DE2434902A1

DE2434902A1 - Kolben fuer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2434902A1
Application number: DE2434902A
Authority: DE
Inventors: Andre Cornet
Original assignee: Dampers SA
Current assignee: Dampers SA
Priority date: 1973-07-19
Filing date: 1974-07-19
Publication date: 1975-02-06
Also published as: IT1017267B; FR2238372A5; GB1467319A; JPS5564444U; JPS5042208A; US4011797A

Description

Die Erfindung betrifft Kolben für Brennkraftmaschinen, insbesondere solche mit hoher thermischer Belastung. Bei den Kolben für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Dieselmotoren, ist die Entwicklungstendenz gegenwärtig in erster Linie auf zwei Hauptkriterien gerichtet, die in der Suche nach der Leistung und in der Masseverringerung bestehen. Die Hauptsorge der Konstrukteure besteht in der Lösung ohne Erhöhung der Masse und unter Anwendung aller bekannten Maßnahmen der Probleme, welche die Erhöhung der Kompressionen und der Drehzahlen sowie die zusätzliche Verwendung von Überladeeinrichtungen stellt, da Wärmekraftmaschinen mit hoher Kompression gegenwärtig

409886/1063

9921 *

allgemein verwendet werden.

Der Kolben bleibt natürlich derjenige Teil, der am meisten den sehr hohen thermischen Beanspruchungen in Kombination mit mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist, was die Folge der erwähnten Entwicklungen ist. Man steht daher dem schwierigen Problem gegenüber, den Kolben im Betriebszustand zu halten, insbesondere was die Ableitung der thermischen Belastungen, die Kühlung der Ringzone und den optimalen Widerstandsbeiwert an den kritischsten Punkten betrifft.

Zu den Störungsrisiken im Verhalten des Kolbens, welchedie zunehmenden Drehzahlen herbeiführen, kommt ein weiteres, das zum Teil aus der gleichen ursprünglichen Ursache herrührt. In der Tat wird der Konstrukteur, wenn er die Drehzahl des Motors erhöhen will, natürlich dazu verleitet,·den Hub des Kolbens zu verringern, was ausserdem den.Vorteil hat, den Raumbedarf des Motors sowie seine Masse zu verringern. Man ist daher dazu übergegangen, das Hubverhältnis (Hub-Bohrverhältnis) immer näher "quadratisch" zu machen, d.h., immer mehr dem Wert Eins anzunähern. Der Kolben wird unvermeidlich den Rückwirkungen dieser Veränderungen ausgesetzt. Seine Achshöhe wird dadurch verringert, ebenso wie seine Gesamthöhe. Unter diesen Bedingungen wird die gelenkige Verbindung des oberen Pleuelauges mit dem Kolben sehr nahe. dem Kolbenboden bzw. der Stirnfläche des Kolbens vorgesehen, wo die höchsten Temperaturen auftreten. Die Schwingungsarbeit der Achse geschieht daher in einem hochbean- . spruchten Milieu, was ernste Gefahren infolge Bruch, Festfressen od. dgl. mit sich bringt.·

Aufgabe der Erfindung ist, Verbesserungen vorzuschlagen,

409886/1053

⁹⁹²¹ 3 243A902

die auf die Kolben von Brennkraftmaschinen allgemein anwendbar sind und die sich insbesondere dazu eignen, die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen, welche die Folge der Erhöhung der Drehzahlen und der thermischen Belastungen sowie der Verringerung des Hubverhältnxsses sind und die die gegenwärtigen Tendenzen auf diesem Gebiet kennzeichnen.

Die Erfindung schlägt zu diesem Zweck einen Kolben vor, der eine Kammer besitzt, welche mit einem öleinlaß sowie mit einem ölauslaß versehen ist und einen Raum unmittelbar benachbart zumindest einem Teil der Stirnfläche des Kolbens und seiner Dichtungsringe tragenden Seitenfläche· begrenzt. Diese Kammer hat die Aufgabe, eine ständig erneuerte ölmenge aufzunehmen, deren Rührbewegung die Kühlung durch direkten Kontakt mit den benachbarten Flächen des Kolbens .gewährleistet.

