DE3506399A1

DE3506399A1 - Tauchkolben fuer verbrennungsmotoren mit schmiernut

Info

Publication number: DE3506399A1
Application number: DE19853506399
Authority: DE
Inventors: Werner 7014 Kornwestheim Gessinger
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1985-02-23
Filing date: 1985-02-23
Publication date: 1986-08-28

Description

Tauchkolben für Verbrennungsmotoren mit
Schmiernut Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Kolben mit Schmiernuten unterhalb der Kolbenringnuten sind z. B. aus der DE-OS 30 05 720 bekannt. Die Schmiernuten sind dort entweder über den gesamten Umfang des Kolbenschaftes umlaufend ausgebildet oder erfassen Teilabschnitte in den gegenüberliegenden Tragflächen des Kolbenschaftes auf der Druck- bzw. Gegendruckseite des Kolbens.
Die Schmiernuten werden bei jenem bekannten Kolben während des Motorbetriebs ständig durch unter Druck zugeführtes öl beaufschlagt. Die Funktion jener derart ölbeaufschlagten Schmiernut besteht darin die Schmierverhältnisse im Schaftbereich des Kolbens zu verbessern und dadurch Schaftreiber zu vermeiden.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Lage der Schmiernut und deren Funktion dahingehend auszugestalten, daß das durch die Schmiernut in den Spalt zwischen Kolbenschaft und Zylinderwand eingeführte öl sowohl. zeitlich als auch örtlich so dosiert wird, daß bei maximaler Wirksamkeit mit einer geringst möglichen ölmenge zur Beaufschlagung der Schmiernut ausgekommen werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Lage der Schmiernut nach dem kennzeichnenden Merkmal a des Patentanspruchs 1 in Kombination mit der nach dem kennzeichnenden Merkmal b vorgesehenen Art der Anbindung der Schmiernut an den im Kolbenkopf vorhandenen ölsammelraum.
Die Beschränkung der Schmiernut auf einen Teilbereich auf der Druckseite des Kolbens bedingt eine Verminderung der aus dem ölsammelraum in den Schaft gelangenden ölmenge schon allein durch die insgesamt verringerte Länge der Schmiernut in Umfangsrichtung.
Die Anbindung der Schmiernut an den Fußbereich des ölsammelraumes, in dem das öl abgesehen von den im Motorbetrieb auftretenden Trägheitskräften drucklos ist, hat zur Folge, daß nur in bestimmten Phasen des Kolbenbewegungsablaufes öl in die Schmiernut gefördert wird. Wie die ölzufuhr dabei im einzelnen während der Hin- und Herbewegung des Kolbens abläuft, wird bei der Beschreibung des Ausführungsbeispieles noch näher erläutert werden.
Die in Anspruch 2 angegebene Lage der Schmiernut bewirkt, daß lediglich dort durch das aus der Schmiernut austretende öl ein ölfilm erzeugt wird, wo er zur Vermeidung von Schaftfressern, die bekanntlich bevorzugt auf der Druckseite des Kolbens in kritischen Fällen bisher nicht mit absoluter Sicherheit vermieden werden konnten. Die besondere Gefährdung der auf der Kolbendruckseite liegenden Schaftfläche ergibt sich nicht nur aus der im Expansionshub hohen Seitenkraft, sondern auch daraus, daß dieser Bereich schlechter von der Kurbelwelle mit Schleuderöl versorgt wird als die auf der Gegendruck seite liegenden Schaftfläche. Durch die Drehrichtung der Kurbelwelle liegt die Druckseite nämlich bezüglich der Schleuderrichtzng des öles in einer Art "Schatten".
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen Fig. 1 Längsschnitt durch den Kolben Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II des Kolbens, der durch die Schmiernut verläuft.
Fig. 3 5 verschiedene Hubstellungen des Kolbens mit den Stellungen im oberen und unteren Totpunkt, sowie Zwischenlagen.
In dem Kolben 1 ist im Kolbenkopf ein Kühlölkanal 2 vorgesehen. Unterhalb der Kolbenringnuten 3 befindet sich auf der Druckseite des Kolbens eine Schmiernut 4. Sie erstreckt sich umfangsmäßig über 30 - 600 symmetrisch zu beiden Seiten einer senkrecht zur Bolzenachse aufgespannten durch die Kolbenachse verlaufenden Ebene. Die Schmiernut 4 ist über eine Verbindungsleitung 5 mit dem Fußbereich des Kühlölkanais 2 verbunden.
In Fig. 3 ist dargestellt, in welchen HubbewegungsDhasen des Kolbens 1 Kühlöl in die Schmiernut 4 transportiert wird. In der ganz links gezeichneten ersten Stellung befindet sich der Kolben in der oberen Totpunktlage zu Beginn des Expansionshubes. In der daneben gezeichneten nächsten Stellung befindet sich der Kolben innerhalb der Expansionsphase gerade in der Stellung, in der der Kolben einer Eeschleunigungsumkehruna unterworfen ist. Die Beschleunigungsumkehrung bewirkt, daß das den Kühlölkanal stets nur teilweise ausfüllende öl in Folge seiner ihm innewohnenden Trägheitskraft an die untere Begrenzungswand des Kühlölkanals angedrückt und damit durch die Verbindungsleitung in die Schmiernut 2 gefördert wird.
In der dargestellten 3. Stellung befindet sich der Kolben in der unteren Totpunktlage, in der die Anlage des Kolbens an die Zylinderwand sich von der Druckseite zur Gegendruckseite verlagert.
Die vorletzte in der Zeichnung rechts wiedergegebene Stellung des Kolbens ist eine Lage während des Ausstoßhubes, in der der Kolben wiederum auf seinem Wege zum oberen Totpunkt einer Beschleunigungsumkehr unterliegt.
Diese Beschleunigungsumkehr bewirkt ein Abheben des öles von der unteren Begrenzungswand des Kühlölkanales mit der Folge, daß nunmehr kein öl mehr durch die Verbindungsleitung in die Schmiernut befördert werden kann. Die Schmiernut ist also nur während der Hublagen zwischen dem unteren Totpunkt und den benachbarten eschleunigungsumkehrpunkten des Kolbens mit OF beaufschlagt.
Dies ist insofern von besonderem Vorteil, als dadurch das ölangebot auf das erforderliche Minimum beschränkt werden kann. Zur Veranschaulichung hierfür ist in Fig. 3 der durch die Schmiernut erzeugte ölfilm in Kreuzschraffur gezeichnet. Wie daraus ersichtlich, ist die Schmiernut höhenmäßig auf dem Kolbenschaft so angeordnet, daß der erzeugte Schmierfilm den obersten der Nolbenrirge auch in der unteren Totpur,ktlase oerade noch nicht berührt. Besonders wichtig ist, daß der Rolben während seines Expansionshubes aus der oberen Totpunktlage kommend mit seinem Schaftende, das ballig eingezogen sein kann, auf den von der Schmiernut erzeugten und noch an der Zylinderwand haftenden ölfilm aufschwimmen kann.
Insbesondere durch die zuletzt beschriebene Eigenschaft nach der zumindest der oberste Kolbenring möglichst wenig mit dem durch die Schmiernut geschaffenen ölfilm in Berührung kommen soll, unterscheidet sich die erfahrungsgemäße Ausführung von derjenigen nach der GB-PS 1,167,008, bei der die Schmiernut sich zwischen den Kolbenringen befindet.
- Leerseite -

