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Technisches Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Kolben für einen
Verbrennungsmotor und insbesondere auf einen gekühlten einteiligen Kolben mit einer
geschlossenen Kolbenkühlgalerie
und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen gekühlten einteiligen
Kolbens.
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Technischer Hintergrund
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Ein
effizienter, leichtgewichtiger, kompakter Verbrennungsmotor mit
gesteigerter Leistung wird von allen in der Industrie gesucht. Um
dies zu erreichen, ist es nötig,
die Motorkonstruktion an ihre mechanischen Grenzen zu treiben. Zunehmende
Verbrennungsdrücke
in der Brennkammer erfordern höhere
Verbrennungstemperaturen, schnellere Kolbengeschwindigkeiten und
gesteigerte mechanische Kräfte.
Als eine Folge werden der Kolben und die assoziierten Komponenten
unter größere Belastung
gebracht.
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Um
zufriedenstellend zu arbeiten und in einer solchen Umgebung zu überleben,
ist es nötig,
einen Kolben vorzusehen, der verbesserte Kühlfähigkeiten, gesteigerte Festigkeit
und eine kurze Kompressionshöhe
für verringerte
Masse und leichtes Gewicht hat. Es ist auch wichtig, dass ein solcher Kolben
einfach mit hohem Qualitätsniveau
herzustellen ist.
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Es
ist bekannt, einen Kolben mit einer geschlossenen Kolbenkühlgalerie
vorzusehen. Ein Beispiel davon ist gezeigt in US-A-4 581 983. Die
geschlossene Kolbenkühlgalerie
von US-A-4 581 983 wird vorgesehen durch Anschweißen eines
oberen Teils an dem Kolben an einen unteren Teil des Kolbens entlang
einer ebenen Oberfläche.
Die oberen und unteren Teile des Kolbens haben jeweils einen Teil
der Kühlgalerie
darin angeordnet. Dieser Kolben hat eine übermäßig große Kompressionshöhe, was ihn
schwer und ungeeignet für
einen Betrieb mit hoher Geschwindigkeit macht. Dieser Kolben ist
auch schwierig herzustellen und hat nicht die Festigkeit, um den
gesteigerten Spannungen bzw. Beanspruchungen der höheren Verbrennungsdrücke Widerstand
zu bieten. Die geschlossene Kolbenkühlgalerie, wie sie in US-A-4
581 983 konfiguriert ist, bietet keine ausreichende Höhe, um ein
adäquates
Schütteln
bzw. eine Verteilung der Kühlflüssigkeit
in der geschlossenen Kolbenkühlgalerie
zu gestatten. Daher ist der Wirkungsgrad der Kühlung des Kolbens inadäquat.
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Es
ist auch bekannt, einen Kolben mit verringerter Masse durch Verringerung
der Höhe
vorzusehen. Ein Beispiel dafür
ist gezeigt in US-A-4 727 795. Die kurze Kolbenhöhe wird erreicht durch Schneiden des
Ringbandes mit Stift- bzw. Bolzenbohrungen. Dieser Ringbandschnitt
ist bei einem Motor mit hoher Kolbengeschwindigkeit inakzeptabel,
da eine Leckage und Abnutzung in der Region des Ringbandes übermäßig groß wäre. Zusätzlich würde ein
solcher Kolben nicht die hohen Kolbengeschwindigkeiten überleben,
und zwar wegen unzureichender Kühlung des
Oberteils des Kolbens. Weiterhin gestattet der Kolbenmantel, wenn
er an den Kolbenoberteil (Kolbenboden) geschweißt ist, die Entfernung eines
Bolzens in der Bolzenbohrung und macht daher die Montage schwierig,
und wäre
keine geeignete Wahl. Zusätzlich
verringert das Vorsehen eines Kolbenmantels, der entfernbar an dem
Kolben angebracht ist, die Festigkeit und beschränkt weiter die Möglichkeit
einer Anwendung in der vorgeschlagenen Umgebung mit hoher Geschwindigkeit,
hoher Temperatur und hohem Verbrennungsdruck.
