DE1283594B - - Google Patents

Description

bereitet es ein besonderes Problem, die thermische io Anlageflächen für die Lagerbüchse bilden. Die Lager-Belastung des Kalbenlagers durch die vom Kolben büchse kann in die zentrische Kolbenbohrung

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aufgenommene Wärme gering zu halten, um die Lebensdauer des Kolbenlagers zu verlängern. Bei einer bekannten Kreiskolben-Brennkraftmaschine

geschrumpft werden, wobei diese Verbindung auch bei Erwärmung des Kolbens bestehen bleibt. Schließlich wird durch das Durchströmen von Kühlmitteln (USA.-Patentschrift 3 102 520) wird die vom Kolben 15 durch die im Bereich der Kolbenflanken vorgeseheaufgenommene Wärme mit Hilfe von breiten Axial- nen Aussparungen die Wärmeübertragung von den dichtungen, die einen Großteil der Kolbenstirnflächen thermisch am höchsten beanspruchten Bereichen des bedecken, direkt an die gekühlten Gehäuseseitenteile Kolbens, nämlich den Kolbenflanken, auf die Lagerübertragen, und die Wärmeübertragung vom Kolben auf das Kolbenlager wird dadurch verringert, daß zwischen dem Kolben und der Lagerbüchse nur eine Mitnehmerverbindung angeordnet ist, die aus im Bereich der Kolbenecken vorgesehenen Aussparungen in der zentrischen Kolbenbohrung und entsprechenden Vorsprüngen an der Außenfläche der Lagerbüchse besteht. Diese Art der Verbindung zwischen Kolben und Lagerbüchse ist bei einem gasgekühlten Kolben nachteilig, da dieser nach beiden Kolbenstirnseiten hin offene Hohlräume aufweisen muß, die einen solchen Querschnitt haben, daß sie eine möglichst 3° geringe Drosselung des hindurchgeführten Gasgemisches bewirken und die so angeordnet sein müssen, daß eine wirksame Kühlung der Dichtelemente am Kolben stattfindet. Besonders wesentlich ist es hierbei, daß die Kolbenecken ausreichend 35 gekühlt werden, da sonst ein Festbacken der thermisch hoch belasteten Radialdichtungen in ihren Nuten eintritt. Die bei der bekannten Maschine im Bereich der Kolbenecken vorgesehenen Aussparungen in der zentrischen Kolbenbohrung machen die 40 Anordnung von Hohlräumen in den Kolbenecken zum Durchtritt eines gasförmigen Kühlmittels praktisch unmöglich. Weitere Nachteile der bekannten Ausführung bestehen darin, daß die Aussparungen in der zentrischen Kolbenbohrung: genau bearbeitet 45 deren Exzenter 7 ein Kolben 9 über ein Lager 8 drehwerden müssen, da sie Anlageflächen für die Vor- bar gelagert ist. Der Kolben 9 weist drei Ecken 10

büchse weitgehend unterbunden.

Zur weiteren Verringerung der Wärmeübergangsfläche zwischen Kolben und Lagerbüchse kann die Lagerbüchse an ihrer Außenfläche eine Eindrehung aufweisen, derart, daß sich die Lagerbüchse nur im Bereich ihrer Kanten am Kolben abstützt. Die Kolbenflanken können zur Verringerung des Wärmeeinfalles mit einem keramischen Werkstoff geringerer Wärmeleitfähigkeit, z. B. Aluminium-Oxid, überzogen werden.

Für die Merkmale der Patentansprüche 2 bis 4 wird Schutz nur im Zusammenhang mit dem Patentanspruch 1 beansprucht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Kreiskolben-Brennkraftmaschine,

F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung des in F i g. 1 gezeigten Kolbens, und

Fig. 3 eine Vorderansicht des in Fig. 2 gezeigten Kolbens.

Das Gehäuse der Kreiskolben-Brennkraftmaschine besteht aus Seitenteilen 1 und 2 und einem dazwischen angeordneten Mantel 3 mit zweibogiger innerer Mantelfläche 12. In den Seitenteilen 1 und 2 ist über Lager 4 und 5 eine Exzenterwelle 6 gelagert, auf

Sprünge der Lagerbüchse bilden. Schließlich läßt es sich nicht vermeiden, daß sich bei Erwärmung des Kolbens diese Mitnehmerverbindung lockert, was ein baldiges Ausschlagen der Aussparungen in der Kolbenbohrung zur Folge hat, insbesondere wenn der Kolben aus Leichtmetall besteht.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen gasgekühlten Kolben zu schaffen, der die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht aufweist und die Durchleitung eines gasförmigen Kühlmittels durch den Kolben mit möglichst geringer Drosselung ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zentrische Bohrung des Kolbens auf, in denen radial bewegliche Dichtleisten 11 angeordnet sind, die ständig an der inneren Mantelfläche 12 entlanggleiten. Dadurch werden drei volumenveränderliche Arbeitskammern 13 gebildet, in denen jeweils die vier Takte des Ansaugens, Verdichtens, Expandierens und Ausschiebens mit entsprechender Phasenverschiebung ablaufen. Ein Getriebe, bestehend aus einem am Seitenteil 1 befestigten Ritzel 14 und einem am Kolben 9 befestigten Hohlrad 15, sorgt für ein bestimmtes Drehzahlverhältnis zwischen Kolben 9 und Exzenterwelle 6, das im Ausführungsbeispiel 1: 3 beträgt. In dem Seitenteil 2 ist ein Gaseinlaßkanal 17 angeordnet, der in

im Bereich der Kolbenflanken mit sich über die ganze 60 einen Ringraum 18 in der Innenwand des Seitenaxiale Breite der Lagerbüchse erstreckenden, vom teiles 2 mündet. Ein entsprechender Ringraum 19 ist Kühlmittel durchströmten Aussparungen versehen ist, derart, daß die Lagerbüchse nur im Bereich der

Kolbenecken an der Wand der Bohrung anliegt, und der Kolben in diesem Bereich vom Kühlmittel durchströmte Hohlräume aufweist.