Die Kapazität der in der angegebenen Weise vorgesehenen Kammer, die als ölbehälter dient, muß den Erfordernissen jedes besonderen Falles entsprechen, insbesondere der Größe der abzuleitenden Wärmebelastung. Hierbei ist zu erwähnen, daß diese Kapazität zusammen mit dem Grad der Erneuerung ausreichend sein muß, die Verkohlung des Öls oder auch ein Sieden zu vermeiden, das Oberdrücke im Inneren der Kammer hervorrufen und ein Hindernis für den Zutritt frischen Öls bilden kann..Bei einem stärkeren Sieden erfolgt die Belieferung der Kammer und die Erneuerung des Öls deshalb unregelmässig und stoß- bzw. absatzweise, was die Verkohlung zur Folge haben kann, was ein noch ernsterer Vorgang ist.

Hierzu ist zu bemerken, daß, obwohl die erfindungsgemäßen

4098 8-6/1053

Maßnahmen auf Kolben allgemein angewendet werden können, die Ausbildung einer Kammer mit der Kapazität, die in jedem besonderen Fall erforderlich ist, bei mehrteiligen Kolben günstiger als bei einteiligen ist.

Erfindungsgemäß ist die ölkammer ein Hohlraum von zylindrischer Form, der von der Stirnfläche des Kolbens, einem Teil seiner mit Dichtungsringen versehenen Seitenfläche und durch eine der Stirnfläche axial entgegengesetzte und als "Boden" bezeichnete Fläche begrenzt, obwohl diese Fläche den Boden des Behälters nur im Falle eines Kolbens mit vertikaler oder geneigter Achse bildet.

Vorteilhaft wird der ölauslaß durch eine oder mehrere Bohrungen gebildet, die im Boden des Behälters vorgesehen sind, und ebensoviele zu dem oberen Pleuelauge gerichtete ölstrahlen hindurchtreten lassen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kammer ringförmig, so daß die Kühlung durch direkten Kontakt nur durch den Ring oder die Dichtungsringe tragende Seitenwand und durch einen ringförmigen Teil benachbart der Stirnfläche gewährleistet ist.

Im Nachfolgenden werden die Vorteile dieser Anordnung dargelegt, bei welcher eine Mittelzone der Stirnfläche des Kolbens dem direkten Kontakt mit dem Kühlöl entzogen wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die öl-■ kammer Vertiefungen bzw. Obertiefezonen auf, die so ausgebildet sind, daß sie den Kolbenbolzenlagern eine hohle Form verleihen. Wie sich aus dem Nachfolgenden ergibt, wird durch diese Anordnung die Schmierung des Bolzens erleichtert. Ausserdem ermöglicht sie, eine zusätzliche öl-

409886/1053

reserve vorzusehen, die, zumindest in bestimmten Fällen, in der Kammer bleibt, wenn der Motor zum Stillstand gebracht wird, wodurch die Schmierung während der kritischen Anlaßphase erleichtert wird.

Die vorangehend in ihren Grundzügen dargelegten, durch die Erfindung vorgeschlagenen Verbesserungen sind auf alle Arten von Motoren anwendbar, insbesondere auf einen stehenden Motor, 2-Zylinder-Boxermotor und auf einen V-Motor. Sie können ebensogut bei Kolben ohne Verbrennungsraum oder mit einer Umlenkfläche versehen sein. Sie können mit verschiedenen Kühlsystemen mit Druckumlauf, Druckstrahl usw., verwendet werden.

Die Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich"übrigens aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer beispielsweiser Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und zwar zeigen:

Fig. 1 zwei axiale Halbschnitte um 90° zueinander verdreht eines Kolbens ohne Verbrennungsraum, der durch öldüsen beliefert wird und der besonders fürstehende Reihenmotoren und V-Motoren geeignet ist}

Fig.IA eine Einzeldarstellung zu Fig. 1, gesehen in der Richtung des Pfeils IA;

Fig. 2 eine Ansicht im Axialschnitt eines Kolbens ohne Verbrennungsraum, der durch öldüsen beliefert wird und insbesondere für liegende Motoren verwendbar ist;

Fig. 3 eine Ansicht im axialen Schnitt eines Kolbens mit Verbrennungsraum und Druckö!umlauf, dessen bevorzugtes Verwendungsgebiet dem des Kolbens nach·

4 0 9 8 8 6~/ U~S 3

Fig. 1 ähnlich ist.