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US-A-4
578 846 offenbart einen geschmiedeten oder gegossenen Kolbenkopf
eines verbundenen (zweiteiligen) Kolbens. Das Ringband des Kolbens
ist an einen Oberteil des Kolbens angeschweißt. Weil dieser Kolben keine
geschlossene Kühlgalerie
oder ein gestütztes
Ringband hat, wäre er
nicht zu einer Anwendung in einer Umgebung mit hoher Kolbengeschwindigkeit,
hoher Temperatur und hohem Kompressionsdruck geeignet. Die höheren Kräfte, die
an den Kolben angelegt werden, bewirken, dass das nicht unterstützte Ringband
sich verbiegt. Dies wird eine inakzeptable Leckage durch Vorbeiblasen
und ein vorzeitiges Versagen durch Spannungen des Kolbens zur Folge
haben. Weiterhin wäre
die Kolbenkühlung
inadäquat
und würde
mit Temperatur in Beziehung stehendes strukturelles Versagen des
Kolbens zur Folge haben.
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US-A-4
011 797 offenbart einen Kolben für einen
Heizmotor bzw. warmen Motor mit einer Kammer benachbart zu einem
Kolbenkopf, zur Aufnahme von Kühlöl zum Kühlen von
Teilen des Kolbens, die im Betrieb erhöhter thermischer Belastung
bzw. Spannung unterworfen sind. Ein Öleinlass und ein Ölauslass
bieten einen geeigneten Fluss von Öl in die Kammer hinein und
aus dieser heraus, um eine gesteuerte Kühlung des Kolbens, insbesondere
der Kolbenkopffläche
und des Kolbenringbereiches sicherzustellen. Die Kammer kann eine
Ringform haben, sodass der mittlere Teil der Kopffläche ungekühlt bleibt.
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GB-A-916
926 offenbart einen Kolben mit einem inneren Kühlkreislauf und einer Pleuelstange, die
bezüglich
des Kolbens geschwenkt wird, wobei der Kühlkreislauf mit Kühlflüssigkeit
von einer Quelle außerhalb
des Kolbens beliefert wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der
oben dargelegten Probleme zu überwinden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung sieht einen gekühlten einteiligen Kolben nach
Anspruch 1 vor. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung können
aus den abhängigen
Ansprüchen
gewonnen werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Schnittansicht eines Verbrennungsmotors und eines
Ausführungsbeispiels
eines gekühlten
einteiligen Kolbens der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine schematische vergrößerte Schnittansicht
des gekühlten
einteiligen Kolbens der 1;
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3 ist
eine schematische Schnittansicht, die entlang der Linien 3-3 der 2 aufgenommen ist;
und
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4 ist
eine schematische Schnittansicht, die entlang der Linien 4-4 der 3 aufgenommen ist.
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Bester Weg zur Ausführung der
Erfindung
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 ist
eine Teilansicht eines Verbrennungsmotors 10 gezeigt. Der
Motor 10 hat einen Motorblock 12, mindestens einen
Zylinder 14 mit einer Zylinderbohrung 16 im Motorblock 12,
mindestens einen Zylinderkopf 18, der am Motorblock 12 in
herkömmlicher
Weise befestigt ist, und einen gekühlten einteiligen Kolben 20,
der in der Zylinderbohrung 16 angeordnet ist und in der
Zylinderbohrung 16 zwischen unteren und oberen Totpunktpositionen
bewegbar ist. Der gekühlte
einteilige Kolben 20, der Zylinderkopf 18 und
die Zylinderbohrung 16 definieren eine Brennkammer 22 darin.
