DE102014205118A1

DE102014205118A1 - Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102014205118A1
Application number: DE102014205118.5A
Authority: DE
Inventors: Youichi Kodama; Hiroaki Hamada
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2014-10-09
Also published as: US9228530B2; JP2014185522A; CN104061085A; US20140283766A1

Abstract

Ein Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine weist einen Boden, einen Schaftteil, der sich vom Boden erstreckt, und eine Ölringnut auf. Der Kolben weist weiter eine Auslassöffnung und einen Kühlkanal auf. Die Auslassöffnung erstreckt sich von der Ölringnut zu einem Innenraum des Kolbens aus. Der Kühlkanal ist im Boden auf einer Höhe oberhalb der Ölringnut ausgebildet und angeordnet, um ein Kühlöl zu führen. Der Kühlkanal enthält ein Kanalsegment, welches sich nahe der Auslassöffnung befindet und welches so geformt ist, dass es eine gebogene Form besitzt, um die Auslassöffnung zu umgehen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine, im Folgenden auch als Verbrennungsmotor bezeichnet, und insbesondere auf einen Kolben, der einen Kühlkanal darin besitzt, welcher in einem Kolbenboden ausgebildet und angeordnet ist, um ein Kühlöl zu leiten, bzw. zu führen.
Ein Patentdokument 1 ( JP2009-221900A ) und ein Patentdokument 2 ( JP2009-281387A ) zeigen Kolben für Verbrennungskraftmaschinen von Motorfahrzeugen.
Ein Kolben, der im Patentdokument 1 offenbart wird, enthält einen ringförmigen Kühlkanal, der im Kolbenboden ausgebildet und angeordnet ist, um das Kühlöl zu führen. Das Kühlöl, welches von einer Öldüse eingespritzt wird, die in einem unteren Bereich der Zylinderbohrung angeordnet ist, wird in den Kühlkanal eingeleitet und dazu gebracht im Kolbenboden zu fließen, um den Kolbenboden und Kolbenringe, die in drei Kolbenringnuten eingepasst sind, welche in der äußeren Umfangsoberfläche des Kolbenbodens ausgebildet sind, zu kühlen.
Ein Kolben, der im Patentdokument 2 offenbart wird, enthält eine Mehrzahl von Auslassöffnungen, die im Kolbenboden ausgebildet sind, so dass sie sich radial im Kolbenboden von einer Ölringnut zum Innenraum der Kolbens erstrecken, und angeordnet sind, um das Öl, das von einem Kolbenring von der inneren Umfangswandoberfläche der Zylinderbohrung gestreift wurde, von der Kolbennut zum inneren Raum des Kolbens durch die Auslassöffnungen abzulassen.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Fall, in welchem eine Auslassöffnung, wie im Patentdokument 2 offenbart, in einem Kolbenboden mit einem Kühlkanal, wie im Patentdokument 1 offentbart, ausgebildet ist, wird die Auslassöffnung durch Bohren in einer geneigten Richtung mit einem relativ großen Neigungswinkel von der Ölringnut zum inneren Raum des Kolbens geformt, um den Kühlkanal zu umgehen.
Der Bohrvorgang, um die Auslassöffnung in der geneigten Richtung zu öffnen, ist jedoch schwierig und aufwändig beim Positionieren des vorwärtsgerichteten Endes eines Bohrwerkzeugs und beim Einrichten des Neigungswinkels, so dass die Effizienz beim Bohrvorgang niedrig ist.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung zu stellen, um einen Produktionsprozess des Kolbens und besonders einen Arbeitsschritt zum Ausbilden einer Ölablassöffnung zu vereinfachen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dementsprechend weist ein Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine auf: einen Boden, der eine Bodenoberfläche enthält, die eine Brennkammer begrenzt; einen Schaftbereich, welcher sich von einem äußeren Umfang des Bodens erstreckt; eine Ölringnut, die in einem äußeren Umfang des Bodens ausgebildet ist; eine Auslassöffnung, die sich durch eine untere Wand der Ölringnut erstreckt und die Ölringnut mit einem inneren Raum des Kolbens verbindet; und einen Kühlkanal, der in Form eines kreisförmigen Rings im Boden an einer Position zwischen der Bodenoberfläche und der Ölringnut ausgebildet und angeordnet ist, um ein Kühlöl zu führen. Der Kühlkanal enthält ein Kanalsegment, welches sich nahe der Auslassöffnung befindet und welches in einer gebogenen Form ausgebildet ist, um die Auslassöffnung zu umgehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht eines Hauptteils eines Kolbens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vertikale Schnittansicht des Kolbens gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist eine perspektivische Ansicht des Kolbens gemäß der ersten Ausführungsform, gesehen von unten.
4 ist eine vertikale Schnittansicht, die den Kolben gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist eine Querschnittansicht des Kolbens gemäß der ersten Ausführungsform.
6 ist eine projektive Ansicht eines Kühlkanals, der im Kolben gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet ist.
7 ist ein Graph, der eine Biegeverformung eines Schaftbereichs des Kolbens gemäß der ersten Ausführungsform und des Schaftbereichs des Kolbens eines Vergleichsbeispiels zeigt.
8 ist eine Schnittansicht eines Hauptteils eines Kolbens gemäß einer zweiten Ausführungsform.
9 ist eine Schnittansicht, die einen Kühlkanal in einem ersten Veränderungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine Schnittansicht, die einen Kühlkanal eines zweiten Veränderungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine Schnittansicht, die einen Kühlkanal eines dritten Veränderungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden werden Merkmale, Einzelheiten und Vorteile von Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen detailiert erklärt. In bildlich dargestellten Beispielen dieser Ausführungsformen, ist ein Kolben gezeigt, der für eine Verbrennungskraftmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor wie etwa einen Vier-Zylinder-Benzin-Hubkolbenmotor geeignet ist.
