DE2008140B2 - Kolben, insbesondere für Dieselbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben, insbesondere für Dieselbrennkraftmaschinen, bei dem der Kolbenmantel nur als Ringträger ausgebildet ist und unmittelbar unterhalb der Kolbenringe eine weitere Ringnut aufweist, in der ein mit zwei Abstreifkanten versehener ölabstreifring angeordnet ist, in dem radiale Durchführungen vorgesehen sind, die den Raum zwischen den beiden Abstreifkanten mit einem im Nutgrund hinter dem ölabstreifring liegenden Ringraum verbinden, der seinerseits unterhalb des Ölabstreifringes Rückführungskanäle zum Rückführen des sich in ihm ansammelnden Öles an die Zylinderlauffläche aufweist.

Die beschriebene Ausbildung einer Ringnut mit einem in ihr angeordneten Ölabstreifring ist an sich durch die DT-PS 1 107 022 bei Kolben für kolbengesteuerte Zweitakt-Brennkraflmaschinen bereits bekannt. Diese Kolben weisen jedoch schon auf Grund ihrer Steuerfunktion einen relativ langen, nicht mit einem Ringträger vergleichbaren Kolbenmantel auf. Über· schreitet ein solcher Kolben seine obere Totpunktlage und bewegt sich nach unten, so schiebt die untere Abstreifkante des Ölabstreifringes das von ihr von der Zylinderwand abgestreifte Öl bis zum Erreichen der unteren Tolpunkilage vor sich her. Das von der oberen Abstreifkante mitgenommene Öl wird durch die radialen Durchführungen in den Raum hinter den Ölabstreifring und von dort über die Rückführungskanäle wieder an die Zylinderwand gedrängt. Die Rückführungskanäle verlaufen dabei senkrecht zur Zylinderwand und sind derart am Umfang des Kolbens verteilt, daß sie im Bereich der zwischen den Ein- und/oder Auslaßschhtzen vorhandenen Stege liegen, so daß diese gezielt geschmiert werden und in die Schlitze selbst möglichst wenig öl gelangt. Zur Lösung dieses Problems ist es im Gegensatz zu der eingangs beschriebenen Anordnung durchaus nicht erforderlich, die Ringnut unmittelbar unterhalb der Kolbenringe anzuordnen.

Als nachteilig wird bei der bekannten Ausführung angesehen, daß die gesamte abgestreifte Ölmenge. insbesondere in der ersten Hälfte des Abwärtshubes, vor dem Kolbenabstreifring hergeschoben wird, denn es gibt keine Ausweichmöglichkeit. Ferner führen die radialen, senkrechten zur Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufenden Rückführungskanäle, wie es beispielsweise aus der DTPS 969 837 bekannt ist. zusätzlich zu Ölstauungen, so daß es zu einem Abheben der Ölabsireifkanten von der Zylinderwand kommen kann.

Durch die FR-PS 674 505 ist ferner ein Brennkrafimaschinen-Kolben mit Kolbenmantel bekanntgeworden, bei dem unmittelbar unterhalb der Kolbenringe eine Ringnut mit einem ölabstreifring vorgesehen ist und bei dem das sich in dem Raum hinter dem Ölabstreifring ansammelnde öl über Bohrungen oder Rillen wieder an die Zylinderwand zurückgeführt wird. Der Ölabstreifring weist jedoch nur eine Abstreifkante auf. so daß sich hinter ihm nur während der Bewegung des Kolbens in seine obere Totpunktstellung Öl ansammeln kann. Da diese Menge jedoch an sich unbedeutend ist. dienen die Bohrungen oder Rillen hauptsächlich der Entlüftung. Unmittelbar unterhalb des Abstreifringes ist im Kolbenmantel eine mit der Ringnut verbundene Rundfase vorgesehen, die jedoch einen nur unzureichenden Sammelraum für das Öl darstellt und zudem eine Verringerung der Ringauflagefläche bringt, was bei längerem Betrieb leicht zu einem Kippen des Ringes führen kann. Eine wirksame Ölabstreifung beim Abwärtshub des Kolbens ist außerdem nicht gegeben.

Schließlich ist aus der DT-PS 884 586 noch ein Brennkraftmaschinenkolben mit Kolbenhemd bekannt, der ebenfalls unterhalb der Kolbenringe eine Ringnut mit einem ölabstreifring aufweist und bei dem das von der Zylinderlauffläche abgestreifte öl an der Zylinderwand abgeleitet wird. Hierfür ist unterhalb des mit nur einer Abstreifkante versehenen Ölabstreifringes eine muldenförmige ölfangnut vorgesehen, von der aus eine oder mehrere Nuten im Kolbenmantel zu den Kolbenbolzenaugen führen und von dort aus eine senkrechie Nut sich über den Rest des Kolbenmantels hinzieht. Damit der ölabstreifring in seiner Elastizität nicht behindert wird, ist der Raum hinter ihm über schräg verlaufende Entlüftungsbohrungen mit der ölfangnut verbunden. Ein Ölablauf durch diese erfolgt nicht oder nur kaum, weil an sich kein öl hinter den Ring gedrängt wird. Gemäß der genannten Patentschrift soll erreicht werden, daß bei geringen Motordrehzahlen und geringer Spritzölmenge ein Fressen des Kolbens vermieden und daß das Schmieröl über den Innenraum des Kolbens abgeleitet wird. Es wurde nämlich festgestellt, daß die im Kolbeninneren herrschenden starken Luftwirbel das Öl stark zerschlagen, so daß es infolge einer erhöhten Oxydation frühzeitig altert und verdirbt.

Man hat also bereits erkannt, daß es zweckmäßiger ist. das von der Zylinderwand abgestreifte Schmieröl nicht über das Kolbeninnere, sondern an der Zylinderwand oder nahe derselben entlang abzuführen. Für die-

ses Vorgehen spricht aber auch noch ein anderer Grund. Bei den heutigen schnellaufenden Motoren werden oft große Mengen Kühlöl in das Kolbeninnere eingespritzt, weiches beim Einspritzen zweckmäßig möglichst niedrige Temperaturen aufweist und nach Aufnahme der abzuführenden Wärmt heißer als das Schmieröl ist. Wird das Schmieröl vom Abstreifring, wie bekannt, über Bohrungen zum Kolbeninneren geführt, so wird es vom Kühlöl zurückgedrängt und dieses gelangt an die Abstreiffläche. Zu niedrige sowie zu hohe Schmieröltemperaluren vermindern jedoch sehr stark die Laufeigenschaften des Kolbens. Es ist daher auch diesbezüglich eine Trennung der beiden Öle erforderlich, was allerdings bei einem Kolben, bei dem der Kolbenmantel nur als kurzer Ringträger ausgebildet ist, sich nicht ohne weiteres ermöglichen läßt.

Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe es ist, bei einem Kolben der eingangs beschriebenen An unter Vermeidung einer Vermischung von Kühlöl und Schmieröl eine staufreie Rückführung ^A.es abgestreiften Schmieröls zur Zylinderlauffläche zu erreichen bzw. zu verbessern.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ringnut nahe dem von innen nach außen abgeschrägten Rand des Kolbenmamels angeordnet und zwischen dieser und dem Rand eine weitere, im Querschnitt dreieckförmige Ringnut vorgesehen ist. deren dem Rand zugewandte Flanke parallel zur Abschrägung verläuft und deren andere Flanke so verläuft, daß sie die untere Abstreifkante des Ölabstreifringes anschneidet und die Öffnungen der etwa rechtwinklig zu ihr verlaufenden Rückführungskanäie aufnimmt, und daß der so aus Nutflanke und Abschrägung gebildete Schild sich in Richtung auf die Zylinderwand so weit erstreckt, daß ein für den Ölablauf ausreichender Spalt verbleibt.