Mindestens ein Einlassventil 24 und ein Auslassventil 26 sind
in dem Zylinderkopf 18 angeordnet und sind bewegbar zwischen offenen
und geschlossenen Positionen relativ zu Ventilsitzen 28,
die in dem Zylinderkopf 18 angeordnet sind, um Gase zu
der Brennkammer 22 hin und weg davon in herkömmlicher
Weise zu leiten. Eine (nicht gezeigte) Verbindungsstange ist schwenkbar mit
dem gekühlten
einteiligen Kolben 20 in herkömmlicher Weise verbunden, wie
beispielsweise durch einen Kolbenbolzen 30 (2–4).
Ein Brennstoffsystem von irgendeiner geeigneten und herkömmlichen
Konstruktion, beispielsweise ein Brennstoffeinspritzsystem mit einer
Brennstoffeinspritzvorrichtung 32 liefert Brennstoff zur
Brennkammer 22.
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Wie
am Besten in den 2–4 zu sehen,
ist der gekühlte
einteilige Kolben 20 in einer Weise aufgebaut, so dass
er gesteigerte Festigkeit, leichtes Gewicht und verbesserte Kühlfähigkeiten
gegenüber
anderen Kolbenkonstruktionen vorsieht. Der gekühlte einteilige Kolben 20 hat
einen Kolbenkörper 34 und
eine Längsachse 36.
Der Kolbenkörper 34 hat
einen Kopfteil 38 und eine Oberseite 40. Wie in
der Technik bekannt, ist ein gekühlter
einteiliger Kolben bezüglich
der Konstruktion anders als ein zusammengesetzter Kolben bzw. Gelenkkolben,
der manchmal als zweiteiliger Kolben bezeichnet wird. Ein zusammengesetzter
Kolben bzw. Gelenkkolben hat zusätzlich
zu anderen Unterschieden einen Kolbenmantel, der schwenkbar mit
dem Kolbenbolzen verbunden ist und frei von einer Verbindung zum
Kolbenkörper
ist. Diese Erfindung ist nicht zur Anwendung bei zusammengesetzten
Kolben bzw. Gelenkkolben geeignet.
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Ein
Tragteil 42 des gekühlten
einteiligen Kolbens 20 erstreckt sich in einer Längsrichtung
von dem Kopfteil 38. Ein erster Bolzenansatz 44 und
ein zweiter Bolzenansatz 45 (Bolzenaugen) sind mit dem Tragteil
verbunden. Die ersten und zweiten Bolzenansätze 44, 45 sind
voneinander beabstandet und haben jeweils eine Bolzenbohrung 46.
Die Bolzenbohrungen 44, 45 haben jeweils eine
Bolzenbohrungsachse 48 und sind miteinander axial ausgerichtet.
Die Bolzenbohrungsachsen 48 sind quer zur Längsachse 36 des
gekühlten
einteiligen Kolbens 20 orientiert.
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Ein
Flanschteil 50 ist mit dem Kopfteil 38 des Kolbenkörpers 34 an
einer vorgewählten
Stelle zwischen der Oberseite 40 und der Bolzenbohrung 46 verbunden
und erstreckt sich in einer Richtung radial vom Kolbenkörper 34 und
um diesen herum.
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Ein
Kolbenringgürtelteil 52 mit
einem vorgewählten
Durchmesser "D" ist um den Kolbenkörper 34 herum
angeordnet. Der Kolbenringgürtelteil 52 ist mit
dem Kopfteil 38 und mit dem Flanschteil 50 des Kolbenkörpers 34 durch
Schweißen
verbunden, beispielsweise durch einen Laserschweißprozess,
einen Elektronenstrahlschweißprozess
oder irgendeinen anderen geeigneten Schweißprozess. Insbesondere hat
der Kolbenringgürtelteil 52 erste
und zweite voneinander beabstandete Enden 54, 56 und
eine Innenfläche 58.
Die Innenfläche 58 ist
an den Kopfteil 38 des Kolbenkörpers 34 geschweißt und das
zweite Ende 56 ist an den Flanschteil 50 des Kolbenkörpers 34 geschweißt. Die
Festigkeit des gekühlten
einteiligen Kolbens 20 wird gesteigert durch Stützen des Kolbenringgürtelteils 52 mit
einem Flanschteil 50.
