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(11) | EP 1 678 418 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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| (54) |
EINTEILIGER KOLBEN F R EINEN VERBRENNUNGSMOTOR ONE-PIECE PISTON FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE PISTON MONOBLOC DESTINE A UN MOTEUR A 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). |
[0001] Die Erfindung betrifft einen einteiligen Kolben für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Aus der Offenlegungsschrift DE 40 39 751 A1 ist ein mehrteiliger gekühlter Kolben mit einen im Randbereich des Kolbenbodens angeordneten Kühlkanal bekannt, der mit einem im Wesentlichen tellerfederartig ausgebildeten Blechring abgedeckt ist. Dieser Blechring ist einteilig ausgebildet und kann nur deshalb problemlos an den Kolben montiert werden, weil der Kolben zweiteilig aufgebaut ist. Hierbei ist es erforderlich, erst den Blechring an das Kolbenoberteil zu montieren, bevor dieses mit dem Kolbenunterteil verbunden wird.
[0003] Aus der Europäischen Patentschrift EP 0 799 373 B1 ist einteiliger Kühlkanalkolben mit einem im Randbereich des Kolbenbodens angeordneten Kühlkanal bekannt, der ebenfalls mit einem tellerfederartig ausgebildeten Abdeckring verschlossen ist. Nachteilig ist hierbei, dass dieser Abdeckring zweiteilig ausgebildet sein muss, um montiert werden zu können. Bei der Montage wird jede der beiden halbkreisförmigen Ringhälften einzeln in vorgespanntem Zustand in entsprechende Auflager am Kolbenkopf eingebracht.
[0005] Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine einfach zu montierende Kühlkanalabdeckung für einen einteiligen Kolben eines Verbrennungsmotors zu schaffen.
[0006] Gelöst wird das Problem mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches stehenden Merkmalen. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0007] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen
- Fig. 1
- einen Kolben für einen Verbrennungsmotor mit einem Kühlkanal, der gemäß der Erfindung von einem im Wesentlichen zylinderförmigen Ring verschlossen ist, dargestellt in einem aus zwei Hälften bestehenden Schnittbild, das zwei um 90° versetzte Längsschnitte des Kolbens zeigt,
- Fig. 2
- einen Schnitt des Kolbens entlang der Linie A-A in Fig. 1,
- Fig. 3
- einen Teilschnitt des Kolbens entlang der Linie C-C in Fig. 2, der ein Ölzuführungsrohr zum Einleiten von Kühlöl in den Kühlkanal zeigt,
- Fig. 4
- einen Teilschnitt des Kolbens entlang der Linie B-B in Fig.2, der das mit dem Ring verrasteten Ölzuführungsrohr zeigt,
- Fig. 5
- eine vergrößerte Darstellung des Bereiches "X" in Fig. 4, der die Rastverbindung zwischen dem Ring und dem Ölzuführungsrohr zeigt,
- Fig. 6
- eine Draufsicht des Ringes mit dem Ölzuführungsrohr und
- Fig. 7
- eine perspektivische Darstellung des Ringes mit dem Ölzuführungsrohr.
[0008] Figur 1 zeigt einen einteilig ausgebildeten Kolben 1 für einen Verbrennungsmotor in einem Schnittbild, das aus zwei Hälften besteht, von denen die linke Hälfte einen Schnitt des Kolbens 1 entlang einer Längsachse 2 einer Nabenbohrung 3 und die rechte Hälfte einen um 90° dazu versetzten Längsschnitt des Kolbens 1 darstellt. Der Kolben 1 ist aus Stahl hergestellt und weist im Bereich des Kolbenbodens 4 eine Brennraummulde 5 auf. Im radial außen liegenden Bereich des Kolbenbodens 4 ist ein ringförmig umlaufender Kühlkanal 6 angeordnet, dessen radial äußere Begrenzung von einer an den Kolbenboden 4 angeformten Ringwand 7 und dessen radial innere Begrenzung teils von einer Ringrippe 8, teils von einer Nabenabstützung 9, 9' und teils von einer Schaftanbindung 10, 10' gebildet werden. Die Ringwand 7 dient hierbei als Kolbenringträger.
