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WO2014198891A1 - Gleitschuh für einen kolben zum einsatz in brennkraftmaschinen - Google Patents

Gleitschuh für einen kolben zum einsatz in brennkraftmaschinen Download PDF

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WO2014198891A1
WO2014198891A1 PCT/EP2014/062370 EP2014062370W WO2014198891A1 WO 2014198891 A1 WO2014198891 A1 WO 2014198891A1 EP 2014062370 W EP2014062370 W EP 2014062370W WO 2014198891 A1 WO2014198891 A1 WO 2014198891A1
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WO
WIPO (PCT)
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piston
channel
shoe
internal combustion
sliding shoe
Prior art date
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PCT/EP2014/062370
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Laqua
Markus PINZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KS Kolbenschmidt GmbH
Original Assignee
KS Kolbenschmidt GmbH
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Publication date
Application filed by KS Kolbenschmidt GmbH filed Critical KS Kolbenschmidt GmbH
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/16—Pistons  having cooling means
    • F02F3/20—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston
    • F02F3/22—Pistons  having cooling means the means being a fluid flowing through or along piston the fluid being liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/28—Other pistons with specially-shaped head
    • F02F3/285—Other pistons with specially-shaped head the head being provided with an insert located in or on the combustion-gas-swept surface

Definitions

  • the invention relates to a piston of an internal combustion engine, wherein the piston has a bearing in a force storage shoe and wherein the shoe has a channel for the acquisition of cooling oil in a cavity, according to the features of the preamble of claim 1.
  • DE 100 22 035 A1 discloses an internal combustion engine with a built-in piston, consisting of a piston crown made of steel and a piston lower part, which are connected to each other via a single, arranged in the central axis or near the central axis of the piston screw, and with a central cooling space between Koibenboden and piston lower part, as well as with an oil-carrying connecting rod, which is connected by a piston pin with the Kolbenunterteii.
  • the object of the invention is to achieve a reduction in space between the connecting rod and piston. This object is achieved by a piston having the features of independent claim 1.
  • the energy accumulator is arranged in a channel formed by the piston and the casting shoe is partially guided inside the energy accumulator.
  • the channel is formed circumferentially around the shoe.
  • the channel next to the energy storage also receives a guide element.
  • the foundedsseiement serves as a point of attack for the energy storage and stabilizes the shoe in the channel.
  • a sleeve limits the path of the shoe. By limited over the sleeve path of the shoe receives a defined end stop.
  • a retaining ring prevents the loss of the shoe with a separation of the piston and connecting rod.
  • the circlip not only prevents the loss of the shoe, but forms in advantageously as an alternative or in addition to the security function another stop in the travel of the shoe.
  • the invention provides that the piston with a shoe for use in internal combustion engine, comprising a piston lower part and a piston upper part, wherein the shoe has a channel for the acquisition of cooling oil from a connecting rod in a cavity, wherein a force accumulator is guided in a channel.
  • FIG. 1 shows a piston according to the invention
  • Figure 2 shows as detail II of Figure 1 the area of the shoe
  • FIG. 3 shows, as detail III from FIG. 2, the guide of the sliding shoe.
  • top, bottom, left, right, front, back, etc. refer exclusively to the example representation and position of the device and other elements selected in the figures. These terms are not intended to be limiting, that is to say that different positions and / or mirror-symmetrical design or the like may change these references.
  • FIG. 1 shows a piston 1, which is made up of a piston lower part 2 and a piston upper part 3.
  • the piston 1 has a sliding shoe 4.
  • a disc 6 is arranged, which transfers the forces from the energy storage device 5 on the shoe 4.
  • a locking ring 7 is provided on a connecting rod 8 of the shoe 4 is with sliding elements 9 on the outer circumference.
  • the sliding shoe 4 has a central channel 10 for the passage of a medium, for example cooling oil, into a cavity 11 of the piston 1. Downwards (looking at the figures) towards, in the direction of the connecting rod 8, the channel 10 widens in a funnel shape. Due to the funnel-shaped structure, the medium from the piezo head 8 can more easily enter the channel 10.
  • the connecting rod 8 is fed by an inlet in the connecting rod with the medium.
  • the cavity 10 is preferably located below the combustion chamber of the piston 1.
  • FIG. 2 shows in detail the region of the sliding shoe 4.
  • the guide of the shoe takes place in a radially encircling channel 12.
  • a radially encircling guide member 13 of the shoe 4 is slidably mounted.
  • the channel 12 receives the energy storage 5 and the disc 6.
  • the disc 6 is supported on the guide member 13 and is acted upon by the force accumulator 5 with a force in the direction of the connecting rod 8.
  • the energy accumulator 5 is supported at its opposite end on the closed end portion 14 of the channel 12.
  • the sliding shoe 4 can be guided in a central sleeve 15.
  • This sleeve 15 is formed integrally with the piston lower part 2.
  • the wall 16 of the sleeve 15 at the same time forms the boundary for the channel 12. Due to the parallel guidance of the shoe 4 in the channel 12 and the sleeve 15 is a stable, secure storage of the shoe 4 in the piston.