Dadurch, daß die Lagerbüchse nur im Bereich der Kolbenecken an der Wand der Bohrung anliegt, wird in der Innenwand des Seitenteiles 1 angeordnet, von dem ein Überströmkanal 20 ausgeht, der vom Kolben 9 übersteuert wird und jeweils mit der im Ansaugtakt befindlichen Arbeitskammer in Verbindung kommt.

Das Kolbenlager 8 weist eine Lagerbüchse 22 auf, die in die zentrische Bohrung des Kolbens 9 ein-

gepreßt ist. Um eine kleine Wärmeübergangsfläche zwischen dem Kolben 9 und der Lagerbüchse 22 zu erhalten, ist die zentrische Kolbenbohrung im Bereich χ der Kolbenflanken 28 mit sich über die ganze axiale Breite der Lagerbüchse 22 erstreckenden Aussparungen 26 versehen, so daß die Lagerbüchse 22 nur im Bereich y der Kolbenecken 10 an der Wand der Bohrung anliegt. Die Wärmeübergangsfläche wird weiter verringert durch eine Eindrehung 23 an der Außenfläche der Lagerbüchse 22, so daß sich diese nur im Bereich ihrer Kanten am Kolben 9 abstützt.

Im Bereich der Kolbenecken 10 ist der Kolben 9 mit Hohlräumen 27 versehen, die nach beiden Seiten des Kolbens 9 hin offen sind. Im Betrieb der Kreiskolben-Brennkraftmaschine wird das Kraftstoff-Luftgemisch durch den Einlaßkanal 17, den Ringraum 18, die Aussparungen 26 und die Hohlräume 27, den Ringraum 19 und den Überströmkanal 20 in die ansaugende Arbeitskammer eingesaugt. Der Kolben 9 wird von dem durchströmenden Kraftstoff-Luftgemisch gekühlt, wobei eine besonders intensive Kühlung im Bereich der Kolbenecken 10 erfolgt, was eine gute Kühlung auch der dort angeordneten Dichtleisten 11 zur Folge hat. Auf Grund der großen Querschnitte der Hohlräume 27 und der Aussparungen 26 tritt keine wesentliche Drosselung des durchströmenden Gemisches ein, wodurch der Füllungsgrad der Maschine erhöht wird. Die Durchströmung der Aussparungen 26 bewirkt weiterhin, daß die Wärmeübertragung von den thermisch hoch belasteten Kolbenflanken 28 auf die Lagerbüchse 22 erheblich verringert wird. Die Wärmebelastung des Kolbenlagers 8 kann weiter dadurch verringert werden, daß die Wärmeaufnahme des Kolbens 9 verringert wird. Zu diesem Zweck können die Kolbenflanken 28 mit einem keramischen Werkstoff geringerer Wärmeleitfähigkeit, z.B. Aluminium-Oxid, überzogen werden.

Wenn die Kreiskolben-Brennkraftmaschine mit Gemischschmierung arbeitet, indem das Schmiermittel dem Kraftstoff-Luftgemisch beigegeben wird, ist es zweckmäßig, die Lagerbüchse 22 mit radialen Bohrungen 25 zu versehen, die mit den Aussparungen 26 bzw. mit den Kolbenhohlräumen 27 in Verbindung sind. Während der negativen Beschleunigungsphase des Kolbens 9 wird aus dem angesaugten Gemisch Schmieröl abgeschieden und durch diese Bohrungen zum Kolbenlager 8 gefördert.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gasgekühlter mehreckiger Kolben für Kreiskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart, der eine zentrische Bohrung aufweist, in die eine Lagerbüchse des Kolbenlagers eingesetzt ist, d a durchgekennzeichnet, daß die zentrische Bohrung des Kolbens (9) im Bereich (x) der Kolbenflanken (28) mit sich über die ganze axiale Breite der Lagerbüchse (22) erstreckenden, vom Kühlmittel durchströmten Aussparungen (26) versehen ist, derart, daß die Lagerbüchse (22) nur im Bereich (y) der Kolbenecken (10) an der Wand der Bohrung anliegt, und der Kolben in diesem Bereich (y) vom Kühlmittel durchströmte Hohlräume (27) aufweist.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchse (22) an ihrer Außenfläche eine Eindrehung (23) hat, derart, daß sich die Lagerbüchse (22) nur im Bereich ihrer Kanten am Kolben (9) abstützt.

3. Kolben nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchse (22) mehrere radiale Bohrungen (25) aufweist, die mit den Aussparungen (26) bzw. den in den Kolbenecken angeordneten Hohlräumen (27) in Verbindung stehen.

4. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenflanken (28) mit einem keramischen Werkstoff geringerer Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Aluminiumoxid, überzogen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen