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Kolben, insbesondere Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen.
Bei Kolben, bei welchen das Bolzenauge mit dem Kolbenmantel direkt verbunden ist, wird durch die grössere Materialmenge des Bolzenauges der Kolbenmantel an dieser Stelle oft in unerwünschter Weise verstärkt. Ferner werden durch das relativ heissere Bolzenauge die benachbarten Teile des Mantels zu einer unregelmässigen Deformation gezwungen. Ist die Konstruktion des Kolbens so gewählt, dass bei Erwärmung eine Deformation des Kolbenmantels eintreten soll, so wird dieselbe in störender Weise beeinflusst.
Erfindungsgemäss werden die Kolbenbolzenaugen vom Kolbenmantel durch geeignete Schlitze ganz oder teilweise abgetrennt.
Die Fig. 1-3 zeigen eine Anwendung des Erfindungsgegenstandes auf Kolben, bei welchen bei
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Kolbenbolzenaugen mit dem Kolbenboden verbindende Tragrippe als Profilrippe ausgebildet ist. Die Fig. 8 und 9 bzw. 10 und 11 zeigen zwei Ausführungsformen, bei welchen Schlitze, die zum Kolbenbolzenauge konzentrisch verlaufen, dieses vom Kolbenhemd trennen. Die Fig. 12-15 zeigen eine andere Ausführungsform eines Kolbens, bei welchem die Tragflächen desselben zylindrisch ausgebildet sind.
Der Kolbenmantel 2 ist durch Wärme absperrende Schlitze 3 gegenüber dem Kolbenkopf 1 teilweise abgetrennt. Die Bolzenaugen 4 sind durch Rippen 5 und 7 untereinander sowie mit dem Kolbenkopf und dem Kolbenmantel verbunden. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Kolbenmantel des Kolbens
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messer cl'in Richtung der Achse y-y.
Die Wirkungsweise eines solchen Kolbens ist derart, dass im Betriebe durch die ungleiche Er- wärmung eine stärkere Dehnung des Kolbenmantels in Richtung der Kolbenbolzenachse x-x auftritt, wodurch sich dieser der runden Form nähert. Es tritt also eine gewollte Deformation des Kolbenmantels im Betriebe ein.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind beiderseits des Kolbenbolzens zwei Schlitze 6 vorgesehen, die
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ersichtlich, die Kolbenbolzenaugen 4 nur an ihrem unteren Teil, annähernd in der Breite der Rippe, und an ihrem oberen Teil, annähernd in der Breite der Rippen 5, Verbindung mit dem Kolben besitzen.
Würde der Kolben ohne diese Schlitze ausgeführt sein und das Bolzenlager in voller Breite mit dem Kolbenmantel in Verbindung stehen, so würde an dem mit,. a" bezeichneten Punkte in Fig. 3. ein Herausdrucken des Kolbenmantels an dieser Stelle eintreten. Durch die Anbringung der Schlitze gemäss der Erfindung kann sich der Kolbenmantel fast über den ganzen Umfang unbeeinflusst deformieren und es wird das Auftreten von unregelmässigen Formen verhindert.
Die Fig. 4 und 5 zeigen im Längsschnitt und im Querschnitt eine Ausführungsform, bei welcher der Kolbenmantel gleichfalls durch Schlitze 6 von den Kolbenbolzenaugen teilweise abgetrennt ist. Die Tragrippe, welche die Kolbenbolzenaugen mit dem Kolbenkopf und dem Kolbenmantel verbindet, ist
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augen mit dem Kolbenkopf verbindet und ein entsprechend sehmaler gehaltener Teil, der Steg-M, sowie die Rippe 7, die Verbindung der Bolzenaugen mit dem Kolbenmantel herstellt.
Bei dieser Ausführung des Kolbens ist die Tragrippe als Profilrippe von doppel-T-förmigem Quer-
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den Kolbenbolzenaugen und dem Kolbenmantel her, während die Verbindung der Kolbenbolzenaugen mit dem Kolbenkopf durch die übrigen Teile der Doppel-T-Rippe bewerkstelligt wird.
In den Fig. 6 und 7 ist statt des Doppel-T-Querschnittes der Tragrippe ein U-förmiger Querschnitt gewählt : statt einer Rippe 11 finden deren zwei Verwendung. Die Rippen 11 verlaufen parallel zur Kolbenbolzenachse längs des Kolbenbolzens und verlängern sich an den Mantelseiten des Kolbens zu zwei senkrechten Tragrippen, welche die Kolbenbolzenaugen tragen. Die Verbindung zwischen den Kolbenbolzenaugen und dem Kolbenmantel wird durch die Verbindungsrippe 10 des Tragprofiles hergestellt.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher die Kolbenbolzenaugen vom Kolbenmantel durch zwei Schlitze 8, die längs des Umfanges des Bolzenauges verlaufen, teilweise abgetrennt werden. Auch in diesem Falle hat das Kolbenbolzenauge nur oberhalb und unterhalb des Bolzenlagers annähernd in der Breite der Tragrippe Verbindung mit dem Kolbenmantel und dem Kolbenkopf.
