DE3518721C3 - Ölgekühlter, mehrteiliger Tauchkolben einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Ölgekühlter, mehrteiliger Tauchkolben einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen ölgekühlten Tauchkol
ben für Brennkraftmaschinen mit Merkmalen, wie im
Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben.
Ein derartiger ölgekühlter Tauchkolben ist aus der
DE-OS 15 26 598 bekannt. Ein solcher Kolben ist für die
Beherrschung hoher Zünddrücke nur bedingt geeignet,
weil die Deformation des Kolbenunterteiles unter den
einwirkenden Zünddrücken relativ groß wird, was Kol
benfresser hervorrufen könnte. Diese Deformation des
Kolbenunterteiles resultiert aus der dort gegebenen
Abstützung des Kolbenoberteiles, nämlich über einen
ringförmigen Tragbund und zusätzlich über die Kolben
oberteilaußenwand, wobei jedes dieser Teile durch ent
sprechende Anlageflächen am Kolbenunterteil unter
stützt ist. Da das Kolbenoberteil über zwei ringförmige
Auflageflächen am Kolbenunterteil abgestützt ist, ist es
praktisch unmöglich, beide Auflageflächen definiert zu
belasten. Letzteres deshalb, weil bedingt durch die un
vermeidlichen Fertigungstoleranzen entweder die eine
oder die andere der beiden Auflageflächen mehr bela
stet wird. Das Kolbenoberteil selbst ist überall relativ
dünnwandig ausgebildet, so daß dessen Deformationen
unter Einwirkung der Verbrennungstemperatur und der
Zünddrücke auch nicht vernachlässigbar klein sind, was
letztendlich ein relativ großes Spiel zwischen Kolben
oberteil-Außenwandfläche und Zylinderbohrungswand
erfordert.
Aus der älteren, aber nachveröffentlichten
DE-OS 35 02 644 ist ein Tauchkolben bekannt, der sich von dem
im Patentanspruch 1, angegebenen Tauchkolben da
durch unterscheidet, daß das Kolbenunterteil nicht aus
einem massiven Aluminium-Preßgußteil besteht, son
dern aus Grauguß bzw. Sphäroguß hergestellt ist.
Die DE-OS 23 07 347 beschreibt einen mehrteiligen Tauchkolben für Vier-Takt-
Brennkraftmaschinen, wobei die Abstützung des Kolbenoberteils auf dem
Kolbenmittelteil bzw. dem Kolbenunterteil statisch unbestimmt über insgesamt drei umlaufende
Kreisringflächen erfolgt. Die Zentrierung
des Kolbenoberteils am Kolbenunterteil erfolgt auf der
äußeren Kreisringfläche. Zur Kühlung des Kolbens sind im
Kolbenoberteil mehrere Kühlräume vorgesehen. Der äußere
ringförmige Kühlraum ist im Kolbenunterteil durch eine
ringförmige Ölfangvertiefung weitergeführt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen ölgekühlten
Tauchkolben der eingangs genannten Art so weiterzu
bilden, daß er sich unter Einwirkung höherer Zünddrücke
in seiner Form nur unwesentlich deformiert. Die auf
den Kolbenboden einwirkenden Kräfte sollen möglichst
unmittelbar in den Kolbenbolzen eingeleitet werden,
wobei gleichzeitig die den Kolbenschaft bildenden
Wandteile weitestgehend von diesen Kräften entlastet
werden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß an einem Tauch
kolben der eingangs genannten Art durch die im Kenn
zeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale ge
löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind im
Unteranspruch 2 angegeben.
Dadurch, daß das Kolbenoberteil aus Sphäroguß bzw.
Stahlmaterial in Form einer sehr massiven Platte, das
Kolbenunterteil dagegen aus Aluminium durch Preßguß
oder Warmpressen aus einem Rohling hergestellt ist,
läßt sich der Tauchkolben vergleichsweise wirtschaft
lich herstellen. Bedingt durch seine speziellen Konstruk
tionsmerkmale ist er aber trotz des aus Aluminium be
stehenden Kolbenunterteils in der Lage, die im Betrieb
auf ihn einwirkenden hohen Belastungen aufzunehmen.
