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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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Piston.
The subject matter of the invention relates to pistons, in particular for internal combustion engines, in which piston neck parts with journal bearings arranged on them extend from the piston head and the jacket connected to the lower ends of the neck parts comprises an annular part and guide parts which extend in the form of tongues from annular part from between the neck parts to 'extend upwards.
The invention relates in particular to light metal pistons for internal combustion engines from
Motor vehicles, etc. between pistons of the type in which the expansion of the piston skirt by
Spreading made of a material of lower thermal expansion than that of the piston is regulated, which spreading extend between the guide parts of the jacket, the head and jacket of the piston otherwise only being connected by one rib each.
According to the invention, these ribs should start from the center line of the neck parts and extend downward from their lower ends towards a guide part of the jacket.
The drawing shows various exemplary embodiments of the subject matter of the invention.
Fig. 1 is a side view of the piston; Fig. 2 is a view, partly in vertical section, Figs. 3 and 4 show other embodiments; Figure 5 is a side view of a piston incorporating a further feature of the invention; Fig. 6 shows a piston seen from below; 7 is a view, partly in section, of an embodiment in which the piston is provided with a piston ring at the lower end; FIG. 8 shows a section along the line 8-8 according to FIG. 7, with the ring removed, but the core parts being shown to illustrate the casting process.
In the figures, 10 represents the piston head, from which the neck parts 11 carrying the journal bearings 12 extend. The jacket consists of an annular part 13 which is integrally connected to the lower edges of the neck parts 11 and lateral guide parts 14 and 15 which extend upwards from the annular part 13 and from the head through slots 16 and from the neck parts are separated by recesses 17.
The head and jacket can be made of any suitable material, but expediently from a light metal alloy. To regulate the expansion of the upper ends of the guide parts 14 and 15, a pair of spreaders 18, going through the piston, are provided which connect the guide parts, the spreaders being made of a material that expands less than the piston. This spreading prevents excessive expansion of the upper end of the casing, and it is consequently necessary to design the piston in such a way that the lower end of the casing does not expand to harmful contact with the cylinder walls. This result can be achieved in various ways known per se.
For example, according to FIGS. 1 and 2, the jacket is designed to be slightly conical in a known manner, so that the diameter at the lower end (at A - A) of the
Jacket is slightly smaller than at the top (at B-B). Instead of this or in addition (cf. FIG. 6), the lower casing end can also be designed such that the diameter C-C parallel to the axis of the journal bearings 12 is smaller than the diameter D-D perpendicular to this axis.
To achieve this shape, the lower end of the shell is ground in a known manner to an oval or other suitable shape during the end grinding of the piston.
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The main feature of the invention now lies in the way in which the ring part. 3 is connected to the lower ends of the neck parts 11. As can be seen from Fig. 1, the connecting ribs 19 are exposed from the center plane of the neck parts and extend quite far on the sides of the lateral surface 14 upwards. This lateral arrangement has several advantages. In this design, the upper edge of the connecting rib 19 is already very close to the pressure direction of the force component exerted by the piston pin against the guide part 14 of the working pressure exerted by the piston on the push rod when the piston is inserted into the cylinder in such a way that this transverse force against the guide part -M (and not against the guide part M).
Then the rib 19 helps to transfer this transverse force to the guide part 14 and thereby relieves the struts 18 at their injection point in the neck part, especially when the rib 19 is inside the filling part; les runs as high as possible. In this case, the spreader 18 no longer needs to be cast firmly adhering in the middle.
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arises, the piston skirt in this case has less flexibility than with the presence of two wings. The degree of flexibility of the jacket changes as the slot in the jacket surface is closer or further removed from the laterally placed connecting rib J9.
In certain cases it may appear desirable to give the upper shell part a certain degree of flexibility, which can be achieved by arranging one or more slits
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about a narrowed point in the cylinder to slide past without damaging friction. This design to achieve a springing of the upper casing edge is not tied to a specific shape of the neck parts and can even be used with pistons without spreading, because the interaction of a resilient upper with an unyielding lower casing edge is sufficient for the piston to work properly.
Another feature of the invention is that when using a permanent casting mold with a three-part core, a device for receiving a piston ring is created at the lower end of the shell. Since the shell wall must be made as thin as possible, a rib on the inside of the shell would be required to form an annular groove in the wall in order to bridge the groove. In the case of a three-part core, however, it is impossible to cast ribs in the wall of the shell, as this hits the ends of the middle core piece 23 and the latter (28) has to be pulled straight out so that the two side core parts, M fold towards the middle to get free from the protruding parts of the wall.
The ribs 25 are therefore cast only on the shell parts facing the core pieces 24, and the annular groove 26 extends into the rib 25 and completely cuts through the shell wall at the points 27 located between the ends of the ribs 2J. A correspondingly adapted piston ring 28 is then arranged in the annular groove 26.
PATENT CLAIMS: 1. Piston with a head, of which neck parts with journal bearings arranged on them can be seen
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ribs is formed between the neck parts and the ring-shaped casing parts, characterized in that these connecting ribs (19) extend from the center line of the neck parts (11) and from their lower
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