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WO2001086133A1 - Verbrennungsmotor mit einem gebauten kolben - Google Patents

Verbrennungsmotor mit einem gebauten kolben Download PDF

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WO2001086133A1
WO2001086133A1 PCT/DE2001/001404 DE0101404W WO0186133A1 WO 2001086133 A1 WO2001086133 A1 WO 2001086133A1 DE 0101404 W DE0101404 W DE 0101404W WO 0186133 A1 WO0186133 A1 WO 0186133A1
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internal combustion
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Dieter Messmer
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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 
    • 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
    • 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 
    • F02F3/0015—Multi-part pistons
    • F02F3/0023—Multi-part pistons the parts being bolted or screwed together

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with a built-in piston consisting of a piston crown made of steel and a piston lower part, which are connected to one another via a single screw arranged in the central axis or near the central axis of the piston, and with a central cooling space between piston crown and piston lower part with an oil-bearing connecting rod, which is connected to the lower piston part by a piston pin.
  • a piston for a generic internal combustion engine is known from DE 4131275.
  • the cooling oil is introduced via the piston pin into the hubs and from there through vertical bores upwards into an outer cooling channel, flows radially inwards into a central cooling chamber and over a drain into the inner shape of the piston.
  • the deflection of the oil in the piston pin and the long bores result in a relatively high flow resistance.
  • the invention is therefore concerned with the problem of optimizing the flow of the cooling oil through the piston in generic internal combustion engines and simplifying the bolt or optimizing its strength through the non-integrated oil guide.
  • Fig. 1 shows a first embodiment in cross section
  • Fig. 2 shows a second embodiment in cross section.
  • a built-in piston 2 is displaceably arranged in an internal combustion engine 1 - indicated by a cylinder wall of an engine housing.
  • the built piston 2 consists of a piston crown 3 and a lower piston part 4, which are connected to one another via a screw 5 arranged in the longitudinal axis of the piston.
  • the piston 2 is connected via a piston pin 9 to a connecting rod 10 carrying cooling oil.
  • a slide shoe 12 is arranged on the screw head so as to be slidable under spring preload.
  • the sliding shoe 12 has a mating surface before 13, which cooperates with a machined surface 14 on the connecting rod 10, whereby cooling oil losses between the connecting rod 10 and the sliding block 12 are largely prevented.
  • a locking ring 15 in the screw head 11 serves as a transport lock against loss of the sliding block 12.
  • the screw head 11 is supported with a contact surface 16 against a collar 17 in the lower part.
  • the screw 5 has a bore 18 along the longitudinal axis and radially extending overflow bores 19 to the central cooling space 7.
  • the spring 23 is supported against an ES and molded on the screw head and presses the slider 12 against the connecting rod 10.
  • FIG. 2 shows deviations from FIG. 1 with regard to the guidance of the cooling oil and the introduction of the screwing forces into the collar 17.
  • the screwing forces are introduced into the collar 17 via a spacer 20 and a guide part 21.
  • the cooling oil flows from the slide shoe 12 through radial bores 22 into the space between the spacer 12 and screw 5 and from there upwards into the central cooling space 7.
  • the slide shoe 12 is mounted in the guide part 21 so as to be displaceable against the force of a spring 23.
  • the spring 23 is supported against a collar arranged on the spacer.
  • the guide part 21 is fixed between the spacer 20 and the collar 17 when the screw 5 is tightened.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Bei einem gebauten Kolben mit Zentralverschraubung und mit einem zentralen Kühlraum soll der Strömungswiderstand im Zuführbereich des Öls reduziert werden. Hierzu sind im Bereich des Schraubenkopfs der Zentralverschraubung Mittel zur Übernahme von Öl vom Pleuel in den zentralen Kühlraum vorgesehen.