Ein Kolben 1 in einem bildlich dargestellten Beispiel gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein wesentlicher Bestandteil, in der Form eines Hohlzylinders, der an einem Ende geschlossen ist, und der durch Gießen von Aluminiumlegierung, wie etwa AC8A Al-Si Legierung, als Grundmaterial geformt wird. Wie in 1 bis 3 gezeigt wird, enthält der Kolben 1 einen Kolbenboden 2, ein Paar Schäfte 3, 3 (ein Schaftbereich), ein Paar Kolbenwände 4, 4 und einen Innenraum S. Der Kolbenboden 2 weist eine Bodenoberfläche 2a auf, die eine Brennkammer des Motors begrenzt. Die Schäfte 3, 3 erstrecken sich in Richtung nach unten, wie in 1 und 2 gezeigt, von einem unteren Ende des Kolbenbodens 2 auf jeweils einer Druckseite und einer Gegendruckseite in Form eines kreisförmigen Bogens. Die Kolbenwände 4, 4 erstrecken sich umlaufend zwischen den Schäften 3 und verbinden die Schäfte 3, so dass sie eine umlaufende Wand bilden, die den Innenraum S des Kolbens 1 umgibt. Der Innenraum S wird begrenzt durch den Kolbenboden 2, der das obere Ende des Innenraums verschließt, und die Kolbenschäfte 3 und Kolbenwände 4, die den Innenraum S umgeben.
Jede der Kolbenwände 4, 4 ist mit einem integrierten Bolzenauge 4a ausgebildet, welches eine Bolzenöffnung 4b enthält, die sich im Zentrum des Bolzenauges 4a öffnet. Die Bolzenaugen 4a, 4a der Kolbenwände 4, 4 sind ausgelegt, um beide Enden eines Kolbenbolzens (nicht gezeigt) zu tragen, welcher durch die Bolzenöffnungen 4b einzuführen ist.
Der Kolbenboden 2 enthält einen relativ dicken Wandbereich, der wie eine kreisförmige Scheibe geformt ist. Die Bodenoberfläche 2a ist mit einer Vertiefung (nicht gezeigt) ausgebildet, die die Brennkammerform bestimmt, und die einen Gereicht besitzt, der wie ein umgekehrtes M geformt ist. Die äußere umlaufende Oberfläche des Kolbenbodens 2 ist mit einer Mehrzahl von Kolbenringnuten 5, 6 und 7 ausgebildet, durch einen Maschinenbearbeitungsvorgang wie etwa Schneiden und Polieren. In diesem Beispiel sind die Ringnuten 5 und 6 jeweils Druckringnuten zum Fixieren von Druckringen 8 und 9. Die Kolbenringnut 7 ist eine Ölringnut zum Fixieren eines Ölrings 10.
Der Kolbenboden 2 enthält einen dicken Wandbereich 2b, einen dünnen Wandbereich 2c und einen Kühlkanal 11, der im dicken Wandbereich 2b und im dünnen Wandbereich 2c ausgebildet ist. Der Kühlkanal 11 ist im Kolbenboden 2 an einer Position ausgebildet, die von den Ringnuten 5 bis 7 umschlossen ist, und ist angeordnet, um den gesamten Kolbenboden 2 mit einem. Kühlöl wie etwa einem Schmiermittel zu kühlen, das durch den Kühlkanal 11 zirkuliert. Der dicke Wandbereich 2b und der dünne Wandbereich 2c sind innere Bereiche, die von den Ringnuten 5 bis 7 umschlossen werden. Der dicke Wandbereich 2b wird durch Erhöhen einer Wandstärke gebildet, und der dünne Wandbereich 2c ist ein Bereich, der durch Veringern der Wandstärke im Vergleich zum dicken Wandbereich 2b durch Entfernen der Oberflächenschicht des dicken Wandbereichs 2b gebildet wird.
Der dicke Wandbereich 2b wird jeweils in jedem der Bereiche oder Teile ”b” ausgebildet, in denen die Kolbenwände 4 ausgebildet sind, und der dünne Wandbereich 2c wird jeweils in jedem der Bereiche oder Teile ”a” ausgebildet, in denen die Schäfte 3 ausgebildet sind, wie in 1, 2 und 5 gezeigt. Die beiden dicken Wandbereiche 2b, 2b und die beiden dünnen Wandbereiche 2c, 2c sind alternierend um die Kolbenachse oder Mittellinie herum angeordnet und die Wandoberflächen der dicken und dünnen Wandbereiche 2b und 2c sind durchgehend verbunden.
Der Kühlkanal 11 ist ein ringförmiger Flüssigkeitsdurchlass, der in den dicken und dünnen Wandbereichen 2b und 2c ausgebildet ist, wie in 1 und 2 und in 4 und 6 gezeigt. Eine Öleinführöffnung 12 ist an einem unteren Bereich von einem der dicken Wandbereiche 2b ausgebildet. Das Kühlöl ”O”, welches von einer Öldüse 13 eingespritzt wird, wird durch die Oleinführöffnung 12 in den Kühlkanal 11 eingeleitet. Das Kühlöl wird im Kühlkanal 11 zirkulieren gelassen und wird durch eine Ablassöffnung (nicht gezeigt), die an einer vorbestimmten Position in der Umfangsrichtung ausgebildet ist, nach unten in den Innenraum S abgelassen.
Der Kühlkanal 11 ist im Querschnitt in der Umfangsrichtung nicht gleichförmig, wie in 5 und 6 gezeigt. Der Kühlkanal 11 dieses Beispiels enthält ein Paar Hauptdurchlaufsegmente 11a, 11a, und ein Paar Kanalsegmente 11b, 11b. Die Hauptdurchlaufsegmente 11a, 11a sind jeweils in den kolbenwandbildenden Bereichen a, a ausgebildet (die dicken Wandbereiche 2b, 2b), in denen jeweils die Kolbenwände 4, 4 ausgebildet sind. Die Kanalsegmente 11b, 11b sind jeweils in den schaftbildenden Bereichen b, b ausgebildet (die dünnen Wandbereiche 2c, 2c), in denen jeweils die Schäfte 3, 3 ausgebildet sind. Wie in 1, 2 und 6 gezeigt, ist die Querschnittsform des Kühlkanals 11 in jeder der Hauptdurchlaufsegmente 11a, 11a in die axiale Richtung des Kolbens 1 (Aufwärts- und Abwärtsrichtung) in Form eines gestreckten Kreises oder Ovals gestreckt. Dagegen ist die Querschnittsform des Kühlkanals 11 in jedem der Kanalsegmente 11b, 11b in Form eines Kreises oder ungestreckten Kreises, und damit ist die Querschnittsfläche des Kühlkanals 11 in den Kanalsegmenten 11b, 11b kleiner als in den Hauptdurchlaufsegmenten 11a, 11a. Die Breite W (radiale Breite) von jedem der Hauptdurchlaufsegmente 11a in der radialen Richtung des Kolbens ist im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser W von jedem der Kanalsegmente 11b.
