WO2017050606A1 - Kolben für einen verbrennungsmotor - Google Patents

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WO2017050606A1
WO2017050606A1 PCT/EP2016/071480 EP2016071480W WO2017050606A1 WO 2017050606 A1 WO2017050606 A1 WO 2017050606A1 EP 2016071480 W EP2016071480 W EP 2016071480W WO 2017050606 A1 WO2017050606 A1 WO 2017050606A1
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WO
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piston
cover plate
covering device
cover
piston according
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PCT/EP2016/071480
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Alexander Hirsch
Markus Walch
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Mahle International Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/09—Pistons; Trunk pistons; Plungers with means for guiding fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/06—Arrangements for cooling pistons
    • F01P3/10—Cooling by flow of coolant through pistons
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/005—Pistons; Trunk pistons; Plungers obtained by assembling several pieces

Definitions

  • the present invention relates to a piston for an internal combustion engine with a piston head and a piston skirt according to the preamble of
  • Covers arranged, which has a recess for the passage of a connecting rod. In order to be able to fasten this cover reliably on the piston, it has two opposite longitudinal sides and two opposing free ends, wherein grooves are provided in the lower region of the shaft walls, in which the free ends of the
  • Covering device are received under resilient bias.
  • a piston which has a retaining plate, between which and a piston head, a space is formed, in which an outlet opening opens and wherein in the retaining plate an opening for a reflux of oil is provided.
  • Connecting rod reliably lubricated as well as a uniform cooling can be achieved.
  • Covering devices for pistons have been known for a long time, in particular for smaller pistons, because they can be saved by means of salt cores through these complex production steps for the production of cooling passages.
  • the piston in a bottom and a ring portion thinner and thus be formed easier because no space for the cooling channel must be provided, which is to be separated at least by minimum wall thicknesses of both the inner and the combustion chamber and the rings.
  • the injection-cooling is less efficient compared to a flow-through cooling channel in the interior of the piston, since the oil is usually only one or a few times briefly in contact with the piston and thereby less heated. For this reason, significantly more oil is needed to cool the pistons to dissipate a predefined amount of heat, which demands extra power from the oil pump, thereby increasing fuel economy.
  • a disadvantage of the spray-cooled pistons with covering devices known from the prior art is that in these only a certain area of the piston is efficiently cooled, but other areas are not cooled at all.
  • the present invention therefore deals with the problem of providing an improved or at least an alternative embodiment for a piston of the generic type, which overcomes the disadvantages known from the prior art.
  • the present invention is based on the general idea to use for the first time a cover device which preferably closes a piston cross-section of a piston for an internal combustion engine (Otto or Diesel) almost completely, thereby making it possible to also not previously cooled areas, For example, between the box walls and the cylinder bore, now effectively to cool.
  • the piston according to the invention is preferably made of light metal and is for example a casting of an aluminum alloy. He has in a known manner a piston head and a piston skirt, wherein the piston skirt has opposing box walls with hub bores and opposing shaft walls with treads.
  • the covering device in this case has an almost circular cover plate with the recess, said cover plate closes the piston cross-section according to the invention preferably almost completely, thereby keeping the injected for cooling oil longer with the piston to be cooled in contact, making it stronger than before can be cooled.
  • the enlargement according to the invention of a cover device already known from DE 10 2013 018 249 A1 thus makes it possible to cool the piston more effectively than before and thereby reduce the oil requirement required for cooling, whereby an oil pump with reduced power can be operated, which in turn contributes to a reduction in fuel consumption.
  • the covering device is made of metal, in particular of sheet metal.
  • a trained cover can be comparatively inexpensive to produce as formed sheet metal stamping, the required sheet thickness and thus the weight of the cover can be kept comparatively low, as well as the material requirements and thus the production costs.
  • a metallic cover device offers the great advantage that it is resistant to any type of lubricating oil, so that they preferably after assembly over the entire life in the piston can remain.
  • An attachment of the covering on the piston itself is carried out in particular in the hub bores on the
  • the covering device is made of plastic, in particular as a plastic injection-molded part.
  • plastic in particular as a plastic injection-molded part.
  • this holding webs may have, which cover the hub bore from the outside.
  • an attachment of the covering device for the retaining webs in the hub bores of the piston is possible, so that to another
  • Welding or gluing can be dispensed with.
  • a complementary to the hub bore trained extension is arranged on the respective holding web, which engages mounted cover in the hub bore and closes it to the outside.
  • the extension arranged on the respective holding web thus forms a latching connection, wherein the hub bore represents the counter-latching contour, so that an assembly of the covering device on the piston can be achieved by simply latching the two extensions from the outside into the two mutually aligned hub bores can be effected.
  • the holding webs and their extensions are designed as a pin safety and thereby secure a recorded in the hub bore bolts against unwanted migration.
  • the cover according to the invention would not only improve the cooling of the piston, but also take over a backup function for the bolt in the hub bore, which theoretically on additional security elements, such as snap rings or the like, could be dispensed with, which also reduces the Production costs allows.
  • the cover plate in the region of an outer edge and / or in the region of the recess has a raised to the piston head edge. This edge causes a hold of the piston sprayed from the piston to the cover plate and an extension of the heat-transferring contact, since the on the
  • Cover plate collected oil in the further reciprocation of the piston can be injected again on this and thereby cools this.
  • the erected edge serves as a reinforcing rib, whereby the
  • Covering device is stiffened.
  • an injection opening, through which the oil cooling the piston is injected through the cover plate of the cover may be surrounded with such a set up in the direction of the piston head edge, so that here also an undesirable and for example a
  • FIG. 1 is a side view of the bottom of a piston according to the invention
  • Fig. 2 is a sectional view through a piston with a
  • FIG. 3 is a view as in Fig. 2, but a different sectional plane
  • FIG. 4 is a sectional view through a piston according to the invention with an alternative covering device
  • FIG. 5 is a formed as a plastic injection molded cover
  • Fig. 6 different views of a piston according to the invention with the cover shown in FIG. 5.
  • a piston 1 according to the invention for a combustion engine has a piston head 2 and a piston skirt 3.
  • the piston shaft 3 has each other
  • Cover 8 a nearly circular cover plate 10 with the
  • the covering device 8 thus closes not only an area between the box walls 4 in comparison to covering devices known from the prior art, but also an area between the box walls 4 to the outside up to a cylinder bore, not shown.
  • this is formed there from a metal material, in particular as
  • the cover 8 is in this case in the range 1 1 of the hub holes 5 connected to the box walls 4, for example glued, welded or soldered.
  • the cover 8 may also be made of plastic
  • the covering device 8 Support webs 12 which cover the hub bores 5 from the outside and on which a complementary to the respective hub bore 5 formed extension 13 is arranged, which engages with mounted cover 8 in the hub bore 5 from the outside and thereby closes it to the outside.
  • the two extensions 13 each have an outwardly inclined surface 14 with respect to an axis of the piston 1 and in the direction of the piston crown 2, which facilitates facilitated mounting of the cover 8 on the piston 1 and on the other hand inadvertent release of the cover 8 of the
  • the surface 14 is in the manner of a wedge surface
  • the extensions 13 may be formed such that they prevent a recorded in the hub bores 5, unspecified bolt to prevent unwanted out-migration, so that in this case the two extensions 13 take over a backup function. This allows in particular the elimination of hitherto required securing elements, such as cotter pins or snap rings, which can also be a simplification of assembly and cost reduction can be achieved.
  • cover plate 10 in the region of the recess 9 has a set up to the piston head 2 edge 15 which obstructs an undesirable and rapid flow of injected oil at least and thereby supports the cooling effect.
  • the cover plate 10 may also have in the region of an outer edge 16 such a piston head 2 set up edge 15, which makes at least a fast and in terms of cooling inefficient flow of the oil to a cylinder wall. By the edge 15, the cover plate 10 is also stiffened.
  • injection port 17 Internal combustion engine oil from a non-illustrated, with the crankcase, not shown, firmly connected and directed to the injection port 17 oil nozzle for cooling the piston 1 is injected.