Letzteres deshalb, weil sowohl das Kolbenoberteil als
auch das Kolbenunterteil für sich gesehen jeweils einen
in sich steifen Block bildet und das Kolbenoberteil in
spezieller Art und Weise am Kolbenunterteil abgestützt
ist, nämlich so, daß die auf das Kolbenoberteil einwir
kenden Zünddrücke in günstigster Weise auf das Kol
benunterteil und von dort über den Kolbenbolzen und
die daran angeschlossene Pleuelstange an die Kurbel
welle übertragen werden können. Das heißt, die Zünd
kräfte werden direkt zum Pleuelkopf geführt, die Peri
pherie des Kolbenunterteiles bleibt praktisch von die
sen Kräften unberührt und damit deformationsfrei.
Bedingt dadurch, daß die Kolbenoberteilaußenwand
wegen des erfindungsgemäß gegebenen Spaltes nicht in
Kontakt mit dem oberen Bereich des Kolbenunterteiles
steht, können vom Kolbenoberteil in diesen Bereich des
Kolbenunterteiles auch keine sich negativ auf letzteres
auswirkenden Kräfte übertragen werden. Das Kolben
unterteil behält also seine für günstige Betriebswerte
gegebene Form.
Aus der DE-PS 28 21 176 ist ferner ein ölgekühlter
Tauchkolben für Verbrennungsmotoren bekannt, bei
dem das Kolbenunterteil aus Leichtmetall und das Kol
benoberteil aus einem Metall mit geringerer Wärmeleit
fähigkeit aber größerer Warmfestigkeit, z. B. aus Stahl
besteht.
Ein in Form einer massiven Platte gestalteter Kolben
boden mit einzelnen Sacklochbohrungen ist prinzipiell
bereits bei von einem wassergekühlten Zweitakt-Stan
genkolben aus der DE-OS 21 51 869 bekannt.
Nachstehend sind zwei Ausführungsbeispiele eines
nach der Erfindung gestalteten ölgekühlten Tauchkol
bens anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der
Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen senkrecht zur Kolbenbolzenachse ste
henden Querschnitt durch einen nach der Erfindung ge
stalteten ölgekühlten Tauchkolben,
Fig. 2 einen durch die Kolbenbolzenlängsachse
gehenden Querschnitt durch den Tauchkolben gemäß
Fig. 1,
Fig. 3 einen senkrecht zur Kolbenbolzenachse ste
henden Querschnitt durch einen anderen nach der Erfin
dung gestalteten ölgekühlten Tauchkolben,
Fig. 4 einen durch die Kolbenbolzenlängsachse
gehenden Querschnitt durch den Tauchkolben nach Fig. 3,
Fig. 5 einen Querschnitt durch den Tauchkolben
nach Fig. 1 entlang der dort eingetragenen Schnittlinie
V/V,
Fig. 6 einen Querschnitt durch den Tauchkolben
nach Fig. 4 entlang der dort eingezeichneten Schnittli
nie VI/VI.
In den Figuren sind gleiche bzw. einander entspre
chende Teile der dargestellten Tauchkolben mit glei
chen Bezugszeichen versehen.
Der in der Zeichnung dargestellte ölgekühlte Tauch
kolben besteht aus einem insgesamt mit 1 bezeichneten
Kolbenunterteil und einem insgesamt mit 2 bezeichne
ten Kolbenoberteil. Das einstückige massive Kolben
oberteil 2 besteht aus einem Kolbenboden 3 und einer
Außenwand 4 mit zylindrischer Außenfläche 5 und meh
reren Ringnuten, in die Kolbenringe 6 eingesetzt sind.
Die Außenwand 4 des Kolbenoberteils 2 setzt sich dabei
aus einem an den Kolbenboden 3 anschließenden quer
schnittsstarken Wandteil 7 und einem an dessen Unter
kante 8 anschließenden durchmesserschwächeren
Wandteil 9 zusammen. Von der Unterkante 8 ausgehend
ist in das querschnittsstarke Wandteil 7 der Außenwand
4 eine Hinterschneidung 10 mit einer kreiszylindrischen,
koaxial zur Kolbenlängsachse angeordneten Zentrier
fläche 11 und einer zur Kolbenlängsachse senkrecht ste
henden Auflagefläche 12 eingeformt. Das Kolbenober
teil 2 ist ausschließlich über diese Auflagefläche 12 auf
dem Kolbenunterteil 1 und dort auf der äußeren Stirn
fläche 13 eines an dessen Oberseite angeordneten ring
förmigen Tragbundes 14 abgestützt. Zentriert ist das
Kolbenoberteil 2 in Bezug auf das Kolbenunterteil 1
ausschließlich über die zylindrische Zentrierfläche 11,
die eine außen am Tragbund 14 angeformte kreiszylin
drische Zentrierfläche 15 umgreift. Mit 16 ist der das
obere Ende des Kolbenunterteiles 1 bildende und relativ
massiv ausgebildete Tragkopf bezeichnet. Befestigt ist
das Kolbenoberteil 2 am Kolbenunterteil 1 durch die
vier Spannschrauben 17, deren Lage und Anordnung
aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich ist.
