DE3830033C2

DE3830033C2 - Gebauter, ölgekühlter Tauchkolben für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3830033C2
Application number: DE3830033A
Authority: DE
Inventors: Dieter Mesmer
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1988-09-03
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2008-09-04
Also published as: DE3830033A1

Description

Die Erfindung betrifft einen gebauten, ölgekühlten Tauchkolben für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Kolben ist aus EP 0 027 445 B1 bekannt. Bei jenem Kolben erfolgt die Abdeckung des in dem Kopfteil vorgesehenen äußeren Kühlöl-Ringkanales durch eine an das Kolbenunterteil angeformte ringför mig auskragende Wand. Soll diese Abdeckung den Küh lölringkanal dicht verschließen, so muß sie an der äußeren Ringwand des Kolbenkopfes fest anliegen. Dies ist jedoch aus Festigkeitsgründen unerwünscht, da die äußere Ringwand des Kolbenkopfteiles durch während des Motorbetriebes thermisch bedingte Aufwölbung des Kolbenbodens geringfügig verformt wird, wodurch bei fester Anlage der Abdeckung an der Ringwand Spannun gen und Verformungen auf die Abdeckung übertragen würden. Letzteres soll unter allen Umständen vermie den werden.

Soweit aus DE 33 38 419 A1 ein Kolben mit einem im Kopfteil über eine mit einem lösbaren Ring ange schraubte Hülse abgedeckten Kühlöl-Ringraum bekannt ist, bestehen dort wegen der durch die Hülse gegebe nen starren Abstützung der äußeren Kolbenkopf-Ring wand wiederum die bereits oben angesprochenen Festig keitsprobleme.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, einen gattungsgemäßen Kolben so auszubilden, daß er möglichst einfach und sicher herstellbar ist.

Dabei soll insbesondere auch für eine optimale Küh lung des Kolbenkopfteiles im Bodenbereich gesorgt werden. Bei der Auslegung der Kühlräume soll weiter hin sichergestellt sein, daß das Kolbenkopfteil noch ausreichende Festigkeitseigenschaften besitzt. Insge samt kommt es ferner noch darauf an, daß alle Teile des Kolbens einfach als Guß- oder Schmiedeteile her stellbar sind.

Der wesentliche Teil dieses Aufgabenkomplexes wird bereits durch eine Ausführung nach dem kennzeichnen den Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

In bezug auf den Gesamtkomplex der Aufgabe zweckmäßi ge Ausgestaltungen dieser Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung darge stellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Kolben,

Fig. 2a einen Teilschnitt durch den Kolben nach Linie IIa-IIa in Fig. 1,

Fig. 2b eine Ansicht des Kolbenkopfteiles von unten entsprechend dem Pfeil IIb,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2a.

Die wesentlichen Teile des Kolbens sind ein Kopfteil 1, ein Unterteil 2 sowie ein Schaft 3. Das Unterteil 2 ist mit dem Kopfteil 1 fest verbunden. Die feste Verbindung erfolgt über in das Kopfteil 1 und das Un terteil 2 eingelegte Stützvorrichtungen, die eine Scheibe 4 im Kopfteil und eine Scheibe 5 im Unterteil sind. In dem Kopfteil liegt die Scheibe 4 an einem Sprengring 6 an. Die Scheibe 5 liegt im Unterteil 2 auf einem Bund 7 auf. Gegeneinander verspannt sind die beiden Scheiben mit dem zugehörigen Kopfteil 1 und dem Unterteil 2 über eine Schraube 8.

Der Schaft 3 ist mit dem Unterteil 2 lediglich über den nicht dargestellten in den Naben 9 des Untertei les 2 gelagerten Bolzen verbunden.

Zur Ölkühlung des Kolbens sind ein Ringkanal 10 radi al außen im Kopfteil 1, von dort zum Kolbenboden ver laufende Sacklochbohrungen 11 und ein zentraler Raum 12 vorgesehen.