Description

Verbrennungsmotor mit einem gebauten Kolben
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem gebauten Kolben bestehend aus einem Kolbenboden aus Stahl und einem Kolbenunterteil, die über eine einzige, in der Mittelachse oder nahe der Mittelachse des Kolbens angeordnete Schraube miteinander verbunden sind, und mit einem zentralen Kühlraum zwischen Kolbenboden und Kolbenunterteil, ferner mit einem ölführenden Pleuel, das durch einen Kolbenbolzen mit dem Kolbenunterteil verbunden ist.
Ein Kolben für einen gattungsgemäßen Verbrennungsmotor ist bekannt aus der DE 4131275. Bei diesem Kolben wird das Kühlöl über den Kolbenbolzen in die Naben und von dort durch vertikal verlaufende Bohrungen nach oben in einen äußeren Kühlkanal eingeleitet, fließt nach radial innen in einen zentralen Kühlraum und über einen Ablauf in die Innenform des Kolbens .
Durch die Umlenkung des Öls im Kolbenbolzen und durch die langen Bohrungen ergibt sich ein relativ hoher Strömungswiderstand. Die Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, bei gattungsgemäßen Verbrennungsmotoren den Durchfluß des Kühlöls durch den Kolben zu optimieren und den Bolzen durch die nicht integrierte Ölführung zu vereinfachen bzw. festigkeitsmäßig zu optimieren.
Dieses Problem wird gelöst durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegen- stand der Unteransprüche. Gleitschuhe zur Ölzuführung in einen zentralen Kühlraum sind an sich bekannt, z. B. aus der DE 3518721, Fig. 3. Eine Kombination von Zentralverschraubung und Gleitschuh wurde jedoch bisher - obwohl beide Merkmale für sich seit längerem bekannt sind - nicht vorgeschlagen, da beide Merkmale generell am selben Ort angeordnet sind, d. h. in der Mittelachse des Kolbens im Bereich der Innenform und die gleichzeitige Verwirklichung beider Merkmale aus Platzgründen kaum realisierbar erschien.
Durch die aufgezeigten Lösungen wird eine Integration beider Merkmale gelehrt .
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im Querschnitt
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel im Querschnitt.
In einem Verbrennungsmotor 1 - angedeutet durch eine Zylinderwand eines Motorgehäuses - ist ein gebauter Kolben 2 verschiebbar angeordnet. Der gebaute Kolben 2 besteht aus einem Kolbenboden 3 und einem Kolbenunterteil 4, die miteinander über eine in der Kolbenlängsachse angeordnete Schraube 5 verbunden sind. Zwischen dem Kolbenboden 3 und dem Kolbenunterteil 4 liegen ein Kühlkanal 6 und ein zentraler Kühlraum 7, die jeweils von Kolbenboden und Kolbenunterteil begrenzt sind und die miteinander über Überströmkanäle 8 verbunden sind. Der Kolben 2 ist über einen Kolbenbolzen 9 mit einem kühlölführenden Pleuel 10 verbunden.
Im Bereich des Schraubenkopfs 11 ist ein Gleitschuh 12 unter Federvorspannung gleitverschiebbar auf dem Schraubenkopf angeordnet. Der Gleitschuh 12 weist eine Passungsflä- ehe 13 auf, die mit einer bearbeiteten Fläche 14 am Pleuel 10 zusammenwirkt, wodurch Kühlölverluste zwischen Pleuel 10 und Gleitschuh 12 weitgehend verhindert werden. Ein Sicherungsring 15 im Schraubenkopf 11 dient als Transportsiche- rung gegen Verlust des Gleitschuhs 12. Der Schraubenkopf 11 stützt sich mit einer Anlagefläche 16 gegen einen Kragen 17 im Unterteil ab. Die Schraube 5 weist eine Bohrung 18 entlang der Längsachse und radial verlaufende Überlaufbohrungen 19 zum zentralen Kühlraum 7 auf. Die Feder 23 stützt sich gegen einen am Schraubenkopf angeformten ESund ab und drückt das Gleitstück 12 gegen das Pleuel 10.
Fig. 2 zeigt Abweichungen von Fig. 1 bezüglich der Führung des Kühlöls und der Einleitung der Verschraubungskräfte in den Kragen 17. Die Verschraubungskräfte werden über ein Distanzstück 20 und ein Führungsteil 21 in den Kragen 17 eingeleitet. Das Kühlöl fließt vom Gleitschuh 12 durch radiale Bohrungen 22 in den Raum zwischen Distanzstück 12 und Schraube 5 und von dort nach oben in den zentralen Kühlraum 7. Der Gleitschuh 12 ist in dem Führungsteil 21 gegen die Kraft einer Feder 23 verschiebbar gelagert. Die Feder 23 stützt sich gegen einen am Distanzstück angeordneten Bund ab. Das Führungsteil 21 wird beim Anziehen der Schraube 5 zwischen dem Distanzstück 20 und dem Kragen 17 fixiert.

Claims

Patentansprüche
1. Verbrennungsmotor mit einem gebauten Kolben (2), bestehend aus einem Kolbenboden ( 3 ) aus Stahl und einem Kolbenunterteil (4), die über eine einzige, in der Kolbenlängsachse oder nahe der Kolbenlängsachse angeordnete Schraube (5) miteinander verbunden sind und mit einem zentralen Kühlraum ( 7 ) zwischen Kolbenboden und Kolbenunterteil, ferner mit einem ölführenden Pleuel (10), das durch einen Kolbenbolzen (9) mit dem Kolbenunterteil (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichne , daß im Bereich des Schraubenkopfs (11) Mittel zur Übernahme von Öl vom Pleuel (10) in den zentralen Kühlraum (7) vorgesehen sind.
2. Verbrennungsmotor mit einem gebauten Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einem Gleitschuh (12) bestehen, der durch die Kraft einer Feder (23) gegen eine bearbeitete Fläche (14) am Pleuel (10) gedrückt wird.
3. Verbrennungsmotor mit einem gebauten Kolben nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichne , daß die Schraube (5) in ihrer Längsachse eine kühlölführende Bohrung (18) aufweist. Verbrennungsmotor mit einem gebauten Kolben nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichne , daß das Kühlöl vom Gleitschuh (12) über ein Distanzstück (20) mit radialen Zulau bohrungen (22) in den zentralen Kühlraum (7) geführt wird und daß der innerhalb des Distanzstücks (20) angeordnete Teil der Schraube (5) von Kühlöl umgeben ist.
Verbrennungsmotor mit einem gebauten Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenkopf (11) zumindest teilweise radial innerhalb des Gleitschuhs (12) angeordnet ist.
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