EP1185774A1 - Gekühlter kolben für verbrennungsmotoren - Google Patents
Gekühlter kolben für verbrennungsmotorenInfo
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- EP1185774A1 EP1185774A1 EP00936631A EP00936631A EP1185774A1 EP 1185774 A1 EP1185774 A1 EP 1185774A1 EP 00936631 A EP00936631 A EP 00936631A EP 00936631 A EP00936631 A EP 00936631A EP 1185774 A1 EP1185774 A1 EP 1185774A1
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- transverse walls
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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
Definitions
- the invention relates to a cooled piston for internal combustion engines with the features according to the preamble of claim 1.
- Such pistons are known from DD 252 638 AI and DE 41 34 530 AI, in which the wall part serving to cover the downwardly open annular cooling channel is designed as an open sheet metal ring which, using its elastic deformation according to the Seeger ring Principle, ie under prestress in the radial direction, in a groove on the inner circumference of the piston ring zone or on the outer circumference of the combustion chamber wall.
- a piston head part is known from DE 42 08 037 C2, in which the cooling channel, which is open at the bottom, is covered by a radially fixed tensioned disk spring which is divided at least in two parts on its circumference and which bears freely on supports radially on the inside and outside on axially opposite sides.
- a piston with a cooling channel in the piston head in which a baffle plate covering the lower open end of the cooling channel is provided, the ends of which are bent vertically upwards in the area of the division by a certain level of cooling oil in the cooling channel to keep .
- a disadvantage of the above explanations is that the dwell time of the cooling oil in the cooling channel is not satisfactorily solved to the desired extent.
- the invention is therefore based on the object of extending the dwell time of the cooling oil in the cooling channel and of intensifying the shaker effect of the cooling oil in order to achieve better heat dissipation of the piston regions to be cooled.
- FIG. 2 is a bottom view of FIG. 1, left half after section II-II, right half after section III-III,
- FIG. 3 is an enlarged view of view X of FIG. 1,
- Fig. 5 is a partial view of the wall part after the forming
- FIG. 6 is a partial view of a further embodiment of the wall part before forming (processing)
- Fig. 7 is a partial view of a wall part with a supply opening for the cooling oil
- FIG. 8 is a side view of FIG .. 7
- Fig. 9 is a partial view of another embodiment according to section IX-IX
- FIG. 10 is a plan view according to FIG. 9.
- a cooled piston consists of a piston head 1 and a piston shaft (not shown) which is articulated to the piston head via a piston pin (not shown).
- an annular circumferential cooling channel 2 is provided, which is closed at its end open to the piston skirt by a wall part 3, for example a two-part disc spring or two sheet metal strip halves 4, 5.
- the wall part 3 should be distributed over its circumference with a plurality of radially arranged transverse walls 6 extending axially into the cooling channel 2, whereby certain shaker rooms are formed.
- the wall part 3 is mounted in the piston head 1 in a manner known per se, for example by providing a support 7 for the inner circumference and a corresponding collar-like recess 8 for the outer circumference of the wall part 3.
- the wall part 3 is by radial divisions 9, 10 divided into two sheet metal strip halves 4, 5, which form the lower end of the cooling channel 2 in a prestressed manner.
- For the supply of cooling oil in the first sheet metal strip half 4 from the wall part 3 two sections 11, 12 bent obliquely upward so that the cooling oil jet is divided and approximately half enters the cooling channel 2 in the opposite direction. The oil flow then runs circumferentially in the cooling channel and is discharged again through a discharge opening 13 provided in the second metal strip half 5.
- the transverse walls 6 of the wall part 3 can be produced in a simple manner by reshaping.
- an annular, punched-out flat wall part 3 or a straight flat wall part 3 can be assumed, the folding 14 having to be carried out in the case of the straight exit strip such that an annular wall part 3 is subsequently present.
- a recess 16 is formed in the flat region 15 of the wall part 3 by reshaping in the direction of the piston skirt in order to enlarge the Shaker rough.