[0009] Über die Nabenabstützungen 9, 9' sind an den Kolbenboden 4 je eine Bolzennabe 11, 11' mit jeweils einer Nabenbohrung 3, 3' angeformt. Die Stirnflächen 12 der Bolzennaben 11, 11' sind gegenüber der Ringwand 7 in Richtung der Kolbenlängsachse 13 zurückgesetzt angeordnet. Die Bolzennaben 11, 11' sind über Schaftelemente 14, 14' miteinander verbunden, die über je eine Schaftanbindung 10, 10' an den Kolbenboden 4 angeformt sind. Zwischen den Schaftelementen 14, 14' und dem kolbenbodenseitigen Bereich 15 des Kolbens 1 weist dieser Ausnehmungen 16 auf.
[0010] An der Bolzennabe 11, 11' bzw. an der Schaftanbindung 10, 10' des Kolbens 1 ist ein umlaufender, nasenförmiger Vorsprung 17 angebracht, dessen Zweck darin besteht, als Anlage für einen im Wesentlichen zylinderförmigen, einteiligen Ring 18 zu dienen, von dem der Kühlkanal 6 verschlossen wird. Der Ring 18 kann aus Kunststoff oder aus Metall bestehen. Auf der der Kolbenlängsachse 13 zugewandten Innenseite 28 weist die Ringwand 7 eine umlaufende Nut 19 auf, in die ein ebenfalls umlaufender und kolbenbodenseitig an die Außenseite des Ringes 18 angeformter Kragen 20 einsetzbar ist, wodurch der Ring 18 an der Innenseite der Ringwand 7 befestigbar ist. Wie insb. die Figuren 6 und 7 zeigen, weist der Ring 18 einen Spalt 22 auf.
[0011] Die Montage des Ringes 18 kann auf einfache Weise dadurch geschehen, dass er aufgebogen und in den Bereich des Kolbens 1 zwischen Ringwand 7 und Schaftelemente 14, 14' eingelegt wird. Im Anschluss daran wird der Ring 18 zusammengedrück, sodass sich sein Radius verkleinert, wobei der schaftseitige, untere Rand des Ringes 18 auf dem Vorsprung 17 zur Anlage gelangt. Dadurch dass der kolbenbodenseitige, obere Rand des Ringes 18 noch ein wenig mehr nach innen gedrückt wird, ist es im Anschluss daran möglich, den Ring von unten in den Kühlkanal 6 so weit einzuschieben, bis zur Fixierung des Ringes 18 dessen Kragen 20 in die Nut 19 auf der Innenseite 28 der Ringwand 7 einrastet.
[0012] In den Spalt 22 ist ein Ölzuführungsrohr 35 einführbar, das aus einem Trichter 21 mit einem rohrförmigen Oberteil 27 besteht, und das beim Einführen den Ring 18 spreizt. Damit ist, wie insb. die Figuren 4 und 5 zeigen, mit Sicherheit dafür gesorgt, dass der Kragen 20 des Ringes 18 auch bei schnelleren Hin- und Herbewegungen des Kolbens 1 in der Nut 19 auf der Innenseite der Ringwand 7 verbleibt. Das Ölzuführungsrohr 35 kann aus Kunststoff oder aus Metall bestehen.
[0013] Das Ölzuführungsrohr 35 wird, wie in Fig. 3 dargestellt ist, am Kolben 1 befestigt, indem eine am Oberteil 27 angebrachten Nase 23 auf dem oberen Rand einer nahe dem Schaft 14, 14' eingebrachten Öffnung 24 zur Auflage gelangt, nachdem das Ölzuführungsrohr 35 in die Öffnung 24 eingeführt ist. Zudem weist das Oberteil 27, wie die Fig. 4, 5 und 7 zeigen, auf seiner dem Kolbenboden zugewandten Außenseite eine umlaufende Nut 25 auf, in die beim Einführen des Ölzuführungsrohres 35 in die Öffnung 24 auf der Innenseite des Ringes 18 an seinen Stoßstellen 29 und 30 angeformte Vorsprünge 26, 26' einklipsen, wodurch das Ölzuführungsrohr 35 am Ring 18 befestigt wird.
