EP1278951B1 - Verbrennungsmotor mit einem gebauten kolben - Google Patents

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EP1278951B1 EP01940141A EP01940141A EP1278951B1 EP 1278951 B1 EP1278951 B1 EP 1278951B1 EP 01940141 A EP01940141 A EP 01940141A EP 01940141 A EP01940141 A EP 01940141A EP 1278951 B1 EP1278951 B1 EP 1278951B1
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combustion engine
screw
sliding block
oil
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Mahle GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/20—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0015—Multi-part pistons
    • F02F3/0023—Multi-part pistons the parts being bolted or screwed together

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with a built-piston consisting of a piston crown made of steel and a piston lower part, which are connected to each other via a single, arranged in the central axis or near the central axis of the piston screw, and with a central cooling space between the piston crown and piston lower part, further with an oil-carrying connecting rod, which is connected by a piston pin with the piston lower part.
  • a piston for a generic internal combustion engine is known from DE 4131275.
  • the cooling oil is introduced via the piston pin in the hubs and from there by vertically extending holes upwards in an outer cooling channel flows radially inward into a central cooling chamber and over a drain in the inner shape of the piston.
  • the invention is therefore concerned with the problem of optimizing the flow of the cooling oil through the piston in generic internal combustion engines and to simplify the bolt by the non-integrated oil guide and to optimize strength.
  • a built piston 2 is slidably disposed in an internal combustion engine 1 - indicated by a cylinder wall of a motor housing - .
  • the built piston 2 consists of a piston head 3 and a piston lower part 4, which are connected to each other via a screw 5 arranged in the piston longitudinal axis.
  • a cooling channel 6 and a central cooling chamber 7, are each bounded by the piston head and piston lower part and which are connected to each other via overflow 8.
  • the piston 2 is connected via a piston pin 9 with a connecting rod 10 leading to cooling oil.
  • a sliding shoe 12 is arranged in a spring-biased manner on the screw head.
  • the shoe 12 has a fitting surface 13, which cooperates with a machined surface 14 on the connecting rod 10, whereby cooling oil losses between the connecting rod 10 and shoe 12 are largely prevented.
  • a locking ring 15 in the screw head 11 serves as a transport lock against loss of the shoe 12.
  • the screw head 11 is supported by a contact surface 16 against a collar 17 in the lower part.
  • the screw 5 has a bore 18 along the longitudinal axis and radially extending overflow holes 19 to the central cooling chamber 7.
  • the spring 23 is supported against an integrally formed on the screw head collar and pushes the slider 12 against the connecting rod 10th
  • FIG. 2 shows deviations from FIG. 1 with regard to the guidance of the cooling oil and the introduction of the screwing forces into the collar 17.
  • the screwing forces are introduced into the collar 17 via a spacer 20 and a guide part 21.
  • the cooling oil flows from the shoe 12 through radial holes 22 in the space between spacer 12 and screw 5 and from there up into the central cooling chamber 7.
  • the shoe 12 is slidably mounted in the guide member 21 against the force of a spring 23.
  • the spring 23 is supported against a collar arranged on the spacer.
  • the guide member 21 is fixed when tightening the screw 5 between the spacer 20 and the collar 17.