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Abstract
Um bei einem Kolben für Verbrennungsmotoren mit einem im Kolbenkopf (1) ringförmig umlaufenden Kühlkanal (2), der an seinem zum Kolbenschaft hin offenen Ende durch ein entsprechend geformtes und mindestens einmal radial geteiltes Wandteil (3) verschlossen ist, eine Verbesserung der Wärmeabfuhr zu erreichen, soll das Wandteil (3) auf seinem Umfang verteilt mit mehreren radial angeordneten, sich axial in den Kühlkanal (2) hinein erstreckenden Querwänden (6) versehen sein.
Description
Gekühlter Kolben für Verbrennungsmotoren
Die Erfindung betrifft einen gekühlten Kolben für Verbrennungsmotoren mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Kolben sind aus der DD 252 638 AI und der DE 41 34 530 AI bekannt, bei denen das zur Abdeckung des nach unten offenen ringförmig umlaufenden Kühlkanals dienende Wandteil als offener Blechring ausgebildet ist, der unter Ausnutzung seiner elastischen Verformung nach dem Seeger-Ring-Prinzip, d.h. unter Vorspannung in radialer Richtung, in einer Nut am Innenumfang der Kolbenringzone bzw. am Außenumfang der Brennraumwandung liegt.
Aus der DE 42 08 037 C2 ist ein Kolbenkopfteil bekannt, bei dem der unten offene Kühlkanal durch eine auf ihrem Umfang mindestens zweigeteilte radial fixierte gespannte Tellerfeder, die radial innen und außen an axial entgegengesetzten Seiten frei an Auflagern anliegt, abgedeckt ist.
Aus der DE 39 91 677 Tl ist ein Kolben mit Kühlkanal im Kolbenkopf bekannt, bei dem eine das untere offene Ende des Kühlkanals abdeckende Prallplatte vorgesehen ist, deren Enden im Bereich der Teilung senkrecht nach oben abgebogen sind, um ein gewisses Niveau an Kühlöl im Kühlkanal zu halten .
Nachteilig an den obigen Ausführungen ist, daß die Verweildauer des Kühlöls im Kühlkanal nicht in dem gewünschten Maße befriedigend gelöst ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Verweildauer des Kühlöls im Kühlkanal zu verlängern und den Shakereffekt des Kühlöls zu verstärken, um eine bessere Wärmeabfuhr der zu kühlenden Kolbenbereiche zu erreichen.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Kolben durch die Merkmale nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Kolbenkopf in Seitenansicht im Schnitt,
Fig. 2 eine Unteransicht der Fig. 1, linke Hälfte nach Schnitt II-II, rechte Hälfte nach Schnitt III-III,
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Ansicht X der Fig. 1,
Fig. 4 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Wandteils vor der Umformung,
Fig. 5 eine Teilansicht des Wandteils nach der Umformung
Fig. 6 eine Teilansicht einer weiteren Ausführung des Wandteils vor der Umformung (Abwicklung)
Fig. 7 eine Teilansicht eines Wandteils mit Zuführöffnung für das Kühlöl
Fig. 8 eine Seitenansicht nach Fig. 7
Fig. 9 eine Teilansicht einer weiteren Ausführung nach Schnitt IX-IX
Fig.10 eine Draufsicht gemäß Fig. 9.
