DE19747944A1 - Kolben mit zentralem Kühlraum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungs­ motor mit einem Kolbenboden und einem unterhalb des Kolben­ bodens 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 In­ nennaben ab.

Ein Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, daß das Blech eine komplizierte Formgebung aufweist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktion ist es, daß aus Festig­ keitsgründen nicht bei allen Kolben die Möglichkeit be­ steht, an den inneren Naben eine Auflagefläche für ein ab­ zustützendes Blech zu schaffen.

Eine weitere Möglichkeit zur Schaffung eines zentralen Kühlraumes zeigt die WO 88/04725. Dabei ist im Bereich zwi­ schen 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 An­ spruchs 1 bzw. 5. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegen­ stand 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 darge­ stellt als Hohlkörper hergestellt sein oder auch aus Voll­ material bestehen. Als Bolzenwerkstoff wird bevorzugt Stahl eingesetzt.

Die den Bolzen aufnehmende Bohrung kann einseitig auch als Sacklochbohrung ausgeführt sein. Bei ausreichender Steifig­ keit des Blechs können auch anstatt eines durchgehenden Bolzens zwei Bolzen bzw. Spannhülsen - je einer pro Nabenabstützung - vorhanden sein, deren Länge so bemessen ist, daß zwischen beiden eine Distanz verbleibt, die das Blech aufgrund seiner Eigensteifigkeit überbrücken kann.

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 abstüt­ zenden Bolzens in Richtung der Kolbenlängsachse und Anpas­ sung der Blechform bei unveränderter Kolbeninnenform das Volumen des zentralen Kühlraums verändert werden.

Zu den Nabenabstützungen hin weist das Blech einen defi­ nierten Spalt oder Aussparungen auf, die ein kontrolliertes Ablaufen des Kühlöls ermöglichen. Die Lage dieser Ablauf­ öffnungen kann ggfs. vorteilhaft so gewählt werden, daß ab­ laufendes Öl auch die Kolbenbolzenbohrung schmiert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels 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 ein­ stückig mit diesem durch Nabenabstützungen 3 verbundene Na­ ben 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 abgeschlos­ sen sind. Das Kühlöl wird über den äußeren Kühlkanal 6 zu­ geführt, 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 Nabenabstützun­ gen 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. Da­ durch wird eine exakte Positionierung des Blechs relativ zum Kolben gewährleistet. Im Bereich seiner Enden ist das Blech an die Kontur der Stege 11 angepaßt.

Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Kolben, bei dem das Blech 9 anstatt von einem Bolzen 10 mittels einer Spannhül­ se 13 abgestützt wird. Dargestellt ist in Fig. 4 auch der - prinzipiell bei allen Ausführungsbeispielen vorhandene - Kolbenbolzen 14 und es ist ein Pleuel angedeutet.

Claims (5)

1. Kolben (1) für einen Verbrennungsmotor mit einem Kolbenbolzen (14) und einem Kolbenboden (2) und einem unterhalb des Kolbenbodens (2) liegenden zentralen, mit Öl beaufschlagbaren Kühlraum (7), wobei zumindest die untere Wand des Kühlraums (7) durch ein unter Federvor­ spannung 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) verbunde­ nen, sich etwa in Richtung der Kolbenbolzenachse 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 be­ steht.

4. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Bauart Gelenkkolben.

5. Kolben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch die Merkmale

• - oberhalb des Kolbenbolzens (14) weist der Kolben (1) mindestens eine mit dem Kolben (1) verbundene, sich etwa in Richtung der Kolbenbolzenachse er­ streckende Spannhülse (13) auf,
• - das die untere Wand des zentralen Kühlraumes (7) bildende Blech (9) stützt sich federnd gegen die Spannhülse (13) ab.