Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor sowie einen Verbrennungsmotor mit einem Kolben.
Auf dem Gebiet der Verbrennungsmotoren, in denen sich Kolben in Zylindern oder Zylinderlaufbuchsen bewegen und zusammen mit weiteren Komponenten den Brennraum definieren, ist es unter bestimmten Umständen üblich, die Kolben mit beispielsweise ringförmigen Kühlkanälen zu versehen, und in diese mittels einer oder mehreren Düsen Kühlmittel, beispielsweise Kühlöl, einzuspritzen. Es versteht sich, dass es unter keinen Umständen zu einem zu geringen Freiraum zwischen der Kühlöldüse und jeglichen Teilen des Kolbens oder sogar einer Kollision zwischen diesen Bauteilen kommen darf. Dementsprechend ist es bislang erforderlich, das Kolbendesign an gegebenenfalls geänderte Positionen der Kühlöldüsen anzupassen. Dies kann wirtschaftlich deshalb besonders aufwändig sein, weil vollständige Gusswerkzeuge neu erzeugt werden müssen.
Aus der
Die
Vor dem oben genannten Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kolben für einen Verbrennungsmotor und einen damit ausgerüsteten Verbrennungsmotor zu schaffen, bei denen eine erhöhte Flexibilität im Hinblick auf unterschiedliche Positionen von Kühlöldüsen realisiert ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den im Anspruch 1 beschriebenen Kolben.
Demzufolge weist dieser an seinem in Gebrauchsstellung üblicherweise unteren, das heißt dem Kolbenboden, der den Brennraum begrenzt, gegenüberliegenden Rand zumindest eine in radialer Richtung ausgebildete Aussparung auf. Mit anderen Worten ist der durch Schaftwandabschnitte, die im Gebrauch an den Zylinderwänden anliegen, und die Verbindungswände dazwischen definierte "Innenraum" des Kolbens in radialer Richtung erweitert. Diese Erweiterung führt, wenn man den Kolben in axialer Richtung betrachtet, an der Außenseite der Verbindungswand oder -wände, in der die Aussparung üblicherweise ausgebildet ist, zu einer Ausbauchung oder Beule. Dies gilt insbesondere, wenn die Wanddicke im Bereich der Aussparung im Wesentlichen gleich ist wie benachbart hierzu. Unabhängig davon kann jedoch auch bei verringerter Wanddicke an der Innenseite die beschriebene Aussparung oder Nische ausgebildet sein, die zusätzlichen Raum für unterschiedliche Positionen von Kühlöldüsen schafft.
Dies führt zu einer Verbesserung verglichen mit einer Situation, bei der, aus welchen Gründen auch immer, die Kühlöldüse ein wenig in radialer Richtung nach außen versetzt wurde, und hierdurch die Gestaltung des Kolbens geändert werden müsste. Bei dem erfindungsgemäßen Kolben ermöglicht die beschriebene Aussparung oder Nische zusätzliche Kühlölpositionen, so dass die Verwendbarkeit des erfindungsgemäßen Kolbens verbessert, und die Wirtschaftlichkeit desselben erhöht wird. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass vorhandene Kolbenwerkzeuge zur Ausbildung der Erfindungsgemäßen Aussparung umgebaut werden können, ohne neue Komponenten verwenden zu müssen. Eine Berechnung mittels finiter Elemente hat darüber hinaus die grundsätzliche Machbarkeit des erfindungsgemäßen Kolbens ergeben.
Um entsprechende Gestaltungen von Kühlöldüsen zu berücksichtigen und/oder für einen harmonischen Übergang zu dem Bereich oberhalb der beschriebenen Aussparung zu gewährleisten, ist die Aussparung mit einer Tiefe in radialer Richtung ausgebildet, die sich von dem unteren Rand ausgehend in Richtung der Kolbenachse verringert.
Bevorzugte Weiterbildungen sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Um die Stabilität des Kolbens in seinem unteren Bereich nicht zu gefährden, und gleichzeitig in vorteilhafter Weise den Materialeinsatz zu begrenzen, wird bevorzugt, die Materialdicke an dem die Aussparung begrenzenden Abschnitt in etwa gleich zu den Bereichen benachbart zu der Aussparung auszuführen.
Ferner können Einkerbungen oder dergleichen am unteren Rand des Kolbens in vorteilhafter Weise dadurch vermieden werden, dass, wie bevorzugt wird, der untere Rand des Kolbens im Bereich der Aussparung in etwa auf dem gleichen Niveau liegt, wie benachbart hierzu.
Für eine Tiefe der zumindest Aussparung in radialer Richtung hat sich am unteren Rand des Kolbens ein Wert von ein bis drei Millimeter als günstig erwiesen.
Bei ersten Überlegungen im Hinblick auf den praktischen Einsatz des erfindungsgemäßen Kolbens hat sich herausgestellt, dass eine Ausbildung der beschriebenen Aussparung auf der Gegendruckseite des Kolbens bevorzugt wird.
Die Erfindung beschreibt ferner einen Verbrennungsmotor, der neben dem vorangehend beschriebenen Kolben zumindest eine Kühlöldüse aufweist. Für den Abstand zwischen der Kühlöldüse und der beschriebenen Aussparung wird derzeit, um den Betriebsbedingungen und bestimmten Toleranzen Rechnung zu tragen, ein Wert von zwei Millimeter oder mehr bevorzugt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt eine perspektivische Unteransicht des erfindungsgemäßen Kolbens.
Die Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Kolben 10 von seiner dem Kolbenboden 12 entgegengesetzten Unterseite her. Der untere Rand des Kolbens 10 wird hier durch den jeweiligen unteren Rand von Schaftwandabschnitten 14 und Verbindungswänden 16 zwischen den Schaftwandabschnitten 14 gebildet. Wie in der Figur zu erkennen ist, ist im Bereich einer Verbindungswand, neben einer Kolbenbolzenbohrung 18 eine in radialer Richtung ausgebildete Aussparung 20 vorhanden. Mit anderen Worten ist bei dem gezeigten Beispiel die Verbindungswand 16 bei weitgehend gleichbleibender Wandstärke und/oder einem in axialer Richtung auf weitgehend gleichbleibendem Niveau befindlichen Rand in radialer Richtung etwas ausgebaucht, so dass an der Innenseite, das heißt zu der gegenüberliegenden Verbindungswand 16 hin, eine Aussparung oder Nische entsteht. In dieser Aussparung oder Nische kann auch bei veränderter Position eine Kühlöldüse aufgenommen werden, so dass sich die Einsatzmöglichkeit des erfindungsgemäßen Kolbens in wirtschaftlich günstiger Art und Weise verbessert.
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