Somit ist jedes Hauptdurchlaufsegment 11a in einem der entsprechenden dicken Wandbereiche 2b, 2b in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung gestreckt und damit in der Querschnittsfläche vergrößert. Im Gegensatz dazu ist jedes Kanalsegment 11b in einem der entsprechenden dünnen Wandbereiche 2c, 2c ausgebildet, um eine Querschnittsform zu besitzen, die in diesem Beispiel nicht gestreckt und nicht vergrößert ist, so dass die Querschnittsfläche der Kanalsegmente 11b, 11b kleiner ist als die Querschnittsfläche der Hauptdurchlaufsegmente 11a, 11a. Darüber hinaus ist die radiale Breite W der Hauptdurchlaufsegmente 11a, 11a im Wesentlichen gleich der radialen Breite (oder dem Innendurchmesser) W der Kanalsegmente 11b, 11b. In diesem Beispiel sind die Hauptdurchlaufsegmente 11a, 11a in der Kolbenaxialrichtung gestreckt, jedoch nicht in die Kolbenradialrichtung.
Wie in 1 und 4 gezeigt, ist jedes Kanalsegment 11b an einer versetzten Position ausgebildet, die von der Wandoberfläche des entsprechenden dünnen Wandbereichs 2c nach oben einen Abstand hat. In anderen Worten sind die Kanalsegmente 11b, 11b an der Position oder der Höhe ausgebildet, die höher liegt als die Position oder Höhe der Hauptdurchlaufsegmente 11a in Richtung der Kolbenbodenoberfläche 2a. Eine obere Innenwandoberfläche 11c jedes Kanalsegments 11b deckt sich teilweise mit einer oberen Innenwandoberfläche jedes Hauptdurchlaufsegments 11a in der Umfangsrichtung. Eine untere Innenwandoberfläche 11d jedes Kanalsegments 11b ist durchgehend mit einer unteren Innenwandoberfläche 11e jedes Hauptdurchlaufsegments 11a verbunden, so dass die Querschnittsfläche durchgehend und allmählich zwischen den Kanalsegmenten 11b, 11b, und den Hauptdurchlaufsegmenten 11a, 11a verändert wird.
Daher kann das Kühlöl, das durch die Öleinlassöffnung 12 in den Kühlkanal 11 eingeleitet wird, gleichmäßig im Kühlkanal 11 fließen und damit den Kolben 1 effizient kühlen.
Ein Abstand H zwischen der unteren Innenwandoberfläche 11d jedes Kanalsegments 11b und der oberen Innenwandoberfläche 7a der Ölringnut 7 ist größer oder gleich 3 mm. In diesem Beispiel ist die Höhe H ungefähr gleich 3 mm. Mit der Höhe, die auf gleich oder größer als 3 mm festgesetzt ist, ist es möglich, den Fluss von geschmolzenem Metal zwischen der Ölringnut 7 und den Kanalsegmenten 11b während des Gießens zu verbessern.
Eine Auslassöffnung oder Auslassöffnungen 14 sind ausgebildet, um die Ölringnut 7 und den Kolbeninnenraum S zu verbinden. Wie in 1 und 4 gezeigt, sind zwei Auslassöffnungen 14a und 14b radial durch Bohren in jeden der (sektoralen) schaftbildenden Bereiche a, a geöffnet.
Jede der Auslassöffnungen 14a und 14b ist eine kleine Öffnung, die einen kleinen Durchmesser besitzt und sich in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung von der Unterseite der Ölringnut 7 zur Innenwandoberfläche des dünnen Wandbereichs 2c erstreckt. Jede der Auslassöffnungen 14a oder 14b erstreckt sich in einer im Wesentlichen rechtwinkligen Richtung senkrecht zur Achse des Kolbens (im Wesentlichen in der horizontalen Richtung), so dass ein unteres Ende 14c und ein oberes Ende 14d der inneren Umfangsoberfläche der Auslassöffnung 14a oder 14b sich in Längsrichtung der Auslassöffnung im Wesentlichen in der horizontalen Richtung erstrecken, wie in 1 gezeigt. Das untere Ende 14c der inneren Umfangsoberfläche jeder Auslassöffnung 14a or 14b befindet sich an einer Position oder Höhe unterhalb der Position oder Höhe der oberen Innenoberfläche 7b der Ölringnut 7, wogegen das obere Ende 14d der inneren Umfangsoberfläche jeder Auslassöffnung 14a oder 14b sich an einer Position befindet, die ungefähr in der Mitte zwischen der oberen und unteren Seitenoberflächen 7a und 7b der Ölringnut 7 liegt.
Wenn der Kolben 1 in einer Zyilnderbohrung (nicht gezeigt) auf und ab gleitet, wird das Öl, welches vom Ölring 10 abgestreift wird, in der Ölringnut 7 gesammelt und durch die Auslassöffnungen 14a und 14b in den Innenraum S abgelassen.
Im so aufgebauten Kolben 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird das Kühlöl während des Maschinenbetriebs von der Öldüse 13 durch die Einlassöffnung 12 in den Kühlkanal 11 eingeleitet und veranlasst, im Kühlkanal 11 in der Umfangsrichtung um die Kolbenmittelachse zu fließen. Daher können der Kolbenboden 2 und der andere Teil des Kolbens 1 effizient gekühlt werden.