Fig. 1 zeigt zwei Halbschnitte eines Kolbens, dessen geometrische Achse vertikal angeordnet ist, welche Stellung jedoch nicht als beschränkend anzusehen ist.

Der linke Halbschnitt ist durch eine axiale Ebene geführt, die zur Achse des Kolbenbolzenauges senkrecht ist, während der Halbschnitt rechts durch eine durch diese Achse gelegte Ebene geführt ist. ·

Der Kolben ist aus drei gesondert hergestellten Teilen zusammengesetzt, die nach der Fertigung miteinander vereinigt werden, nämlich aus einem Kopfstück T, einem Ringtragkörper A und einem Schaft J. .

Das Kopfstück T ist bei dem dargestellten Beispiel ein Element, das durch ein Gießverfahren aus einem Stück hergestellt ist und eine ebene Stirnwand 1 sowie zwei Drehlager 2 aufweist, die als Kolbenbolzenlager dienen.

Auf zwei diametral entgegengesetzten Winkelabschnitten, von denen der eine durch den linken Halbschnitt dargestellt ist, weist das Kopfstück T eine vertikale Rippe 3 auf, die zur Unterseite der Wand 1 hin verläuft und an ihrem unteren Teil durch eine waagrechte Rippe 4 verlängert ist, die radial nach aussen gerichtet und an ihrem Ende mit einem Rand 5 ausgebildet ist, der eine Nut 6 von U-fÖrmigem Profil bildet, welche radial nach aussen offen ist

und zur Aufnahme eines ölabstreifringes dient. Die Nut 6 ist mit Bohrungen 7 im Steg des U-Profils versehen.

_ 6 409886/1053

Bohrungen 8, die zur Kolbenachse mit etwa 45° geneigt sind, sind am Übergangsbogen der beiden Rippen 3 und 4 vorgesehen.

An den beiden übrigen Winkelabschnitten, die einander diametral gegenüberliegen und von denen einer im rechten Halbschnitt dargestellt ist, weist das Kopfstück T eine vertikale Rippe 9 auf, die an die Unterseite der Wand 1 angeformt ist und die sich ebenso wie die Rippen 3 in einem Abstand von der Achse befindet, der wesentlich kleiner als der Kolbenhalbmesser ist. Die Rippe 9 ist nach unten über die Höhe der Rippe 4 hinaus verlängert und geht an ihrem unteren Ende in eine waagrechte Wand 10 über, die radial nach aussen gerichtet ist und ihrerseits mit ihrem äusseren Ende in eineWand 11 übergeht, die nach oben gerichtet ist und deren oberes Ende mit einem Rand 12 ausgebildet ist, welcher eine Nut 13 aufweist, die eine Umfangsverlängerung der vorangehend beschriebenen Nuten 6 bildet.

Die Wand 10, welche den oberen Teil des Kolbenbolzenlagers 2 bildet, ist mit einer oder mehreren Bohrungen 14 versehen.

Die Rippen 3 sind über ihre volle Höhe mit den Rippen verbunden und bilden mit diesen eine kontinuierliche ringförmige Trennwand von kreisförmigem, rechteckigem oder anderem Umfang.

Der Ringtragkörper A weist auf seiner seitlichen Aussenfläche Umfangsnuten 15, 16 auf, die je einen nicht"dargestellten Kolbenring aufnehmen können. Er befindet sich voll oberhalb der vorangehend beschriebenen Ränder 5 und 12. Eine Anfangsschweißnaht S2 verbindet ihn mit diesen Rändern durch sein unteres Ende. Sein oberes Ende weist

409886/ 1053

eine Rippe 17 auf, die radial nach innen gerichtet ist, und mit der Umfangsschweißnaht Sl mit dem äusseren Rand ^rder Wand 1 verbunden ist.

Nach der Herstellung der Schweißnähte Sl, S2 begrenzen die beiden Teile T und A eine Ringkammer 18, die zwei Taschen oder Eintiefungen 19 an der Stelle der Lager 2 aufweist.

Der Schaft J ist aus einem Rohrstück aus Stahl hergestellt. Er befindet sich unterhalb des in die Nuten- 6 und 13 eingesetzten ölabstreifrings und ist mit dem Kopfstück T durch eine Schweißnaht S3 verbunden.

