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(11) | EP 1 156 198 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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| (54) |
Kolbenkühlung für Brennkraftmaschinen Piston cooling for an internal combustion engine Refroidissement de piston pour un moteur de combustion interne |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0002] Zur Kolbenkühlung von Brennkraftmaschinen ist es bekannt mit Spritzdüsen gegen die Unterseite eines Kolbenbodens zu spritzen. Als Kühlmedium dient Schmieröl aus der Druckumlaufschmierung. Bei einer bekannten Lösung wird eine aus einem gebogenen Rohr bestehende Spritzdüse mittels einer Konsole und einer Schraube auf der Innenseite eines Kurbelgehäuses so positioniert, dass ein bestimmter Bereich des Kolbenbodens angespritzt wird.
[0003] Ein Nachteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass die aus dem Rohr gebildete Spritzdüse zunächst mittels Lötung mit der Konsole verbunden wird. Anschließend wird diese Konsole mit einer Schraube an der Innenseite des Kurbelgehäuses befestigt. Diese Montagearbeit lässt sich aber wegen der schweren Zugänglichkeit nur von Hand erledigen und ist folglich sehr kostspielig, ebenso wie die Lötverbindung von Konsole und Spritzdüse.
[0004] Weiterhin ist aus der US-A-4 010 718 eine Anordnung bekannt, bei der als Drehteile ausgebildete Spritzdüsen in den Schottwänden des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine angeordnet sind, wobei die Ölzufuhr mittels in den Schottwänden verlaufender Ölversorgungsbohrungen erfolgt und die Spritzdüsen gegen die Unterseiten der Kolben gerichtet sind. Die Montage der Spritzdüsen erfolgt mittels eines Werkzeuges.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung und die Montage der Spritzdüsen rationeller zu gestalten.
[0007] Dadurch, dass die Spritzdüsen als kompaktes Drehteil vorgefertigt werden, entfallen zeitraubende Arbeiten.
[0008] Das Drehteil kann vollautomatisch rein durch spanabhebende Bearbeitung kostengünstig und in gleich bleibender Qualität hergestellt werden.
[0009] Eine vorteilhafte Verwendung eines Werkzeugs bei der Herstellung der Kolbenkühlung nach Anspruch 1 ist dem Anspruch 3 zu entnehmen.
[0010] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und eine vorteilhafte Ausführung des Werkzeuges zum Einbau der Spritzdüsen ist in Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
- Fig. 1
- einen Querschnitt I-I durch ein Kurbelgehäuse mit Längsbohrung und Bohrung für die Zufuhr des Spritzöls
- Fig. 2
- einen Schnitt durch eine als Drehteil ausgebildete Spritzdüse
- Fig. 3
- eine Ansicht des Kurbelgehäuses von der Ölwanne her gesehen mit eingebauten Spritzdüsen
- Fig. 4
- ein Werkzeug zum positionierten Einbau der Spritzdüsen in die Längsbohrungen
[0011] Figur 1 zeigt im Querschnitt ein Kurbelgehäuse 1 mit Ölzufuhrbohrungen 2a, 2b welche in eine Druckumlaufschmierung integriert sind und welche das Kurbelgehäuse 1 in Längsrichtung durchdringen. Über Bohrungen 3a, 3b wird den Kurbelwellenlagern Schmieröl zugeführt. Das Schmieröl wird auch zur Kolbenkühlung herangezogen. Die Kolbenkühlung erfolgt in bekannter Weise durch Spritzdüsen 4 die in Längsbohrungen5 der Schottwände 6 angeordnet sind, welche sich zwischen den Kurbelräumen befinden. Die Zufuhr des Öls zur Spritzdüse 4 erfolgt von der Ölzufuhrbohrung 2b über die Bohrung 3a für die Lagerschmierung und eine Bohrung 7. Die Bohrungen 3a und 7 sind durch eine Ausnehmung 8 untereinander verbunden. Die Spritzdüse 4 erzeugt einen Ölstrahl 9 der gegen eine Unterseite eines Kolbenbodens gerichtet ist. Durch den Einbau der Spritzdüsen 4 lässt sich die Richtung der Ölstrahlen 9 genau festlegen.