Der Kühlkanal 11 gemäß dieser Ausführungsform wird aus zwei Hauptdurchlaufsegmenten 11a gebildet, die jeweils in den Bereichen oder Sektoren ”b”, welche die Kolbenwände bilden, ausgebildet sind, wobei sie einander diametral über die Kolbenmittelachse gegenüberliegen, und aus zwei Kanalsegmenten 11b, die jeweils in den Bereichen oder Sektoren ”a”, welche die Schäfte bilden, ausgebildet sind, wobei sie einander diametral über die Kolbenmittelachse gegenüberliegen. Insbesondere sind die Kanalsegmente 11b in der Querschnittsgröße reduziert, so dass es möglich ist, den dünnen Wandbereich oder die Bereiche 2c durch Vertiefen der inneren Oberfläche in Richtung des äußeren Umfangs des Kolbenbodens oder durch Entfernen eines inneren Oberflächenteils zu formen. Daher ist es möglich, jede der Auslassöffnungen 14a und 14b durch einen Bohrvorgang zu formen im Wesentlichen in einer rechtwinkligen Richtung senkrecht zur Kolbenmittelachse oder in einer horizontalen Richtung parallel zu einer imaginären transversalen Ebene, zu der die Kolbenmittelachse senkrecht steht, ohne die Bohrrichtung zu weit zu neigen. Somit wird der Arbeitsgang zum Formen der Auslassöffnungen vereinfacht.
Im Fall eines Kolbens eines Vergleichsbeispiels einer früheren Technologie ist der gesamte innere Umfang des Kolbenbodens zu einer dicken Wand verdickt, um den Kühlkanal auszubilden. Folglich ist es zum Formen der Auslassöffnungen nötig, den Bohrvorgang in einer geneigten Richtung schräg nach unten mit einem relativ großen Neigungswinkel von der Ölringnut zum Innenraum des Kolbens auszuführen, um den dicken Wandbereich zu meiden. Daher ist der Vorgang des Positionierens eines Bohrwerkzeugs schwierig, und der Bohrvorgang ist aufwändig und von geringer Effizienz.
Im Gegensatz dazu können die Auslassöffnungen mit dem Kühlkanal 11 gemäß dieser Ausführungsform, der in der Umfangsrichtung die ungleichmäßige Querschnittsform besitzt, im dünnen Wandbereich 2c geöffnet werden. Daher ist es möglich, die Auslassöffnungen 14a und 14b in der Bohrrichtung, die im Wesentlichen horizontal ist, ohne zu starke Neigung des Bohrwerkzeugs zu formen. Daher kann der Aufbau des Kolbens gemäß dieser Ausführungsform den Vorgang des Formens der Auslassöffnungen vereinfachen, die Effizienz des Bohrvorgangs verbessern und die Herstellungskosten reduzieren.
Außerdem bewirken die dünnen Wandbereiche 2c, dass das Gewicht des Kolbens 1 reduziert wird. Daher wird die Massenträgheit des Kolbens 1 reduziert, und das Gleitvermögen des Kolbens 1 in der Zylinderbohrung wird verbessert.
Die dünnen Wandbereiche 2c bewirken, dass die Festigkeit der Kolbenschäfte 3 reduziert wird. Daher ist es möglich, Kolbengeräusche oder Geräusche vom Schlagen des Kolbens gegen die innere Oberfläche der Zylinderbohrung aufgrund von Abweichungen des Schafts nach innen insbesondere auf der Druckseite während der Bewegung des Kolbens 1 vom oberen Todpunkt zum unteren Todpunkt zu unterdrücken.
7 ist ein Graph, der experimentelle Ergebnisse für die Verifikation der Abweichung in der radialen Richtung für den Schaft 3 der Druckseite, der an die Wandoberfläche der Zylinderbohrung angrenzt, zeigt, wenn die Länge oder der Abstand von der unteren Seitenoberfläche 7b der Ölringnut 7 zur Höhenposition des Schafts 3 variiert wird. 7 zeigt die Abweichung oder das Abweichungsmaß (rautenförmige Punkte) des Schafts 3 des Kolbens gemäß dieser Ausführungsform im Vergleich zu der Abweichung (quadratische Punkte) des Schafts im Vergleichsbeispiel, welches keine dünnen Wandbereiche 2c besitzt. Wie in 7 gezeigt, ist die Abweichung des Schafts 3 um ungefähr 10% erhöht im Vergleich zum Vergleichsbeispiel. Diese Erhöhung der Abweichung wird als Folge der veringerten Festigkeit des Schafts aufgrund der Ausbildung der dünnen Wandbereiche 2c angesehen. Somit kann der Kolben gemäß dieser Ausführungsform die Kolbengeräusche im Vergleich zum Vergleichsbeispiel effizient reduzieren, wie in 7 gezeigt.
Die Hauptdurchlaufsegemente 11a und die Kanalsegmente 11b sind durchgehend und gleichmäßig verbunden, so dass sie einen durchgehenden Durchlauf bilden, der sich in Umfangsrichtung um die Kolbenmittelachse erstreckt. Daher kann der Kühlkanal 11 das Kühlöl gleichmäßig leiten und den Kolbenboden 2 effizient kühlen. Außerdem verstärkt der Kühlkanal 11, der die ungleichmäßige Querschnittsgröße besitzt, welche zwischen den Hauptdurchlaufsegmenten 11a und den Kanalsegmenten 11b variiert, den Vorgang des Wärmeaustauschs des Kühlöls im Kühlkanal 11 und verbessert die Effizienz des Kühlens des Kolbenbodens 2.
Die Auslassöffnungen 14a und 14b sind durch die dünnen Wandbereiche 2c hindurch geöffnet, so dass die Längen der Auslassöffnungen verringert sind. Somit können die verkürzten Auslassöffnungen das Öl, welches in der Ölringnut 7 gesammelt wird, effizient in den Innenraum S des Kolbens ablassen.