Durch diese Ausbildung wird die Aufgabe voll gelöst. Die Partie um den Ölabstreifring ist vollkommen vom Kühlöl abgeschirmt, und zwar bei kleinstem Raumbedarf, was bei einem Ringträger von Wichtigkeit ist. Das von der oberen Abstreifkante gesammelte Öl kann durch die schräg verlaufenden Rückführungskanäle staufrei in die dreieckförmige Ringnut abfließen, das von der unteren Abstreifkante abgestreifte Öl wird teilweise abgeschält und fließt an der schrägen Flanke der gleichen Nut ab, von wo aus es durch den Spalt zwischen dem Schild und der Zylinderwai.d gleichmäßig in den Kurbelraum gelangt. Es muß noch erwähnt werden, daß die dreieckförmige Ringnut so groß bemessen ist. daß sie wenigstens das auf halbem Abwärtshub des Kolbens, wo dieser zunehmend beschleunigt wird, abgestreifte Schmieröl aufnehmen kann. Beim weiteren Abwärtshub wird der Kolben bereits wieder verzögert, es tritt ein beschleunigtes Abfließen des Schmieröls auf. so daß ein ölstau nicht mehr auftritt. Zum Vermeiden eines solchen ölstaues dienen schließlich auch die beiden schrägen Flanken der dreieekförmigen Ringnut.

Als eine Weiterbildung der Erfindung wird noch vorgeschlagen, daß über der oberen Abstreifkante des Ölabstreifringes im Kolbenmantel ein weiterer ringförmiger ölsammelkanal mit Ablaufleitung zum Raum hinter dem Ölabstreifring vorgesehen ist.

Hierdurch wird nicht nur etwa beim Abwärtshub des Kolbens über die obere Abslrcifkantc des Ölabsireifringes sich etwa noch ansammelndes Schmieröl ebenfalls abgeleitet, sondern es erfolgi auch beim nachfolgenden Aufwärtshub des Kolbens eine restlose Reinigung der Zylinderlauffläche, so daß diese wieder mit frischem Schmieröl besprkzt werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen Längsmittelschnitt durch einen sich in einem Zylinder bewegenden Kolben mit der erfin dungsgemäßen ölrückführung und

F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich des Ölabstreifringes mit dem Ölabstreifring und der erfindungsgemäßen Ölrückführung nach F i g. 1.

ίο Ein Kolben 1 gemäß der Erfindung, von dem hier nur sein kopfseitiges Ende dargestellt ist, ist als Hohlkolben ausgebildet und weist an seinem nur als Ringträger ausgebildeten Kolbenmantel 2 zwei oder mehrere untereinander angeordnete Kolbenringe 3 und mindestens einen unmittelbar unterhalb der Kolbenringe 3 angeordneten Ölabstreifring 4 auf. Kolbenringe 3 und Ölabstreifring 4 sind in Ringnuten 5 im Kolbenmantel 2 gebettet und zum Zwecke ihres Andrückens gegen eine den Kolben 1 aufnehmende Zylinderwand 6 radial vor-

ao gespannt. Im Gegensatz zu den Kolbenringen 3, die auf ihre eigene Federspannung angewiesen sind, ist der Ölabstreifring 4 an seiner der Abstreifebene abgewandten Seite mit einer Spiralfeder 7 versehen, die dem Ölabstreifring die erforderliche radiale Vorspannung ver-

»5 leiht. Der Ölabstreifring 4 weist H-förmigen Querschnitt auf. wobei zwei Abstreifkanten 8, 9 zur Zylinderwand 6 und zwei andere Schenkel 10, 11 zum Inneren des Kolbens 1 gerichtet sind. Die zur Zylinderwand 6 gerichteten Abstreifkanten 8, 9 schließen mit einem sie verbindenden Steg 12 und der Zylinderwand 6 einen Ringraum 13 ein, der hier als der vorderer Ringraum vor dem Ölabstreifring 4 bezeichnet werden soll. Dieser Ringraum 13 steht mit einem weiteren Ringraum 14 hinter dem ölabstreifring 4 über mehrere