  • the injection opening 17 is arranged so that the jet from the oil nozzle enters as much as possible into the interior of the box-shaped piston skirt.
  • the injection port 17 is located in a corner region of the piston skirt in the vicinity of the transition from a skirt wall 6 to a box wall 4 and thus outside the pivot plane of the connecting rod, not shown, and the areas of
  • the injection port 17 may also be of a in the direction of
  • Shaft walls 6 allows without the cover plate 10 would abut an inner side of the respective skirt wall 6.
  • a visible in Fig. 3 opening 19 is provided in the form of a gap between the cover plate 10 and each of the box walls 4, through which the oil injected initially into the piston shaft at least partially in the outer regions between each case wall 4 and the cylinder bore can continue to flow ,
  • the opening 19 is formed by the fact that the cover plate 10 does not bear on the full length of the lower edge of the respective box wall 4, but remains a distance in the mounted state.
  • Box walls 4 may be provided which establish a connection between the space inside and outside of the piston skirt for the oil. After the oil has absorbed heat as a result of the up and down movement by repeated contact with the piston, it finally passes through the recess 9, the injection port 17 or the recess 18 or on the cylinder bore through a remaining circumferential gap to the cover plate 10 back into the

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben (1) für einen Verbrennungsmotor mit einem Kolbenkopf (2) und einem Kolbenschaft (3), wobei der Kolbenschaft (3) einander gegenüberliegende Kastenwände (4) mit Nabenbohrungen (5) sowie einander gegenüberliegende Schaftwände (6) mit Laufflächen (7) aufweist, wobei im unteren Bereich des Kolbens (1) eine Abdeckeinrichtung (8), welche eine Ausnehmung (9) zum Durchtritt eines Pleuels aufweist, befestigt ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Abdeckeinrichtung (8) eine nahezu kreisförmige Abdeckplatte (10) mit der Ausnehmung (9) aufweist, wobei die Abdeckplatte (9) einen Kolbenquerschnitt vorzugsweise nahezu komplett verschließt.

Description

Kolben für einen Verbrennungsmotor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor mit einem Kolbenkopf und einem Kolbenschaft gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 .
Aus der DE 10 2013 018 249 A1 ist ein gattungsgemäßer Kolben für einen Verbrennungsmotor mit einem Kolbenkopf und einem Kolbenschaft bekannt, wobei der Kolbenschaft einander gegenüberliegende Kastenwände mit
Nabenbohrungen sowie einander gegenüberliegende Schaftwände mit
Laufflächen besitzt. Im unteren Bereich des Kolbens ist dabei eine
Abdeckeinrichtung angeordnet, welche eine Ausnehmung zum Durchtritt eines Pleuels aufweist. Um diese Abdeckeinrichtung zuverlässig am Kolben befestigen zu können, weist diese zwei einander gegenüberliegende Längsseiten und zwei einander gegenüberliegende freie Enden auf, wobei im unteren Bereich der Schaftwände Nuten vorgesehen sind, in denen die freien Enden der
Abdeckeinrichtung unter federnder Vorspannung aufgenommen sind.
Aus der AT 001919 U1 ist ebenfalls ein Kolben bekannt, der ein Rückhalteblech aufweist, zwischen dem und einem Kolbenboden ein Raum gebildet ist, in den eine Austrittsöffnung mündet und wobei in dem Rückhalteblech eine Öffnung für einen Rückfluss von Öl vorgesehen ist. Hierdurch soll sowohl ein kleines
Pleuelauge zuverlässig geschmiert als auch eine gleichmäßige Kühlung erreicht werden können.