Das Pleuelauge B weist an seiner Oberseite eine oder mehrere Aushöhlungen 20 auf, die sich mehr oder weniger in Ausfluchtung mit den Bohrungen 8 befinden. Eines der Lager 2 ist - an einer seiner vertikalen Aussenflächen mit einer Oberdicke 21 ausgebildet, in der eine vertikale Bohrung 22 vorgesehen ist, die an ihrem unteren Ende offen ist und sich in Ausfluchtung mit einer ölspritzdüse (nicht dargestellt) befindet, die am Fuß des Zylinders befestigt ist und sich durch das Lager von unten nach oben sowie durch eine der Rippen 4 erstreckt, um an ihrem oberen Ende in einer Zone von verhältnismässig geringer Tiefe der Kammer 18 zu münden.

Die Schweißnähte Sl und S2 können in beliebiger geeigneter Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Lichtbogenschweissung, Lotschweissung oder Elektronenstrahlschweissung.

Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Kolben handelt · es sich um einen Kolben ohne Verbrennungsraum, der ein Kühlsystem durch am Fuß des Zylinders befestigte Spritzdüsen auf-

409886/1053

M .9921

weist, die sich mit der Ölzufuhrleitung 22 in Ausfluchtung befinden. Bei jeder Umdrehung teilt der Kolben bei seiner Auf- und Abbewegung dem öl eine starke Rührbewegung mit. Durch diese Wirkung werden der am stärksten der Wärmewirkung ausgesetzte Teil des Kolbenbodens 1 sowie die Ringzone A gekühlt. Dagegen wird der innere Abschnitt der Fläche 1, da er keine Verbindung mit dem ringförmigen Behälter hat, nur durch das Spritzöl des Gestänges temperiert. In der Tat soll diese zentrale Zone in bestimmten Fällen aus dem folgenden Grunde ausreichend warm bleiben.

Der Strahl des Kraftstoffes, der durch die' Mündung der Einspritzdüse verdampft wird, ist im allgemeinen auf den mittleren Teil des Kolbenbodens gerichtet, insbesondere bei Motoren mit Direkteinspritzung. Um eine gute Vergasung zu erzielen, muß der Stahl des verdampften Kraftstoffes auf einen heissen Teil gerichtet sein. Es ist daher vorteilhaft, die direkte Wirkung des Kühlsystems auf den Umfangsteil des Kolbenbodens sowie auf den Ringtragkörper so weit wie möglich zu begrenzen.

In den Fällen, in denen jedoch eine Kühlung der gesamten Fläche des Kolbenbodens notwendig ist, ist es zweckmässig, am Kolben eine geeignete geometrische Korrektur, wie nachfolgend dargelegt, vorzunehmen. Was die Lage der Nut 13 betrifft, so ist ersichtlich, daß sie einen Teil des Kopfstücks T bildet und daß sie unterhalb des Ringträgerkörpers A angeordnet ist. Sie ist mit ihren ölrücklaufbohrungen 7 zur Aufnahme des nicht dargestellten ölabstreifrings bestimmt. Diese Bohrungen sind in den beiden Abschnitten vorgesehen, die ausserhalb der Taschen 19 liegen. Die beiden anderen Abschnitte der¹ Nut weisen dagegen keine Rücklaufbohrungen auf, da diese im Inneren jeder der beiden

409886/1053

9921

öltaschen 19 münden würden, die in den Bolzenlagern vorgesehen sind. In den beiden Behältern 19 haben dagegen die in das Innere der Lager 2 mündenden Bohrungen 14 die Aufgabe, die Schmierung des Kolbenbolzens sicherzustellen. Da öl ständig in den beiden Hohlräumen 19 zumindest bei stehenden Motoren oder bei V-Motoren bleibt, bringt diese Anordnung eine wesentliche Verbesserung für die gute Schmierung der beiden Lager. Die Schmierung dieser Zone ist bei den bestehenden Kolbenbauformen praktisch undurchführbar .