[0014] Hierbei weist die Nut 25 einen bestimmten Abstand von der kolbenbodenseitigen Stirnfläche 33 des Oberteiles 27 auf, der ausreicht, dass sich, wie in den Figuren 5 und 7 dargestellt ist, ein Überstand 34 des Oberteiles 27 ergibt, damit das in den Kühlkanal 6 eingeleitete Öl nicht sofort wieder durch das Oberteil 27 aus dem Kühlkanal 6 abfließt und stattdessen um den Überstand 34 herum in den tiefer gelegenen Bereich des Kühlkanals 6 geleitet wird. Über eine seitlich im Ring 18 angebrachte Öffnung 36 (Fig. 7) kann das Kühlöl dann abfließen.
Bezugszeichenliste
[0015]
- 1
- Kolben
- 2
- Längsachse
- 3, 3'
- Nabenbohrung
- 4
- Kolbenboden
- 5
- Brennraummulde
- 6
- Kühlkanal
- 7
- Ringwand
- 8
- Ringrippe
- 9, 9'
- Nabenabstützung
- 10, 10'
- Schaftanbindung
- 11, 11'
- Bolzennabe
- 12
- Stirnfläche der Bolzennabe 11, 11'
- 13
- Kolbenlängsachse
- 14, 14'
- Schaftelement
- 15
- kolbenbodenseitiger Bereich des Kolbens 1
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Vorsprung
- 18
- Ring
- 19
- Nut
- 20
- Kragen
- 21
- Trichter
- 22
- Spalt
- 23
- Nase
- 24
- Öffnung
- 25
- Nut
- 26, 26'
- Vorsprung
- 27
- Oberteil des Ölzuführungsrohres 35
- 28
- Innenseite der Ringwand 7
- 29, 30
- Stoßstellen des Ringes 18
- 33
- Stirnfläche des Oberteiles 27
- 34
- Überstand des Oberteiles 27
- 35
- Ölzuführungsrohr
- 36
- Öffnung der Ringes 18
- mit einem Kolbenboden (4),
- mit zwei am Kolbenboden (4) angeformten Nabenabstützungen (9, 9') für je eine Bolzennabe (11, 11'), wobei die Nabenabstützungen (9, 9') und die Stirnflächen (12) der Bolzennaben (11, 11') gegenüber dem radial äußeren Rand des Kolbenbodens (4) in Richtung Kolbenlängsachse (13) zurückgesetzt angeordnet sind,
- mit zwei die Bolzennaben (11, 11') verbindenden Schaftelementen (14, 14'), die über je eine Schaftanbindung (10, 10') mit dem Kolbenboden (4) verbunden sind, wobei in die Schaftanbindungen (10, 10') zwischen den Schaftelementen (14, 14') und dem Kolbenboden (4) Ausnehmungen (16) eingeformt sind,
- mit einem im Randbereich des Kolbenbodens (4) angeordneten, ringförmigen Kühlkanal (6), dessen radial äußere Begrenzung von einer am Kolbenboden (4) angeformten Ringwand (7) und dessen radial innere Begrenzung teils von den Nabenabstützungen (9, 9') und teils von den Schaftanbindungen (10, 10') gebildet werden, und
- mit einem umlaufenden und teils an die Nabenabstützungen (9, 9') und teils an die Schaftanbindungen (10, 10') angeformten, im Querschnitt nasenförmigen Vorsprung (17),
dadurch gekennzeichnet,- dass der Kühlkanal (6) von einem im Wesentlichen zylinderförmigen, einteilig ausgebildeten Ring (18) mit einem axial ausgerichteten, durchgehenden Spalt (22) und mit einem auf seiner Außenseite angeordneten, umlaufenden Kragen (20) verschlossen ist, der mit einer in die Innenseite (28) der Ringwand (7) eingeformten, umlaufenden Nut (19) eine Rastverbindung bildet, wobei der Ring (18) an dem Vorsprung (17) zur Anlage gelangt,
- wobei eine axial ausgerichtete Bohrung (24) in einer der Schaftanbindungen (10, 10') eingebracht ist, wobei in die Bohrung (24) ein Ölzuführungsrohr (35) einführbar ist, das mit seinem Oberteil (27) im Bereich des Ringes (18) im Kühlkanal (6) mündet, wobei der Ring (18) mit seinen Stoßenden (29, 30) am Oberteil (27) des Ölzuführungsrohres (35) zur Anlage gelangt.
