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Title:
COOLED PISTON CONSISTING OF TWO PARTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/091562
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cooled piston (1) consisting of two parts, r an internal combustion engine, comprising a piston upper part (2) containing piston ring grooves and piston pin hubs and a piston shaft (3) exclusively connected in an articulated manner to said upper part by means of a piston pin (4). According to the invention, the piston upper part (2) is provided with a cooling oil annular channel (6), which is open towards the piston shaft (3), radially inside the piston annular groove area (5). On the end (7) of the piston shaft (3) which is arranged opposite the piston upper part (2), collecting pockets (8) at least partially cover the cooling oil annular channel (6). In order to prevent the development of starting blue smoke, a recess (12) for receiving the cooling oil is formed on the inside (11) of the piston shaft (3) in a lower region thereof.

Inventors:
BAUER VALERY (DE)
WIELAND HANSPETER (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/002228
Publication Date:
November 06, 2003
Filing Date:
April 17, 2003
Export Citation:
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Assignee:
MAHLE GMBH (DE)
BAUER VALERY (DE)
WIELAND HANSPETER (DE)
International Classes:
F02B75/24; F02F3/00; F02F3/22; F16J1/09; (IPC1-7): F02F3/22; F02B75/24; F02F3/00
Domestic Patent References:
WO2001073275A12001-10-04
Foreign References:
US5996545A1999-12-07
US6209510B12001-04-03
DE3732925C11988-12-08
US5113817A1992-05-19
DE4425942A11996-01-25
Attorney, Agent or Firm:
Pohle, Reinhard (Patentabteilung Pragstrasse 26 - 46, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Gekühlter zweiteiliger Kolben (1) für Verbrennungsmotoren mit einem die Kol benringnuten und Kolbenbolzennaben enthaltenden Kolbenoberteil (2) und einem mit diesem ausschließlich über einen Kolbenbolzen (4) gelenkig ver bundenen Kolbenschaft (3), wobei einerseits das Kolbenoberteil (2) radial innerhalb des Kolbenringnutenbereiches (5) mit einem zum Kolbenschaft (3) hin offenen Kühlölringkanal (6) versehen ist, in den das Kühlöl auf beliebige Weise eingeführt und entsprechend abgeführt wird und andererseits an dem dem Kolbenoberteil (2) zugewandten oberen Ende (7) des Kolbenschaftes (3) Auffangtaschen (8) angebracht sind, die den Kühlölringkanal (6) des Kolben oberteiles (2) zumindest teilweise abdecken, dadurch gekennzeichnet, daß bei etwa horizontaler Anordnung des Verbrennungsmotors (und somit auch des Kolbens (1)) im Betrieb (z. B. BoxerMotor) im geodätisch unten lie genden Bereich des Kolbenschaftes (3) innen eine wannenförmige Ausspa rung (12) zur Aufnahme von Kühlöl vorgesehen ist. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom oberen Rand (13) des Kolbenschaftes (3) ausgehend eine in den Kolbenschaft (3) eingebrachte Ölrille (14) zu der Aussparung (12) führt. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (12) sich umfänglich über eine Breite bis ca. 60° erstreckt. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (12) umfänglich stufenlos in die Innenwand (11) des Kol benschaftes (3) übergeht.
Description:
Gekühlter zweiteiliger Kolben Die Erfindung betrifft einen gekühlten zweiteiligen Kolben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Kolben ist beispielsweise aus DE 37 32 925 C1 bekannt.

Soll nun ein Verbrennungsmotor mit einem derartigen Kolben in etwa horizontaler Einbaulage im Betrieb verwendet werden (z. B. Unterflur-Motor, Boxer-Motor), so besteht die Gefahr, daß insbesondere beim Abstellen des Verbrennungsmotors und im Stand Kühlöl sich im unteren Bereich an der Zylinderwand sammelt und an den Kolbenringen vorbei in den Brennraum gelangt. Hierdurch tritt außer einem unerwünschten Ölverbrauch beim Starten des Verbrennungsmotors eine stärkere Rauchentwicklung (z. B. Blaurauch) auf.