Bei der Ausführung nach den Fig. 10 und 11 ist das Bolzenauge vom Kolbenmantel durch den Ringschlitz 9 abgetrennt. - Die Bolzenaugen -1 sind an ihrem oberen Teil mit dem Kolbenkopf und dem Kolbenmantel nur durch die Rippe 5, und an ihrem unteren Teil mit dem Kolbenmantel durch die Rippe 7 verbunden.
Da die Schlitze 6 bei den Ausführungen gemäss den Fig. 1-7 das Kolbenbolzenlager teilweise durchschneiden, so entstehen zwei Öffnungen im Lager, welche dem Spritzol Eingang verschaffen, das durch den Kurbeltrieb des Motors in den Kolben hochgeschleudert wird. Die durch Anordnung der Schlitze 6 entstehenden Öffnungen werden auf diese Weise gleichzeitig als Schmieröffnunsen für die
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das Eolbenbolzenauge und von dort auf den Kolbenbolzen, zu dessen Schmierung es beiträgt.
Die in den Fig. 1-7 vorgesehenen Schlitze 6 können zur Aufnahme einer Sicherung für den Kolbenbolzen Verwendung finden, indem beispielsweise eine federnde Gabel in diese Schlitze eingeführt wird, welche in eine eingedrehte Ringnut des Kolbenbolzens, gemäss der Wirkung eines Sprengringes, einschnappt und die Verschiebung des Kolbenbolzens in seiner Längsachse verhindert.
Die bei der bisher beschriebenen Ausführung gewählte ovale bzw. elliptisehe Bearbeitung der
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der zylindrischen Bearbeitung unterliegen, aus der Form des Mantels vorragen, so dass die nielhttranen- den, der Deformation unterliegenden Mantelflächen unbearbeitet bleiben können.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 12-15 stellen A und A'die zylindrisch bearbeiteten Mantelteile. B und B'die oval oder elliptisch gegossenen Teile dar. An den zylindrisch bearbeiteten Mantelsegmenten A und A'ist eine Verstärkung nach der Kurve D vorgesehen, die eine Kurve zunehmen- der Biegungsfestigkeit darstellt.
Die Fig. 13 veranschaulicht ferner die vorstehend erwähnte Anordnung, gemäss deren die Trag- flächen A und-l'soweit aus der Kolbenform hervorragen, dass bei der zylindrischen Bearbeitung nur diese Flächen angeschnitten werden, während die zurückragend angeordneten Mantelflächen B und B' roh bleiben.
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Kolbenende. Demzufolge wächst die Bogenlänge der Mantelteile B und B'nach dem Kolbenkopfe zu. Dies geschieht, um der grösseren Wärmeausdehnung und der damit verbundenen Deformation Rechnung zu tragen, welcher die dem Kolbenkopf näher gelegenen Teile der Mantelfläche B, B' unterliegen.
Die
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erfolgt, ist an dem offenen Ende des Kolbenmantels am schwächsten und wächst nach dem Kolbenkopf zu gemäss einer Kurve, deren Form sich durch den Temperaturverlauf im Kolbenmantel während des Betriebes ergibt (Fig. 12).
Durch den in Fig. 14 gezeigten Verlauf der äusseren Begrenzungslinien der Verstärkung de < Länn- schnittes der tragenden Mantelteile A, A' sowie durch die gemäss Fig. 12 und 15 vorgenommene Art der Querschnittsverstärkung wird erreicht, dass die Tragflächen ihre zylindrische Form bei Erwärmung
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Die in den Fig. 12 und 15 sichtbaren Ausbohrungen E des unterhalb des Bolzenauges befindlichen Teiles der Tragrippe 7 für den Kolbenmantel dient zur Vornahme des Gewichtsausgleiches der Kolben.
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werden, die erforderlich ist, um die beim Giessen der Kolben auftretenden Gewichtsdifferenzen auszugleichen.
PATENT-ANSPRACHE :
1. Kolben, insbesondere Leiehtmetallkolben, für Brennkraftmaschinen, bei dem der Kolbenmantel durch waagerecht verlaufende Wärmeabsperrschlitze vom Kolbenkopf teilweise getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbolzenaugen (4) von dem benachbarten Teile des Kolbenmantels durch Schlitze (6 bzw. 8 bzw. 9) getrennt sind und der Mantel mit den Kolbenbolzenaugen nur durch in Richtung der Längsachse verlaufende Tragrippen in Verbindung steht.
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Kolbenmantel durch konzentrisch zum Kolbenmantel gelegte. Schlitze teilweise abgetrennt sind, so dass die Kolbenbolzenaugen mit dem Kolbenmantel nur oberhalb und unterhalb des Bolzenlagers, annähernd in der Breite der Tragrippen, verbunden sind (Fig. 1-7).
4. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbolzenaugen mit dem Kolbenkopf und dem Kolbenmantel durch eine profilierte Tragrippe ( verbunden sind (Fig. 4-7).
5. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (6) in die Bohrungen für den Kolbenbolzen hineinfahren, so dass durch dieselben eine Ölzufihrung zum Kolbenbolzen erfolgt.