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Kolben.
Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf Kolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen, bei welchen Kolbenhalsteile mit an ihnen angeordneten Zapfenlagern vom Kolbenkopf ausgehen und der mit den unteren Enden der Halsteile verbundene Mantel einen ringförmigen Teil sowie Führungs- teile umfasst, welche sich in Form von Zungen vom ringförmigen Teil aus zwischen den Halsteilen nach 'aufwärts erstrecken.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen von
Kraftfahrzeugen, u. zw. auf Kolben jener Art, bei denen die Ausdehnung des Kolbenmantels durch
Spreizen aus einem Werkstoff von geringerer Wärmeausdehnung als der des Kolbens geregelt wird, welche Spreizen sich zwischen den Führungsteilen des Mantels erstrecken, wobei der Kopf und Mantel des Kolbens sonst nur durch je eine Rippe in Verbindung stehen.
Der Erfindung nach sollen diese Rippen von der Mittellinie der Halsteile ausgehen und sich von deren unteren Enden nach abwärts gegen einen Führungsteil des Mantels zu erstrecken.
Die Zeichnung zeigt verschiedene beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht des Kolbens ; Fig. 2 ist eine Ansicht, teilweise im lotrechten Schnitt, die Fig. 3 und 4 zeigen andere Ausführungsformen ; Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines Kolbens mit einem weiteren Erfindungsmerkmal ; Fig. 6 stellt einen Kolben von unten gesehen dar ; Fig. 7 ist eine Ansicht, teilweise im Schnitt einer Ausführungsform, bei welcher der Kolben am unteren Ende mit einem Kolben- ring versehen ist ; Fig. 8 stellt einen Schnitt nach der Linie 8-8 gemäss Fig. 7 dar, wobei der Ring entfernt ist, aber die Kernteile zur Veranschaulichung des Giessverfahrens dargestellt sind.
In den Figuren stellt 10 den Kolbenkopf dar, von dem die die Zapfenlager 12 tragenden Hals- teile 11 ausgehen. Der Mantel besteht aus einem ringförmigen Teil 13, der mit den unteren Rändern der Halsteile 11 einheitlich verbunden ist, sowie aus seitlichen Führungsteilen 14 und 15, welche sich von dem ringförmigen Teil 13 nach aufwärts erstrecken und von dem Kopf durch Schlitze 16 und von den Halsteilen durch Ausnehmungen 17 getrennt sind.
Kopf und Mantel können aus jedem geeigneten Werkstoff, zweckmässig aber aus einer Leicht- metallegierung, hergestellt werden. Zur Regelung der Ausdehnung der oberen Enden der Führungsteile 14 und 15 werden ein Paar Spreizen 18, durch den Kolben gehend, vorgesehen, die die Führungsteile ver- binden, wobei die Spreizen aus einem im Verhältnis zum Kolben sich weniger dehnenden Werkstoff bestehen. Diese Spreizen verhindern eine übermässige Ausdehnung des oberen Mantelendes, und es ist infolgedessen nötig, den Kolben derart auszubilden, dass das untere Mantelende sich nicht bis zu einer schädlichen Berührung mit den Zylinderwandungen ausdehnt. Dieses Ergebnis kann auf verschiedenen an sich bekannten Wegen erreicht werden.
So ist beispielsweise nach den Fig. 1 und 2 der Mantel in bekannter Weise leicht konisch gestaltet, so dass der Durchmesser am unteren Ende (bei A--A) des
Mantels etwas kleiner ist als am oberen Ende (bei B-B). An Stelle dessen oder auch in Ergänzung dessen kann (vgl. Fig. 6) das untere Mantelende auch derart ausgebildet sein, dass der Durchmesser C-C parallel zur Achse der Zapfenlager 12 kleiner ist als der zu dieser Achse senkrechte Durchmesser D-D.
Zur Erreichung dieser Form wird das untere Ende des Mantels in bekannter Weise zu einer ovalen oder andern geeigneten Form während des Endsehliffes des Kolbens geschliffen.
