkante (9) des Ölabstreifringes (4) anschneidet und die Öffnungc der etwa rechtwinklig zu ihr verlaufenden Rückführungskanäle (17) aufnimmt, und daß der so aus Nutflanke und Abschrägung (26) gebildete Schild (19) sich in Richtung auf die Zylinderwand (6) so weit erstreckt, daß ein für den Ölablauf ausreichender Spalt (21) verbleibt.
2. Kolben nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß über der oberen Absireifkante (8) des Ölabstreifringes (4) im Kolbenman: ·Ι ein weiterer ringförmiger Ölsammelraum (24) mit Ablauflcitiing zum Raum (14) hinter dem Ölabstreifring (4) vorgesehen ist.