Abdeckeinrichtungen für Kolben sind insbesondere bei kleineren Kolben bereits seit Langem bekannt, da sich durch diese aufwändige Produktionsschritte zur Herstellung von Kühlkanälen mit Hilfe von Salzkernen einsparen lassen. Außerdem kann dadurch der Kolben in einem Boden und einem Ringbereich dünner und damit leichter ausgebildet werden, da kein Platz für den Kühlkanal vorgesehen werden muss, der jeweils mindestens durch Mindestwandstärken sowohl vom Innen- als auch vom Brennraum und von den Ringen zu trennen ist. Generell ist die Anspritzkühlung jedoch im Vergleich zu einem durchströmten Kühlkanal im Kolbeninneren weniger effizient, da das Öl meist nur ein oder wenige Male kurz in Kontakt mit dem Kolben gerät und dabei weniger stark erhitzt wird. Aus diesem Grund ist deutlich mehr Öl zur Kühlung der Kolben erforderlich, um eine vordefinierte Wärmemenge abzuführen, was der Ölpumpe zusätzliche Leistung abverlangt und dadurch den Kraftstoffverbrauch erhöht.
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten anspritzgekühlten Kolben mit Abdeckeinrichtungen ist zudem, dass bei diesen lediglich ein bestimmter Bereich des Kolbens effizient gekühlt, andere Bereiche jedoch überhaupt nicht gekühlt werden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Kolben der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des
unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, erstmals eine Abdeckeinrichtung einzusetzen, die einen Kolbenquerschnitt eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor (Otto oder Diesel) vorzugsweise nahezu komplett verschließt, wodurch es ermöglicht wird, auch bislang nicht gekühlte Bereiche, beispielsweise zwischen den Kastenwänden und der Zylinderlaufbahn, nunmehr effektiv zu kühlen. Der erfindungsgemäße Kolben besteht vorzugsweise aus Leichtmetall und ist z.B. ein Gussteil aus einer Aluminiumlegierung. Er besitzt dabei in bekannter Weise einen Kolbenkopf und einen Kolbenschaft, wobei der Kolbenschaft einander gegenüberliegende Kastenwände mit Nabenbohrungen sowie einander gegenüberliegende Schaftwände mit Laufflächen aufweist. In dem dem Kolbenkopf abgewandten, d.h. im Betriebszustand unteren Bereich des Kolbens ist dabei die erfindungsgemäße Abdeckeinrichtung angeordnet, welche eine Ausnehmung zum Durchtritt eines Pleuels aufweist. Die Abdeckeinrichtung besitzt dabei eine nahezu kreisförmige Abdeckplatte mit der Ausnehmung, wobei diese Abdeckplatte den Kolbenquerschnitt erfindungsgemäß vorzugsweise nahezu komplett verschließt und dadurch das zur Kühlung angespritzte Öl länger mit dem zu kühlenden Kolben in Kontakt hält, wodurch dieser stärker als bislang gekühlt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Vergrößerung einer bereits aus der DE 10 2013 018 249 A1 bekannten Abdeckeinrichtung ist es somit möglich, den Kolben effektiver als bisher zu kühlen und dadurch den zur Kühlung erforderlichen Ölbedarf zu reduzieren, wodurch eine Ölpumpe mit reduzierter Leistung betrieben werden kann, was wiederum zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs beiträgt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Abdeckeinrichtung aus Metall, insbesondere aus Blech, ausgebildet. Eine derartig ausgebildete Abdeckeinrichtung lässt sich vergleichsweise kostengünstig als umgeformtes Blechstanzteil herstellen, wobei die erforderliche Blechdicke und dadurch auch das Gewicht der Abdeckeinrichtung vergleichsweise gering gehalten werden können, ebenso wie der Materialbedarf und damit auch die Herstellungskosten. Eine metallische Abdeckeinrichtung bietet dabei den großen Vorteil, dass diese resistent gegenüber jeglicher Art von Schmierölen ist, so dass sie nach einer Montage vorzugsweise über die gesamte Lebensdauer im Kolben verbleiben kann. Eine Befestigung der Abdeckeinrichtung am Kolben selbst erfolgt dabei insbesondere im Bereich der Nabenbohrungen an den
Kastenwänden, wobei die Abdeckeinrichtung beispielsweise mit den