Mit 18 ist ein Kolbenbolzen bezeichnet, der in einer
das Kolbenunterteil 1 quer durchdringenden Lagerboh
rung 19 axial gesichert durch zwei Sicherungsringe 20
verankert ist. Auf diesem Kolbenbolzen 18 sitzt eine
Lagerhülse 21, deren Lage zwischen zur Kolbenlängs
achse parallelen Flächen 22, 23 im Innenraum 24 des
Kolbenunterteiles 1 fixiert ist. Über den Kolbenbolzen
18 und die daraufsitzende Lagerhülse 21 ist der Tauch
kolben an eine mit der nicht dargestellten Kurbelwelle
einer Brennkraftmaschine verbundene Pleuelstange 25
im Bereich des Pleuelkopfes 26 angelenkt, wobei dieser
Anschluß über eine den Pleuelkopf 26 quer durchdrin
gende, die Lagerhülse 21 umgreifende Aufnahmeboh
rung 27 hergestellt ist.
Mit 28 ist ein Vorsprung bezeichnet, der an der Ober
seite des Tragkopfes 16 angeordnet ist. Dieser Vor
sprung ist insgesamt einstückig mit dem Kolbenunter
teil 1 ausgebildet. Der Vorsprung 28 ist von einem zen
tralen, koaxial zur Kolbenlängsachse angeordneten
Kühlöldurchtrittsloch 29 durchsetzt, das desweiteren
den Tragkopf 16 durchdringt und in den Innenraum 24
des Kolbenunterteiles 1 ausmündet. Das Kühlöldurch
trittsloch 29 kann, wie beim Ausführungsbeispiel nach
den Fig. 1, 2 und 5, als Bohrung im Kolbenunterteil 1
ausgebildet sein, die im Kühlölstrahleintrittsbereich ke
glig oder trompetenartig erweitert ist. Letzteres stellt
eine günstige Umlenkung des aus dem Pleuel austreten
den Kühlölstrahles sicher. Alternativ hierzu kann das
Kühlöldurchtrittsloch 29, wie beim Ausführungsbeispiel
gemäß den Fig. 3 und 4, auch durch die Durchgangsboh
rung einer Kühlölführhülse 30 gebildet sein, die in eine
den Tragkopf 16 mit Vorsprung 28 durchdringenden
Aufnahmebohrung 31 eingesetzt und mit ihrem unteren
erweiterten Teil federnd in Gleitkontakt am Pleuelkopf
26 abgestützt ist. Generell ragt der Vorsprung 28 in den
Bereich eines insgesamt mit 33 bezeichneten inneren
Kühlraumes hinein und begrenzt dort mit seiner Ober
kante 32 den Kühlölfüllstand. Der innere Kühlraum 33
erstreckt sich in seinem unteren Bereich zwischen dem
Tragbund 14 ringförmig um den Vorsprung 28 herum an
der Oberseite des Tragkopfes 16. In seinem oberen Be
reich ist der innere Kühlraum 33 durch eine Vertiefung
im Kolbenoberteil begrenzt. Der innere Kühlraum 33
steht über schräge, im Kolbenoberteil 2 ausgebildete
Überleitbohrungen 34 mit einem insgesamt mit 35 be
zeichneten äußeren Kühlraum in Verbindung. Letzterer
erstreckt sich sowohl im Kolbenoberteil 2 als auch im
Kolbenunterteil 1, dort um den Tragkopf 16 herum.
Das massive Kolbenoberteil 2 ist einstückig und aus
Sphäroguß bzw. Stahlmaterial hergestellt. Das Kolben
unterteil 1 dagegen ist zwar ebenfalls einstückig, aber
aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung durch
Preßguß oder Warmpressen aus einem Rohling herge
stellt. Soweit Hinterschneidungen unumgänglich sind,
werden diese nachträglich durch spanabhebende
Bearbeitung nachgearbeitet. Aufgrund seiner Herstellung
durch Warmpressen bzw. Preßgießen ist das Kolbenun
terteil im Gegensatz zu nur durch Gießen hergestellten
Kolbenunterteilen erheblich tragfähiger, also die
Aufnahme und Weiterleitung größerer Kräfte geeignet.
