EP1027535B1 - Kolben mit zentralem kühlraum - Google Patents

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EP1027535B1
EP1027535B1 EP98951264A EP98951264A EP1027535B1 EP 1027535 B1 EP1027535 B1 EP 1027535B1 EP 98951264 A EP98951264 A EP 98951264A EP 98951264 A EP98951264 A EP 98951264A EP 1027535 B1 EP1027535 B1 EP 1027535B1
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EP
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piston
pin
cooling chamber
sheet
metal sheet
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Peter Kemnitz
Carmen Klusch
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Mahle GmbH
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Mahle GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/20—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/04—Heavy metals
    • F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
    • F05C2201/0448—Steel

Definitions

  • a disadvantage of this construction is that Sheet metal has a complicated shape. Another The disadvantage of the known construction is that for strength reasons not all pistons have the possibility on the inner hubs a support surface for a support Creating sheet metal.
  • the invention is therefore concerned with the problem of a Piston with a central cold room and one the lower one To create the wall of the refrigerator forming sheet metal, in which the mentioned disadvantages do not exist and in particular one simple sheet metal as the lower cold room wall is sufficient.
  • the sheet metal has a defined one toward the hub supports Gap or cutouts that a controlled Allow cooling oil to drain.
  • the location of these drain openings can advantageously be chosen so that expiring Oil also lubricates the piston pin bore.

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  • Compressor (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor mit einem Kolbenboden und einem unterhalb des Kolbenbodens liegenden zentralen Kühlraum. Aus dem JP-GM 60-125338 ist ein derartiger Kolben bekannt. Die untere Wand des Kühlraums wird durch ein unter Federvorspannung am Kolben befestigtes Blech gebildet. Dabei stützt sich das Blech mittels angeformter Laschen im oberen Bereich der Innennaben ab.
Ein Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, daß das Blech eine komplizierte Formgebung aufweist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktion ist es, daß aus Festigkeitsgründen nicht bei allen Kolben die Möglichkeit besteht, an den inneren Naben eine Auflagefläche für ein abzustützendes Blech zu schaffen.
Eine weitere Möglichkeit zur Schaffung eines zentralen Kühlraumes zeigt die WO 88/04725. Dabei ist im Bereich zwischen den Nabenabstützungen eines Gelenkkolbens ein Blech am Kolben angeschraubt. Insbesondere das Gewindeschneiden und die sichere Befestigung der Schrauben erfordern jedoch einen erheblichen Aufwand.
Die Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, einen Kolben mit einem zentralen Kühlraum und einem die untere Wand des Kühlraums bildenden Blech zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile nicht vorliegen und insbesondere ein einfaches Blech als untere Kühlraumwand genügt.
Diese Aufgabe wird bei gattungsgemäßen Kolben gelöst durch eine Ausbildung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 5. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das aus Federstahl bestehende Blech wird durch den oberhalb der Bolzennabe liegenden Bolzen gestützt und vorgespannt, so daß es an seinen Enden mit definierter Anlagekraft an den die Naben miteinander verbindenden Stegen anliegt.
Der das Blech abstützende Bolzen kann wie in Fig. 3 dargestellt als Hohlkörper hergestellt sein oder auch aus Vollmaterial bestehen. Als Bolzenwerkstoff wird bevorzugt Stahl eingesetzt.
Die den Bolzen aufnehmende Bohrung kann einseitig auch als Sacklochbohrung ausgeführt sein.
Eine Bearbeitung der Flächen, an denen das Blech anliegt, ist nicht notwendig.
Gleichzeitig kann die Lage des Blechs relativ zum Kolben durch eine in das Blech eingeformte Sicke, mit der das Blech am Bolzen anliegt, exakt definiert werden, verglichen mit Blechen, deren Einbaulage durch Anlage an der relativ unpräzisen Innenform des Kolbens definiert ist.
Bei Bedarf kann durch Lagevariation des das Blech abstützenden Bolzens in Richtung der Kolbenlängsachse und Anpassung der Blechform bei unveränderter Kolbeninnenform das Volumen des zentralen Kühlraums verändert werden.
Zu den Nabenabstützungen hin weist das Blech einen definierten Spalt oder Aussparungen auf, die ein kontrolliertes Ablaufen des Kühlöls ermöglichen. Die Lage dieser Ablauföffnungen kann ggfs. vorteilhaft so gewählt werden, daß ablaufendes Öl auch die Kolbenbolzenbohrung schmiert.
Zwar ist es aus der DE 40 39 754 bekannt, ein den äußeren Kühlkanal begrenzendes Blechteil durch einen in der Nabenabstützung eingepreßten Spannstift abzustützen, wobei das Blech mit einer Stirnseite bzw. Kante auf dem Bolzen aufliegt und dadurch eine erhebliche Kantenpressung auftritt, ein erfindungsgemäß zwischen den beiden Nabenabstützungen verlaufender Bolzen bzw. Spannstift, gegen den sich das Blech auf seiner gesamten Breite abstützt, ist daraus jedoch nicht ableitbar.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
einen erfindungsgemäßen Kolben im Querschnitt in Kolbenbolzenrichtung
Fig. 2
eine Untersicht des erfindungsgemäßen Kolbens
Fig. 3
einen Querschnitt in Druck-Gegendruckrichtung
Fig. 4
ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Spannhülse anstatt eines Bolzens.
Ein ölgekühlter Kolben 1 weist einen Kolbenboden 2 und einstückig mit diesem durch Nabenabstützungen 3 verbundene Naben 4 und einen Kolbenschaft 5 auf. In den Kolbenboden 2 sind ein äußerer Kühlkanal 6 und ein zentraler Kühlraum 7 eingeformt, die nach unten durch Bleche 8 und 9 abgeschlossen sind. Das Kühlöl wird über den äußeren Kühlkanal 6 zugeführt, läuft durch Bohrungen in den zentralen Kühlraum 7 und läuft durch einen definierten Spalt zwischen Blech 9 und Nabenabstützung 3 aus dem zentralen Kühlraum ab.
Das den zentralen Kühlraum 6 abschließende Blech 9 wird durch einen oberhalb des Bolzenauges in die Nabenabstützungen 3 eingepreßten Bolzen 10 nach oben federnd gegen die die Nabenabstützungen 3 verbindenden Stege 11 gedrückt. Der Bolzen 10 liegt dabei in einer Sicke 12 des Blechs 9. Dadurch wird eine exakte Positionierung des Blechs relativ zum Kolben gewährleistet. Im Bereich seiner Enden ist das Blech an die Kontur der Stege 11 und deren Übergänge hin zu der Nabenabstützung angepaßt, indem die Ecken nach unten gezogen sind.
Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Kolben, bei dem das Blech 9 anstatt von einem Bolzen 10 mittels einer Spannhülse 13 abgestützt wird. Dargestellt ist in Fig. 4 auch der - prinzipiell bei allen Ausführungsbeispielen vorhandene-Kolbenbolzen 14 und es ist ein Pleuel angedeutet.

