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Die Erfindung betrifft einen Kolben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 35 18 721 C2 ist ein Kolben einer Brennkraftmaschine bekannt, der ein Kolbenoberteil und ein Kolbenunterteil umfasst, die vorzugsweise miteinander verschraubt sind. Im Kolbenunterteil ist ein Kolbenbolzen gelagert, wobei der Kolbenbolzen der Anbindung des Kolbens an eine Pleuelstange der Brennkraftmaschine dient. Der Kolben gemäß
DE 35 18 721 C2 ist ölgekühlt, wobei zwischen dem Kolbenoberteil und dem Kolbenunterteil einerseits ein innerer Kühlraum für Kühlöl und andererseits ein äußerer Kühlraum für Kühlöl ausgebildet ist, und wobei der innere Kühlraum mit dem äußeren Kühlraum über mindestens eine Überleitbohrung verbunden ist. Um Kühlöl in den inneren Kühlraum einzuführen, ist nach diesem Stand der Technik in die Pleuelstange eine Zuführbohrung für Kühlöl integriert, wobei das Kühlöl ausgehend von der Pleuelstange in den inneren Kühlraum mithilfe einer mehrteiligen Kühlölführhülse überführbar ist. Ein erster, halsartiger Teil der Kühlölführhülse ist nach der
DE 35 18 721 C2 unverschiebbar im Kolbenunterteil des Kolbens befestigt. Mit diesem ortsfesten, halsartigen Teil der Kühlölführhülse wirkt ein trichterartiger, beweglicher Teil der Kühlölführhülse derart zusammen, dass ein Federelement, welches zwischen den beiden Teilen der Kühlölführhülse angreift, den trichterartigen Teil derselben federnd in Gleitkontakt gegen einen Pleuelkopf der Pleuelstange drückt. Die Verwendung solcher federbelasteter Kühlölführhülsen zur Überführung des Kühlöls ausgehend von der Bohrung in der Pleuelstange in den inneren Kühlraum ist von Nachteil, da die Montage solcher Kühlölführhülsen mit relativ großem Aufwand verbunden ist. Ferner verursachen die separaten Federelemente hohe Reibkräfte zwischen der Kühlölführhülse und der Pleuelstange.
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Weiterhin ist bereits aus der
DE 40 18 252 A1 ein Kolben einer Brennkraftmaschine bekannt, mit einem Kolbenoberteil und einem Kolbenunterteil, mit einem Kolbenbolzen, der im Kolbenunterteil gelagert ist und der Anbindung des Kolbens an eine Pleuelstange der Brennkraftmaschine dient, mit einem zwischen dem Kolbenoberteil und dem Kolbenunterteil ausgebildeten ersten, insbesondere inneren, Kühlraum für Kühlöl zur Kühlung des Kolbens, der über mindestens eine Überleitbohrung mit einem zwischen dem Kolbenoberteil und einem Kolbenunterteil ausgebildeten zweiten, insbesondere äußeren, Kühlraum verbunden ist, und mit einer Kühlölführhülse, welche der Führung von durch eine Bohrung in der Pleuelstange geführtem Kühlöl in Richtung auf den ersten Kühlraum dient. Zudem ist aus der
DE 35 11 852 C1 ein ölgekühlter Kolben einer Brennkraftmaschine bekannt, mit einer Kühlölführhülse, die mit einer ersten Führungsfläche federelastisch gegen eine Stützfläche des Kolbens drückt.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Kolben einer Brennkraftmaschine zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen Kolben nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Kühlölführhülse als geschlitzte Hülse ausgebildet, die mit einer ersten Führungsfläche federelastisch gegen eine Stützfläche des Kolbenunterteils drückt und die erste Führungsfläche der Kühlölführhülse und die Stützfläche des Kolbenunterteils, gegen welche die erste Führungsfläche der Kühlölführhülse federelastisch drückt, sind kegelstumpfartig konturiert, sodass die Kühlölführhülse ferner mit einer zweiten Führungsfläche federelastisch gegen eine Stützfläche eines Pleuelkopfs der Pleuelstange drückt.
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Die als geschlitzte Hülse ausgebildete Kühlölführhülse des Kolbens ist nicht nur einteilig, vielmehr drückt dieselbe federelastisch gegen das Kolbenunterteil, wodurch auf ein nach dem Stand der Technik erforderliches, separates Federelement verzichtet werden kann. Der erfindungsgemäße Kolben kommt demnach mit einer geringeren Anzahl von Bauelementen im Bereich der Kühlölführhülse aus. Dadurch, dass auf ein separates Federelement zum Andrücken der Kühlölführhülse an die Pleuelstange verzichtet werden kann, können weiterhin Reibkräfte zwischen der Kühlölführhülse und der Pleuelstange reduziert werden.