- a piston crown (4);
- two pin boss supports (9, 9'), integrally formed on the piston crown (4), for a respective pin boss (11, 11'), wherein the pin boss supports (9, 9') and the end faces (12) of the pin bosses (11, 11') are recessed with respect to the radially outer edge of the piston crown (4) in the direction of the piston longitudinal axis (13);
- two skirt elements (14, 14') that connect the pin bosses (11, 11') and that are
connected to the piston crown (4) by way of a respective skirt connection (10, 10'),
wherein recesses (16) are formed into the shaft connections (10, 10') between the
skirt elements (14, 14') and the piston crown (4);
an annular cooling channel (6), which is disposed in the edge region of the piston
crown (4) and the radially outer delimitation of which is formed by a ring wall (7)
integrally formed on the piston crown (4), and the radially inner delimitation of
which is formed partly by the pin boss supports (9, 9') and partly by the skirt connections
(10, 10'); and
- a peripheral projection (17) that is partly integrally formed on the pin boss supports (9, 9') and partly on the skirt connections (10, 10') and has a nose-shaped cross-section,
characterized in that- the cooling channel (6) is closed by a substantially cylindrical, one-part ring (18) having an axially oriented continuous gap (22) and a peripheral collar (20) disposed on the outside thereof, the collar forming a detent connection together with a peripheral groove (19) formed into the inside (28) of the ring wall (7), the ring (18) being seated on the projection (17),
- wherein an axially oriented borehole (24) is introduced into one of the skirt connections (14, 14'), into the borehole (24) an oil feed pipe (35) being insertible, which with the upper part thereof (27) opens into the cooling channel (6) in the region of the ring (18), and the ring ends (29, 30) of the ring (18) being seated on the upper part (27) of the oil feed pipe (35).
- avec une base de piston (4),
- avec deux supports de bossages (9, 9') formés sur la base de piston (4) pour chaque bossage d'axe (11, 11'), où les supports de bossages (9, 9') et les surfaces frontales (12) des bossages d'axe (11, 11') sont disposés en retrait par rapport au bord radial extérieur de la base de piston (4) dans la direction longitudinale du piston (13),
- avec deux éléments d'arbres (14, 14') reliant les bossages d'axes (11, 11') qui sont reliés avec la base de piston (4) par l'intermédiaire d'une liaison de tige (10, 10') respective, où des évidements (16) sont creusés dans les liaisons de tige (10, 10') entre les éléments d'arbres (14, 14') et la base de piston (4),
- avec un canal de refroidissement (6) en forme d'anneau, disposé dans la zone de bordure de la base de piston (4), dont la délimitation radiale extérieure est formée par une paroi annulaire (7) formée sur la base de piston (4) et dont la délimitation radiale intérieure est formée partiellement par les supports de bossages (9, 9') et partiellement par les liaisons de tige (10, 10'), et
- avec une partie saillante (17) circonférentielle en forme de nez dans sa section transversale et formée partiellement par les supports de bossages (9, 9') et partiellement par les liaisons de tige (10, 10'),
caractérisé en ce- que le canal de refroidissement (6) est fermé par un anneau (18) essentiellement en forme de cylindre en une seule pièce, avec une fente (22) traversante orientée axialement et une collerette (20) circonférentielle disposée sur son côté extérieur, qui forme une liaison par encliquetage avec une rainure (19) circonférentielle formée dans le côté intérieur (28) de la paroi annulaire (7), où l'anneau (18) vient en appui sur la partie saillante (17),
- où un alésage (24) orienté axialement est rapporté dans l'une des liaisons de tige (10, 10'), où un tuyau d'alimentation en huile (35) peut être inséré dans l'alésage (24), qui débouche dans le canal de refroidissement (6) avec sa partie supérieure (27) dans la zone de l'anneau (18), où l'anneau (18) arrive en appui sur la partie supérieure (27) du tuyau d'alimentation en huile (35) avec ses extrémités d'appui (29, 30).
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