Ein gekühlter Kolben besteht aus einem Kolbenkopf 1 und einem mit diesem über einen Kolbenbolzen (nicht gezeichnet) gelenkig verbundenen Kolbenschaft (nicht gezeichnet). Im Kolbenkopf 1 ist ein ringförmig umlaufender Kühlkanal 2 vorgesehen, der an seinem zum Kolbenschaft hin offenen Ende durch ein Wandteil 3, z.B. eine zweigeteilte Tellerfeder oder zwei Blechstreifenhälften 4, 5, verschlossen ist. Um die Verweildauer des Kühlöls im Kühlkanal 2 zu erhöhen und um damit eine bessere Wärmeabfuhr der zu kühlenden Kolbenbereiche zu erreichen, soll das Wandteil 3 auf seinem Umfang verteilt mit mehreren radial angeordneten, sich axial in den Kühlkanal 2 hinein erstreckenden Querwänden 6 versehen sein, wodurch bestimmte Shaker-Räume gebildet werden. Die Lagerung des Wandteiles 3 im Kolbenkopf 1 erfolgt auf an sich bekannte Art, wie z.B. durch Vorsehen eines Auflagers 7 für den inneren Umfang und einer entsprechenden bundartigen Ausnehmung 8 für den äußeren Umfang des Wandteils 3. Das Wandteil 3 ist durch radiale Teilungen 9, 10 in zwei Blechstreifenhälften 4, 5 geteilt, die vorgespannt den unteren Abschluß des Kühlkanales 2 bilden. Zur Zufuhr von Kühlöl sind in der ersten Blechstreifenhälfte 4 aus dem Wandteil 3 zwei schräg nach oben abgebogene Teilstücke 11, 12, so ausgeklinkt, daß der Kühlölstrahl aufgeteilt und jeweils etwa zur Hälfte in entgegengesetzte Richtung in den Kühlkanal 2 eintritt.
Der Ölstrom läuft dann umfangsmäßig im Kühlkanal um und wird durch eine in der zweiten Blechstreifenhälfte 5 vorgesehene Abführöffnung 13 wieder abgeleitet.
Bei seinem Weg vom Eintritt bis zum Austritt aus dem Kühlkanal 2 wird der Ölstrom durch die eine Art Kammern bildenden Querwände 6, aufgrund der Hubbewegung des Kolbens, mehrfach shakerartig mit den zu kühlenden Kolbenbereichen in Verbindung gebracht, sodaß ein guter Wärmeübergang aus diesen Bereichen in das Kühlöl erreicht wird.
Die Herstellung der Querwände 6 des Wandteils 3 kann auf einfache Art und Weise durch Umformung erfolgen. Hierbei kann beispielsweise von einem ringförmigen, ausgestanzten ebenen Wandteil 3 oder einem geraden ebenen Wandteil 3 ausgegangen werden, wobei bei dem geraden Ausgangsstreifen die Faltung 14 so zu erfolgen hat, daß anschließend ein ringförmiges Wandteil 3 vorliegt.
Bei einer weiteren Ausführung ist zur Vergrößerung des Sha- kerrau es in dem ebenen Bereich 15 des Wandteils 3 durch Umformung eine Vertiefung 16 in Richtung Kolbenschaft angeformt .
Mit einer derartigen Ausführung wird auf konstruktiv einfache Weise eine verbesserte Wärmeabfuhr bei einem Kolben mit Kühlkanal erreicht.
Claims
1. Gekühlter Kolben für Verbrennungsmotoren mit einem im Kolbenkopf ringförmig umlaufenden Kühlkanal, der an seinem zum Kolbenschaft hin offenen Ende durch ein entsprechend geformtes und am Kolben befestigtes mindestens einmal radial geteiltes Wandteil verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandteil (3) auf seinem Umfang verteilt mit mehreren etwa radial angeordneten, sich axial in den Kühlkanal (2) hinein erstreckenden Querwänden (6) versehen ist.
2. Gekühlter Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände (6) einstückig mit dem Wandteil (3) ausgebildet sind.
3. Gekühlter Kolben nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände (6) durch Umformen eines im Ausgangszustand ebenen Wandteils (3) (Blechplatine) hergestellt sind.
4. Gekühlter Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zu- und gegebenenfalls zur Abführung des Kühlöls das Wandteil (3) mit aus dem Wandteil (3) ausgeklinkten, schräg nach oben abgebogenen Teilstücken (11, 12) versehen ist. Gekühlter Kolben nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß das abgebogene Teilstück (10, 11) etwa S-förmig verläuft .
Gekühlter Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ebenen Bereich (15) zwischen zwei Querwänden (6) durch Umformung eine Vertiefung (16) in Richtung Kolbenschaft angeformt ist.
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