-
Gekühlter Taucharbeitskolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung
betrifft einen gekühlten Taucharbeitskolben für Brennkraftmaschinen mit einem unter
dem Kolbenboden liegenden geschlossenen Kühlraum mit Zu- und Ablauf des Kühlmittels
durch zur Kolbenachse parallele, an die Kühlmitteldruckquelle über Außenleitungen
angeschlossene Rohre. Diese Außenleitungen werden üblicherweise als Tauch-(Posaunen-)Rohre
oder als angelenkte Kühlarme ausgeführt.
-
Bei Zuführung des Kühlmittels durch Tauchrohre, die in den Kolben
hineinragen, wird das Kühlmittel am Kolbenbolzenauge vorbei meist durch eingegossene
Kanonen in den oberen Kühlraum des Kolbens geleitet. Auch bei Zuführung des Kühlmittels
durch Gelenke wird das Bolzenauge umgangen, sei es durch außermittig liegende Anschlüsse
oder durch eingegossene, um das Auge herumgehende Kanäle bzw. Rohre. Diese üblichen
Ausführungen haben den Nachteil, daß das Kühlmittel in keiner Weise mit zur Kühlung
der hochbeanspruchten Kolbenbolzenlager herangezogen wird.
-
Außerhalb der Motorenachse liegende Anschlüsse sind wegen ihres unsymmetrischen
Angriffs ungünstig für den Lauf des Kolbens. Legt man jedoch die Anschlüsse in die
Kolbenbolzenachse, so bereitet die Umgehung der zur Lagerung des Kolbenbolzens dienenden
Augen gußtechnische oder fabrikatorische Schwierigkeiten.
-
Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß in den
zur Aufnahme des Kolbenbolzens dienenden Bolzenaugen des Kolbens zwei zu beiden
Seiten der Pleuelstangenkopflagerung liegende Ringnuten vorgesehen sind, die in
die Kühlmittelzufuhr-bzw. -ablaufleitung eingeschaltet und durch an sich bekannte,
zur Lagerung des Kolbenbolzens dienende und in den Bolzenaugen befestigte Lagerbuchsen
abgeschlossen sind. Auf diese Weise wird eine völlig symmetrische Zu- und Abführung
des für die Kolbenkühlung vorgesehenen Kühlmittels geschaffen. Es werden außerdem
die zur Lagerung des Kolbenbolzens dienenden Lagerbuchsen intensiv dadurch gekühlt,
daß sie von einem kühlenden Ölstrom umflossen werden. Dieser die Lagerbuchsen umfließende
Ölstrom dient gleichzeitig zu einer wirksamen Kühlung der thermisch hochbeanspruchten
Bolzenaugen des Kolbens. Die Lagerbuchsen stellen hierbei einen einwandfreien Abschluß
des Ringraumes sicher, so daß keine Gefahr besteht, daß das Kühlmittel aus dem Ringraum
austritt und hier - abgesehen von den Kühlmittelverlusten -infolge Verkokung zusätzliche
Schwierigkeiten ver= ursacht. Bei Tauchkolben für Brennkraftmaschinen, die durch
Schmieröl gekühlt werden, das über- die hohle Pleuelstange dem Kolben zugeführt
wird; ist es bereits bekannt, in den Bolzenaugen Ringräume für die Zuführung des
Schmieröles vorzusehen. Bei diesen Tauchkolben handelt es sich jedoch um ein völlig
anderes Schmiersystem, in dem ein Ausströmen des Schmieröles in das Innere des Tauchkolbens
vorgesehen ist, nachdem dieses Schmieröl den Kolben gekühlt hat. Dieses Schmieröl
trifft hierbei auf die heißen Bolzenaugen oder den Pleuelstangenkopf, wodurch sich
die Gefahr von Verkokungen des Schmieröles ergibt, das dann wieder das Triebwerksöl
verunreinigt und verschlechtert. Das Schmierölsystem der Erfindung weist demgegenüber
gerade den Vorteil auf, daß das Kolbenkühlmittel über besondere Leitungen aus dem
Kolben auch wieder abgeführt wird, so daß sich nicht die Gefahr des Verkokens von
Kühlöl ergibt, wenn diese Leitungen einwandfrei dicht sind. Falls man jedoch - wie
bekannt - die in den Bolzenaugen vorgesehenen Ringräume nicht durch in den Bolzenaugen
befestigte Lagerbuchsen dichtet, ergibt sich bei den bekannten Einrichtungen die
Gefahr von' Undichtigkeiten und damit verbundene Betriebsschwierigkeiten.
-
Es ist andererseits auch bekannt, den Tauchkolben von Brennkraftmaschinen
von dem Triebwerksschmiersystem aus über getrennte Leitungen zu kühlen, die in der
Kurbelwelle, der Pleuelstange und dem Kolbenbolzen vorgesehen sind. Auch bei diesem
bekannten Kolben ist der Kolbenbolzen unmittelbar in den Bolzenaugen angeordnet.