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Der
Flanschteil 50 hat einen Ringendteil 60. Der Ringendteil 60 definiert
eine erste Seite 62 einer ersten Kolbenringnut 64 einer
Vielzahl von Kolbenringnuten 66. Der Kolbenringgürtelteil 52 definiert eine
zweite Seite 68 der ersten Kolbenringnut 64. Die ersten
und zweiten Seiten 62, 68 sind um eine vorausgewählte Distanz
voneinander beabstandet. Die Schweißverbindung des Flanschteils 50 mit
dem zwei ten Ende des Kolbenringgürtelteils 52 ist
vorzugsweise an einer Stelle zwischen den ersten und zweiten Seiten 62, 68 der
ersten Kolbenringnut 64.
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Eine
Kolbenkühlgalerie 70 ist
ringförmig
in dem Kopfteil bzw. Oberteil 38 des Kolbenkörpers 34 angeordnet.
Die Kolbenkühlgalerie 70 wird
durch den Flaschteil 50 und den Kolbenringgürtelteil 52 geschlossen,
um eine geschlossene Kolbenkühlgalerie 72 mit
dem Kolbenkörper 34 des
gekühlten
einteiligen Kolbens 20 zu bilden. Die geschlossene Kolbenkühlgalerie 72 hat
erste und zweite voneinander beabstandete äußere Endflächenstellen 74, 76,
die eine vorgewählte
Längsgalerielänge "L" definieren. Die Länge "L" ist
dabei von ausreichender Größe, um ein
wesentliches und adäquates
Ausmaß an
Raum zum Durchschütteln
des Kühlströmungsmittels,
welches in der geschlossenen Kolbenkühlgalerie 72 enthalten
ist, zu ermöglichen,
und um dadurch eine Kühlung
des Kolbenringgürtelteils 52 und
des Kolbenkörpers 34 zu
erleichtern. Die Länge "L" der geschlossenen Kolbenkühlgalerie 72 ist
eine Funktion des Durchmessers "D" des Kolbens und
innerhalb eines Bereiches zwischen 20 und 30% der Größe des Durchmessers "D".
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Die
geschlossene Kolbenkühlgalerie 72 hat ein
Paar von ersten voneinander beabstandeten Seitenflächenstellen 78,
die eine erste vorgewählte
Galeriebreite "W1" definieren. Die
geschlossene Kolbenkühlgaleriebreite "W1" ist bezüglich der
Größe kleiner
als die geschlossene Kolbenkühlgalerielänge "L". Die geschlossene Kolbenkühlgalerie 72 hat
auch ein Paar von zweiten voneinander beabstandeten Seitenflächenstellen 80,
die von dem Paar von ersten voneinander beabstandeten Seitenflächenstellen 72 beabstandet
sind, und die eine zweite vorgewählte geschlossene
Kolbenkühlgaleriebreite "W2" definieren. Die
zweite geschlossene Kolbenkühlgaleriebreite "W2" ist bezüglich der
Größe kleiner
als die erste Kolbenkühlgaleriebreite "W1". Das vorbestimmte Verhältnis zwischen "W1", "W2" und "L" basiert auf Strömungsmitteldynamik. Es sei
bemerkt, dass die Oberseite 40 und das erste Ende 54 näher an dem Paar
von zweiten voneinander beabstandeten Seitenflächenstellen 80 gelegen
ist als an dem ersten Paar von voneinander beabstandeten Seitenflächenstellen 78.
Dieser vorbestimmte Anteil und die Beziehung sehen ein adäquates Durchschütteln des
Strömungsmittels
in der ge schlossenen Kolbenkühlgalerie 72 vor,
und optimieren das Kühlen
des gekühlten einteiligen
Kolbens 20.