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Nach der Erfindung sind die erste Führungsfläche der Kühlölführhülse und die Stützfläche des Kolbenunterteils, gegen welche die erste Führungsfläche der Kühlölführhülse federelastisch drückt, kegelstumpfartig konturiert, sodass die Kühlölführhülse ferner mit einer zweiten Führungsfläche federelastisch gegen eine Stützfläche eines Pleuelkopfs der Pleuelstange drückt. Diese Ausgestaltung verfügt über den Vorteil, dass die Kühlölführhülse auch federelastisch gegen den Pleuelkopf der Pleuelstange drückt. Hierdurch kann eine Dichtwirkung zwischen Kühlölführhülse und Pleuelstange gewährleistet werden.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Kühlöl-führhülse an einem von der Pleuelstange abgewandten Ende einen Vorsprung auf, welcher bei demontierter Pleuelstange die Kühlölführhülse am Kolbenunterteil hält. Durch die Ausbildung dieses Vorsprungs kann auf separate Sicherungsringe verzichtet werden. Auch hierdurch kann demnach die Anzahl der Baugruppen des Kolbens verringert und die Montage desselben vereinfacht werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Kolbenunterteil angrenzend an die Stützfläche des Kolbenunterteils, gegen welche die erste Führungsfläche der Kühlölführhülse federelastisch drückt, und demnach angrenzend an die Kühlölführhülse trichterartig konturiert, um das von der Kühlölführhülse geführte Kühlöl in den ersten Kühlraum zu leiten. Durch die trichterartige Konturierung des Kolbenunterteils benachbart zur Kühlölführhülse kann die Überleitung des Kühlöls in den ersten Kühlraum verbessert werden.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1: einen Querschnitt durch einen ersten erfindungsgemäßen Kolben in einer ersten Schnittrichtung;
- 2: das Detail II der 1;
- 3: einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Kolben der 1 in einer zweiten Schnittrichtung;
- 4: eine Weiterbildung des Kolbens der 1;
- 5: einen Querschnitt durch einen zweiten erfindungsgemäßen Kolben in der ersten Schnittrichtung;
- 6: einen Querschnitt durch einen Kolben des Stands der Technik in der zweiten Schnittrichtung; und
- 7: das Detail VII der 6.
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Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen ölgekühlten Kolben einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer als Dieselmotor oder Gasmotor oder Diesel-GasMotor ausgeführten Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel einer Schiffsdieselbrennkraftmaschine. Ein solcher Kolben wird auch als Tauchkolben bezeichnet.
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1 bis 3 zeigen jeweils Querschnitte durch einen ersten erfindungsgemäßen Kolben einer Brennkraftmaschine in unterschiedlichen Schnittrichtungen, wobei der Kolben ein Kolbenoberteil 10 und ein Kolbenunterteil 11 umfasst. Das Kolbenoberteil 10 mit einer Kolbenmulde 16 und das Kolbenunterteil 11 sind vorzugsweise aus einem Leichtmetall, Stahl oder Sphäroguss gefertigt. Das Kolbenoberteil 10 und das Kolbenunterteil 11 stützen sich auf einander ab und sich vorzugsweise über als Dehnschrauben ausgeführte Befestigungsmittel miteinander befestigt.
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In einer Bohrung des Kolbenunterteils 11 ist ein Kolbenbolzen 12 gelagert, wobei der Kolbenbolzen 12 der Anbindung des Kolbens an eine Pleuelstange 13 der Brennkraftmaschine dient. Von der Pleuelstange 13 ist in 2 ein sogenannter Pleuelkopf 14 gezeigt.
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Zwischen dem Kolbenoberteil 10 und dem Kolbenunterteil 11 ist einerseits ein erster, innerer Kühlraum 15 und andererseits ein in der Zeichnung nicht gezeigter zweiter, äußerer Kühlraum für Kühlöl ausgebildet, wobei der innere Kühlraum 15 mit dem äußeren Kühlraum gemäß 2 über Überleitbohrungen 17 verbunden ist.
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Kühlöl, welches der Kühlung des Kolbens dient, ist dem Kolben über eine Bohrung 18, die sich durch die Pleuelstange 13 und dem Pleuelkopf 14 erstreckt, zuführbar. Mit der Pleuelstange 13 bzw. dem Pleuelkopf 14 der Pleuelstange 13 wirkt dabei eine Kühlölführhülse 19 zusammen. Die Strömung des Kühlöls ist durch Pfeile 20 visualisiert.
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Die Kühlölführhülse 19 des erfindungsgemäßen Kolbens 10 ist im Sinne der Erfindung als geschlitzte Hülse ausgebildet. Ein Schlitz 21 der Kühlölführhülse 19 erstreckt sich in Axialrichtung des Kolbens bzw. der Kühlölführhülse 19.