[Zweite Ausführungsform]
8 zeigt einen Teil eines Kolbens gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der grundsätzliche Aufbau des Kolbens 1 gemäß der zweiten Ausführungsform ist der gleiche wie der der ersten Ausführungsform. Anders als in der ersten Ausführungsform ist in der zweiten Ausführungsform jede der Auslassöffnungen 14a und 14b in einer leicht geneigten Richtung schräg nach unten von der Ölringnut 7 zum Innenraum S des Kolbens ausgebildet.
Auf diese Weise ist die Längsrichtung von jeder der Auslassöffnungen 14a oder 14b nicht unbedingt horizontal. Jede Auslassöffnung kann leicht geneigt und in der leicht geneigten Richtung schräg nach unten in Richtung des Innenraums S ausgebildet sein. Somit ist es möglich, die Flexibilität oder den Freiheitsgrad für den Bohrvorgang zu erhöhen.
Der Kolben gemäß der zweiten Ausführungsform ist in anderen Aspekten im Wesentlichen identisch mit dem Kolben der ersten Ausführungsform, einschließlich des Aufbaus des Kühlkanals 11. Entsprechend kann die zweite Ausführungsform Funktionen und Wirkungen ähnlich denen der ertsen Ausführungsform aufweisen.
[Weitere Ausführungsformen]
9 bis 11 zeigen Variationsbeispiele gemäß weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In diesen Variationsbeispielen sind die Querschnittsformen der Hauptdurchlaufsegemente 11a und der Kanalsegmente 11b verändert.
Im in 9 gezeigten Kühlkanal 11 ist die Querschnittsform der Kanalsegmente 11b die gleiche wie in den vorangegangenen Ausführungsformen, wogegen die Querschnittsform der Hauptdurchlaufsegmente 11a verändert ist. Wie in 9 gezeigt, ist das Hauptdurchlaufsegment 11a von der Position des Kanalsegments 11b aus nach unten verlängert, und außerdem seitwärts im unteren Bereich des Hauptdurchlaufsegments 11a vergrößert. Jedes der Hauptdurchlaufsegmente 11a enthält den oberen Bereich, der den Innendurchmesser oder die Innenbreite besitzt, welche im Wesentlichen der des Kanalsegments 11b gleicht, und den unteren Bereich, der seitwärts oder radial vergrößert ist, so dass er einen Innendurchmesser oder eine Innenbreite besitzt, welche größer als die des Kanalsegments 11b ist (sowohl auf der radial äußeren Seite als auch auf der radial inneren Seite). Daher kann der Kühlkanal 11 im Beispiel aus 9 einen ausreichenden Kühlölfluss sicherstellen und die Effizienz des Wärmeaustauschs verbessern.
Im in 10 gezeigten Kühlkanal 11 ist die Querschnittsform der Kanalsegmente 11b die gleiche wie in den vorangegangenen Ausführungsformen, wogegen die Querschnittsform der Hauptdurchlaufsegmente 11a verändert ist. Wie in 10 gezeigt, ist das Hauptdurchlaufsegment 11a von der Position des Kanalsegments 11b aus nach unten verlängert, und außerdem im unteren Bereich des Hauptdurchlaufsegments 11a nach innen vergrößert. Jedes der Hauptdurchlaufsegmente 11a enthält den oberen Bereich, der den Innendurchmesser oder die Innenbreite besitzt, die im Wesentlichen der des Kanalsegments 11b gleicht, und den unteren Bereich, der radial nach innen vergrößert ist, so dass er den Innendurchmesser oder die Innenbreite besitzt, welche größer ist als die des Kanalsegments 11b. Daher kann auch der Kühlkanal 11 im Beispiel aus 10 einen ausreichenden Kühlölfluss sicherstellen und die Effizienz des Wärmeaustauschs verbessern.
Im in 11 gezeigten Kühlkanal 11 ist jedes der Hauptdurchlaufsegmente 11a wie in der ersten Ausführungsform nach unten verlängert, wogegen jedes der Kanalsegmente 11b radial nach innen verlängert ist. Die Höhe oder axiale Position der Kanalsegmente 11b ist gleich der Höhe der Hauptdurchlaufsegmente 11a, und die seitliche Länge L der Kanalsegmente 11b ist im Wesentlichen gleich der vertikalen Länge L1 der Hauptdurchlaufsegmente 11a. Entsprechend ist die Querschnittsfläche der Kanalsegmente 11b im Wesentlichen gleich der Querschnittsfläche der Hauptdurchlaufsegmente 11a. Ansonsten ist der Aufbau dieses Variationsbeispiels der gleiche wie der der ersten Ausführungsform.
Somit ist der Kühlkanal 11, der keine wesentliche Änderung in der Querschnittsgröße des Flüssigkeitsdurchlaufs zwischen Hauptdurchlaufsegmenten 11a und Kanalsegmenten 11b besitzt, in der Lage, eine größere Menge des Kühlöls gleichmäßig zirkulieren zu lassen und dadurch die Kühlleistung zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung ist nicht begrenzt auf die vorangegangenen Ausführungsformen und Beispiele. Zum Beispiel können die Querschnittsformen der Hauptdurchlaufsegmente 11a und der Kanalsegmente 11b in Übereinstimmung mit den Querschnittsformen der dicken und dünnen Wandbereiche 2b und 2c weiter modiziert werden. Außerdem ist die vorliegende Erfindung anwendbar auf Verbrennungskraftmaschinen verschiedener Arten wie etwa Reihenmotoren, V-Motoren und Boxermotoren.
Gemäß den Ausführungsformen und Variationen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, folgende technische Konzepte oder Ideen abzuleiten.