Der Tauchkolben ist für eine spezielle Art von Sha
ker-Kühlung ausgebildet. Die Kühlölzuführung zum
Tauchkolben erfolgt dabei von der Pleuelstange 25 aus.
Diese verfügt über interne Kanäle, in welche Kühlöl
unter Druck über kurbelwelleninterne Kanäle eingelei
tet wird. In den Figuren sind von den pleuelstangenin
ternen Kanälen lediglich eine Zuführbohrung 36, ein
Ringkanal 37 um die Lagerhülse 21 sowie eine Spritz
bohrung 38 im Pleuelkopf 26 ersichtlich. Die Spritzboh
rung 38 verläuft dabei koaxial zur Pleuelstangenlängs
achse. Das die Spritzbohrung 38 in Form eines Kühlöl
strahles verlassende Kühlöl gelangt zunächst in das
Kühlöldurchtrittsloch 29 und wird durch dieses dann in
den inneren Kühlraum 33 eingeleitet. Von dort gelangt
das Kühlöl während des Motorbetriebes infolge der
Kolbenbewegungen durch die Überleitbohrungen 34 in
den äußeren Kühlraum 35 und von dort aus über in
dessen unteren Bereich angeordnete Ablaufkanäle 39 in
den Triebwerksraum der Brennkraftmaschine zurück.
Der innere Kühlraum 33 ist oben durch einen domar
tigen Hohlraum gegeben, der radial außen durch ent
sprechend gekrümmte Formgebung der Innenwand 40
des querschnittsstarken Wandteiles 7 der Außenwand 4
des Kolbenoberteiles 2 und daran anschließend durch
eine entsprechend fortgeführte Wölbung der Innenflä
che 41 des Kolbenbodens 3 gebildet ist. Koaxial zur
Kolbenlängsachse ist an der Innenfläche 41 des Kolben
bodens eine Erhebung 42 vorhanden, die zu einer gün
stigen Verteilung des auftreffenden Kühlöles im inneren
Kühlraum 33 beiträgt.
Unten ist der innere Kühlraum 33 durch eine ringför
mige Vertiefung 43 mit etwa halbkreisförmigem Quer
schnitt begrenzt. Die Wandung 44 der ringförmigen
Vertiefung 43 ist dabei so gestaltet, daß das Ausfahren
des Preßwerkzeuges nach Einformung der Vertiefung
nicht behindert ist.
Der äußere Kühlraum 35 ist im Bereich des Kolben
oberteils 2 einerseits durch mehrere am Umfang verteilt
angeordnete, bezüglich der Kolbenlängsachse leicht
schrägstehend von der Unterkante 8 des querschnitt
starken Wandteils 7 der Außenwand 4 in letzteres ein
gearbeitete Sacklöcher 45 und andererseits durch einen
ringförmigen Raum 46 gebildet, in den die Sacklöcher
45 ausmünden. In jedes der Sacklöcher 45 mündet eine
der Überleitbohrungen 34 ein, die im Bereich der Innen
fläche 40 des querschnittstarken Wandteiles 7 vom inne
ren Kühlraum 33 abzweigt und schräg nach oben in das
zugehörige Sackloch 45 nahe von dessem geschlossenen
Ende einmündet. Der ringförmige Raum 46 ist radial
außen von der Innenfläche 47 des querschnittsschwä
cheren unteren Wandteils 9 der Außenwand 4 des Kol
benunterteils 2 sowie radial innen von der Außenfläche
48 des Tragbundes 14 und oben durch die Unterkante 8
des querschnittstarken Wandteils 7 der Außenwand 4
des Kolbenoberteils 2 begrenzt. Im Anschluß an diesen
so begrenzten Raum 46 setzt sich der äußere Kühlraum
35 nach unten innerhalb des Kolbenunterteils 1 durch
eine ringförmige Ölfangvertiefung 49 fort. Diese Öl
fangvertiefung 49 reicht bis etwa in die Ebene des Pleu
elkopfes 26 herunter und ist radial außen von einem
relativ dünnwandigen, im Motorenbetrieb von Zünd
druckeinflüssen weitestgehend befreiten Außenwand
teilstück 50 begrenzt. Letzteres deshalb, weil die Außen
wand 4 am Kolbenoberteil 2 und das Außenwandteil
stück 50 am Kolbenunterteil 1 in ihrer Bauhöhe derart