Was die Schmierung betrifft, so lassen sich auch noch weitere Vorteile hinsichtlich der Ausnutzung des Kühlölkreislaufs des aus der Ringkammer 18 stammenden Kühlöls nachweisen. In der Tat ermöglicht die Anordnung der ölaustrittsbohrungen 8 bei einer geeigneten Ausrichtung eine reichliche Schmierung der Kolbenbolzenverbinduhg. Dieser Punkt ist deshalb ausserordentlich wertvoll und leicht realisierbar, da lediglich der Überlauf der Kammer 18 auf das Gelenkorgan gerichtet zu werden braucht. Die Bohrungen bzw. Aushöhlungen 20, die am Pleuelauge vorgesehen sind, erleichtert den ölzutritt zum Bolzen. Gleichzeitig und in Abhängigkeit von der ölzufuhrmenge hat eine geeignete Bemessung der Bohrungen 8 zur Wirkung, daß in dem ringförmigen Behälter 18 das ölvolumen aufrechterhalten wird, das zur Regelung der Temperatur des Kolbenbodens und damit zur Kühlung der Ringträgerζone A notwendig ist. Eine weitere vorteilhafte Anordnung besteht in der Verwendung der beiden Kolbenbolzenlagerungen 2 als zusätzliche Ölrückhaltebehälter 19. Letztere befinden sich unterhalb dar Austrittshöhe der Leitungen 8 und halten selbst beim Stillstand des Motors eine bestimmte ölmenge zurück, die bei der Inbetriebsetzung sehr nützlich ist.

In der Tat fördert, wenn der Motor langsam läuft, die Pumpe

eine geringe Menge, so daß der Spritzstrahl nicht ausreichend stark ist, um eine geeignete Zirkulation sicherzustellen. Vor allem beim Anlassen bei kaltem Motor ist, wenn das öl noch zähflüssig ist, die Schmierung unvollkommen und oft nimmt das Festfressen des Kolbenbolzens während dieser Periode seinen Ursprung. Ferner bildet die dargestellte Anordnung, welche durch die beiden zusätzlichen öIreservehohlräurne 19 gekennzeichnet ist, ein ausserordentlich vorteilhaftes Sicherheitselement, da bei den ersten Umdrehungen das in den Behältern zurückgehaltene Öl automatisch seine Vorschmxerungsaufgabe erfüllt.

Wie erwähnt, ist die Ausführungsform nach Fig. 2 besonders vorteilhaft für liegende Motoren (2-Zylinder-Boxermotoren) und der Kolben ist in liegender Stellung dargestellt, die jedoch keine Begrenzung hinsichtlich der Anwendungsmöglichkeiten bilden soll.

Der Kolben nach Fig. 2 entspricht hinsichtlich einiger Elemente dem in Fig. 1 dargestellten, welche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Geometrie des Kolbens nach Fig. 2 weicht jedoch von derjenigen der vorangehend beschriebenen Ausführungsform ab. Die Kammer 18 ist nicht mehr ringförmig, sondern nimmt die ganze Fläche ein, die durch den Ringtragkörper A begrenzt wird. Die horizontalen Rippen 4 sind durch eine Trennwand 23 ersetzt, die sich über die ganze erwähnte Fläche mit Ausnahme an der Stelle der Eintiefungen 19 erstreckt, die an den Lagern 2 vorgesehen sind. Die Rippen 3 spielen nicht mehr die Rolle von Trennwänden, sondern dienen zur Versteifung des Kopf-Sücks T und weisen öffnungen zur freien ö!zirkulation auf. Eine Bohrung 24, die sich durch die Trennwand 23 am oberen Teil erstreckt, befindet sich in.der Achse H einer ölspritz-

- 11 409886/1053

düse. Ein Rohr 25, das sich durch die gleiche Trennwand erstreckt, befindet sich geringfügig unterhalb der Bohrung 24 und dient als ölaustritt.

Die Trennwand 23 ist ferner in dar Kolbenachse mit einer weiteren Bohrung 26 versehen, deren Aufgabe nachstehend näher erläutert wird.

Im Betrieb dient der öleinlaß 24 zur Aufnahme der am Fuß des Zylinders angeordneten Spritzdüse. Er kann auch mit einem Einlaßrohr versehen werden. In der horizontalen Stellung führt das Rohr 25, das als Leitung dient, das öl seinem Auslaß zu, wodurch das Pleuelauge geschmiert wird. Die Bohrung 26 wird in ihrem Durchmesser.in Abhängigkeit von der ö!fördermenge bemessen, um die Erneuerung nicht zu behindern, wenn die Aufrechterhaltung eines genauen Niveaus notwendig ist, um das Einführen der Spritzöldüse H nicht zu behindern. Die beiden hohlen Lagerungen dienen als zusätzliche ölbehälter. Am Grund dieser Behälter sind eine oder mehrere Bohrungen vorgesehen, die in den Lagern münden und eine ständige Schmierung gewährleisten.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind ebenfalls Elemente vorgesehen, die mit bestimmten bereits beschriebenen Elementen identisch oder gleichwertig sind, so daß sie die gleichen Bezugsziffern tragen. Die Ausführungsform nach Fig. 3 ist der nach Fig. 1 stärker angenähert. Sie unterscheidet sich hauptsächlich dadurch, daß ein Verbrennungsraum über dem Kolben vorgesehen ist, sowie durch die Vorrichtung zur Belieferung mit Kühl- und Schmieröl.