Claims (6)

  1. Kolben (1) für einen Verbrennungsmotor mit einem in Bolzennaben gelagerten Kolbenbolzen (14) und einem Kolbenboden (2) und mit Nabenabstützungen (3) zwischen Kolbenboden (2) und Bolzennaben (4) sowie einem unterhalb des Kolbenbodens (2) liegenden zentralen, mit Öl beaufschlagbaren Kühlraum (7), wobei zumindest die untere Wand des Kühlraums (7) durch ein unter Federvorspannung am Kolben (1) fixiertes Blech (9) gebildet ist,
    gekennzeichnet durch die Merkmale
    oberhalb des Kolbenbolzens (14) weist der Kolben (1) mindestens einen mit dem Kolben (1) verbundenen, sich etwa in Richtung der Kolbenbolzenachse zwischen den Nabenabstützungen (3) erstreckenden zweiten Bolzen (10) mit dünnerem Durchmesser auf
    das die untere Wand des zentralen Kühlraums (7) bildende Blech (9) stützt sich federnd gegen den zweiten Bolzen (10) ab.
  2. Kolben nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß etwa in der Mitte des Blechs (9) eine Sicke (12) eingeformt ist, mit der sich das Blech (9) gegen den zweiten Bolzen (10) abstützt.
  3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenboden (2) des Kolbens (1) aus Stahl besteht.
  4. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    die Bauart Gelenkkolben.
  5. Kolben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
    gekenzeichnet durch die Merkmale
    oberhalb des Kolbenbolzens (14) weist der Kolben (1) mindestens eine mit dem Kolben (1) verbundene, sich etwa in Richtung der Kolbenbolzenachse zwischen den Nabenabstützungen (3) erstreckende Spannhülse (13) auf,
    das die untere Wand des zentralen Kühlraumes (7) bildende Blech (9) stützt sich federnd gegen die Spannhülse (13) ab.
  6. Kolben nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß etwa in der Mitte des Blechs (9) eine Sicke (12) eingeformt ist, mit der sich das Blech (9) gegen die Spannhülse (13) abstützt.
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