-
Bei diesen bekannten Anordnungen ist ein Ölsystem sowohl für die Schmierung
des Triebwerkes -als auch für die Kühlung des Kolbens vorgesehen,- so daß beide
Systeme nur mit einem Druck betrieben werden können. Im Gegensatz hierzu geht die
Erfindung von einer Anordnung aus, bei der voneinander getrennte Kühlmittel- und
Schmierölkreisläufe vorhanden sind. #Die Erfindung kann hierbei, wie an sich bekannt,
mit höheren Kühlmitteldrücken arbeiten, was sich bei
Maschinen mit
mittlerer und höherer Drehzahl insofern günstig auswirkt, als auf diese Weise Druckschläge
infolge der Massenkräfte der Ölsäule vermieden werden.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung ist in dem
Kolben an jeder Seite der Pleuelstangenkopflagerstelle eine parallel zur Kolbenachse
verlaufende Bohrung vorgesehen, die in die Ringnut an Endpunkten mündet, die im
Durchmesser gegenüber den Anschlußstellen zur Verbindung mit den Rohren für die
Zufuhr bzw. den Ablauf des Kühlmittels liegen. Auf diese Weise wird sichergestellt,
daß der Kühlmittelstrom gleichmäßig um die Lagerbuchsen des Kolbenbolzens herumströmt,
wodurch sich eine wirkungsvolle und gleichmäßige Kühlung sowohl der Lagerbuchsen
als auch der Bolzenaugen ergibt.
-
Die Erfindung kann weiter dadurch verbessert werden, daß von mindestens
einer der in den Bolzenaugen vorgesehenen Ringnuten Kanäle abgezweigt sind, die
zur Schmierung der Kolbenbolzenlagerung dienen. Weiterhin ist es auch möglich, auf
gleiche Weise mittels des Kolbenkühlmittels das obere Pleuelstangenlager und gegebenenfalls
auch das untere Pleuelstangenlager zu schmieren. Dies kann sich insofern empfehlen,
als bei der Schmierung dieser Lager auch die Massenkräfte eine Rolle spielen, die
sich infolge der Hin- und Herbewegung des Kolbens bzw. der Kurbelkröpfung ergeben.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der einige Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt sind. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt
durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß gekühlten Tauchkolbens, Fig. 2
einen Längsschnitt entlang den Schnittlinien A-B der Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt
ähnlich dem der Fig. 1 durch eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,
Fig. 4 einen Längsschnitt ähnlich dem der Fig. 1 durch noch eine andere Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes.
-
In allen Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit
denselben Bezugszeichen bezeichnet.
-
Der Kolben 1 ist gemäß Fig. 1 und 2 mit der Treibstange 2 durch den
Kolbenbolzen 3 verbunden, der im Kolben in den Lagerbuchsen 4 gelagert ist. Der
Kühlraum 5 des Kolbens wird durch die Zu- und Abführungsbohrungen 6 mit Kühlmittel
(vornehmlich Öl) ständig durchspült. In den Bolzenaugen sind die Ringnuten 7, 16
vorgesehen, die die Verbindung der Kühlbohrungen 6 mit Zu- und Abführungsleitungen
17 darstellen, die in Anschlüssen 18 enden.
-
Der Weg des Kühlmittels ist folgender: An der in Fig. 1 mit dem Eintrittspfeil
bezeichneten Stelle tritt das Kühlmittel über den Anschluß 18 ein, strömt zu der
Ringnut 16 des linken Kolbenauges, umströmt und kühlt das linke Lager des Kolbenbolzens
3 und tritt dann zu dem Kühlraum 5 des Kolbens, wo es durch irgendwelche Einbauten
8 eventuell in seiner Wirksamkeit unterstützt werden kann. Das Kühlmittel verläßt
alsdann den Kühlraum durch die Austrittsbohrung 6, umspült und kühlt das rechte
Lager des Kolbenbolzens über die Ringnut 7 und tritt unten an der mit dem Austrittspfeil
bezeichneten Stelle über den Anschluß 18 wieder aus. Die Zu- und Abführung des Kühlmittels
zum Kolben kann dabei durch Tauchrohre oder Gelenkrohre erfolgen.
-
Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 3 wird das Kühlmittel
durch die Nuten 9 im Kolbenauge und im seitlichen Verschlußdeckel 19 in die Längsbohrung
10 des Kolbenzapfens 3 geleitet. Der gegenüberliegende Deckel weist eine entsprechende
Nut 9 auf. Auf diese Weise kann die Schmierung der beiderseitigen Kolbenbolzenlager
von den seitlichen Verschlußdeckeln 19 des Kolbens her erfolgen. Auch die Schmierung
der Lagerbuchse 11 in der Treibstange 2 ermöglicht sich bei dieser Anordnung durch
die Ölbohrung 12 im Kolbenbolzen 3.
-
Selbstverständlich können an Stelle der Nuten auch Querbohrungen 1.3
für die Ölzuführung zum Hohlraum des Kolbenbolzens verwendet werden, wie es in Fig.
3 punktiert angedeutet ist.
-
Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform der Erfindung sieht auch eine
Ölversorgung der unteren Kurbellager der Treibstange 2 vom Kolbenbolzen aus durch
eineLängsbohrung 14 imTreibstangenschaft vor.