Der Verbrennungsraum 39 wird durch eine Eintiefung I¹ der

- 12 409886/1053

Stirnwand 1 gebildet, die sich im Inneren der ringförmigen Trennwand befindet, welche durch die Rippen 3 und 9 gebildet wird.

Die Belieferung mit öl geschieht durch einen Kanal 37, der in der Pleuelstange vorgesehen ist und in einer Ringnut mündet, die in der zylindrischen Innenfläche des Pleuelauges B vorgesehen ist, d.h. in der zur Lagerung des Kolbenbolzens 2 7 dienenden Fläche.

Der Kolbenbolzen 27 wird durch eine hohle Achse gebildet, welche die Form einer Hülse hat, deren Wand mit Bohrungen -28 versehen ist, die gegenüberliegend der Nut 38 angeordnet sind, um diese mit dem Inneren der Hülse in Verbindung zu bringen. Diese steht zu beiden Seiten über die Breite des Pleuelauges über und erstreckt sich daher in die beiden Lager 2 des Kolbens. Sie dringt nur über einen Teil der Breite jedes Lagers ein, so daß in diesem der notwendige Raum zum Einsetzen eines Abschlußdeckels 29 zur Verfügung bleibt, der an der Aussenseite angeordnet ist.

Jeder Deckel .wird durch eine Scheibe 30 gebildet, die in dichtender Anlage an der Aussenflache des entsprechenden Lagers gehalten wird. Die Scheibe ist an ihrer Innenfläche mit einer nach innen abstehenden ringförmigen Rippe 31 ausgebildet, die in die Ausnehmung für das Lager eingesetzt werden kann, sowie mit einer mittigen Nabe 32, so daß eine Ringnut UO erhalten wird.

Ein Rohr 33, das sich zwischen den beiden Naben 32 abstützt, dient zur Aufnahme eines Schraubenbolzens 34. Der. Schaft dieses Bolzens steht an den beiden Enden des Rohres über und erstreckt sich durch die beiden Naben. Der Kopf des Schraubenbolzens und die Spannmutter, die beide an den Enden des Bolzens vorgesehen sind_s werden von Ausspa-

4098^1/"1013

rungen aufgenommen, die in den Scheiben der Deckel vorgesehen sind.

Die Verstrebung dient dazu, die Druckkräfte beim Festziehen des Bolzens aufzunehmen und ihre Länge ist so vorgesehen, daß die Einspannkräfte dichten Kontakt der Deckel gegen die Aussenflachen der Lager 2 gewährleisten, ohne daß diese übermässigen Beanspruchungen ausgesetzt werden. Diese Anordnung ermöglicht eine Vereinfachung des Zusammenbaus, da sie Sicherungsringe u. dgl. überflüssig macht, die gewöhnlich zur Halterung der Achse notwendig waren.

Eine der kreisförmigen Rippen 31 (in der Zeichnung auf der linken Seite) weist einen Ausschnitt 35 gegenüberliegend einer Bohrung 36 durch den Boden 10 eines der Behälter 19 auf. Der ülzufuhrkanal 37 steht daher mit der Kammer 18 über die Nut 38, die Bohrungen 28, den Innenraum (nicht gezeichnet) der Hülse 27, den Ausschnitt 35, die Bohrung 36 und den mit dieser Bohrung versehenen Behälter 19 in Verbindung.