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Der
gekühlte
einteilige Kolben hat eine Vielzahl von voneinander beabstandeten
Kühlströmungsmitteldurchlasswegen 82,
die radial im Kopfteil 38 des Kolbenkörpers 34 angeordnet
sind. Die Kühlströmungsmitteldurchlasswege 82 öffnen sich
in die Kolbenkühlgalerie 70 und
in eine Ausnehmung 84, die mittig im Kopfteil 38 des
Kolbenkörpers 34 gelegen
ist. Die Kühlströmungsmitteldurchlasswege 82 sorgen
für das
Durchlassen bzw. Leiten von Kühlströmungsmittel
zwischen der geschlossenen Kolbenkühlgalerie 72 und der
Ausnehmung 84. Die Kühlströmungsmitteldurchlasswege 82 sind
vorzugsweise radial innerhalb in den Kolbenkörper 34 (maschinell)
eingearbeitet, und zwar vor dem Anschweißen des Kolbenringgürtelteils 52 an
den Kolbenkörper 34.
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Die
Vielzahl von voneinander beabstandeten Kolbenringnuten 66 ist
in dem Kolbenringgürtelteil angeordnet.
Die Kolbenringnuten 66 sind radial von der Längsachse 36 beabstandet
und sie sind axial relativ zur Längsachse 36 zwischen
den ersten und zweiten äußeren Endflächenstellen 74, 76 der
geschlossenen Kolbenkühlgalerie 72 beabstandet.
Es sei bemerkt, dass die Größe, die
Anteile bzw. Verhältnisse
und die Lage der geschlossenen Kolbenkühlgalerie 72, wie
zuvor beschrieben, verbesserte effektive Kolbenkühlfähigkeiten vorsehen, was einen
Betrieb bei Anwendungen mit höheren
Drücken,
Temperaturen und höherer
Kolbengeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 10 gestattet.
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Ein
Kolbenmantel bzw. Kolbenschaft 86 hat erste und zweite
Mantelteile 88, 90. Der erste Mantelteil 88 ist
von dem zweiten Mantelteil 90 beabstandet und liegt diesem
gegenüber.
Die ersten und zweiten Mantelteile 88, 90 sind
jeweils mit dem Flanschteil 50 und dem Tragteil 42 verbunden.
Der Kolbenmantel 86 erstreckt sich vom Flanschteil im Wesentlichen
in axialer Richtung relativ zur Längsachse 36 zu einer
Stelle nach der Kolbenbolzenachse 48. Der Kolbenmantel
bzw. Kolbenschaft, der mit dem Flanschteil verbunden ist, sorgt
für eine
Unterstützung
für den
Flanschteil und bietet dessen Auslenkung bzw. Verbiegung Widerstand.
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Die
ersten und zweiten Mantelteile 88, 90 haben jeweils
erste und zweite beabstandete Endteile 92, 94.
Jeder der ersten und zweiten Mantelteile 88, 90 erstreckt
sich zwischen den ersten und zweiten Bolzenansätzen bzw. Bolzenaugen 44, 45 und
sie sind jeweils am ersten Endteil 92 mit dem ersten Bolzenansatz 44 und
am zweiten Endteil 94 mit dem zweiten Bolzenansatz 45 verbunden.
Der Kolbenmantel 86, der mit dem Kolbenringgürtelteil 52 verbunden
ist, sorgt, wie beschrieben, für
zusätzliche Steifigkeit
und verringert die Möglichkeit
einer unerwünschten
Auslenkung des Kolbenmantels 86 und des Kolbenringgürtelteils 52.
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Die
ersten und zweiten Mantelteile 88, 90 haben jeweils
eine Außenfläche 96,
die von einem Radius "R" definiert wird,
der um die Längsachse 36 herum
erzeugt wird. Die gekrümmte
Form sorgt für
zusätzliche
Festigkeit des Kolbenmantels 86 und entspricht auch dem,
dass ein Spiel zwischen dem Kolbenmantel 86 und der Zylinderbohrung 16 vorzusehen
ist.