Die radiale Begrenzung des Ringkanals 10 sind radial innen eine Ringwand 13 und radial außen eine Ringwand 14. Zum Schaft 3 hin ist der Ringkanal 10 durch eine Ringscheibe 15 abgedeckt. Diese Ringscheibe 15 liegt auf einem Bund 16 des Unterteiles 2 auf, wobei die Ringscheibe 15 bei der Montage von dem zu dem Kopf teil weisenden Ende des Unterteiles her aufgeschoben ist. An dem Kopfteil 1 liegt die Ringscheibe 15 an der Stirnfläche der Ringwand 14 an. Mit Hilfe der Schraube 8 und den gewählten Paßmaßen für die Aufnah me der Ringscheibe 15 zwischen Unterteil 2 und Kopf teil 1 läßt sich die Ringscheibe 15 zwischen Unter teil 2 und Kopfteil 1 nach beliebig vorgebbaren Wer ten verspannen. Bei einer ausreichenden Steifheit der Ringscheibe 15 ist diese eindeutig durch den Verbund aus Unterteil 2 und Kopfteil 1 fixiert. Als Material für die Ringscheibe 15 kann insbesondere ein solches gewählt werden, das einen geringeren Wärmeleitkoeffi zienten besitzt als die Materialien von Kopfteil 1 und Unterteil 2.

Zu den Materialien ist generell zu sagen, daß für je des Teil ein anderes Material einsetzbar ist. Insbe sondere werden für das Kopfteil 1 und das Unterteil 2 Eisen- oder Stahlwerkstoffe eingesetzt, während aus Gewichtsgründen sich für den Schaft vor allem Alumi nium gut eignet.

Die Kühlung des Kolbens durch Öl ist eine Durchfluß kühlung. Dabei werden durchströmt der Ringkanal 10, die Sacklochbohrungen 11 sowie der zentrale Kühlraum 12, wobei der zentrale Kühlraum 12 mit den Sackloch bohrungen 11 durch insbesondere gebohrte Leitungen 17 verbunden ist. Erforderlich für die Durchflußströmung sind Zu- und Ablauföffnungen in den Kühlölräumen. Prinzipiell kann der Zulauf des Kühlöles entweder in den Ringkanal 10 oder auch in den zentralen Kühlraum 12 alternativ erfolgen. Der Ablauf ist dann jeweils in dem am Ende der Durchströmung gelegenen Kühlraum, der entweder der zentrale Kühlraum 12 oder der Ring kanal 10 ist. In dem Ausführungsbeispiel erfolgt der Ölzulauf in den Ringkanal 10. Der Ablauf erfolgt aus dem zentralen Kühlraum durch die Öffnung 18 in der Scheibe 5. Damit die Scheibe 4 den Kühlraum 12 nicht trennt, ist in dieser mindestens eine Durchflußöff nung 19 vorgesehen. Das Kühlöl wird aus dem Kurbel raum in einen in das Unterteil 2 eingeformten Ölkanal 20 eingeführt. Dieser als geschlossene Leitung ausge legte Ölkanal 20 führt bis an die Ringscheibe 15 her an. Mit einem durch die Ringscheibe 15 hindurchragen den Standrohr 21 setzt sich der Ölkanal 20 in den Ringkanal 10 hinein fort. Das aus dem Standrohr 21 in den Kühlkanal 10 eindringende Kühlöl gelangt von dort in die Sacklochbohrungen 11, von denen es durch die Leitung 17 in den Kühlöl-Zentralraum 12 zum Abfluß durch die Öffnung 18 übertritt.