Aus dem Stand der Technik ist bezüglich der Startrauchentwicklung bei einem Verbrennungsmotor mit horizontal angeordnetem Zylinder noch zu verweisen auf die DE 197 08 892 C1, bei der bei einem einteiligen Kolben ohne Flüssigkeits- kühlung vorgeschlagen wird, eine labyrinthartige Druckausgleichspassage zwi- schen Brennraum und Kurbelraum auszubilden, wobei die Brennraum abge- wandten Kolbenringe jeweils mit Ausnehmungen versehen sind, die den Ringraum zwischen benachbarten Kolbenringen mit dem Grund der jeweiligen Ringnut ver- binden.

Außerdem ist aus JP 3-8640 U bei einem liegenden Verbrennungsmotor ein ein- teiliger Kolben ohne Flüssigkeitskühlung bekannt, der auf seiner Schaftaußenseite mit einer axial verlaufenden Aussparung versehen ist, die mit einer Rückführboh- rung im Zylinder zum Kurbelgehäuseraum in Verbindung steht, um von den Kol- benringen abgestreiftes Öl abzuführen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Verbrennungsmotor mit einem Kolben nach der Gattung des Hauptanspruchs mit mindestens einem in Einbaulage des Verbrennungsmotors horizontal ausgerichteten Zylinder so zu verbessern, daß mit geringem Aufwand eine Verringerung des sogenannten Start- blaurauches und des 01verlustes erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen nach der Erfindung sind in den Unter- ansprüchen enthalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Kolbens Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kolbenschaft.

Der gekühlte zweiteilige Kolben 1 für einen im Betrieb horizontal angeordneten Verbrennungsmotor besteht aus einem Kolbenoberteil 2 aus Stahl und einem Kol- benschaft 3 aus Aluminium, wobei diese beiden Teile über einen Kolbenbolzen 4 gelenkig miteinander verbunden sind (Pendelschaftkolben). In dem Kolbenoberteil 2 ist radial innerhalb des Kolbenringnutbereiches 5 ein zum Kolbenschaft 3 hin offener Kühlölringkanal 6 vorgesehen, in den das Kühlöl vom Kurbelraum aus auf bekannte Weise eingespritzt wird. Der Kühlölringkanal 6 wird von an dem dem Kolbenoberteil 2 zugewandten Ende 7 angebrachten Auffangtaschen 8 am Kol- benschaft 3 zumindest teilweise abgedeckt. Die Auffangtaschen 8 können auch als umlaufender Ringraum ausgebildet sein, sodaß sie den Kühlölringkanal 6 komplett abdecken.

Um zu verhindern, daß beim Abstellen des Motors Kühlöl zwischen Kolbenoberteil 2 und dem oberen Ende 7 des Kolbenschaftes 3 sich an der Zylinderwand (bzw.

Zylinderbuchsenwand 9) sammelt und in den Brennraum 10 gelangen kann, ist an der Innenseite 11 des Kolbenschaftes 2 eine wannenförmige Aussparung 12 vor- gesehen, in der sich dieses Kühlöl sammelt ohne schädlich zu wirken. Um ein leichteres Abfließen in diese Aussparung 12 zu ermöglichen, ist ausgehend vom oberen Rand 13 des Kolbenschaftes 3 eine Ölrille 14 vorgesehen, die in die Aus- sparung 12 mündet. Die Aussparung 12 soll sich in Umfangsrichtung gesehen bis etwa 60 ° erstrecken. Die Länge in Axialrichtung (Kolbenlängsachse) und die Tiefe der Aussparung 12 wird entsprechend dem gewünschten Aufnahmevolumen an Kühlöl festgelegt. Um schädliche Kanten 15 an der Innenseite 11 des Kolben- schaftes 3 zu vermeiden, soll der umfängliche Übergang der Aussparung 12 in die Innenwand 11 des Kolbenschaftes 3 allmählich, also stufenlos, erfolgen.

Mit einer derartigen Ausführung wird auf konstruktiv einfache Weise bei einem Verbrennungsmotor mit etwa horizontal verlaufender Kolben-/Zylinderachse eine Verbesserung des Olverbrauchs und der Startrauchentwicklung erreicht.