aufeinander abgestimmt sind, daß nach Verbindung von
Kolbenoberteil 2 und Kolbenunterteil 1 zwischen der
ebenen Unterkante 51 der Außenwand 4 des Kolben
oberteils 2 und der ebenen Oberkante 52 des Außen
wandteilstückes 50 am Kolbenunterteil 1 ein Ringspalt
53 freibleibt. Da das Kolbenoberteil 2 nur außen über
die ringförmige Zentrierfläche 11 in Bezug auf das Kol
benunterteil zentriert und außerdem nur mit seiner ring
förmigen Anlagefläche 12 am Kolbenunterteil 1, dort in
seiner biegeneutralen Zone durch die Stirnfläche 13 am
Tragbund 14 abgestützt, und außerdem wegen des
Ringspaltes 53 keine Verbindung zwischen den äußeren
Teilen 4 von Kolbenoberteil 2 und Kolbenunterteil 1
gegeben ist, können im Motorenbetrieb vom Kolben
oberteil 2 her auch keine die Form des Außenwandteil
stückes 50 negativ beeinflussende Kräfte übertragen
werden. Weil diese äußere Stützung fehlt und auch das
Kolbenunterteil 1 durch den äußeren Kühlraum sehr
günstig gekühlt wird, heizt sich der Außenbereich des
Tauchkolbens vergleichsweise gering auf. Dadurch sind
unterschiedliche Deformationen des Kolbenaußenbe
reiches in Achsrichtung in Folge von Temperatureinwir
kungen praktisch vermeidbar. Andererseits erlaubt dies
wiederum, daß der unvermeidliche Spalt zwischen der
Außenfläche des Tauchkolbens, gebildet durch die Au
ßenfläche 4 am Kolbenoberteil 2 und die Außenfläche
54 am Kolbenunterteil 1, gegenüber bisherigen Kolben
vergleichsweise kleiner ausgebildet werden kann. Letz
teres trägt zu einem verbesserten Lauf des Kolbens bei,
weil das Kolbenkippen auf einen kleineren Winkel be
grenzt bleibt. Unmittelbare Folge davon ist auch eine
Verkleinerung des Schmierölverbrauches.
Bedingt dadurch, daß das Kolbenoberteil außen am
Tragbund 14 zentriert ist, werden im Motorenbetrieb
außerdem folgende Vorteile erzielt. Weil der Alumini
umwerkstoff, aus dem das Kolbenunterteil 1 hergestellt
ist, einen wesentlich größeren Ausdehnungskoeffizien
ten als das Material besitzt, aus dem das Kolbenoberteil
2 hergestellt ist, dehnt sich das Auflageorgan für das
Kolbenoberteil 2 mehr aus als letzteres. Das heißt, mit
zunehmender Erwärmung des Kolbens wird die Verbin
dung zwischen Kolbenoberteil 2 und Kolbenunterteil 1
kraftschlüssig, so daß im Motorenbetrieb praktisch kei
ne Relativ-Bewegungen mehr zwischen den Auflageflä
chen von Kolbenunterteil 1 und Kolbenoberteil 2 statt
finden können.
Nachstehend sind verschiedene Einzelheiten darge
legt, mit denen der erfindungsgemäße Tauchkolben von
Fall zu Fall, d. h. je nach seiner Beaufschlagung mit wel
chen Zünddrücken, ausgestattet sein kann.
Insbesondere wenn mit dem Tauchkolben sehr hohe
Zünddrücke in der Größenordnung von beispielsweise
150 bar beherrscht werden soll, dann erweist es sich als
zweckmäßig, das Kolbenunterteil 1 zusätzlich zu ver
steifen und zwar durch mehrere in der ringförmigen
Vertiefung 43 angeordnete, diese radial durchsetzende
Versteifungsrippen 55. Solche Maßnahmen sind beim
Tauchkolben nach den Fig. 3 und 4 dargestellt.
Wenn der erfindungsgemäße Tauchkolben in Brenn
kraftmaschinen zum Einsatz kommt, in denen nur Zünd
drücke in der Größenordnung von beispielsweise 120
bar zu beherrschen sind, dann kann es genügen, wenn
die von der Ölfangvertiefung 49 abzweigenden Ablauf
kanäle 39 in den Innenraum 24 des Kolbenunterteils 1
ausmünden. Diese Lösung ist beim Tauchkolben nach
den Fig. 1, 2 und 5 angewandt.
