DE4340891A1 - Hubkolben für Verbrennungsmotoren aus insbesondere Leichtmetall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Hubkolben für Verbrennungsmotoren aus insbesondere Leichtmetall nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.

Bei einem solchen Kolben beschäftigt sich die Erfindung mit dem Problem, einen möglichst großen Teil des eingespritzten Kühlölstrahles in den Kühlölringkanal und durch diesen hin­ durchzuführen. Hierdurch soll eine gute und gleichmäßige Kühlung des Kolbenkopfes erreicht werden.

Eine Lösung dieses Problemes zeigt das kennzeichnende Merk­ mal des Anspruchs 1 auf.

Zweckmäßige die erfindungsgemäß angestrebte Wirkung noch erhöhende Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, von dem einge­ spritzten Kühlölstrahl auch dann den größten Teil in den Kühlölringkanal einführen zu können, wenn die Kühlölspritze bei lotrechter Anordnung unterhalb der Kühlölzufuhröffnung nicht ganz exakt auf die Öffnungsmitte ausgerichtet ist. Dies kann bei den üblichen Fertigungstoleranzen bei einer Kühlölspritze bzw. deren Anordnung an dem Motorgehäuse sehr leicht der Fall sein. Hinzu kommt noch, daß der Kühlöl­ strahl bei einer relativ großen Länge, die er zumindest bei der oberen Totpunktlage des Kolbens hat, sich an seinem En­ de auffächert und daher bei einer bisher üblichen runden Zulauföffnung über deren Öffnungsquerschnitt hinausgeht, d. h. zumindest bei bestimmten Kolbenstellungen nicht voll­ ständig in die Zufuhröffnung eintreten kann.

Darüber hinaus gibt es motorbedingt Fälle, in denen der Kühlölstrahl von der Kühlölspritze schräg zur Kolbenachse in das Innere des Kolbenschaftes gerichtet werden muß. We­ gen der Hubbewegung des Kolbens bedeutet dies, daß der Kühlölstrahl nur bei bestimmten Hubstellungen des Kolbens direkt auf die Achse einer runden Kühlölringkanalöffnung ausgerichtet sein kann. In allen übrigen Stellungen trifft ein solcher Kühlölstrahl dagegen nur noch z. T. auf die Eintrittsfläche einer üblichen runden Zulauföffnung bzw. trifft sogar vollständig daneben auf.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung mit einer langge­ streckten Kühlölringkanal-Zufuhröffnung ist dagegen für al­ le Hubstellungen des Kolbens ein vollständiges Auffangen eines schräg verlaufenden Kühlölstrahles sicher möglich. Das nahezu vollständige Einführen des Kühlölstrahles in den Kühlölringkanal während sämtlicher Hubstellungen des Kol­ bens ermöglicht insbesondere der trichterförmig ausgestal­ tete Einlaßbereich der Kühlölzufuhröffnung innerhalb der Schaftinnenkontur. Durch diese Trichterform wird der in ir­ gendeiner Weise unterhalb der Kühlölzufuhröffnung auf die Schaftinnenfläche auftreffende Kühlölstrahl zwangsläufig in die erfindungsgemäß langgestreckte Kühlölzufuhröffnung na­ hezu vollständig eingeführt.

Schräg gerichtete Kühlölstrahlen werden beispielsweise ab­ sichtlich bei Motoren mit Kolben eingesetzt, die keinen ge­ schlossenen Kühlölringkanal haben und bei denen der Kühlöl­ strahl direkt in den Zenitbereich des Kolbenschaftinneren gerichtet ist. Durch die schräge Ausrichtung des Kühlöl­ strahles trifft dieser bedingt durch die Hubbewegung des Kolbens an jeweils unterschiedlichen Stellen des vorgenann­ ten Zenitbereiches auf. Bei Kolben ohne geschlossenen Kühl­ ölringkanal wird dieser Umstand ausgenutzt, um durch schräg eingespritztes Kühlöl die beiden gegenüberliegenden Naben des Kolbenschaftes jeweils bei unterschiedlichen Hub­ stellungen des Kolbens direkt anspritzen und dadurch beson­ ders gut kühlen zu können. In manchen Fällen ist es er­ wünscht, in einem gleichen Motorgehäuse, d. h. bei gleicher Anordnung der Kühlölspritze, für in der Leistung unter­ schiedliche Motoren einmal Kolben mit und einmal solche oh­ ne Kühlölringkanäle einzusetzen. Eine solche Austauschbar­ keit ist bei Kolben mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kühlölzufuhröffnung ohne weiteres möglich. Dies ist ein er­ heblicher wirtschaftlicher Vorteil.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kolben,