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Abstract

Kolben (1) einer Brennkraftmaschine, wobei der Kolben (1) einen in einem Kraftspeicher (5) gelagerten Gleitschuh (4) aufweist und wobei der Gleitschuh (4) einen Kanal (10) zur Übernahme von Kühlöl in einen Hohlraum (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftspeicher (5) in einem insbesondere von dem Kolben (1) gebildeten Kanal (12) angeordnet und der Gleitschuh (4) teilweise innerhalb des Kraftspeichers (5) geführt ist.

Description

B E S C H R E I B U N G
Gleitschuh für einen Kolben zum Einsatz in Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft einen Kolben einer Brennkraftmaschine, wobei der Kolben einen in einem Kraftspeicher gelagerten Gleitschuh aufweist und wobei der Gleitschuh einen Kanal zur Übernahme von Kühlöl in einen Hohlraum aufweist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
Die DE 100 22 035 A1 offenbart einen Verbrennungsmotor mit einem gebauten Kolben, bestehend aus einem Kolbenboden aus Stahl und einem Kolbenunterteil, die über eine einzige, in der Mittelachse oder nahe der Mittelachse des Kolbens angeordnete Schraube miteinander verbunden sind, und mit einem zentralen Kühlraum zwischen Koibenboden und Kolbenunterteil, sowie mit einem ölführenden Pleuel, das durch einen Kolbenbolzen mit dem Kolbenunterteii verbunden ist.
Zwischen Kolben und Pleuel besteht nur ein geringer Abstand. Mit der heutigen Lösung, der Geometrie des Gleitschuhes ist eine Führung des Gleitschuhes im Kolben nicht möglich. Der Gleitschuh hat die Aufgabe, das Kühlöl, welches durch das Pleuel aufsteigt, in den Kolben hineinzuleiten. Dabei ist der Gleitschuh so ausgeführt, dass das Pleuel direkt auf dem Gleitschuh sitzt und dabei die Schwenkbewegung des Pleuels mitmacht bzw. nachvollzieht. Der Stand der Technik stellt sich wie folgt dar, dass die Feder (Kraftspeicher) innerhalb der Führung sitzt. Dadurch ist der Durchmesser und somit die Vorspannkraft gering, um diese anzuheben müssen bestimmte Federwirkungen vorhanden sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bauraumverringerung zwischen Pleuel und Kolben zu erreichen. Diese Aufgabe wird durch einen Kolben mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kraftspeicher in einem von dem Kolben gebildeten Kanal angeordnet und der Gieitschuh teilweise innerhalb des Kraftspeichers geführt ist.
Gelöst wird die Aufgabe somit in vorteilhafter Weise durch Reduzierung des Bauraumes bei gleichzeitiger Erhöhung der vertikalen Führungslänge. Bei der Aufgabenstellung ausgehend vom Stand der Technik stand nicht ausreichend Bauraum zur Verfügung, daher mussten Federwindungen gekürzt werden und gleichzeitig die nötige Vorspannkraft erzeugt werden. Dieses wurde durch die Erhöhung des Federdurchmessers erreicht. Die Führung des Gleitschuhes sitzt nun innen und die Feder außen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Aufbaus ist, dass bei gleichzeitiger Reduzierung des Bauraumes trotzdem die vertikale Führungslänge des Gleitschuhes erhöht wird.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kanal umlaufend um den Gleitschuh ausgebildet ist. Durch diesen Aufbau ist eine gleichmäßige Führung des Gleitschuhs ermöglicht. Weiterhin übt der Kraftspeicher so eine gleichmäßige Kraft auf den Gleitschuh aus.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kanal neben dem Kraftspeicher auch ein Führungselement aufnimmt. Das Führungseiement dient als Angriffspunkt für den Kraftspeicher und stabilisiert den Gleitschuh im Kanal.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Hülse den Weg des Gleitschuhs begrenzt. Durch den über die Hülse begrenzten Weg erhält der Gleitschuh einen definierten Endanschlag.