Gemäß einem technischen Konzept ”a” erstreckt sich die Auslassöffnung in eine im Wesentlichen zu einer Kolbenaxiallinie rechtwinkligen Richtung von der unteren Oberfläche der Ölringnut zum Innenraum des Kolbens, und der Kolbenboden enthält einen verdünnten Bereich (besitzt eine reduzierte Wandstärke), in welcher die Auslassöffnung zum Innenraum geöffnet ist. Dieser Kolbenaufbau kann den Vorgang des Öffnens der Auslassöffnung, bzw. der Auslassöffnungen erleichtern und die Ausführung des Ölablassens aus der Ölringnut zum Kolbeninnenraum durch Verringern der Länge der Auslassöffnung mit dem verdünnten Bereich oder dem dünnen Wandbereich verbessern. Außerdem bewirkt der verdünnte Bereich, dass das Gewicht des Kolbens reduziert wird, dass die Festigkeit des Schaftbereichs verringert wird und damit die Kolbengeräusche reduziert werden.
Gemäß einem technischen Konzept ”b” ist das Kanalsegment in einem Bereich oder Sektor ausgebildet, in dem der Schaftbereich ausgebildet ist. Gemäß einem technischen Konzept ”c” ist das Kanalsegment in jedem des ersten und zweiten Bereichs ausgebildet, wobei der erste Bereich oder Sektor ein Bereich ist, in dem ein erster Kolbenschaft auf einer Druckseite ausgebildet ist, und der zweite Bereich oder Sektor ein Bereich ist, in dem ein zweiter Kolbenschaft auf einer Gegendruckseite ausgebildet ist. Gemäß einem technischen Konzept ”d” enthält der Kühlkanal das Kanalsegment und ein Hauptdurchlaufsegment, welches mit dem Kanalsegment verbunden ist, um einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Flüssigkeitsdurchlauf zu bilden; das Kanalsegment besitzt eine Querschnittsform, die sich von einer Querschnittsform des Hauptdurchlaufsegments unterscheidet; und eine innere Umfangsoberfläche des Kanalsegments ist gleichmäßig und durchgehend mit einer inneren Umfangsoberfläche des Hauptdurchlaufsegments verbunden. Daher kann der Kolbenaufbau gemäß der Erfindung mit den unterschiedlichen Querschnittsformen des Kanalsegments und des Hauptdurchlaufsegments einen Effekt des Bewegens des Kühlöls liefern und damit den Vorgang des Wärmeaustauschs verstärken.
Gemäß einem technischen Konzept ”e” ist eine Querschnittsfläche des Kanalsegments im Wesentlichen gleich einer Querschnittsfläche des Hauptdurchlaufsegments. Gemäß einem technischen Konzept ”f” erstreckt sich die Auslassöffnung in einer leicht geneigten Richtung in Bezug auf eine Richtung rechtwinklig zu einer Kolbenachse. Daher kann die Auslassöffnung mit einem kleinen Neigungswinkel innerhalb eines Bereichs, welcher den maschinellen Bearbeitungsvorgang gemäß der Anforderung zur Gestaltung nicht maßgeblich beeinflußt, geöffnet werden. Gemäß einem technischen Konzept ”g” wird die Ölringnut durch obere und untere Seitenwandoberflächen begrenzt, die einander in einer axialen Richtung des Kolbens gegenüberstehen, und eine untere Wandoberfläche, welche die obere und untere Seitenoberfläche verbindet, so dass eine ungefähr rechtwinklige Querschnittsform gebildet wird; und die Auslassöffnung erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur oberen und unteren Seitenoberfläche. Gemäß einem technischen Konzept ”h” ist das Kanalsegment in einer axialen Richtung des Kolbens zur Kolbenbodenoberfläche hin gebogen. Gemäß einem technischen Konzept ”i” enthält der Kühlkanal ein Hauptdurchlaufsegment und das Kanalsegment, welches mit dem Hauptdurchlaufsegment verbunden ist (um einen durchgehenden ringförmigen Durchlauf oder einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Durchlauf zu bilden) und welches eine Querschnittsfläche besitzt, die im Wesentlichen gleich einer Querschnittsfläche des Hauptdurchlaufsegments ist; und das Kanalsegment ist in einer axialen Richtung des Kolbens zur Kolbenbodenoberfläche hin gebogen. Der Kühlkanal, welcher keine wesentliche Änderung in der Querschnittsgröße aufweist, kann bewirken, dass eine ausreichende Menge des Kühlöls gleichmäßig fließt.
Gemäß einem technischen Konzept ”j” befindet sich ein oberster Bereich (11c) der inneren Umfangsoberfläche des Kanalsegments auf einer Höhe, die im Wesentlichen gleich einer Höhe eines obersten Bereichs des Hauptdurchlaufsegments ist. zum Beispiel ist ein (vertikaler oder axialer) Abstand von einer imaginären transversalen Ebene, die sich auf der Höhe der Kolbenbodenoberfläche (2a) befindet und die eine Ebene ist, auf der die Kolbenmittelachse senkrecht steht, zu (dem obersten Bereich von) dem Kanalsegment (11b, 11b) im Wesentlichen gleich einem (vertikalen oder axialen) Abstand von der imaginären transversalen Ebene auf der Höhe der Kolbenbodenoberfläche (2a) zu (dem obersten Bereich von) dem Hauptdurchlaufsegment (11a, 11a). Gemäß einem technischen Konzept ”k” ist eine Breite des Kanalsegments in einer Richtung senkrecht zur Kolbenachse im Wesentlichen gleich einer Breite des Hauptdurchlaufsegments in der Richtung senkrecht zur Kolbenachse. Gemäß einem technischen Konzept ”l” ist eine Breite des Kanalsegments in einer Richtung senkrecht zur Kolbenachse größer als eine Breite des Hauptdurchlaufsegments in der Richtung senkrecht zur Kolbenachse. Gemäß einem technischen Konzept ”m” ist eine Querschnittsfläche des Kanalsegments kleiner als eine Querschnittsfläche des Hauptdurchlaufsegments. Gemäß einem technischen Konzept ”n” besitzt das Hauptdurchlaufsegment eine langgestreckte Querschnittsform, die in einer Kolbenachsenrichtung verlängert ist. Gemäß einem technischen Konzept ”o” ist eine Breite des Kanalsegments in einer Richtung senkrecht zur Kolbenachse größer als eine Breite des Hauptdurchlaufsegments in der Richtung senkrecht zur Kolbenachse. Gemäß einem technischen Konzept ”p” ist eine Länge des Kanalsegments in einer Kolbenachsenrichtung kleiner als eine Länge des Hauptdurchlaufsegments in der Kolbenachsenrichtung.