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In demontiertem Zustand verfügt die Kühlölführhülse 19 über einen Außendurchmesser, der größer ist als ein Innendurchmesser einer Ausnehmung im Kolbenunterteil 11, in welche die Kühlölführhülse 19 einzusetzen ist. Zum Einsetzen der Kühlölführhülse 19 in diese Ausnehmung des Kolbenunterteils 11 wird demnach die Kühlölführhülse 19 unter Verkleinerung einer sogenannten Maulweite des Schlitzes 21 zusammengedrückt, wobei nach dem Einsetzen der Kühlölführhülse 19 in das Kolbenunterteil 11 eine erste Führungsfläche 22 der Kühlölführhülse 19 federelastisch gegen eine korrespondierende Stützfläche 23 des Kolbenunterteils 11 drückt.
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Die Kühlölführhülse 19 ist demnach einstückig bzw. einteilig ausgeführt und wird ohne separates Federelement im Kolbenunterteil 11 montiert.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die erste Führungsfläche 22 der Kühlölführhülse 19 und die Stützfläche 23 des Kolbenunterteils 11, gegen welche die erste Führungsfläche 22 der Kühlölführhülse 19 federelastisch drückt, kegelstumpfartig konturiert. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Kühlöl-führhülse 19 ferner mit einer zweiten Führungsfläche 24 federelastisch gegen eine Stützfläche 25 des Pleuelkopfs 14 der Pleuelstange 13 drückt.
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Die erste Führungsfläche 22 der Kühlölführhülse 19 und die korrespondierende Stützfläche 23 des Kolbenunterteils 11 verjüngen sich hierbei ausgehend von einem der Pleuelstange 13 zugewandten Ende der Kühlölführhülse 19 in Axialrichtung des Kolbens bzw. der Kühlölführhülse 19 gesehen in Richtung auf ein von der Pleuelstange 13 abgewandtes Ende 27 der Kühlölführhülse 19.
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Wie bereits ausgeführt, wird nach Montage der Kühlölführhülse 19 in der entsprechenden Ausnehmung im Kolbenunterteil 11 die Kühlölführhülse 19 federelastisch mit der ersten Führungsfläche 22 gegen die Stützfläche 23 des Kolbenunterteils gedrückt.
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Dann, wenn anschließend die Pleuelstange 13 montiert wird, wird die Kühlölführhülse 19 weiter zusammengedrückt, sodass infolge der kegelstumpfartigen Konturierung der ersten Führungsfläche 22 sowie der Stützfläche 23 die Kühlölführhülse 19 mit der zweiten Führungsfläche 24 gegen die entsprechende Stützfläche 25 des Pleuelkopfs 14 der Pleuelstange 13 federelastisch drückt. Hierdurch wird ein Abheben der Kühlölführhülse 19 von dem Pleuelkopf 14 der Pleuelstange 13 unterbunden und stets eine gute Dichtung zwischen dem Pleuelkopf 14 der Pleuelstange 13 und der Kühlölführhülse 19 gewährleistet.
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Wie am besten dem Detail der 2 entnommen werden kann, weist die Kühlölführhülse 19 an dem von der Pleuelstange 13 abgewandten Ende 27 einen Vorsprung 28 auf, der dann, wenn die Kühlölführhülse 19 in das Kolbenunterteil 11 eingesetzt ist und dann, wenn die Pleuelstange 13 demontiert ist, die Kühlölführhülse 19 im Kolbenunterteil 11 hält. Hierzu verfügt der Vorsprung 28 am Ende 27 der Kühlölführhülse 19 über einen Außendurchmesser, der größer ist als ein Innendurchmesser der Stützfläche 23 des Kolbenunterteils 11 im Bereich des verjüngten Endes derselben.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 ist das Kolbenunterteil 11 angrenzend an die Stützfläche 23 des Kolbenunterteils 11, gegen welche die erste Führungsfläche 22 der Kühlölführhülse 19 federelastisch drückt, und demnach angrenzend an die Kühlölführhülse 19 trichterartig konturiert. Hierdurch kann das von der Kühlöl-führhülse 19 geführt Kühlöl definiert in den ersten Kühlraum 15 geleitet werden.
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In einer in 4 gezeigten Weiterbildung des Kolbens der 1 bis 3 ist in einen halsartigen Abschnitt 29 des Kolbenunterteils 11 im Bereich seiner trichterartigen Konturierung eine weitere Kühlölführhülse 30 eingesetzt, mit Hilfe derer beeinflusst werden kann, an welcher Stelle das von der Kühlölführhülse 19 und dem trichterartigen Abschnitt des Kolbenunterteils 11 geführte Kühlöl in den ersten Kühlraum 15 gelangt. Hierdurch kann die Strömung des Kühlöls im ersten Kühlraum 15 definiert eingestellt werden.