Bei Tauchkolben, mit denen demgegenüber wieder
um höhere Zünddrücke zu beherrschen sind, erweist es
sich als zweckmäßig, die von der Ölfangvertiefung 59
abzweigenden Ablaufkanäle 39 durch achsparallel zur
Kolbenlängsachse durch das Kolbenunterteil 1 verlau
fende Bohrungen 56 zu realisieren; letzteres ist beim
Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 der Fall.
Diese Bohrungen 56 schneiden tangential Schmierrin
nen 57 (siehe Fig. 4 und 6) an, die partiell um den Kol
benbolzen 18 im Kolbenunterteil 1 ausgebildet sind und
Öl zur Schmierung des Kolbenbolzens 18 aufnehmen.
Desweiteren kann sich als zweckmäßig erweisen, in die
Bohrungen 56 Röhrchen 58 einzusetzen, die in bestimm
ter Länge in die Ölfangvertiefung 49 hineinragen und
dort für eine bestimmte Kühlölfüllstandshöhe sorgen.
Letzteres ist ebenfalls beim Ausführungsbeispiel nach
den Fig. 3 und 4 gegeben.
Durch die erfindungsgemäßen Merkmale und insbe
sondere deren kombinatorische Vereinigung in einem
Tauchkolben ist sichergestellt, daß auch bei relativ ho
hen Zünddrücken in der Größenordnung bis ca. 160 bar
eine einwandfreie Funktion des Tauchkolbens gewähr
leistet ist. Insbesondere durch die massive Ausbildung
des Kolbenoberteils und Kolbenunterteils sowie durch
die spezielle Abstützung des Kolbenoberteils 2 in biege
neutraler Zone am Kolbenunterteil 1 ist sichergestellt,
daß die auf den Tauchkolben im Maschinenbetrieb ein
wirkenden Zünddrücke in bestmöglicher Weise über
den Tragbund 14 und den Kolbenbolzen 18 in die
Pleuelstange 25 eingeleitet werden können, und zwar so,
daß die Zylindrizität und Koaxialität der Außenwand 4
des Kolbenoberteils 2 sowie der Außenfläche 54 des
Kolbenunterteils 1 weitestgehend erhalten bleiben.
Durch die Kühlölführung wird nicht nur eine sehr inten
sive Kühlung des Kolbenoberteils, sondern auch eine
intensive Kühlung der angrenzenden oberen Bereiche
des Kolbenunterteils sichergestellt. Negative Einflüsse
durch die im Maschinenbetrieb herrschenden Tempera
turen auf die Form des Kolbenoberteils 2 und die Form
des Kolbenunterteils 1 sind deshalb auch durch die Art
der Kühlmittelführung im Tauchkolben weitestgehend
vermeidbar.
Claims (2)
1. Ölgekühlter Tauchkolben, der aus einem Kolbenunterteil und einem
Kolbenoberteil, das aus einem Kolbenboden und einer Außenwand mit in
Ringnuten eingesetzten Kolbenringen besteht, zusammengesetzt ist und über
einen Kolbenbolzen, der in einer das Kolbenunterteil quer durchdringenden
Lagerbohrung verankert ist, an eine mit der Kurbelwelle einer
Brennkraftmaschine verbundene Pleuelstange angelenkt ist, wobei das
Kolbenoberteil mit einer vom Kolbenboden abgesetzten Anlagefläche auf der
Stirnfläche eines oben am Kolbenunterteil angeformten, ringförmigen
Tragbundes abgestützt und mittels mehrerer Spannschrauben mit letzterem
verbunden ist, wobei ferner am Kolbenunterteil ein zur Kolbenlängsachse
koaxiales Kühlöldurchtrittsloch angeordnet ist, das in einen inneren Kühlraum
einmündet, der durch Überleitbohrungen mit einem jenseits des Tragbundes
angeordneten äußeren Kühlraum in Verbindung steht, der sich sowohl im
Kolbenoberteil als auch im Kolbenunterteil erstreckt, das Kolbenoberteil eine im
wesentlichen massive, nur im Bereich des äußeren Kühlraumes mit Sacklöchern
versehene einstückige Platte ist und das Kolbenunterteil abgesehen vom
Kühlöldurchtrittsloch an seiner dem Kolbenoberteil zugewandten Oberseite eine
im wesentlichen geschlossene Form aufweist und ansonsten massiv einstückig
ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet daß,
- - das Kolbenoberteil (2) aus Sphäroguß bzw. Stahlmaterial hergestellt ist,
- - das Kolbenunterteil (1) aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung durch Preßguß oder Warmpressen aus einem Rohling hergestellt ist,
- - das Kolbenoberteil (2) sich nur in seiner biegeneutralen Zone mit seiner ringförmigen Anlagefläche (12) am Tragbund (14) des Kolbenunterteiles (1) abstützt und
- - der äußere Kühlraum (35) im Bereich des Kolbenunterteiles (1) durch eine ringförmige Ölfangvertiefung (49) weitergeführt ist, die bis etwa in die Ebene des Pleuelkopfes (26) herunterreicht und radial außen von einem relativ dünnwandigen Außenwandteilstück (50) begrenzt ist, das durch einen sich bis zum äußeren ringförmigen Kühlraum (35) erstreckenden Ringspalt (53) von der Außenwand (4) des Kolbenoberteiles getrennt ist, wodurch das Außenwandteilstück (50) im Maschinenbetrieb von Zünddruckeinflüssen befreit ist.