Fig. 2 eine Ansicht des Kolbens von unten,

Fig. 3 einen Teil-Schnitt durch einen Kolben nach Linie III-III in Fig. 2.

Ein Leichtmetall-Kolben 1 ist in seinem Kolbenkopfbereich mit einem geschlossenen Kühlölringkanal 2 versehen. Dieser Kanal ist mit einer Zufuhröffnung 3 und einer Abfuhröffnung 4 versehen.

Zur Einführung von Kühlöl in die Zufuhröffnung 3 ist eine Ölspritze 5 fest an dem Motorgehäuse im oberen Bereich des Motor-Kurbelraumes angeordnet. Der die Kühlölspritze ver­ lassende Kühlölstrahl 6 ist auf die Zufuhröffnung 3 ausge­ richtet.

In die Kolbenschaftinnenkontur geht der Querschnitt der Zu­ fuhröffnung 3 trichterförmig über. Dieser Trichterbereich 7 ist so ausgebildet, daß er stufenlos in den radialen Schaft­ innenbereich einläuft. Insgesamt ist die Kolbeninnenkontur in einer durch den Öffnungsbereich der Zufuhröffnung 3 ge­ legten Radialebene bogenförmig ausgebildet. Dadurch ergibt sich ein praktisch vollständig umlaufender Trichterbereich 7, in dem der Kühlölstrahl sehr wirksam aufgefangen werden kann. Insbesondere durch den stufenlosen Übergang des Trichterbereiche 7 in den radialen Schaftinnenbereich wird an die Schaftinnenfläche dort angespritztes Kühlöl durch den Trichterbereich 7 sehr wirksam in die Zufuhröffnung 3 hineingeleitet.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kühlölspritze 5 so ausgerichtet, daß der Kühlölstrahl 6 schräg zur Kolbenachse verläuft. Der schräge Verlauf ist dabei derart, wie er zur Kühlung eines Kolbens ohne geschlossenen Kühlölring­ kanal ausgelegt sein müßte. Bei einer solchen Ausrichtung der Kühlölspritze bereitet das nahezu vollständige Auffan­ gen des Kühlölstrahles innerhalb des Trichterbereiches 7 während sämtlicher Hubstellungen des Kolbens überhaupt kei­ ne Schwierigkeiten. Es ist vielmehr so, daß der Kühlölring­ kanal während sämtlicher Hubstellungen nachweisbar ein gleichmäßiges Füllvolumen mit einem vorbestimmten Füllgrad aufweist.

Claims (3)

1. Hubkolben für Verbrennungsmotoren aus insbesondere Leichtmetall mit einem im Kolbenkopf geschlossenen eine Zu- und mindestens eine Ablauföffnung besitzenden Küh­ lölringkanal, bei dem das Kühlöl durch eine fest mit dem Motorgehäuse verbundene Kühlölspritze vom Kurbel­ raum aus durch den freien Innenraum des Kolbenschaftes hindurch als freier Ölstrahl in die Zufuhröffnung des Kühlölringkanales gespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlöl-Zufuhröffnung (3) einen in Umfangrich­ tung langgestreckten Durchtrittsquerschnitt besitzt.

2. Hubkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckung des Durchtrittquerschnittes der Zu­ fuhröffnung (3) in Umfangsrichtung gegenüber derjenigen in Radialrichtung mindestens doppelt so groß ist.

3. Hubkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhröffnung (3) trichterförmig stufenlos in die Schaftinnenwandfläche des Kolbens übergeht, die in durch im Bereich der Zufuhröffnung (3) verlaufende Kol­ ben-Radialebenen bogenförmig gewölbt ist.