DE1191176B

DE1191176B - Kolben fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1191176B
Application number: DEM54176A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Maier; Dipl-Ing Julius Liebel
Original assignee: Mahle GmbH; MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: Mahle GmbH; MAN AG
Priority date: 1962-09-08
Filing date: 1962-09-08
Publication date: 1965-04-15
Also published as: US3161188A

Description

Kolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Kolben für Brennkraftmaschinen, insbesondere in geschmiedeter Ausführung, in deren Kopfteil aus windschief zur Kolbenlängsachse verlaufenden, miteinander in Verbindung stehenden Bohrungen gebildete Kühlmittelkanäle vorgesehen sind.
Es ist eine derartige Kolbenbauart bekannt, bei welcher von mehreren Stellen der dem Brennraum zugewandten Fläche des Kolbenbodens je zwei Bohrungen ausgehen, die zusammen ein Kanalsystem bilden, das mit je einer Zu- und Abflußbohrung in Verbindung steht. Um zu verhindern, daß aus diesem Kanalsystem Kühlmittel in den Brennraum austritt, ist es bei dieser Bauart erforderlich, die brennraumscitigen Enden der Bohrungen durch Stopfen zu verschließen. Dabei ist es unangenehm, daß die Stopfen gerade an der thermisch am höchsten belasteten Stelle des Kolbens untergebracht werden müssen, und es ist schwierig, sie im Kolbenkörper so zu verankern, daß sie sich unter dem Einfluß der auftretenden Massenkräfte nicht lockern oder gar lösen: Bei einer anderen bekannten Kolbenbauart sind Kühlmittelkanäle bildende Bohrungen vom Umfang des Kolbens her als Kreissehnen so gebohrt, daß sie in einer Querschnittsebene des Kolbens liegen und zusammen ein offenes oder geschlossenes Vieleck bilden, dem in den Seitenwänden des Kolbens liegende Zu- und Abflußleitungen zugeordnet sind. Diese Bauart, bei welcher ebenfalls Verschlußstopfen erforderlich sind, ist gegenüber der vorher beschriebenen insofern günstiger, als bei ihr die Verschlußstopfen im Abstand von der dem Verbrennungsraum zugewandten Fläche des Kolbenbodens, also an einer thermisch weniger stark beanspruchten Stelle liegen und senkrecht zur Kolbenlängsachse und den angreifenden Massenkräften gerichtet sind. Nachteilig ist es bei ihr jedoch, daß auch die Kanäle in dieser Richtung liegen und daß es daher nicht möglich ist, die bei der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens auftretende Trägheitswiderstände zur Förderung des Kühlmittels durch die Kanäle nutzbar zu machen.
Die vorliegende Erfindung vereinigt die Vorteile der beiden bekannten Kolbenbauarten, ohne ihre Nachteile aufzuweisen. Sie besteht darin, daß bei einem Kolben der eingangs erwähnten Art je zwei Bohrungen von einer unterhalb des Übergangs vom Kolbenboden in den Kolbenmantel liegenden Stelle des letztren ausgehend, schräg in Richtung auf die dem Brennraum zugewandte Fläche des Kolbenbodens verlaufen, im Boden unterhalb dieser Fläche zusammentreffen und enden, und zwischen je einem im Kolbenmantel und im Kolbenboden verlaufenden Abschnitt durch den Kolbenhohlraum angeschnitten sind. Zum Durchleiten des Kühlmittels dienen dabei nur die im Kolbenboden verlaufenden Abschnitte der Bohrungen. Da diese in den Kolbenhohlraum münden, ist es möglich, daß das Kühlmittel in an sich bekannter Weise in freiem Strahl durch Düsen in die Bohrungen gespritzt werden kann, wobei die Neigung der Bohrungen zur Kolbenlängsachse sowohl das Einspritzen als auch die Weiterleitung des Kühlmittels innerhalb der Bohrung erleichtert. Die im Kolbenmantel verlaufenden Bohrungsabschnitte, welche nur aus ferfigungstechnischen Gründen vorgesehen sind, müssen nicht durch Stopfen verschlossen werden. Es wird also der weitere Vorteil erreicht, daß das Anbringen von Teilen, die sich beim Betrieb des Kolbens lockern körnten. entbehrlich ist.
Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben, von dem F i g. 1 einen Längsschnitt nach der gebrochenen Linie 1-I der F i g. 2 und F i g. 2 einen längs der gebrochenen Linie II-11 der F i g. 1 geführten Querschnitt zeigt.
Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen geschmiedeten Leichtmetallkolben, in dessen Kolbenboden 1 ein rotationssymmetrischer Brennraum 2 untergebracht ist. Die dem Brennraum benachbarte Bodenzone soll durch öl gekühlt werden, das durch eine nicht gezeichnete Düse um Sinne des Pfleiles 3 in den Kolbenhohlraum gespritzt wird. Zu diesem Zweck sind, ausgehend von in der zur Kolbenbolzenachse senkrechten Symmetrieebene des Kolbens liegenden Öffnungen 4 und 4' des Kolbenmantels 5 Bohrungen vorgesehen, welche schräg in Richtung auf die dem Brennraum 2 zugekehrte Fläche des Kolbenbodens 1 verlaufen, im Kolbenboden unterhalb dieser Fläche zusammentreffen und enden und durch den Kolbenhohlraum angeschnitten sind, so daß jede Bohrung in je einen im Kolbenmantel 5 verlaufenden Bohrungsabschnitt 6 bzw. 6' und einen im Kolbenboden 1 verlaufenden Bohrungsabschnitt 7 bzw. 7' durch den Kolbenhohlraum unterteilt ist. Voraussetzung dafür ist, daß die Öffnungen 4 und 4' unterhalb des Überganges vom Kolbenboden 1 in den Kolbenmantel 5 und vorzugsweise auch unterhalb der Ringzone liegen, in welcher die zur Aufnahme von Verdichtungs- und ölabstreifringen dienenden Ringnuten 8 bzw. 9 angeordnet sind.
Die Bohrungsabschnitte 7 und 7' bilden zwei Kühlölkanäle mit je einer Eintrittsöffnung 10 und einer Austrittsöffnung 10'. Sie werden vom Kühlöl im Sinne der eingezeichneten Pfleile durchflossen. Die inneren Begrenzungsflächen der Kolbenwände laufen trichterartig auf die Eintrittsöffnungen 10 zu, so daß diese an den höchstgelegenen Stellen des Kolbenhohlraumes liegen und das auftreffende Öl ohne starke Umlenkung in die Bohrungsabschnitte 7, 7' gelangen kann.
Im Bereich der Öffnungen 11 und 11', über welche die Bohrungsabschnitte 6 und 6' mit dem Kolbenhohlraum in Verbindung stehen, ist die innere Begrenzungsfläche der Kolbenwand zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß sie aus den Öffnungen 10 und 10' zurückfließendes Öl von den Bohrungsabschnitten 6 und 6' ablenkt. In der rechten Hälfte der F i g. 1 ist das durch eine Wandzone 12' erreicht, welche die Öffnung 11' dachartig überragt. Trotzdem in die Bohrungsabschnitte 6 und 6' gelangendes und bei den Öffnungen 4 bzw. 4' austretendes öl kann gegebenenfalls über Rücklaufkanäle 13 abgeführt werden. Die Bewegung des Öles in den Bohrungsabschnitten 7 und 7' wird durch die Massenwirkung beim Hin- und Rückgang des Kolbens wirksam unterstützt.