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Sicherungsring den Verlust des Gleitschuhs bei einer Trennung von Kolben und Pleuelkopf verhindert. Der Sicherungsring verhindert nicht nur den Verlust des Gleitschuhs, sondern bildet in vorteilhafter Weise alternativ oder ergänzend zu der Sicherungsfunktion einen weiteren Anschlag im Verfahrweg des Gleitschuhs.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kolben mit einem Gleitschuh zum Einsatz in Brennkraftmaschine, umfassend ein Kolbenunterteil und ein Kolbenoberteil, wobei der Gleitschuh einen Kanal zur Übernahme von Kühlöl von einem Pleuelkopf in einen Hohlraum aufweist, wobei ein Kraftspeicher in einem Kanal geführt ist. Hierdurch ist ein kompakter Aufbau des Kolbens möglich, da der Kraftspeicher raumsparend in dem Kanal geführt ist.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgend beschriebenen Figuren weiter verdeutlicht.
Figur 1 : zeigt einen erfindungsgemäßen Kolben,
Figur 2: zeigt als Detail II aus Figur 1 den Bereich des Gleitschuhs und
Figur 3: zeigt als Detail III aus Figur 2 die Führung des Gleitschuhs.
In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position der Vorrichtung und anderer Elemente. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, das heißt durch verschiedene Positionen und/oder spiegelsymmetrische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.
Die Figur 1 zeigt einen Kolben 1 , weicher aus einem Kolbenunterteil 2 und einem Kolbenoberteil 3 aufgebaut ist. Der Kolben 1 verfügt über einen Gleitschuh 4. Über einen Kraftspeicher 5, ausgeführt insbesondere als Druckfeder und weiters insbesondere als Spiralfeder, wird der Gleitschuh 4 vorgespannt. Dies erfolgt bei einem Kolben-Pleuel-System gegen einen Pleuelkopf 8. Zwischen Kraftspeicher 5 und Gleitschuh 4 kann, muss aber nicht, eine Scheibe 6 angeordnet, die die Kräfte von dem Kraftspeicher 5 auf den Gleitschuh 4 überträgt. Um den Gleitschuh 4 vor dem Herausfallen aus der Führung im Kolben 1 zu bewahren, ist optional ein Sicherungsring 7 vorgesehen. Auf einem Pleuelkopf 8 liegt der Gleitschuh 4 mit Gleiteiementen 9 auf dessen äußeren Umfang auf. Der Gleitschuh 4 weist einen zentralen Kanal 10 zur Durchleitung eines Mediums, beispielsweise Kühlöl, in einen Hohlraum 11 des Kolbens 1 auf. Nach unten (bei Betrachten der Figuren) hin, in Richtung des Pleuelkopfes 8, weitet sich der Kanal 10 trichterförmig auf. Durch den trichterförmigen Aufbau kann das Medium von dem Pieueikopf 8 leichter in den Kanal 10 gelangen. Der Pleuelkopf 8 wird durch einen Zufluss im Pleuel mit dem Medium gespeist. Der Hohlraum 10 befindet sich bevorzugt unter dem Brennraum des Kolbens 1.
Die Figur 2 zeigt als Detail den Bereich des Gleitschuhes 4.
Die Figur 3 zeigt als Detail die Führung des Gleitschuhes 4. Die Führung des Gleitschuhes erfolgt in einem radial umlaufenden Kanal 12. In diesem Kanal 12 ist ein radial umlaufendes Führungselement 13 des Gleitschuhes 4 verschiebbar gelagert. Auch nimmt der Kanal 12 den Kraftspeicher 5 sowie die Scheibe 6 auf. Die Scheibe 6 stützt sich auf dem Führungselement 13 ab und wird durch den Kraftspeicher 5 mit einer Kraft in Richtung des Pleuelkopfes 8 beaufschlagt. Der Kraftspeicher 5 stützt sich an seinem gegenüberliegenden Ende am verschlossenen Endbereich 14 des Kanals 12 ab. Weiterhin kann, muss aber nicht, der Gleitschuh 4 in einer zentralen Hülse 15 geführt werden. Diese Hülse 15 ist integral mit dem Kolben unterteil 2 ausgebildet. Die Wandung 16 der Hülse 15 bildet zugleich die Begrenzung für den Kanal 12 aus. Durch die parallele Führung des Gleitschuhes 4 im Kanal 12 und der Hülse 15 erfolgt eine stabile, sichere Lagerung des Gleitschuhes 4 im Kolben 1. Bezugszeichenliste
1 Kolben
2 Kolbenunterteil
3 Koibenoberteil
4 Gleitschuh
5 Kraftspeicher (Druckfeder)
6 Scheibe
7 Sicherungsring
8 Pleuelkopf
9 Gleitelement
10 Kanal
11 Hohlraum
12 Kanal
13 Führungselement
14 Endbereich
15 Hülse
16 Wandung

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E Gleitschuh für einen Kolben zum Einsatz in Brennkraftmaschinen
1. Kolben (1 ) einer Brennkraftmaschine, wobei der Kolben (1) einen in einem Kraftspeicher (5) gelagerten Gleitschuh (4) aufweist und wobei der Gleitschuh (4) einen Kanal (10) zur Übernahme von Kühlöl in einen Hohlraum (1 1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftspeicher (5) in einem insbesondere von dem Kolben (1) gebildeten Kanal (12) angeordnet und der Gleitschuh (4) teilweise innerhalb des Kraftspeichers (5) geführt ist.
2. Kolben (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (12) umlaufend um den Gleitschuh (4) ausgebildet ist.
3. Kolben (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (12) neben dem Kraftspeicher (5) zumindest ein Führungselement (13) aufnimmt.
4. Kolben (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülse (15) vorgesehen ist, wobei der Gleitschuh (4) innerhalb der Hülse (15) angeordnet ist und diese den Weg des Gleitschuhs (4) begrenzt.
5. Kolben (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherungsring (7) vorgesehen ist, der den Verlust des Gieitschuhs (4) bei einer Trennung von Kolben (1 ) und Pieuelkopf (8) verhindert.
6. Kolben (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschuh (4) den Kanal (12) zur Übernahme von Kühlöl von einem Pieuelkopf in den Hohlraum (11) bildet, wobei der Kraftspeicher (5) als -Spiralfeder ausgeführt und in dem Kanal (12) geführt ist.
PCT/EP2014/062370 2013-06-14 2014-06-13 Gleitschuh für einen kolben zum einsatz in brennkraftmaschinen Ceased WO2014198891A1 (de)

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