2. Tauchkolben nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - im Kolbenunterteil (1) innerhalb einer den unteren Teil des inneren Kühlraumes (33) bildenden ringförmigen Vertiefung (43) mehrere diese radial durchsetzende Versteifungsrippen (55) angeordnet sind.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853518721 DE3518721C3 (de) | 1985-05-24 | 1985-05-24 | Ölgekühlter, mehrteiliger Tauchkolben einer Brennkraftmaschine |
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JP61117678A JPH086638B2 (ja) | 1985-05-24 | 1986-05-23 | 内燃機関の、油冷却された多部分から成るプランジャピストン |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10255731A1 (de) * | 2002-11-29 | 2004-06-09 | Mahle Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
RU2675974C1 (ru) * | 2017-11-03 | 2018-12-25 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | Поршень форсированного дизельного двигателя |
Families Citing this family (27)
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---|---|---|---|---|
DE3708377A1 (de) * | 1986-03-20 | 1987-10-01 | Mahle Gmbh | Oelgekuehlter kolben fuer verbrennungsmotoren |
DE3702694C1 (en) * | 1987-01-30 | 1988-04-21 | Mahle Gmbh | Oil-cooled piston for internal combustion engines, especially for diesel engines |
DE3832022C1 (de) * | 1988-09-21 | 1989-09-21 | Mahle Gmbh, 7000 Stuttgart, De | |
US4965279A (en) * | 1988-11-18 | 1990-10-23 | E. R. Squibb & Sons, Inc. | Cyclopropyl aza prostaglandin analogs |
DE3919872A1 (de) * | 1989-06-19 | 1990-12-20 | Mahle Gmbh | Tauchkolben fuer verbrennungsmotoren mit einem kuehloeldurchfluteten kolbenkopf |
DE4018252A1 (de) * | 1990-06-07 | 1991-12-12 | Man B & W Diesel Ag | Oelgekuehlter kolben |
DE4040611A1 (de) * | 1990-12-19 | 1992-07-02 | Man B & W Diesel Ag | Jet-kolbenkuehlung |
DE4120850A1 (de) * | 1991-06-25 | 1993-01-07 | Kolbenschmidt Ag | Gebauter, oelgekuehlter kolben fuer dieselmotoren |
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DE10244511A1 (de) * | 2002-09-25 | 2004-04-15 | Mahle Gmbh | Mehrteiliger gekühlter Kolben für einen Verbrennungsmotor |
DE10244512A1 (de) * | 2002-09-25 | 2004-04-15 | Mahle Gmbh | Mehrteiliger gekühlter Kolben für einen Verbrennungsmotor |
US7918155B2 (en) * | 2007-12-12 | 2011-04-05 | Mahle International Gmbh | Piston with a cooling gallery |
US8065985B2 (en) * | 2009-05-04 | 2011-11-29 | Federal-Mogul Corporation | Piston having a central cooling gallery with a contoured flange |
DE102010015568A1 (de) * | 2010-04-19 | 2011-10-20 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Kolbenoberteil eines gebauten oder geschweißten Kolbens mit erweiterten Kühlräumen |
DE102012207951B4 (de) * | 2012-05-11 | 2022-09-22 | Man Energy Solutions Se | Kolben einer Brennkraftmaschine |
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DE102013002232B4 (de) * | 2013-02-11 | 2022-11-17 | Man Energy Solutions Se | Kolben einer Brennkraftmaschine |
DE102013009415A1 (de) | 2013-06-05 | 2014-12-11 | Man Diesel & Turbo Se | Kolben einer Brennkraftmaschine |
DE102016202643A1 (de) * | 2016-02-22 | 2017-08-24 | Mahle International Gmbh | Kolben einer Brennkraftmaschine |
EP3301284B1 (de) * | 2016-09-29 | 2020-11-25 | Caterpillar Energy Solutions GmbH | Kolben mit anordnung zur kühlung |
