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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einer Ringnut zur Aufnahme eines Ölabstreifrings und zumindest einer benachbart dazu gelegenen Ölsammelnut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit zumindest einem derartigen Kolben ausgestattete Brennkraftmaschine.
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Aus der
DE 1 004 444 ist ein gattungsgemäßer Kolben für eine Brennkraftmaschine bekannt, welcher neben einem als Ölabstreifring ausgebildeten Kolbenring eine Ölsammelnut aufweist. Damit das vom Ölabstreifring abgestreifte Öl über die Ölsammelnut und eine entsprechende Abflussbohrung abgeleitet werden kann, ist der zwischen dem Ölabstreifring und der Ölsammelnut gelegene Bereich des Kolbens komplett radial zurückversetzt.
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Ein ähnlicher Kolben ist bspw. auch aus der
US 2,072,623 bekannt.
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Aus der
DE 10 2005 041 908 A1 ist ein weiterer Kolben mit einer unterhalb einer Ringnut angeordneten, umlaufenden radialen Vertiefung bekannt. Der Kolben besitzt dabei ein Kolbenoberteil und ein daran angrenzendes Schaftteil, wobei das Kolbenoberteil ein Ringfeld mit zumindest einer Ringnut aufweist. In einem Bereich zwischen der Oberkante des Schaftteils und der Ringnut ist eine umlaufende radiale Vertiefung angeordnet, deren oberer Durchmesser kleiner ist als deren unterer Durchmesser, wodurch die Belastbarkeit gesteigert werden soll.
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Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kolben ist ein bekanntes und häufig auftretendes Verdrehen des Ölabstreifrings während der Hin- und Herbewegung des Kolbens, wodurch die Ölabstreifwirkung verschlechtert wird. Zudem kann sich zwischen einer unteren Lamelle des Ölabstreifrings und einer benachbart dazu gelegenen Wand im übermäßig verdrehten Zustand des Ölabstreifrings viel Öl ansammeln, das insbesondere dann in den Brennraum gelangen kann, wenn sich die Verdrehung des Ölabstreifrings wegen der Bewegungsumkehr des Kolbens ebenfalls umkehrt. Die Folge hiervon ist ein unerwünschter, da erhöhter Ölverbrauch.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Kolben der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem an sich bekannten Kolben mit zumindest einer Ringnut zur Aufnahme eines Ölabstreifrings und zumindest einer benachbart dazu gelegenen Ölsammelnut einen zwischen der Ringnut und der Ölsammelnut gelegenen Kolbenbereich mit in Umfangsrichtung begrenzten und radial gegenüber einem Kolbenaußendurchmesser zurückspringenden Bereichen in der Art einer Rändelung zu versehen, wobei über die radial zurückspringenden Bereiche Öl vom Ölabstreifring in die Ölsammelnut fließen und von dort abtransportiert werden kann. Zwischen den radial gegenüber dem Kolbenaußendurchmesser zurückspringenden Bereichen sind dabei nicht radial zurückspringende Bereiche vorgesehen, auf welchen sich der Ölabstreifring abstützen kann, wodurch dessen Verdrehgefahr, üblicherweise auch „Twist-Gefahr“ genannt, deutlich verringert und dadurch dessen Ölabscheidewirkung deutlich verbessert wird. Die radial zurückversetzten bzw. zurückspringenden Bereiche hingegen sind in der Art einer Rändelung bzw. in der Art von Axialnuten ausgeführt, sodass das vom Ölabstreifring von einer Zylinderwand abgestreifte Öl problemlos der Ölsammelnut zugeführt und über diese abgeleitet werden kann. Mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Bereichen in der Art einer Rändelung ist somit eine partielle Abstützung des Ölabstreifrings an seiner Vorderkante möglich, wobei trotzdem das vom Ölabstreifring abgestreifte Öl zuverlässig in eine darunter angeordnete Ölsammelnut abgeleitet werden kann. Die Ölsammelnut kann dabei bspw. über Ölablaufbohrungen mit einem Kolbeninneren verbunden sein oder aber im Bereich einer Bolzenöffnung einen Auslass aufweisen, wobei dieser zumindest eine Auslass bspw. durch eine von einem Zylinder- oder Kreisquerschnitt abweichende Form des Kolbens in diesem Bereich gebildet werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, sind die radial zurückspringenden Bereiche mittels einer Formwalze, insbesondere mittels einer Rändelwalze, eingeprägt. Hierdurch kann auch das Herstellen der erfindungsgemäß gerändelten Bereiche einfach gestaltet werden, da diese in einem einfachen Walz- bzw. Prägevorgang hergestellt werden können.
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Der erfindungsgemäße Kolben weist im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Kolben dabei zumindest folgende wesentliche Vorteile auf:
- – Es sind keine Ölablaufbohrungen mehr unbedingt erforderlich,
- – es ist ein insgesamt besserer Ölablauf über den gesamten Umfang des Kolbens möglich,
- – es besteht keine Kante durch Ölablaufbohrungen in Umfangsrichtung, an der bspw. der Ölabstreifring einhaken und sich dadurch verdrehen kann,
- – aufgrund der fehlenden Ölablaufbohrungen kann eine Schaftanrissneigung reduziert werden,
- – mittels einer Form- oder Rändelwalze ist eine einfache Herstellung der radial zurückspringenden Bereiche möglich,
- – aufgrund der in Umfangsrichtung lediglich begrenzt radial zurückspringenden Bereiche ist ein Auflager für den Ölabstreifring verbessert und dadurch dessen Gefahr eines unerwünschten Verdrehens bzw. Vertwistens reduziert.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
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1 eine Ansicht sowie eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A auf eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kolbens,
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2 eine Detaildarstellung B aus 1,
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3 eine Detaildarstellung C aus 1,
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4 eine Detaildarstellung D aus 1.