Kastenwänden im Bereich der Nabenbohrungen verklebt oder verschweißt wird. Insbesondere beim Verschweißen reichen bereits kleine Schweißpunkte, was beispielsweise mittels eines Lasers erfolgen kann. Selbstverständlich ist auch ein Verlöten der Abdeckeinrichtung mit dem Kolben denkbar.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kolbens ist die Abdeckeinrichtung aus Kunststoff, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet. Eine derart ausgebildete Abdeckeinrichtung ermöglicht eine qualitativ hochwertige und zugleich äußerst kostengünstige Herstellung, wobei der Werkstoff Kunststoff zusätzlich den großen Vorteil bietet, dass dieser eine vergleichsweise geringe Dichte und daher die Abdeckeinrichtung ein
vergleichsweise geringes Gewicht aufweist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Abdeckeinrichtung kann diese Haltestege aufweisen, die die Nabenbohrung von außen abdecken. In diesem Fall ist auch eine Befestigung der Abdeckeinrichtung für die Haltestegen in den Nabenbohrungen des Kolbens möglich, so dass auf ein weiteres
Verschweißen bzw. Verkleben verzichtet werden kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist an dem jeweiligen Haltesteg ein komplementär zur Nabenbohrung ausgebildeter Fortsatz angeordnet, der bei montierter Abdeckeinrichtung in die Nabenbohrung eingreift und diese nach außen verschließt. In diesem Fall bildet somit der am jeweiligen Haltesteg angeordnete Fortsatz eine Rastverbindung, wobei die Nabenbohrung die Gegenrastkontur darstellt, so dass eine Montage der Abdeckeinrichtung am Kolben durch ein einfaches Einrasten der beiden Fortsätze von außen in die beiden fluchtend zueinander angeordneten Nabenbohrungen bewirkt werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind die Haltestege und deren Fortsätze als Bolzensicherung ausgebildet und sichern dabei einen in der Nabenbohrung aufgenommenen Bolzen gegen ein unerwünschtes Herauswandern. In diesem Fall würde die erfindungsgemäße Abdeckeinrichtung nicht nur die Kühlung des Kolbens verbessern, sondern zusätzlich auch eine Sicherungsfunktion für den Bolzen in der Nabenbohrung übernehmen, wodurch rein theoretisch auf zusätzliche Sicherungselemente, wie beispielsweise Sprengringe oder ähnliches, verzichtet werden könnte, was ebenfalls eine Reduzierung der Herstellungskosten ermöglicht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die Abdeckplatte im Bereich eines Außenrandes und/oder im Bereich der Ausnehmung einen zum Kolbenkopf hin aufgestellten Rand auf. Dieser Rand bewirkt ein Halten des vom Kolben auf die Abdeckplatte abgespritzten Öls und eine Verlängerung des wärmeübertragenden Kontakts, da das auf der
Abdeckplatte gesammelte Öl bei der weiteren Hin- und Herbewegung des Kolbens erneut an diesen gespritzt werden kann und diesen dadurch kühlt.
Zudem dient der aufgestellte Rand als Verstärkungsrippe, wodurch die
Abdeckeinrichtung ausgesteift wird.
In gleicher weise kann auch eine Einspritzöffnung, durch welche das den Kolben kühlende Öl durch die Abdeckplatte der Abdeckeinrichtung eingespritzt wird, mit einem derartigen in Richtung des Kolbenkopfes aufgestellten Rand umgeben sein, so dass auch hier ein unerwünschter und beispielsweise einen
Einspritzvorgang von Öl beeinträchtigendes Auslaufen von Öl zuverlässig verhindert werden kann. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch:
Fig. 1 eine Ansicht von seitlich unten auf einen erfindungsgemäßen Kolben,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch einen Kolben mit einer
erfindungsgemäßen Abdeckeinrichtung,
Fig. 3 eine Darstellung wie in Fig. 2, jedoch einer anderen Schnittebene,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Kolben mit einer alternativen Abdeckeinrichtung,
Fig. 5 eine als Kunststoffspritzgussteil ausgebildete Abdeckeinrichtung, Fig. 6 unterschiedliche Ansichten auf einen erfindungsgemäßen Kolben mit der gemäß der Fig. 5 gezeigten Abdeckeinrichtung.