Claims

1. Gebauter, ölgekühlter Tauchkolben für Verbren nungsmotoren, bei dem ein den Kolbenboden und Ringnuten enthaltendes Kopfteil (1) mit einem we nigstens die Naben (9) zur Aufnahme des den Kol ben mit dem Pleuel verbindenden Bolzens enthal tendes Unterteil (2) verbunden ist, bei dem der Kolbenkopf (1) radial außen eine vom Kolbenboden ausgehende Kolbenkopf-Ringwand (14) besitzt, die axial mit Abstand von einem Kolbenschaft (3) en det, der entweder fest an das Unterteil (2) ange bunden oder mit diesem lediglich über den Kolben bolzen verbunden ist und bei dem das Unterteil (2) radial innerhalb der Kolbenkopf-Ringwand (14) als etwa koaxiale Unterteil (2)-Ringwand (13) ausgebildet ist, wobei zwischen diesen beiden Ringwänden ein zum Kolbenschaft hin offener etwa ringförmiger vom Unterteil (2) aus bis auf etwai ge Ölzu- und Ablauföffnungen abgedeckter Ringka nal (10) existiert, gekennzeichnet durch die Merkmale

a) an der radialen Außenfläche der Unterteil(2)-Ring wand (13) ist etwa in Höhe des freien Endes der Kolbenkopf (1)-Ringwand (14) ein Bund (16) ange formt,
b) auf der dem Kolbenboden zugewandten Flanke dieses Bundes (16) ist eine Ringscheibe (15) aufgelegt,
c) das Unterteil ist mit der auf den Ringbund (16) aufgelegten Ringscheibe (15) mit dem Kolbenkopf (1) verbunden,
d) die zum Kolbenboden weisende Oberfläche der Ring scheibe (15) liegt radial außen fest an der freien Stirnfläche der Kolbenkopf (1)-Ringwand (14) auf,
e) die Auflagekraft, mit der die Ringscheibe (15) auf dem Bund (16) einerseits und der freien Stirnflä che der Kolbenkopf (1)-Ringwand (14) andererseits anliegt, ist durch die das Unterteil (2) mit dem Kopfteil (1) verbindenden Mittel (8) bestimmt.

2. Tauchkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringkanal (10) in dem radial äußeren Bereich des Bodens des Kopfteiles (1) vorgesehene Kühlöl-Sacklochbohrungen (11) münden.

3. Tauchkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sacklochbohrungen (11) mit einem zentral in dem Kopfteil (1) vorgesehenen geschlossenen an den Boden des Kopfteiles (1) angrenzenden Ölraum (12) in Verbindung stehen, wobei sowohl der zen trale Kühlraum (12) als auch der Ringkanal (10) zum Kurbelraum hin gerichtete Öffnungen zum Zu- und Abführen des die Kühlräume durchströmenden Kühlöls aufweisen.

4. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (15) mit mindestens einer Kühlölzu- oder Abflußöffnung (Standrohr 21) ver sehen ist.

5. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Anspru che, gekennzeichnet durch eine Verbindung von Kopf (1)- und Unterteil (2) durch folgende Merkmale:

a) das Unterteil (2) liegt ausschließlich über die Stirnfläche der Unterteil-Ringwand (13) an einer dieser gegenüberliegenden vom Boden des Kopfteiles (1) ausgehenden Ringrippe (22) an,
b) radial innerhalb der Ringrippe (22) des Kopfteiles (1) liegt ein zum Unterteil (2) offener zum Kol benboden hin etwa domartig geformter Freiraum,
c) im Bereich des freien Endes der Ringrippe (22) ist in den Freiraum eine an der radialen Innenseite der Ringrippe (22) angreifende Stützvorrichtung (4) vorgesehen,
d) in dem innerhalb der Unterteil (2)-Ringwand (13) liegenden Freiraum greift eine weitere eingelegte oder eingeformte Stützvorrichtung (5) an,
e) die beiden Stützvorrichtungen (4, 5) sind in Kol benachsrichtung mit mindestens einer Schraube (8) gegeneinander verspannt.

6. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützvorrichtungen (4, 5) stern- oder scheibenförmige Teile sind.

7. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Kolbenkopf (1) liegende Stützvor richtung (4) dort axial an einem in eine Nut des Kopfteiles (1) eingreifenden außenspannenden Sprengring (6) anliegt.

8. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Unterteil (2) liegende Stützvor richtung (5) an einem innerhalb der Unterteil (2)-Ringwand (13) angeformten Bund (7) anliegt.