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5 zeigt eine Variante eines erfindungsgemäßen Kolbens, bei welcher das Kolbenunterteil 11 angrenzend an die Stützfläche 23 des Kolbenunterteils 11, gegen welche die erste Führungsfläche 22 der geschlitzten Kühlölführhülse 19 federelastisch drückt, und demnach angrenzend an die Kühlölführhülse 19 zylinderartig konturiert ist. Mit einer solchen Ausgestaltung des Kolbenunterteils 11 können Bauraumvorteile realisiert werden. Weiterhin ist die Herstellung eines solchen Kolbenunterteils 11 einfacher. Die trichterartige Konturierung des Kolbenunterteils 11 benachbart zur Kühlölführhülse 19 im Sinne der Ausführungsbeispiele 1 bis 4 verfügt jedoch über den Nachteil, dass ein unerwünschter Rückfluss von Kühlöl aus dem ersten Kühlölraum 15 heraus verringert werden kann.
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In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 5 ist die erste Führungsfläche 22 der Kühlölführhülse 19, mit welcher die Kühlölführhülse 19 gegen die korrespondierende Stützfläche 23 des Kolbenunterteils federelastisch drückt, jeweils kegelstumpfartig konturiert. Demgegenüber zeigen 6 und 7 ein Ausführungsbeispiel eines Kolbens des Stands der Technik, bei welchem die erste Führungsfläche 22 der Kühlölführhülse 19 sowie die korrespondierende Stützfläche 23 des Kolbenunterteils 11 jeweils zylindrisch konturiert sind. Auch in diesem Ausführungsbeispiel drückt die in das Kolbenunterteil 11 eingesetzte Kühlölführhülse 19 federelastisch gegen die Stützfläche 23 des Kolbenunterteils 11, wobei wiederum ein Vorsprung 28 an dem von der Kolbenstange 13 abgewandten Ende 27 der Kühlölführhülse 19 dieselbe bei demontierter Pleuelstange 14 am Kolbenunterteil 11 hält. Dann, wenn wie im Ausführungsbeispiel der 6 und 7 die erste Führungsfläche 22 der Kühlölführhülse 19 und die korrespondierende Stützfläche 23 des Kolbenunterteils 11 zylindrisch konturiert sind, wird bei montierter Pleuelstange 14 die Kühlölführhülse 19 nicht stärker komprimiert, sodass dann die Kühlölführhülse 19 mit ihrer Führungsfläche 24 nicht federelastisch gegen die korrespondierende Stützfläche 25 des Pleuelkopfs 14 der Pleuelstange 13 drückt. Dennoch ist auch in diesem Fall eine ausreichende Dichtwirkung zwischen Kühlölführhülse 19 und Pleuelstange 13 gewährleistet, da die Kühlölführhülse 19 mit ihrer Führungsfläche 24 auf der korrespondierenden Stützfläche 25 der Pleuelstange 13 aufsitzt.
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Bedingt durch die Verwendung einer geschlitzten Kühlölführhülse 19, die zumindest mit der ersten Führungsfläche 22 federelastisch gegen die korrespondierende Stützfläche 22 des Kolbenunterteils 11 drückt, kann der Aufbau und die Montage eines Kolbens mit Kühlölung deutlich vereinfacht werden. Es sind eine geringere Anzahl von Baugruppen und demnach eine geringere Anzahl von Montageschritten erforderlich. Ferner kann die Reibung zwischen der Kühlölführhülse 19 und dem Pleuelkopf 14 der Pleuelstange 13 reduziert werden. Hierdurch kann die Lebensdauer der Bauteile erhöht werden.
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Die Erfindung kommt insbesondere bei Kolben von Großmotoren wie Dieselmotoren oder Gasmotoren oder Diesel-Gas-Motoren in allen Bereichen zum Einsatz, deren Außendurchmesser im Bereich zwischen 100 mm und 600 mm liegt. Ein Abstand zwischen dem Pleuelkopf 14 der Pleuelstange 13 und dem Kühlunterteil 11 im Bereich der Kühlölführhülse 19 beträgt zwischen 0,5 mm und 10 mm. Die Kühlölführhülse 19 überbrückt diesen Abstand und gewährleistet eine gute Abdichtung zum Pleuelkopf 14 der Pleuelstange 13.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kolbenoberteil
- 11
- Kolbenunterteil
- 12
- Kolbenbolzen
- 13
- Pleuelstange
- 14
- Pleuelkopf
- 15
- Kühlraum
- 16
- Kolbenmulde
- 17
- Überleitbohrung
- 18
- Bohrung
- 19
- Kühlölführhülse
- 20
- Kühlölströmung
- 21
- Schlitz
- 22
- Führungsfläche
- 23
- Stützfläche
- 24
- Führungsfläche
- 25
- Stützfläche
- 26
- Ende
- 27
- Ende
- 28
- Vorsprung
- 29
- halsartigen Abschnitt
- 30
- Kühlölführhülse