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Der
Kopfteil 38, der Tragteil 42 und der Flanschteil 50 des
Kolbenkörpers 34 und
des Kolbenmantels 86 sind in einem Stück aus irgendeinem geeigneten
Stahlmaterial geschmiedet, welches fähig ist, dem hohen Verbrennungsdruck,
der hohen Kolbengeschwindigkeit, den hohen Temperaturen und der
gesteigerten mechanischen Beanspruchung Widerstand zu bieten.
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Ein
Verfahren zur Herstellung des gekühlten einteiligen Kolbens 20 weist
den Schritt auf, einen einheitlichen gekühlten einteiligen Kolbenkörper 34 zu
schmieden. In dem vorliegenden Schritt werden der Kopfteil 38,
der Flanschteil 50 und der Tragteil 42 geschmiedet,
um einen gekühlten
einteiligen Kolbenkörper 34 vorzusehen.
Die Kühlgalerie 70 ist
ringförmig
um den Kolbenkopf 38 des Kolbenkörpers 34 durch Schmieden,
durch (maschinelle) Bearbeitung oder durch irgendeinen anderen geeigneten
Herstellungsprozess vorgesehen. Der Kolbenringgürtelteil 52 ist um
den Kolbenkörper 34 positioniert
und wird mit dem Kolbenkörper 34 durch
Schweißen
verbunden, um die Kolbenkühlgalerie 70 abzuschließen und die
geschlossene Kolbenkühlgalerie 72 zu
bilden.
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Vor
dem Schweißen
des Kolbenringgürtelteils 52 an
den Kolbenkörper 34 wird
die Vielzahl von voneinander beabstandeten Kühlströmungsmitteldurchlasswegen 82 radial
nach innen im Kolbenkörper 34 von
einer äußeren Stelle
und in einer Richtung zur Längsachse 36 hin
maschinell eingearbeitet.
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Vorzugsweise
wird die Innenfläche 58 des Kolbenringgürtelteils 52 an
den Kolbenkörper 34 angeschweißt und das
zweite Ende 56 des Kolbenringgürtelteils 52 wird
an den Flanschteil 50 angeschweißt. Die Vielzahl von axial
voneinander beabstandeten Kolbenringnuten 66 wird in den
Kolbenringgürtelteil 52 folgend
auf das Anschweißen
des Kolbenringgürtelteils 52 an
den Kolbenkörper 34 eingearbeitet.
Der geschlossene Kolbenmantel bzw. Kolbenschaft 86 wird
vorzugsweise zur gleichen Zeit geformt, wie der Kolbenkörper 34 geschmiedet
wird.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen wird der gekühlten einteiligen Kolben 20 der
vorliegenden Erfindung durch das oben dargelegte Verfahren hergestellt,
um einen leichtgewichtigen, gekühlten
Kolben mit hoher Festigkeit vorzusehen, der zur Anwendung in einer
Umgebung mit hohem Verbrennungsdruck, hoher Kolbengeschwindigkeit,
hoher Temperatur und hoher mechanischer Beanspruchung geeignet ist. Der
gekühlte
einteilige Kolben 20, sowie er hergestellt ist, ermöglicht,
dass die Verbrennungsdrücke
in der Brennkammer gesteigert werden, und unterstützt daher
eine Maximierung der Leistungsausgabe des Verbrennungsmotors für eine gegebene
Motorgröße.