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Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßer Kolben 1, insbesondere für den Einbau in eine Brennkraftmaschine, eine Ringnut 2 zur Aufnahme eines Ölabstreifrings 3 (vgl. 3 und 4) sowie zumindest eine benachbart dazu gelegene Ölsammelnut 4 auf. Der Ölabstreifring 3 ist dabei gemäß der 1 nicht dargestellt. Erfindungsgemäß weist nun ein zwischen der Ringnut 2 einerseits und der Ölsammelnut 4 andererseits gelegener Kolbenbereich 5 eine Rändelung 6 mit in Umfangsrichtung begrenzten und radial gegenüber einem Kolbenaußendurchmesser zurückspringenden Bereichen 7 auf, über welche Öl 8 vom Ölabstreifring 3 in die Ölsammelnut 4 abfließen kann. Die radial zurückspringenden Bereiche 7 können dabei insbesondere in der Art von Wellentälern (vlg. 2) ausgebildet sein und dadurch eine Durchlässigkeit gegenüber Öl 8 in Axialrichtung ermöglichen.
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Die axial zurückspringenden Bereiche 7 wechseln sich erfindungsgemäß in Umfangsrichtung mit dazwischen liegenden und nicht radial zurückversetzten Bereichen 9 ab, wobei die radial nicht zurückspringenden Bereiche 9 vorzugsweise bis an den Außendurchmesser des Kolbens 1 reichen und eine zumindest partielle Auflage für den Ölabstreifring 3 bilden. Diese radial nicht zurückspringenden Bereiche 9 verhindern aufgrund der Auflagerbildung ein Verdrehen bzw. „Twisten“ des Ölabstreifrings 3, wodurch dessen Ölabstreifwirkung deutlich verbessert werden kann.
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Die radial zurückspringenden Bereiche 7 können bspw. auf einer Formwalze, insbesondere mittels einer Rändelwalze, eingebracht, d. h. eingeprägt werden, wodurch die Herstellung der in der Art einer Rändelung ausgebildeten Bereiche 7, 9 vergleichsweise technisch einfach und kostengünstig möglich ist.
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Betrachtet man die 1, so kann man erkennen, dass oberhalb der Ringnut 2 weitere Ringnuten 2’ vorgesehen sind, die bspw. zur Aufnahme bekannter Kolbenringe ausgebildet sind. In der 2 sind mit dem Bezugszeichen 10 eine Rändeltiefe bezeichnet, mit dem Bezugszeichen 11 eine Nuttiefe und mit dem Bezugszeichen 12 eine Ringtiefe. Erkennbar ist eindeutig aus der 2, dass die radial zurückspringenden Bereiche 7 des Kolbenbereichs 5 eine axiale Durchlässigkeit von der Ringnut 2 in die Ölsammelnut 4 ermöglichen, ebenso wie eine Abstützung des Ölabstreifrings 3 in den radial nicht zurückspringenden Bereichen 9.
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Betrachtet man die 3 und 4, so kann man erkennen, dass sich die Form und insbesondere die Tiefe der Ölsammelnut 4 in Umfangsrichtung verändern kann, wobei insbesondere aus der Detaildarstellung D klar ersichtlich ist, dass eine dem Kolbenbereich 5 gegenüberliegende Wandung 13 der Ölsammelnut 4 radial zurückversetzt ist und dadurch einen Abfluss des in der Ölsammelnut 4 gesammelten Öls 8 im Bereich einer Bolzenöffnung 14 ermöglicht. Bei einer derartigen Ausführungsform, bei der die Ölsammelnut 4 im Bereich der Bolzenöffnung 14 des Kolbens 1 zumindest einen Auslass 15 aufweist, kann auf Ölablaufbohrungen, die bspw. den Schaft bzw. den Kolben 1 im Querschnitt schwächen, gänzlich verzichtet werden. Der Auslass 15 ist dabei im Bereich der Bolzenöffnung 14 durch eine von einem Kreis- bzw. Zylinderquerschnitt abweichende Form des Kolbens 1 gebildet.
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Mit dem erfindungsgemäßen Kolben 1 sind somit insbesondere keine Ölablaufbohrungen mehr erforderlich, wodurch über die beidseitig der Bolzenöffnung 14 gelegenen Auslässe 15 ein verbesserter Ölablauf über den gesamten Kolbenumfang erreicht werden kann. Durch den Wegfall der Ölablaufbohrungen reduziert sich auch die Schaftanrissneigung, wodurch die Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Kolbens 1 erhöht werden kann. Das Herstellen des gerändelten Kolbenbereichs 5 kann vergleichsweise einfach und schnell und dadurch auch kostengünstig mittels einer entsprechenden Formwalze, insbesondere mittels einer Rändelwalze, hergestellt werden. Durch die nicht zurückspringenden Bereiche 9 kann vor allem jedoch ein Auflager für den in der Ringnut 2 geordneten Ölabstreifring 3 geschaffen werden, wodurch sich dessen Verdrehneigung deutlich reduziert und dadurch Ölabstreifwirkung deutlich verbessert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1004444 [0002]
- US 2072623 [0003]
- DE 102005041908 A1 [0004]
- US 908570 [0005]
- US 7614339 B2 [0005]
- US 1916978 [0005]