radiale Durchführungen 15 im Steg 12 in Verbindung. In dem Ringraum 14 hinter dem ölabstreifring 4 ist zwischen den zum Kolbeninnern gerichteten Schenkeln 10,11 die Spiralfeder 7 vorgesehen, welche zum Zwekke des radialen Andrückens des ölabstreifringes 4 an die Zylinderwand 6 sich an dem die Schenkel verbindenden Steg 12 anpreßt. Der hinter dem ölabstreifring 4 sich befindende Ringraum 14 ist über aus mehreren Bohrungen in einem Stützsteg 16 bestehenden Rückführungskanälen 17 mit einer der Zylinderwand 6 benachbarten, im Querschnitt dreieckförmigen Ringnut 18 verbunden. Diese Ringnut 18 wird von einem kegelförmigen Schild 19, welcher an dem dem Brennraum abgewandten Ende des Kolbens 1 vorgesehen ist und zum Kolbeninneren hin den Kolbenmantel 2 in einen abgeschrägten Rand 26 auslaufen läßt, dem Stützsteg 16 und der Zylinderwand 6 gebildet. Der freie Rand 20 des Schildes 19 erstreckt sich bis annähernd zur Zylinderwand 6 und läßt dort nur einen Spalt 21 zum Abfließen des abgestreiften Schmieröls aus der Ringnut 18 offen. Das Schmieröl, das von der Abstreifkante 8 des Ölabstreifringes 4 von der Zylinderwand 6 abgestreift wird, wird im Ringraum 13 vor dem ölabstreifring 4 gesammelt und gelangt von dort über die radialen Durchführungen 15 in den Ringraum 14 hinter dem ölabstreifring 4 und von hier wiederum über die Rückführungskanäle 17 in die Ringnut 18. In diese Ringnut 18 gelangt außerdem das in einem Ölsammelraum 24 gesammelte und über eine nicht dargestellte Ölleitung in den Ringraum 14 geleitete Schmieröl sowie das vor. der Abstreifkantc 9 abgestreifte und über eine Einschnürung 23 geförderte Schmieröl. Die Ringnut 18 verläßt das abgestreifte Schmieröl wiederum über den Spalt 21, um an der Zylinderwand 6 entlang gleitend, zu einem in

der Zeichnung nicht dargestellten Filter mit dahinter folgendem Kühler zu gelangen. Nach seiner Aufbereitung im Kühler und Filter wird das Schmieröl erneut der Zylinderwand 6 zugeführt.

Der Ölsammclraum 24. der oberhalb des Ölabstreifringes 4 angeordnet ist. weist zum Zwecke des Abstreifens des vom Ölabstreifring nicht ganz mitgenommenen Schmieröls eine zusätzliche Abstreifkante 25 auf.

Der unter dem Ölabstreifring 4 liegende Stützsteg 16 ist im Uereich der Rückführungskanäle 17 mit einer hinlersiochenen Kante 22 versehen, die der besseren Rückführung des Schmieröles dient. Außerdem weist der Stüt/steg 16 an seiner der Zylinderwand zugewandten Seite die vorgenannte iiinschnüriing 23. die eine Verbindung von der Abstreifkante 9 zur Ringnut 18 bildet und durch die die Abstreifkante 9 angeschnitten wird. auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kolben, insbesondere für Dieselbrennkraitmaschinen, bei dem der Kolbenmantel nur als Ringträger ausgebildet ist und unmittelbar unterhalb der Kolbenringe eine weitere Ringnut aufweist, in der ein mit zwei Abstreifkanten versehener Ölabstreifring angeordnet ist, in dem radiale Durchführungen vorgesehen sind, die den Raum zwischen den beiden Abstreifkanten mit einem im Nutgrund hinter dem ölabstreifring liegenden Ringraum verbinden, der seinerseits unterhalb des Ölabstreifringes Rückführungskanäle zum Rückführen des sich in ihm ansammelnden Öles an die Zylinderlauffläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (5) nahe dem von innen nach außen abgeschrägter· Rand (26) des Kolbenmantels angeordnet und zwischen dieser und dem Rand eine weitere, im Querschnitt dreieckförmige Ringnut (18) vorgese- ao hen ist, deren dem Rand zugewandte Flanke parallel zur Abschrägung verläuft und deren andere Flanke so verläuft, daß sie die untere Abstreifkante (9) des ölabstreifringes (4) anschneidet und die Öffnungen der etwa rechtwinklig zu ihr verlaufenden Rückführungskanäle (17) aufnimmt, und daß der so aus Nutflanke und Abschrägung (26) gebildete Schild (19) sich in Richtung auf die Zylinderwand (6)

so weit erstreckt, daß ein für den Ölablauf ausreichender Spalt (21) verbleibt.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über der oberen Abstreifkante (8) des ölabstreifringes (4) im Kolbenmantel ein weiterer ringförmiger ölsammelraum (24) mit Ablaufleitung zum Raum (14) hinter dem ölabstreifring (4) vorgesehen ist.