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Der
Betrieb des gekühlten
einteiligen Kolbens 20 in dem Verbrennungsmotor 10 ist
am Besten in 1 zu sehen. Wenn die Einlass-
und Auslassventile 24, 26 geschlossen sind, bewirkt
die Verbrennung einer Luft/Brennstoff-Mischung in der Brennkammer 22 durch
Selbstzündung,
durch Funkenzündung
oder eine Kombination davon, dass die Gase expandieren und eine
Bewegung des gekühlten
einteiligen Kolbens nach unten und weg vom Zylinderkopf 18 in
der Zylinderbohrung 16 erzwingen. Diese lineare Bewegung
wird durch die Verbindungsstange bzw. Pleuelstange und die Kurbelwelle
in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umge wandelt, deren Ausgabe
verwendet wird, um mechanische Energie beispielsweise zum Antrieb
einer stationären
Maschine, eines Elektrogenerators, einer mobilen Maschine und eines
Schiffes zu liefern. Die Einlass- und Auslassventile 24, 26 werden
zu geeigneten Zeitpunkten während
eines Motorzyklus geöffnet
und geschlossen, um Einlassluft und Abgase relativ zur Brennkammer 22 zu
leiten. Ein solcher Betrieb ist dem Fachmann wohl bekannt und wird
nicht genauer besprochen.
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Die
geschlossene Kolbenkühlgalerie 72 nimmt
geleitetes Kühlströmungsmittel
von innerhalb des (nicht gezeigten) Motorsumpfes auf. Das Kühlströmungsmittel
in der geschlossenen Kolbenkühlgalerie 72 wird
durch das dynamische Verhalten der Bewegung des gekühlten einteiligen
Kolbens 20 durchgeschüttelt.
Dieses Durchschütteln,
welches durch die Form und die Verhältnisse bzw. Anteile der geschlossenen
Kolbenkühlgalerie
verbessert wird, bewirkt, dass das Strömungsmittel in der geschlossenen
Kolbenkühlgalerie
durchgemischt wird und in Kontakt mit der Innenfläche 73 der
geschlossenen Kolbenkühlgalerie 72 kommt
und Wärme
an der Oberfläche 72 abführt. Die
Lage der geschlossenen Kolbenkühlgalerie 72 relativ
zur Oberseite 40 des Kolbens und dem Kolbenringgürtelteil 52 maximiert die
Wärmeübertragung
von diesen kritischen Stellen und ermöglicht, dass der gekühlte einteilige
Kolben 20 zufriedenstellend bei den erforderlichen höheren Betriebstemperaturen
arbeitet. Die Kühlströmungsmitteldurchlasswege 82 gestatten,
dass Kühlströmungsmittel
aus der geschlossenen Kolbenkühlgalerie 72 austritt
und durch Ersatzkühlströmungsmittel ersetzt
wird, welches in die geschlossene Kolbenkühlgalerie 72 an einer
anderen Stelle eintritt. Dies erleichtert weiter die Wärmeübertragung
und verbessert die Kolbenlebensdauer.
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Die
Festigkeit des gekühlten
einteiligen Kolbens 20 wird durch die Unterstützung verbessert,
die an dem Kolbenringgürtelteil 52 durch
den Flanschteil 50 vorgesehen wird. Der Flanschteil 50,
der, wie oben beschrieben, mit dem Kolbenringgürtelteil 52 verbunden
ist, trägt
bzw. stützt
das zweite Ende 56 des Kolbenringgürtelteils 52 und verringert
die Möglichkeit
einer Auslenkung bzw. Verbiegung des Kolbenringgürtelteils 52 während des
Betriebs des Verbrennungsmotors 10. Als eine Folge wird
den hohen Kräften,
die auf den Kolbenringgürtelteil 52 im
Betrieb des Verbrennungsmotors 10 wirken, Widerstand geboten,
und ein durch Spannungen bzw. Beanspruchungen verursachtes vorzeitiges
Versagen wird verhindert.
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Der
Kolbenkörper 34,
der als eine einheitliche Struktur geschmiedet ist und der Kolbenringgürtelteil 52,
der an den Kolbenkörper 34 angeschweißt ist,
um den gekühlten
einteiligen Kolben 20 zu vollenden, haben einen robusten
gekühlten
einteiligen Kolben 20 zur Folge, der den Kräften Widerstand
bieten kann, die während
der Verbrennungszyklen des Verbrennungsmotors 10 aufgebracht
werden.
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Andere
Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung können aus einem Studium der
Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.