Bei dem Kolben nach Fig. 3 geschieht die Kühlung des Kopfstücks daher durch die Zufuhr von Drucköl aus der Kurbelwelle und über die Pleuelstange. Das durch den Kanal 37 der Pleuelstange zugeführte Drucköl zirkuliert um den Kolbenbolzen 27 im Inneren der Nut 38, tritt dann durch die Bohrungen 28 hindurch und dringt in das Innere der Achse ein. Nach dem Füllen des Innenvolumens des Kolbenbolzens 27 und der beiden Ringnuten 40 kehrt es in einen der Behälter durch den Ausschnitt 35 zurück, der in dem linken Deckel vorgesehen ist, und tritt durch die Bohrung 36 hindurch, die in diesen Behälter mündet. Durch diesen Behälter erhält das Öl Zutritt zur Ringkammer 18 und schließlich in den anderen Behälter.

Unter dem Pumpdruck tritt das öl durch eine oder mehrere der

409886/1*05

Bohrungen 8 hindurch, die entsprechend der Fördermenge vorgesehen sind. Letztere können gegebenenfalls so angeordnet werden, daß der Austrittsstrahl auf das Kolbenbolzenlager gerichtet ist, um auf diese Weise die Schmierung sicherzustellen. Am Grund des zweiten Behälters 19 auf der rechten Seite kann eine Bohrung IU zur Schmierung des Lagers vorgesehen werden.

Die beschriebenen Merkmale ergeben daher:

- die Möglichkeit, im Kopfstück des Kolbens einen Fluidbehälter von großem Fassungsvermögen vorzusehen, um die Überdrücke des öldampfes zu vermeiden, die den ölzutritt verhindern und eine ölverkohlung hervorrufen können;

- die Möglichkeit, sich von Bolzenlagern als zusätzliche Behälter zu bedienen;

- die Möglichkeit, das KühlÖl bei seinem Austritt aus dem Behälter zur reichlichen Schmierung des Bolzenlagers zu verwenden;

- die direkte Verwendung des Öls aus dem Behälter zur Schmierung der Bolzenlager.

Bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform nach Fig.3 der Druckkühleinrichtung des Kolbenkopfstücks läßt sich ferner feststellen, daß die ganze■gelenkige Verbindung bereits reichlich durch die innere Zirkulation geschmiert wird, so daß auf eine ölableitung verzichtet werden kann, die zur Verbindung Kolben-Pleuelauge gerichtet ist. Es ist daher mög-

- IS 409886/1053

M 9921

lieh, für den ülrücklauf zum Motorgehäuse irgendeinen anderen für günstig beurteilten Verlauf vorzusehen.

Die erfindungsgemäßen Merkmale sind in der Praxis auf jeden Kolben- oder Motortyp und auf jedes Kühlsystem (Druckoder Düsensystem) ohne vorausgehende Abänderung der äusseren Gestaltung oder der Geometrie des Kolbens anwendbar. Sie ergeben eine wirksame Lösung für die neu auftretenden Schwierigkeiten, die durch die zunehmenden Motordrehzahlerhöhungen verursacht werden, welche die Verwendung von kurzen Kolben mit geringen Achshöhen notwendig machen und dazu führen, eine mittige Schwingungsachse vorzusehen·, die zwangsläufig in eine Zone verlegt werden muß, welche dem Kolbenboden stark angenähert ist, d.h. einer Stelle, die ausserordentlich stark durch thermische Einflüsse beansprucht wird und bei der es unerläßlich ist, sie reichlich zu schmieren und zu kühlen. Ferner'ist zu erwähnen, daß die beiden Behältertaschen, die im Inneren der beiden Zapfenlager ausgebildet sind, für die letzteren eine wirksame Wärmebarriere gegen die direkte Ableitung der Wärmebelastungen, die von der Explosion bzw. von der Verbrennung herrühren, über sie bilden.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beispielsweise beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren. Beispielsweise kann statt eines gesonderten Ringtragkörpers A, der mit dem Körper des Kolbens durch zwei Schweißnähte 51, 5 2 zusammengebaut wird, es in gewissen Fällen, vorzuziehen sein, den Ringtragkörper mit dem Körper des Kolbens aus einem Stück zu formen, mit der Möglichkeit, dann die Ringkammer durch einen Deckel zu verschliessen, der- aufgebracht und durch zwei konzentrische Schweißnähte

befestigt wird. .