Claims

Patentansprüche: 1. Kolben für Brennkraftmaschinen, inbesondere in geschmiedeter Ausführung, in dessen Kopfteil aus windschief zur Kolbenlängsachse verlaufenden, miteinander in Verbindung stehenden Bohrungen gebildete Kühlmittelkanäle vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Bohrungen von einer unterhalb des Übergangs vom Kolbenboden (1) in den Kolbenmantel (5) liegenden Stelle des letzteren ausgehend schräg in Richtung auf die dem Brennraum zugewandte Fläche des Kolbenbodens (1) verlaufen, im Boden unterhalb dieser Fläche zusammentreffen und enden und zwischen je einem im Kolbenmantel (5) und im Kolbenboden (1) verlaufenden Bohrungsabschnitt (6, 6' bzw. 7, 7') durch den Kolbenhohlraum angeschnitten sind.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei einen Zweig eines KühlmitteIkanals bildende Bohrungsabschnitte (7, 7') von einer gemeinsamen, in der zur Bolzenachse senkrechten Symmetrieebene liegenden Öffnung (4 bzw. 4') des Kolbenmantels (5) ausgehen.
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Begrenzungsflächen der Kolbenwände im Bereich der Eintrittsöffnungen (10) der im Kolbenboden (1) liegenden Bohrungsabschnitte (7) in den Kolbenhohlraum trichterartig auf diese Eintrittsöffnungen (10) zulaufen.
4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von einer oder mehreren der Öffnungen (4, 4') des Kolbenmantels (5) in an sich bekannter Weise parallel zur Kolbenlängsachse gerichtete Rücklaufkanäle (13) zum offenen Schaftende des Kolbens führen.