Gemäß einem Aspekt der dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist ein Kolben auf: einen Kolbenboden, der eine Kolbenbodenoberfläche bzw. obere Oberfläche enthält; einen Schaftbereich, der sich vom Kolbenboden nach unten erstreckt; und eine Ölringnut. Der Kolben weist weiter eine Auslassöffnung und einen Kühlkanal auf. Die Auslassöffnung erstreckt sich von der Ölringnut zu einem Innenraum des Kolbens. Der Kühlkanal ist im Kolbenboden ausgebildet, um ein Kühlmittel zirkulieren zu lassen (um eine Kolbenmittellinie oder Kolbenachse herum). Der Kühlkanal enthält ein Hauptdurchlaufsegment und ein Kanalsegment, welches mit dem Hauptdurchlaufsegment verbunden ist, um einen ringförmigen oder umlaufenden Durchlauf zu formen, und welches sich oberhalb der Auslassöffnung befindet (in Richtung Kolbenbodenoberfläche). Das Hauptdurchlaufsegment ist in eine Richtung nach unten, weg von der Kolbenbodenoberfläche, langgezogen, wogegen das Kanalsegment nicht in die Richtung nach unten langgezogen ist.
Wie vorgehend erklärt, weist ein Kolben gemäß einem anderen Aspekt der dargestellten Ausführungsformen auf: einen Kolbenboden, der eine Kolbenbodenoberfläche bzw. eine obere Oberfläche enthält; einen Schaftbereich, der sich vom Kolbenboden nach unten erstreckt; und eine Ölringnut. Der Kolben weist weiter eine Auslassöffnung und einen Kühlkanal auf. Die Auslassöffnung erstreckt sich von der Ölringnut zu einem Innenraum des Kolbens, um ein Schmieröl aus der Ölringnut in den Innenraum abzulassen. Der Kühlkanal ist ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Flüssigkeitsdurchlauf oder ringförmiger Flüssigkeitsdurchlauf, der im Kolbenboden auf einem Niveau oder einer Höhe zwischen der Kolbenbodenoberfläche und der Ölringnut ausgebildet und angeordnet ist, um ein Kühlöl zur Kühlung des Kolbenbodens zu führen. In den dargestellten Beispielen enthält der Kolbenboden (2) eine obere Wand, die die Kolbenbodenoberfläche (2a) enthält, und eine Umfangswand, welche mit einer Ringpartie ausgebildet ist, der die Ölringnut (7) enthält. Die Umfangswand enthält einen ringförmigen Innenwandbereich, der die Ölringnut und den Innenraum voneinander trennt und der einen dicken Wandbereich und einen dünnen Wandbereich enthält. Die Auslassöffnung ist im dünnen Wandbereich ausgebildet. Der Kühlkanal enthält ein Hauptdurchlaufsegment, welches im dicken Wandbereich ausgebildet ist, und ein Kanalsegment, welches im dünnen Wandbereich ausgebildet und so geformt ist, dass es eine vertikale Länge besitzt, die kleiner ist als die vertikale Länge des Hauptdurchlaufsegments.
In den dargestellten Beispielen enthält der Kolbenboden (2) eine obere Wand, die die Kolbenbodenoberfläche (2a) enthält, eine äußere Umfangswand, die mit einer Ringpartie ausgebildet ist, welche eine Ölringnut (7) enthält, und einen inneren (tieferliegenden) Eckbereich (2b, 2c), der eine innere den Innenraum (S) begrenzende Oberfläche enthält. Der innere Eckbereich (2b, 2c) ist zwischen der oberen Wand und der äußeren Umfangswand des Kolbens ausgebildet. Der innere Eckbereich wölbt sich in den Innenraum (S) des Kolbens. Der innere Eckbereich (2b, 2c) wird mit dem Kühlkanal (zumindest einem Teil davon) ausgebildet. Der innere Eckbereich enthält einen dünnen Wandbereich oder verdünnten Bereich (2c), der in einer radialen Richtung nach außen zur Ölringnut (7) hin vertieft und mit der Auslassöffnung ausgebildet ist. Der dünne Wandbereich (2c) kann sowohl in einer Aufwärtsrichtung zur Kolbenbodenoberfläche (2a) hin als auch in einer radialen Richtung von der inneren Oberfläche des übrigen Bereichs (2b) des inneren Eckbereichs nach außen vertieft sein. Die Auslassöffnung ist im dünnen Wandbereich ausgebildet. Der Kühlkanal enthält ein Hauptdurchlaufsegment, welches im dicken Wandbereich ausgebildet ist, und ein Kanalsegment, welches im dünnen Wandbereich ausgebildet ist. Vorzugsweise erstreckt sich das Hauptdurchlaufsegment von einer vorbestimmten höheren Position nach unten zu einer ersten tieferen Position, und das Kanalsegment erstreckt sich von der vorbestimmten höheren Position nach unten zu einer zweiten tieferen Position, welche höher liegt als die erste tiefere Position.
Die Auslassöffnung erstreckt sich in einer horizontalen Richtung, welche eine Richtung ist, die im Wesentlichen parallel zu einer imaginären transversalen Ebene liegt, die eine Ebene ist, zu der die Kolbenmittelachse senkrecht oder in einer leicht geneigten, von der Ölringnut zum Innenraum leicht schräg verlaufenden Richtung steht.
Diese Anmeldung basiert auf einer früheren japanischen Patentanmeldung Nummer 2013-58883 , eingereicht am 21. März 2013. Der vollständige Inhalt dieser japanischen Patentanmeldung wird hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht.