KR101706751B1 (ko) | 2016-09-30 | 2017-02-27 | 삼영기계 (주) | 고압 피스톤 크라운 |
CN107939522B (zh) * | 2017-11-22 | 2019-11-05 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构 |
DE102018201556A1 (de) * | 2018-02-01 | 2019-08-01 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Hubkolben für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine und Verwendung eines Hubkolbens in einer Hubkolbenbrennkraftmaschine |
CN108547707A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-09-18 | 象山浦动机械科技有限公司 | 分体式钢顶钢裙活塞 |
DE102019122877B4 (de) * | 2019-08-27 | 2021-08-19 | Man Energy Solutions Se | Kolben einer Brennkraftmaschine |
DE102019133115A1 (de) | 2019-12-05 | 2021-06-10 | Ford Global Technologies Llc | Luftansaugvorrichtung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine |
US11326549B2 (en) | 2020-01-21 | 2022-05-10 | Ford Global Technologies, Llc | 218-0266 volcano-shaped inlet of piston oil-cooling gallery |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE7203513U (de) * | 1972-05-10 | Alcan Alu-Werke Gmbh | Mehrteiliger Kolben mit Kühlraum im Kolbenkopf | |
AT141390B (de) * | 1932-10-25 | 1935-04-10 | Ernst Dipl Ing Mahle | Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen. |
DE1526598A1 (de) * | 1966-10-07 | 1970-02-12 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Einrichtung zur Verringerung des Zylinderbuechsenverschleisses bei Tauchkolbenmotoren insbesondere fuer Schweroelbetrieb |
GB1232990A (de) * | 1967-09-28 | 1971-05-26 | ||
FR2125687A5 (de) * | 1971-02-16 | 1972-09-29 | Semt | |
DE2140824C2 (de) * | 1971-08-14 | 1983-06-01 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8900 Augsburg | Ölgekühlter Kolben für Brennkraftmaschinen |
DE2307347A1 (de) * | 1973-02-15 | 1974-08-22 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Mehrteiliger tauchkolben fuer viertaktbrennkraftmaschinen, insbesondere grossdieselmotoren |
JPS5179239U (de) * | 1975-11-26 | 1976-06-23 | ||
JPS5416975U (de) * | 1977-07-08 | 1979-02-03 | ||
DE2821176C2 (de) * | 1978-05-13 | 1982-12-09 | Mahle Gmbh, 7000 Stuttgart | Kolben mit Bodenplatte für Verbrennungsmotor |
DE2919638A1 (de) * | 1979-05-16 | 1980-11-20 | Schmidt Gmbh Karl | Kolben fuer brennkraftmaschinen |
JPS5633575A (en) * | 1979-08-25 | 1981-04-04 | Nissan Motor Co Ltd | Ground speed detecting rader for vehicle |
JPS5831464B2 (ja) * | 1980-04-30 | 1983-07-06 | 川崎重工業株式会社 | 内燃機関のピストン構造 |
DE3303984C1 (de) * | 1983-02-05 | 1984-05-24 | Mahle Gmbh, 7000 Stuttgart | Mehrteiliger,fluessigkeitsgekuehlter Kolben fuer Verbrennungsmotoren |
JPS59181248U (ja) * | 1983-05-20 | 1984-12-03 | 川崎重工業株式会社 | 内燃機関のピストン装置 |
DE3502644A1 (de) * | 1985-01-26 | 1986-07-31 | M.A.N.-B & W Diesel GmbH, 8900 Augsburg | Oelgekuehlter, mehrteiliger tauchkolben fuer hubkolbenbrennkraftmaschinen |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10255731A1 (de) * | 2002-11-29 | 2004-06-09 | Mahle Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
RU2675974C1 (ru) * | 2017-11-03 | 2018-12-25 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" | Поршень форсированного дизельного двигателя |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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