[0012] Eine Spritzdüse 4 ist in Figur 2 im Detail dargestellt. Die Spritzdüse 4 ist als Drehteil hergestellt. Die Spritzdüse 4 weist eine zentrale Sackbohrung 10 auf, welche durch einen Stopfen 11 verschlossen wird. Die Zufuhr des Kühlöls erfolgt über eine mittige Ölzufuhrbohrung 12. Diese ist nach dem Einbau in die Längsbohrung 5 in Deckung mit der Bohrung 7 in der Schottwand 6. (Fig. 1) Das Abspritzen des Kühlöls erfolgt mittels der Spritzlöcher 13a, 13b. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Spritzdüsen 4 ist darin zu sehen, dass sie allein durch spanabhebende Bearbeitung, also mittels Drehautomaten, erstellbar sind. Bei der Herstellung von Massenartikeln wie sie Fahrzeugmotoren ohne Zweifel darstellen ist die Kostenfrage entscheidend.
[0013] Figur 3 zeigt eine Ansicht des Kurbelgehäuses 1 von der Ölwannenseite her. Jede der Schottwände 6 weist eine Längsbohrung 5 auf. Diese Längsbohrungen 5 durchdringen die Schottwände 6 koaxial und verlaufen parallel zur Mittellinie einer Kurbelwelle.
[0014] In diese Längsbohrungen 5 werden die Spritzdüsen 4 derart orientiert eingebaut, dass die von den Spritzlöchern 13a, 13b abgespritzten Ölstrahlen 9 (Fig. 1) das anvisierte Ziel treffen.
[0015] Der Einbau dieser Spritzdüsen 4 erfolgt mittels eines Werkzeuges wie es in Fig. 4 dargestellt ist.
[0016] Das Werkzeug besteht im wesentlichen aus einer hydraulischen Kolben-ZylinderEinheit (KZE) 14. Der Zylinder 15 ist starr mit einem Positionierarm 16 - beispielsweise eines Roboters - verbunden. Im Zylinder 15 sind zwei axial freibewegliche Kolben 17a, 17b angeordnet. Der Kolben 17a verfügt über ein Endstück 18, welches die schon in eine Schottwand 6a eingebaute Spritzdüse 4a übergreift, um sich abzustützen. Sobald das Endstück 18 an der Schottwand 6 anliegt kann sich im Zylinder 15 ein Druck aufbauen, welcher den zweiten Kolben 17b bewegt, welcher die Spritzdüse 4b in die Bohrung der zweiten Schottwand 6b einpresst, so dass diese gegen Verschiebung und Verdrehung zuverlässig geschützt ist. Durch die im Zylinder 15 frei beweglichen Kolben 17a, 17b kann trotz der sehr hohen Kräfte zum Einpressen der Spritzdüsen 4a, 4b der Positionierarm 16 drehmomentfrei gehalten werden. Der Einbau kann somit mittels Roboter vollautomatisch erfolgen.
- jede der Spritzdüsen (4) als kompaktes Drehteil ausgebildet ist,
- die Spritzdüsen (4) mittels Werkzeug orientiert in Längsbohrungen (5) der Schottwände (6) eingesetzt werden,
- die Längsbohrungen (5) die zwischen den Zylinderräumen angeordneten Schottwände (6) koaxial und parallel zur Kurbelwelle durchdringen
- jede der Spritzdüsen (4) über eine Bohrung (7) in der Schottwand (6) an die Druckumlaufschmierung angeschlossen ist, wobei
- die Spritzdüse (4) als vollzylindrisches Drehteil mit zentraler Sackbohrung (10) ausgebildet ist, deren freies Ende mit einem Stopfen (11) verschlossen ist,
- die Spritzdüse (4) mindestens zwei zur Mitte symmetrische Spritzlöcher (13a, 13b) aufweist,
- eine mittige Ölzufuhrbohrung (12) vorgesehen ist die beim Einbau mit der Bohrung (7) in der Schottwand (6) fluchtet.