Obwohl die Erfindung vorgehend unter Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die vorgehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Abwandlungen und Veränderungen der vorgehend beschriebenen Ausführungsformen werden Fachleuten auf dem Gebiet angesichts der vorgehenden Unterweisungen einfallen. Neben der vorstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird ergänzend explizit auf die zeichnerische Offenbarung in den 1 bis 11 Bezug genommen. Der Geltungsbereich der Erfindung wird unter Bezug auf die folgenden Ansprüche festgelegt.
Zusammenfassend weist ein Kolben für eine Verbrennungskraftmaschine einen Boden, einen Schaftteil, der sich vom Boden erstreckt, und eine Ölringnut auf. Der Kolben weist weiter eine Auslassöffnung und einen Kühlkanal auf. Die Auslassöffnung erstreckt sich von der Ölringnut zu einem Innenraum des Kolbens aus. Der Kühlkanal ist im Boden auf einer Höhe oberhalb der Ölringnut ausgebildet und angeordnet, um ein Kühlöl zu leiten. Der Kühlkanal enthält ein Kanalsegment, welches sich nahe der Auslassöffnung befindet und welches so geformt ist, dass es eine gebogene Form besitzt, um die Auslassöffnung zu umgehen.
Bezugszeichenliste

O: Schmieröl bzw. Kühlöl
1: Kolben
2: Kolbenboden
2a: Kolbenbodenoberfläche
2b: dicker Wandbereich
2c: dünner Wandbereich
3: Schaftbereich
4: Kolbenwände
4a: Bolzenauge
4b: Bolzenöffnung
5, 6: Ringnuten
7: Ölringnut
7a, 7b: Seitenoberflächen
8, 9: Druckringe
10: Ölring
11: Kühlkanal
11a: Hauptdurchlaufsegment
11b: Kanalsegment
11c, 11d: Kanal-Innenwandoberflächen
12: Öleinführöffnung
13: Öldüse
14: Auslassöffnung
14a, 14b: Auslassöffnungen
14c, 14d: Enden der inneren Umfangsoberfläche der Auslassöffnung
S: Kolbeninnenraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009-221900 A [0002]
JP 2009-281387 A [0002]
JP 2013-58883 [0062]

Claims

Kolben (1) für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei der Kolben aufweist: einen Kolbenboden (2), der eine Bodenoberfläche (2a) umfasst, der eine Brennkammer begrenzt; einen Schaftbereich (3), der sich von einem äußeren Umfang des Kolbenbodens erstreckt; eine Ölringnut (7), die in einem äußeren Umfang des Kolbenbodens (2) ausgebildet ist; eine Auslassöffnung (14a, 14b), die sich durch eine untere Wand der Ölringnut (7) erstreckt und die Ölringnut (7) mit einem inneren Raum (S) des Kolbens verbindet; und einen Kühlkanal (11), der in Form eines kreisförmigen Rings im Kolbenboden (2) am Kolben zwischen der Bodenoberfläche (2a) und der Ölringnut (7) ausgebildet und angeordnet ist, um ein Kühlöl zu führen; wobei der Kühlkanal (11) ein Kanalsegment (11b) aufweist, welches sich nahe der Auslassöffnung (14a, 14b) befindet und in gebogener Form ausgebildet ist, um die Auslassöffnung zu umgehen.
Kolben nach Anspruch 1, wobei sich die Auslassöffnung (14a, 14b) in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu einer Kolbenaxiallinie von einer unteren Oberfläche der Ölringnut (7) zum Innenraum (S) des Kolbens (1) erstreckt, und der Kolbenboden (2) einen verdünnten bzw. dünneren Bereich (2c) aufweist, in welchem die Auslassöffnung (14a, 14b) zum Innenraum (S) hin geöffnet ist.
Kolben nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kanalsegment (11b) in einer Region (a) ausgebildet ist, in welcher der Schaftbereich (3) ausgebildet ist.
Kolben nach Anspruch 1, wobei der Kühlkanal (11) das Kanalsegment (11b) aufweist und ein Hauptdurchlaufsegment (11a), das mit dem Kanalsegment verbunden ist, um einen sich umlaufend erstreckenden Flüssigkeitsdurchlass zu bilden; wobei das Kanalsegment (11b) eine Querschnittsform aufweist, die unterschiedlich ist von einer Querschnittsform des Hauptdurchlaufsegments (11a); und eine innere umlaufende Oberfläche des Kanalsegments (11b) übergangslos mit einer inneren umlaufenden Oberfläche des Hauptdurchlaufsegments (11a) verbunden ist.
Kolben nach Anspruch 4, wobei ein Querschnittsbereich des Kanalsegments (11b) im Wesentlichen gleich einem Querschnittsbereich des Hauptdurchlaufsegments (11a) ist.
Kolben nach Anspruch 5, wobei eine Breite des Kanalsegments (11b) in einer Richtung senkrecht zur Kolbenachse größer ist als eine Breite des Hauptdurchlaufegments (11a) in der Richtung senkrecht zur Kolbenachse.
Kolben nach Anspruch 5, wobei eine Länge des Kanalsegments (11b) in einer Kolbenachsenrichtung kleiner ist als eine Länge des Hauptdurchlaufsegments (11a) in der Kolbenachsenrichtung.
Kolben nach Anspruch 1, wobei der Kühlkanal (11) ein Hauptdurchlaufsegment (11a) enthält und das Kanalsegment (11b), welches mit dem Hauptdurchlaufsegment (11a) verbunden ist und welches einen Querschnittsbereich hat, der im Wesentlichen gleich ist wie ein Querschnittsbereich des Hauptdurchlaufegments; und wobei das Kanalsegment in Richtung der Bodenoberfläche geneigt in einer axialen Richtung des Kolbens verläuft.
Kolben nach Anspruch 4, wobei sich ein oberster Bereich (11c) der inneren Umfangsoberfläche des Kanalsegments (11b) auf einer Höhe befindet, die im Wesentlichen gleich ist wie eine Höhe eines obersten Bereichs des Hauptdurchlaufsegements (11a).
Kolben nach Anspruch 4, wobei ein Querschnittsbereich des Kanalsegments (11b) kleiner ist als ein Querschnittsbereich des Hauptdurchlaufsegments (11a).