Claims

Patentansprüche Tauchkolben für Verbrennungsmotoren mit einem während des Motorbetriebes durchströmten Olsammelraums innerhalb des Kolbenkopfes und einer unterhalb der Kolbenringe in der äußeren ManteLfläche des Kolbens angeordneten nur Teilbereiche des Umfanges erfassenden Schmiernut, die mit dem blsammelraum verbunden ist, g e k e n n z e i c h n e t durch die Merkmale, (a) die Schmiernut (4) erfaßt lediglich einen Teilbereich, der sich über einen Sektor von ungefähr 30 - 600 im Mittelbereich der auf der Druckseite liegenden - durch eine Axialebene des Kolbens durch die Mittelachse des Kolbenbolzens bestimmten - Kolbenhälfte erstreckt, (b) die Schmiernut (4) ist an dem Fuß des blsammelraumes (2)-an einer Stelle angebunden, an der das öl abgesehen von den im Motorbetrieb wirksam werdenden Trägheitskräften drucklos ist.
2. Tauchkolben nach Anspruch 1i dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Schmiernut (4) in dem Schaftmantel auf einer solchen Höhe angeordnet ist, daß aus dem ölsammelraum (2) durch motorbetriebsbedingte Trägheitskräfte in die Schmiernut (4) gefördertes und aus dieser an die Zylinderwand gelangendes öl den obersten der Kolbenringe (3) auch in der unteren Totpunktlage des Kolbens (1) nicht kontaktiert.