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  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem gebauten Kolben bestehend aus einem Kolbenboden aus Stahl und einem Kolbenunterteil, die über eine einzige, in der Mittelachse oder nahe der Mittelachse des Kolbens angeordnete Schraube miteinander verbunden sind, und mit einem zentralen Kühlraum zwischen Kolbenboden und Kolbenunterteil, ferner mit einem ölführenden Pleuel, das durch einen Kolbenbolzen mit dem Kolbenunterteil verbunden ist.
  • Ein Kolben für einen gattungsgemäßen Verbrennungsmotor ist bekannt aus der DE 4131275. Bei diesem Kolben wird das Kühlöl über den Kolbenbolzen in die Naben und von dort durch vertikal verlaufende Bohrungen nach oben in einen äußeren Kühlkanal eingeleitet, fließt nach radial innen in einen zentralen Kühlraum und über einen Ablauf in die Innenform des Kolbens.
  • Durch die Umlenkung des Öls im Kolbenbolzen und durch die langen Bohrungen ergibt sich ein relativ hoher Strömungswiderstand. Die Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, bei gattungsgemäßen Verbrennungsmotoren den Durchfluß des Kühlöls durch den Kolben zu optimieren und den Bolzen durch die nicht integrierte Ölführung zu vereinfachen bzw. festigkeitsmäßig zu optimieren.
  • Dieses Problem wird gelöst durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Gleitschuhe zur Ölzuführung in einen zentralen Kühlraum sind an sich bekannt, z. B. aus der DE 3518721, Fig. 3. Eine Kombination von Zentralverschraubung und Gleitschuh wurde jedoch bisher - obwohl beide Merkmale für sich seit längerem bekannt sind - nicht vorgeschlagen, da beide Merkmale generell am selben Ort angeordnet sind, d. h. in der Mittelachse des Kolbens im Bereich der Innenform und die gleichzeitige Verwirklichung beider Merkmale aus Platzgründen kaum realisierbar erschien.
  • Durch die aufgezeigten Lösungen wird eine Integration beider Merkmale gelehrt.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    ein erstes Ausführungsbeispiel im Querschnitt
    Fig. 2
    ein zweites Ausführungsbeispiel im Querschnitt.
  • In einem Verbrennungsmotor 1 - angedeutet durch eine zylinderwand eines Motorgehäuses - ist ein gebauter Kolben 2 verschiebbar angeordnet. Der gebaute Kolben 2 besteht aus einem Kolbenboden 3 und einem Kolbenunterteil 4, die miteinander über eine in der Kolbenlängsachse angeordnete Schraube 5 verbunden sind. Zwischen dem Kolbenboden 3 und dem Kolbenunterteil 4 liegen ein Kühlkanal 6 und ein zentraler Kühlraum 7, die jeweils von Kolbenboden und Kolbenunterteil begrenzt sind und die miteinander über Überströmkanäle 8 verbunden sind. Der Kolben 2 ist über einen Kolbenbolzen 9 mit einem kühlölführenden Pleuel 10 verbunden.
  • Im Bereich des Schraubenkopfs 11 ist ein Gleitschuh 12 unter Federvorspannung gleitverschiebbar auf dem Schraubenkopf angeordnet. Der Gleitschuh 12 weist eine Passungsfläche 13 auf, die mit einer bearbeiteten Fläche 14 am Pleuel 10 zusammenwirkt, wodurch Kühlölverluste zwischen Pleuel 10 und Gleitschuh 12 weitgehend verhindert werden. Ein Sicherungsring 15 im Schraubenkopf 11 dient als Transportsicherung gegen Verlust des Gleitschuhs 12. Der Schraubenkopf 11 stützt sich mit einer Anlagefläche 16 gegen einen Kragen 17 im Unterteil ab. Die Schraube 5 weist eine Bohrung 18 entlang der Längsachse und radial verlaufende Überlaufbohrungen 19 zum zentralen Kühlraum 7 auf. Die Feder 23 stützt sich gegen einen am Schraubenkopf angeformten Bund ab und drückt das Gleitstück 12 gegen das Pleuel 10.
  • Fig. 2 zeigt Abweichungen von Fig. 1 bezüglich der Führung des Kühlöls und der Einleitung der Verschraubungskräfte in den Kragen 17. Die Verschraubungskräfte werden über ein Distanzstück 20 und ein Führungsteil 21 in den Kragen 17 eingeleitet. Das Kühlöl fließt vom Gleitschuh 12 durch radiale Bohrungen 22 in den Raum zwischen Distanzstück 12 und Schraube 5 und von dort nach oben in den zentralen Kühlraum 7. Der Gleitschuh 12 ist in dem Führungsteil 21 gegen die Kraft einer Feder 23 verschiebbar gelagert. Die Feder 23 stützt sich gegen einen am Distanzstück angeordneten Bund ab. Das Führungsteil 21 wird beim Anziehen der Schraube 5 zwischen dem Distanzstück 20 und dem Kragen 17 fixiert.

Claims (4)

  1. Verbrennungsmotor mit einem gebauten Kolben (2), bestehend aus einem Kolbenboden (3) aus Stahl und einem Kolbenunterteil (4), die über eine einzige, in der Kolbenlängsachse oder nahe der Kolbenlängsachse angeordnete Schraube (5) miteinander verbunden sind und mit einem zentralen Kühlraum (7) zwischen Kolbenboden und Kolbenunterteil, ferner mit einem ölführenden Pleuel (10), das durch einen Kolbenbolzen (9) mit dem Kolbenunterteil (4) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Bereich des Schraubenkopfs (11) ein Gleitschuh (12) zur Übernahme von Öl vom Pleuel (10) in den zentralen Kühlraum (7) vorgesehen ist, wobei der Schraubenkopf (11) zumindest teilweise radial innerhalb des Gleitschuhs aufgenommen ist.
  2. Verbrennungsmotor mit einem gebauten Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschuh (12) durch die Kraft einer Feder (23) gegen eine bearbeitete Fläche (14) am Pleuel (10) gedrückt wird.
  3. Verbrennungsmotor mit einem gebauten Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (5) in ihrer Längsachse eine kühlölführende Bohrung (18) aufweist.
  4. Verbrennungsmotor mit einem gebauten Kolben nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Kühlöl vom Gleitschuh (12) über ein Distanzstück (20) mit radialen Zulaufbohrungen (22) in den zentralen Kühlraum (7) geführt wird und daß der innerhalb des Distanzstücks (20) angeordnete Teil der Schraube (5) von Kühlöl umgeben ist.
    daß der Schraubenkopf (11) zumindest teilweise radial innerhalb des Gleitschuhs (12) angeordnet ist.
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