DE19720958B4 - Mehrteiliger, gekühlter Kolben für Verbrennungsmotoren - Google Patents

Abstract

Mehrteiliger, gekühlter Kolben für einen Verbrennungsmotor, bestehend aus einem Kopfteil (1)
– mit daran angeformten Naben (5) zur Aufnahme eines den Kolben mit einem Pleuel verbindenden Kolbenbolzens,
– mit einer radial außen angeordneten Ringwand (3), die an ihrem ersten, oberen Ende in den Kolbenboden (2) des Kopfteiles (1) übergeht, die an ihrem zweiten, unteren Ende offen ausläuft, und die auf ihrer radialen Außenseite mindestens eine Kolbenringnut aufweist,
– mit einem sich radial innen an die Ringwand (3) anschließenden ringförmigen Hohlraum (6), der nach unten offen ist, der die Naben (5) beziehungsweise eine die Naben (5) mit dem Kolbenboden (2) des Kopfteils (1) verbindende Ringrippe (4) umgibt, der im Bereich des zweiten, unteren Endes der Ringwand (3) mit einem ringförmigen, geschlitzten Wandteil verschlossen ist, und der dadurch einen geschlossenen und von einer Kühlflüssigkeit durchströmbaren Kühlraum bildet,
und bestehend weiterhin aus einem nur über den Kolbenbolzen mit dem...

Description

• Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen, gekühlten Kolben für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Derartige Kolben sind aus der DD 252 638 A1 und der DE 41 34 530 A1 bekannt, bei denen das zur Abdeckung des den Kühlölraum bildenden Hohlraumes verwendete Wandteil als offener Blechring ausgebildet ist, der unter Ausnutzung seiner elastischen Verformung nach dem Seeger-Ring-Prinzip, d. h. unter Vorspannung in radialer Richtung, in einer Nut am Innenumfang der Kolbenringzone bzw. am Außenumfang der Brennraumwandung liegt.
• Aus der DE 40 39 752 A1 ist ein mehrteiliger, gekühlter Kolben bekannt, bei dem der im Kopfteil des Kolbens vorgesehene ringförmige Hohlraum für das Kühlöl nach unten durch einen Blechring abgeschlossen wird, der zweiteilig ausgeführt sein kann. Der Blechring liegt einerseits mit seinem auf dem Innenumfang vorgesehenen Kragen an der Ringrippe des Kopfteils und andererseits mit seinem äußeren Rand unter Vorspannung direkt am Kolbenschaft an, wobei der Kolbenschaft von den Nabenbuchsen gehalten wird. Nachteilig an dieser Ausführung ist, daß der Blechring zu seiner Fixierung den Kolbenkopf und den Kolbenschaft benötigt.
• Aus der DE 36 43 039 A1 ist es ebenfalls bekannt, den im Kopfteil eines mehrteiligen, gekühlten Kolbens vorgesehenen ringförmigen Hohlraum für das Kühlöl nach unten durch einen radial in zwei Hälften getrennten Blechring abzuschließen. Die Befestigung des Blechringes am Kopfteil des Kolbens kann durch Umbördeln eines aus der Stirnfläche der Ringwand des Kolbenkopfteiles herausragenden Kragens erfolgen, beziehungsweise durch einzelne, in die Ringwand greifende Schrauben oder durch Schweißen beziehungsweise Löten. Nachteilig an dieser Ausführung ist einerseits der herstellungsbedingte Aufwand beziehungsweise andererseits die zusätzlich notwendige Verwendung von weiteren Befestigungselementen.
• Aus der britischen Patentschrift, GB 769,892, ist es bekannt, zum Zweck der Gewichtsreduktion in den Kolbenboden eine umlaufende und nach oben offene Ausnehmung einzuformen, die im Bereich des Kolbenbodens ein Schraubengewinde aufweist. Mittels einer ringförmigen Platte, die seitlich ebenfalls ein Schraubengewinde aufweist, kann die Ausnehmung verschlossen werden, indem die ringförmige Platte in die Ausnehmung eingeschraubt wird. Nachteilig ist der mit dem Einarbeiten der Schraubengewinde in die Außenseite der ringförmigen Platte und in die Ausnehmung verbundene Aufwand.
• Hier Abhilfe zu schaffen ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
• Gelöst wird die Aufgabe durch eine Ausführung der Halterung des Wandteils nach den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
• 1 ein erfindungsgemäßes Kopfteil im Halblängsschnitt,
• 2 eine Draufsicht auf den Blechring,
• 3 einen Ausschnitt der umlaufenden Nut mit Einführungsrampe (skizzenhaft),
• 4 eine ausschnittsweise Seitenansicht des Blechringes mit Verklemmsicherung und
• 5 einen zur Verklemmsicherung wellenförmig ausgebildeten Blechring.
• Ein Gelenkkolben besteht aus einem Kopfteil 1 und einem Kolbenschaft, die nur über einen Kolbenbolzen miteinander verbunden sind. Vom Kolbenboden 2 des Kopfteiles 1 erstreckt sich eine äußere, die Nuten für die Kolbenringe enthaltende Ringwand 3. Radial mit Abstand innerhalb der Ringwand 3 verbindet eine Ringrippe 4 Naben 5 mit dem Kolbenboden 2. Zwischen Ringrippe 4 und Ringwand 3 existiert ein ringförmiger Hohlraum 6, der durch ein geschlitztes Wandteil 7 (Blechring) zu einem geschlossenen Kühlölraum abgedeckt ist.
• Zur Aufnahme des Wandteiles 7 (Blechring) ist nach einem ersten Ausführungsbeispiel gem. 1 einerseits in der Ringwand 3 und andererseits auf der entsprechenden gegenüberliegenden Seite in der Ringrippe 4 ein Gewinde 8, 9 mit Rechteckprofil vorgesehen, wobei die Höhe und Tiefe des Rechteckprofils zwischen 0,5 und 2 mm und die Steigung jeweils zwischen 1 und 2 mm liegen soll.
• Der mit einem Schlitz 10 versehene Blechring 7, der zur Zu- und Abführung des Kühlöls mit Öffnungen 11, 12 versehen ist, in die beispielsweise mit einem entsprechenden Handhabungswerkzeug eingegriffen werden kann, wird bei der Montage in das Gewinde 8, 9 eingedreht und schließt nach Erreichen seiner Endlage den Hohlraum 6 nach unten ab. Der hierbei im Bereich des Schlitzes 10 durch die Gewindesteigung vorgegebene geringe axiale Abstand ist von untergeordneter Bedeutung, da ein absolut dichtes Abschließen nicht erforderlich ist.
• Um einen derartigen axialen Abstand zu vermeiden, wird in einem zweiten Ausführungsbeispiel gem. 3 zur Aufnahme des Blechringes 7 einerseits in der Ringwand 3 und andererseits auf der entsprechenden gegenüberliegenden Seite in der Ringrippe 4 jeweils eine Nut 13 vorgesehen, die mit einer entsprechend ausgebildeten nutartigen Einführungsrampe 14 zusammenwirkt. Die Tiefe und Höhe der umlaufenden Nut 13 soll 0,5 – 2 mm betragen.
• Bei der Montage des Blechringes 7 wird dieser über die beiden Einführungsrampen 14 in die jeweilige Nut 13 eingedreht, bis er vollkommen eingeschnappt in der Nut 13 zu liegen kommt, sodaß die Blechenden im Bereich des Schlitzes 10 aneinander anliegen. Zur Fixierung des Blechringes 7 in der Nut 13 bzw. im Gewinde 8, 9 ist eine Verklemmsicherung vorgesehen, die z.B. als durch Stanzung angebrachte Zunge 15 ausgebildet ist. Hierbei können – falls erforderlich – auf dem Umfang des Blechringes 7 verteilt, mehrere solche Zungen angebracht werden.
• Als weitere Verklemmsicherung kann eine gewellte Ausführung 16 des Blechringes 7 dienen, sodaß dieser im eingebauten Zustand entsprechend vorgespannt ist.
• Mit einer derartigen Ausführung wird auf konstruktiv einfache Weise für einen Gelenkkolben ein Abschluß des für das durchfließende Kühlöl benötigten ringförmigen Hohlraumes erreicht.