Patentansprüche;

- 16 409886/1053

Claims

Patentansprüche

Kolben für Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kammer unmittelbar benachbart der Stirnfläche des Kolbens vorgesehen und mit einem Kühlöleinlaß sowie-Auslaß versehen ist.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Kammer in Abhängigkeit von den thermischen Bedingungen das Fassungsvermögen besitzt, das erforderlich ist, um in dieser ständig eine ölmasse zu halten, die im Betrieb einer Rührbewegung unterzogen wird, und um deren ständige Erneuerung zu gewährleisten.
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer eine ölmenge aufnehmen kann, die ausreicht, um das Auftreten von Überdrücken in- dieser zu vermeiden, die ein Hindernis für den öleintritt bilden können.
4. Kolben nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Kammer vorgesehen ist, die sich vorzugsweise über die volle Höhe des mit Dichtungsringen versehenen Kolbens erstreckt.

- 17

4 09886/1053

M 9921 mJ^VVL
5. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer eine flache Form hat und sich . vorzugsweise über die volle Höhe des mit Dichtungsringen versehenen Kolbens erstreckt.
6. Kolben nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer eine oder mehrere Vertiefungen aufweist, welche in der Achsrichtung Obertiefen bilden.
7. Kolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Vertiefungen vorgesehen und in den Kolbenbolzenlagern ausgespart sind.
8. Kolben nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der ölaustritt aus der Kammer sich in einem Abstand von dem unteren Niveau derselben befindet, um in ihr eine ölmenge während der Stillstandzeiten des Motors zu halten.
9. Kolben nach den vorangehenden Ansprüchen,dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer einen ölauslaß aufweist, der zum Kolbenbolzenlager führt und gegebenenfalls mit einer ölaufnahmeaussparung versehen ist.
10. Kolben nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch ge· kennzeichnet, daß die Kammer ölauslasse besitzt, die

- 18 409886/1053

in das Innere der Kolbenbolzenlager führen.
11. Kolben nach den.vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer einen Auslaß aufweist, der so bemessen ist, daß Überfüllungen vermieden werden, die den Eintritt von Frischöl verhindern können.
12. Kolben nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch ge- · kennzeichnet, daß dieser durch mindestens zwei Teile, einem Ringtragkörper und einem Formteil gebildet wird, die zur Bildung der Kammer zusammengebaut werden können.
13. Kolben nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Formteil zur Aufnahme eines unteren ölabstreifringes ausgebildet ist.
Kolben nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Belieferung der Kammer mit öl durch eine am Fuß des Kolbenzylinders angeordnete Düse geschieht.
15. Kolben nach den Ansprüchen 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Belieferung der Kammer mit öl durch die Pleuelstange geschieht.
16, Kolben nachAnspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß

- 19 409886/1053

der Kolbenbolzen die Form einer Hülse hat, die einen Raum begrenzt, welcher durch zwei Verschlußdeekel begrenzt wird, die gegen die Aussenflachen seiner beiden Lager festgespannt sind, wobei das für die-Kammer bestimmte öl aufeinanderfolgend längs eines Kanals, der in der Pleuelstange vorgesehen ist, in einer an der zylindrischen Lagerfläche des Pleuelauges vorgesehenen Ringnut, durch mindestens eine in der Wand der den Kolbenbolzen bildenden Hülse vorgesehene Bohrung und in den erwähnten abgedichteten Raum zirkuliert, um in die Kammer über eine Bohrung einzutreten, die am Boden derselben vorgesehen ist.
17. Kolben nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem erwähnten abgedichteten Raum und der Zugangsbohrung am Boden bzw. Grund der Kammer durch einen Ausschnitt besteht, der zu diesem Zweck in einem der Abschlußdeckel vorgesehen ist.
18. Kolben nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer zwei diametral entgegengesetzte Vertiefungen aufweist, die senkrecht zu den Abschlußdeekeln vorgesehen sind, wobei die erwähnte Zugangsbohrung am Grund einer der erwähnten Vertiefungen ausgebildet ist.
19. Kolben nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Abschlußdeckeln ein Versteifungsrohr und im Inneren dieses Rohres ein. axialer Bolzen

0 9 8 ί 8 /Ί 0 5 3

M 9921

2A3A902

zum Festspannen der Deckel gegen die Kolbenbolzenlager angeordnet ist.

Für: DAMPERS Socie*te* Anonyme

PATENIANWALTb -FINCKe, DlpL.-ING.a*OHR WPHNO.S.STA6GÜI

409886/10