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Das Haupterfindungsmerkmal liegt nun in der Art und Weise, in welcher der Ringteil. 3 mit den unteren Enden der Halsteile 11 verbunden ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Verbindungsrippen 19 aus der Mittelebene der Halsteile herausgesetzt und erstrecken sieh ziemlich weit an den Seiten der Mantelfläche 14 nach oben. Diese seitliehe Anordnung hat verschiedene Vorteile. Bei dieser Bauart liegt der obere Rand der Verbindungsrippe 19 schon ganz nahe der Druckrichtung der von dem Kolbenzapfen gegen den Führungsteil 14 ausgeübten Kraftkomponente des vom Kolben auf die Schubstange ausgeübten Arbeitsdruckes, wenn der Kolben so in den Zylinder eingesetzt wird, dass diese Querkraft gegen den Führungsteil-M (und nicht gegen den Führungsteil M) gerichtet ist.
Dann hilft die Rippe 19 diese Querkraft auf den FÜhrungsteil14 mit übertragen und entlastet dadurch die Spreizen 18 an ihrer Eingussstelle in den Halsteil, insbesondere dann, wenn die Rippe 19 im Innein des Füluungste ; les möglichst hoch hinauf verläuft. In diesem Falle braucht die Spreize 18 in der Mitte überhaupt nicht mehr fest haftend eingegossen zu werden.
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entsteht, so hat der Kolbenmantel in diesem Fall eine geringere Biegsamkeit als bei dem Vorhandensein von zwei Flügeln. Der Grad der Biegsamkeit des Mantels ändert sich nach der näheren oder weiteren Entfernung des Schlitzes in der Mantelfläche von der seitlich gesetzten Verbindungsrippe J9.
In gewissen Fällen mag es wünschenswert erscheinen, dem oberen Mantelteil einen bestimmten Grad von Biegsamkeit zu verleihen, was durch Anordnung eines oder mehrerer Schlitze erreicht werden
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etwa verengten Stelle im Zylinder ohne schädliche Reibung vorbeizugleiten. Diese Ausführung zur Erzielung einer Federung des oberen Mantelrandes ist nicht an eine bestimmte Form der Halsteile gebunden und lässt sich sogar bei Kolben ohne Spreizen anwenden, weil das Zusammenwirken eines federnden oberen mit einem unnachgiebigen unteren Mantelrand für die gute Arbeit des Kolbens schon allein ausreicht.
Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, dass bei Anwendung einer Dauergussform mit dreiteiligem Kern eine Einrichtung zur Aufnahme eines Kolbenringes am unteren Ende des Mantels geschaffen wird. Da die Mantelwandung so dünn als möglich ausgeführt werden muss, wäre zur Bildung einer Ringnut in der Wandung eine Rippe an der Innenseite des Mantels erforderlich, um die Nut zu überbrücken. Bei einem dreiteiligen Kern ist es aber unmöglich, Rippen in der Wandung des Mantels zu giessen, da dieser gegen die Enden des Mittelkernstüekes 23 stösst, und das letztere (28) gerade herausgezogen werden muss, damit die beiden Seitenkernteile, M nach der Mitte zu klappen können, um von den hervorstehenden Teilen der Wandung freizukommen.
Die Rippen 25 werden daher nur an den den Kernstücken 24 zugekehrten Mantelteilen gegossen, und die Ringnut 26 erstreckt sich in die Rippe 25 hinein und durchschneidet vollständig die Mantelwandung an den zwischen den Enden der Rippen 2J liegenden Punkten 27. Ein entsprechend angepasster Kolbenring 28 wird dann in der Ringnut 26 angeordnet.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Kolben mit einem Kopf, von dem Halsteile mit an ihnen angeordneten Zapfenlagern ansehen
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rippen zwischen den Halsteilen und dem ringförnrgen Mantelteile gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass diese Verbindungsrippen (19) von der Mittellinie der Halsteile (11) ausgehen und von deren unteren
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