Entsprechend den Fig. 1 bis 4 und 6, weist ein erfindungsgemäßer Kolben 1 für einen im Übrigen nicht gezeigten Verbrennungsmotor einen Kolbenkopf 2 sowie einen Kolbenschaft 3 auf. Der Kolbenschaft 3 besitzt einander
gegenüberliegende Kastenwände 4 mit Nabenbohrungen 5 sowie einander gegenüberliegende Schaftwände 6 mit Laufflächen 7. Im unteren Bereich des Kolbens 1 , das heißt in einem dem Kolbenkopf 2 abgewandten Bereich, ist dabei eine Abdeckeinrichtung 8 vorgesehen, welche eine Ausnehmung 9 zum Durchtritt eines nicht gezeigten Pleuels aufweist. Erfindungsgemäß weist nun diese
Abdeckeinrichtung 8 eine nahezu kreisförmige Abdeckplatte 10 mit der
Aufnehmung 9 auf, wobei die Abdeckplatte 10 einen Kolbenquerschnitt vorzugsweise nahezu komplett verschließt (vergleiche insbesondere die Fig. 1 und 2 sowie 6). Die Abdeckeinrichtung 8 verschließt somit im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Abdeckeinrichtungen nicht nur einen Bereich zwischen den Kastenwänden 4, sondern zudem auch einen Bereich zwischen den Kastenwänden 4 nach außen bis zu einer nicht gezeigten Zylinderlaufbahn.
Betrachtet man die gemäß den Fig. 1 bis 3 gezeigte Abdeckeinrichtung 8, so ist diese dort aus einem Metallwerkstoff ausgebildet, insbesondere als
kostengünstiges und qualitativ hochwertig zu fertigendes Blechformteil. Die Abdeckeinrichtung 8 ist in diesem Fall im Bereich 1 1 der Nabenbohrungen 5 mit den Kastenwänden 4 verbunden, beispielsweise verklebt, verschweißt oder verlötet.
Alternativ hierzu kann die Abdeckeinrichtung 8 auch aus Kunststoff,
beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet sein und dann die gemäß den Fig. 4 bis 6 gezeigte Gestalt besitzen. Hier weist die Abdeckeinrichtung 8 Haltestege 12 auf, die die Nabenbohrungen 5 von außen abdecken und an denen ein komplementär zur jeweiligen Nabenbohrung 5 ausgebildeter Fortsatz 13 angeordnet ist, der bei montierter Abdeckeinrichtung 8 in die Nabenbohrung 5 von außen eingreift und diese hierdurch nach außen verschließt. Die beiden Fortsätze 13 weisen dabei jeweils eine bezüglich einer Achse des Kolbens 1 und in Richtung des Kolbenbodens 2 nach außen geneigte Fläche 14 auf, die eine erleichterte Montage der Abdeckeinrichtung 8 am Kolben 1 ermöglicht und die andererseits ein unbeabsichtigtes Lösen der Abdeckeinrichtung 8 von dem
Kolben 1 erschwert. Die Fläche 14 ist dabei in der Art einer Keilfläche
ausgebildet, die derart geneigt angeordnet ist, dass zum einen, wie bereits erwähnt, das Aufschieben der Fortsätze 13 auf die Nabenbohrungen 5 erleichtert, ein unbeabsichtigtes Lösen der Fortsätze 13 aus den Nabenbohrungen 5 hingegen erschwert wird. Derart ausgebildete Fortsätze 13 ermöglichen somit zusammen mit den Nabenbohrungen 5 ein einfaches Verrasten der
Abdeckeinrichtung 8 am Kolben 1 und dadurch eine äußerst einfache Montage. Zugleich können die Fortsätze 13 derart ausgebildet sein, dass diese einen in den Nabenbohrungen 5 aufgenommenen, nicht näher bezeichneten Bolzen an einem unerwünschten Herauswandern hindern, so dass in diesem Fall die beiden Fortsätze 13 eine Sicherungsfunktion übernehmen. Dies ermöglicht insbesondere den Entfall von bisher erforderlichen Sicherungselementen, wie beispielsweise Splinten oder Sprengringen, wodurch ebenfalls eine Montagevereinfachung und eine Kostenreduzierung erreicht werden kann.
Sämtlichen Ausführungsformen ist dabei gemein, dass die Abdeckplatte 10 im Bereich der Ausnehmung 9 einen zum Kolbenkopf 2 hin aufgestellten Rand 15 besitzt, der ein unerwünschtes und schnelles Abfließen von eingespritztem Öl zumindest behindert und dadurch die Kühlwirkung unterstützt. Durch das
Verhindern des frühen Abfließens des eingespritzten Öls kann dieses durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 1 im Betrieb mehrfach mit diesem in Kontakt gebracht und dadurch zur Kühlung genutzt werden. In gleicher Weise kann die Abdeckplatte 10 auch im Bereich eines Außenrandes 16 einen derartigen zum Kolbenkopf 2 hin aufgestellten Rand 15 aufweisen, der ein schnelles und bezüglich der Kühlung ineffizientes Abfließen des Öls an eine Zylinderwandung zumindest erschwert. Durch den Rand 15 wird die Abdeckplatte 10 zugleich ausgesteift.
Betrachtet man die Abdeckeinrichtungen 8 gemäß den Fig. 1 bis 6 weiter, so kann man erkennen, dass diese in der jeweiligen Abdeckplatte 10 eine
Einspritzöffnung 17 aufweisen, durch welche während des Betriebs des
Verbrennungsmotors Öl aus einer nicht dargestellten, mit dem nicht dargestellten Kurbelgehäuse fest verbundenen und auf die Einspritzöffnung 17 ausgerichteten Öldüse zur Kühlung des Kolbens 1 eingespritzt wird. Die Einspritzöffnung 17 ist so angeordnet, dass der Strahl aus der Öldüse zu einem möglichst großen Teil in das Innere des kastenförmigen Kolbenschafts eintritt. Bevorzugt befindet sich die Einspritzöffnung 17 in einem Eckbereich des Kolbenschafts in der Nähe des Übergangs von einer Schaftwand 6 zu einer Kastenwand 4 und damit außerhalb der Schwenkebene des nicht dargestellten Pleuels und der Bereiche der
Bolzennaben 5.
Die Einspritzöffnung 17 kann dabei ebenfalls von einem in Richtung des
Kolbenkopfes 2 aufgestellten Rand 15 umgeben sein, der ein unkontrolliertes und unerwünschtes Abfließen von Öl verhindert. Dies ist insbesondere im Bereich der Einspritzöffnung 17 von entscheidender Bedeutung, da an dieser Stelle
austretendes Öl das zuverlässige Einspritzen von weiterem Öl unter Umständen erschweren würde. Alle Ränder 15 bewirken dabei neben dem Rückhalten von Öl zusätzlich auch eine Aussteifung der Abdeckplatte 10 und damit eine Aussteifung der gesamten Abdeckeinrichtung 8, da sie als Versteifungsrippen dienen. Betrachtet man nochmals die Fig. 1 und 2 sowie 6, so kann man zwischen dem Außenrand 16 der Abdeckplatte 10 und der Schaftwand 6 eine Aussparung 18 in der Art eines Abstandes erkennen, der die beim Betrieb erforderliche Elastizität der Schaftwände 6 gewährleisten kann. In gleicher weise ist selbstverständlich überhaupt zwischen den beiden Schaftwänden 6 und der Abdeckplatte 8 jeweils ein Mindestabstand, der die im Betrieb auftretenden Verformungen der
Schaftwände 6 zulässt, ohne dass dabei die Abdeckplatte 10 an eine Innenseite der jeweiligen Schaftwand 6 anstoßen würde.
Weiterhin ist eine in Fig. 3 sichtbare Öffnung 19 in Form eines Spaltes zwischen der Abdeckplatte 10 und jeder der Kastenwände 4 vorgesehen, durch die das zunächst in den Kolbenschaft eingespritzte Öl zumindest teilweise in die äußeren Bereiche zwischen jeweils einer Kastenwand 4 und der Zylinderlaufbahn weiterströmen kann. Die Öffnung 19 entsteht dadurch, dass die Abdeckplatte 10 nicht auf voller Länge an der Unterkante der jeweiligen Kastenwand 4 anliegt, sondern im montierten Zustand ein Abstand verbleibt. Alternativ oder zusätzlich können als Öffnungen auch Ausnehmungen oder Durchbrüche in den
Kastenwänden 4 vorgesehen sein, die für das Öl eine Verbindung zwischen dem Raum innerhalb und außerhalb des Kolbenschaftes herstellen. Nachdem das Öl in Folge der Auf- und Abbewegung durch wiederholten Kontakt mit dem Kolben Wärme aufgenommen hat, gelangt es schließlich durch die Ausnehmung 9, die Einspritzöffnung 17 oder die Aussparung 18 oder an der Zylinderlaufbahn durch einen verbleibenden Umfangsspalt zur Abdeckplatte 10 zurück in das
Kurbelgehäuse.
Mit der erfindungsgemäßen Abdeckeinrichtung 9 und dem erfindungsgemäßen Kolben 1 lassen sich insbesondere kleine Kolben 1 , bei welchen die Herstellung eines Kühlkanals mittels Salz- oder Sandkerns nicht lohnt, vergleichsweise konstruktiv einfach, kostengünstig aber dennoch effektiv kühlen. Durch den mehrmaligen erzwungenen Kontakt des Öls mit dem Kolben 1 kann das zum Kühlen verwendete Öl stärker erhitzt werden und dadurch die Förderleistung einer Ölpumpe und verbunden damit der Kraftstoffverbrauch eines mit einem derartigen Kolben 1 ausgestatteten Verbrennungsmotors gesenkt werden.
*****

Claims

Patentansprüche
1 . Kolben (1 ) für einen Verbrennungsmotor mit einem Kolbenkopf (2) und
einem Kolbenschaft (3), wobei der Kolbenschaft (3) einander
gegenüberliegende Kastenwände (4) mit Nabenbohrungen (5) sowie einander gegenüberliegende Schaftwände (6) mit Laufflächen (7) aufweist, wobei im unteren Bereich des Kolbens (1 ) eine Abdeckeinrichtung (8), welche eine Ausnehmung (9) zum Durchtritt eines Pleuels aufweist, befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckeinrichtung (8) eine nahezu kreisförmige Abdeckplatte (10) mit der Ausnehmung (9) aufweist, wobei die Abdeckplatte (9) einen Kolbenquerschnitt vorzugsweise nahezu komplett verschließt.
2. Kolben nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abdeckeinrichtung (8) aus Metall, insbesondere als Blech, ausgebildet ist.
3. Kolben nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abdeckeinrichtung (8) im Bereich (1 1 ) der Nabenbohrungen (5) mit den Kastenwänden (4) verbunden, insbesondere verlötet, verklebt oder verschweißt, ist.
4. Kolben nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckeinnchtung (8) aus Kunststoff, insbesondere als
Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet ist.
5. Kolben nach einem der Ansprüche 1 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abdeckeinrichtung (8) Haltestege (12) aufweist, die die
Nabenbohrungen (5) von außen abdecken.
6. Kolben nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem jeweiligen Haltesteg (12) ein komplementär zur Nabenbohrung (5) ausgebildeter Fortsatz (13) angeordnet ist, der bei montierter
Abdeckeinrichtung (8) in die Nabenbohrung (5) eingreift und diese nach außen verschließt.
7. Kolben nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Haltestege (12) und deren Fortsätze (13) als Bolzensicherung ausgebildet sind und einen in den Nabenbohrungen (5) aufgenommenen Bolzen sichern.
8. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abdeckplatte (10) im Bereich der Ausnehmung (9) einen zum Kolbenkopf (2) hin aufgestellten Rand (15) aufweist.
9. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatte (10) im Bereich eines Außenrandes (16) einen zum Kolbenkopf (2) hin aufgestellten Rand (15) aufweist.
10. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abdeckeinrichtung (8) eine Einspritzoffnung (17) aufweist, durch welche Öl einspritzbar ist.
1 1 . Kolben nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einspritzoffnung (17) von einem zum Kolbenkopf (2) hin aufgestellten Rand (15) umgeben ist.
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