Claims (5)

1. Mehrteiliger, gekühlter Kolben für einen Verbrennungsmotor, bestehend aus einem Kopfteil (1) – mit daran angeformten Naben (5) zur Aufnahme eines den Kolben mit einem Pleuel verbindenden Kolbenbolzens, – mit einer radial außen angeordneten Ringwand (3), die an ihrem ersten, oberen Ende in den Kolbenboden (2) des Kopfteiles (1) übergeht, die an ihrem zweiten, unteren Ende offen ausläuft, und die auf ihrer radialen Außenseite mindestens eine Kolbenringnut aufweist, – mit einem sich radial innen an die Ringwand (3) anschließenden ringförmigen Hohlraum (6), der nach unten offen ist, der die Naben (5) beziehungsweise eine die Naben (5) mit dem Kolbenboden (2) des Kopfteils (1) verbindende Ringrippe (4) umgibt, der im Bereich des zweiten, unteren Endes der Ringwand (3) mit einem ringförmigen, geschlitzten Wandteil verschlossen ist, und der dadurch einen geschlossenen und von einer Kühlflüssigkeit durchströmbaren Kühlraum bildet, und bestehend weiterhin aus einem nur über den Kolbenbolzen mit dem Kopfteil (1) verbundenen Kolbenschaft, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandteil als Blechring (7) ausgebildet ist, und dass zur Aufnahme des Blechringes (7) einerseits in einer radial innen liegende Fläche der Ringwand (3) und andererseits auf der gegenüberliegenden Seite der Ringrippe (4) jeweils eine umlaufende Nut (13) vorgesehen sind, die zur Einführung des Blechringes (7) jeweils mit einer nutförmigen, nach unten offenen Einführungsrampe (14) zusammenwirken.
2. Mehrteiliger Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (13) ein Rechteckprofil aufweist.
3. Mehrteiliger Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechring (7) durch eine Verklemmsicherung fixiert ist.
4. Mehrteiliger Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Verklemmsicherung eine durch Stanzen angebrachte Zunge (15) vorgesehen ist.
5. Mehrteiliger Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verklemmsicherung der Blechring (7) wellenförmig ausgebildet ist.