- das Werkzeug zum Einbau der Spritzdüsen (4) als eine hydraulische Kolbenzylindereinheit (14) ausgebildet ist,
- der Zylinder (15) der Kolbenzylindereinheit (14) mit einem Positionierarm (16) starr verbunden ist
- im Zylinder (15) nach beiden Seiten axial bewegliche Kolben (17a, 17b) vorgesehen sind,
- einer der Kolben (17b) die zum Einbau vorgesehene Spritzdüse (4b) aufnimmt,
- der andere Kolben (17a) so geformt ist, dass er eine schon eingebaute Spritzdüse (4a) übergreift und sich gegen die Schottwand (6) abstützt,
- der Zylinder (15) nach erfolgter Positionierung der Kolbenzylindereinheit (14) mit Hydraulikdruck beaufschlagt wird.
wherein
- each of the spray nozzles (4) is formed as a compact turned part,
- the spray nozzles (4) are inserted in an orientated manner into longitudinal bores (5) in the partition walls (6) by means of a tool,
- the longitudinal bores (5) extend through the partition walls (6), located between the cylinder chambers, so as to be coaxial and parallel with the crankshaft,
- each of the spray nozzles (4) is connected to the forced-feed lubrication system
via a bore (7) in the partition wall (6),
wherein
- the spray nozzle (4) is formed as a fully cylindrical turned part with a central blind bore (10), the free end of which is closed by a stopper (11),
- the spray nozzle (4) has at least two spray holes (13a, 13b) which are symmetrical to the centre,
- a central oil-supply bore (12) is provided which, upon installation, is aligned with the bore (7) in the partition wall (6).
- the tool is formed as a hydraulic piston-cylinder unit (14) for installation of the spray nozzles (4),
- the cylinder (15) of the piston-cylinder unit (14) is rigidly connected to a positioning arm (16),
- pistons (17a, 17b) which are axially movable towards both sides are provided in the cylinder (15),
- one of the pistons (17b) receives the spray nozzle (4b) to be installed,
- the other piston (17a) is formed so that it engages over an already installed spray nozzle (4a) and is supported against the partition wall (6),
- the cylinder (15) is acted upon by hydraulic pressure after the piston-cylinder unit (14) has been positioned.
- chacune des buses (4) étant formée en tant qu'élément rotatif compact,
- les buses (4) étant insérées à l'aide d'un outil et orientées dans des alésages longitudinaux (5) des parois de cloison (6),
- les alésages longitudinaux (5) traversant coaxialement les parois de cloison (6) entre les espaces de cylindre et parallèlement au vilebrequin,
- chacune des buses (4) étant raccordée au graissage par circulation forcée par un alésage (7) dans la paroi de cloison (6),
- la buse (4) étant conçue en tant qu'élément rotatif complètement cylindrique avec un alésage borgne central (10) dont l'extrémité libre est fermée par un bouchon (11),
- la buse (4) présentant au moins deux trous d'injection (13a, 13b) symétriques au centre, et
- un alésage d'amenée d'huile (12) central affleurant la paroi de cloison (6) lors du montage avec l'alésage (7).
caractérisé en ce que
les buses (4) sont fixées par ajustage serré dans les alésages longitudinaux (5).
- l'outil pour le montage des buses (4) est conçu sous forme de vérin hydraulique (14),
- le cylindre (15) du vérin (14) est relié de manière rigide à un bras de positionnement (16),
- des pistons (17a, 17b) sont mobiles axialement dans le cylindre (15) vers les deux côtés,
- l'un des pistons (17b) loge la buse (4b) pour le montage,
- l'autre piston (17a) est formé de manière à loger une buse (4a) déjà montée et s'appuyant contre la paroi de cloison (6), et
- le cylindre (15) est chargé par pression hydraulique après avoir positionné correctement le vérin (14).