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Kolben für Brennkraftmaschinen.
Die Kolben für Brennkraftmaschinen sind zumeist derart ausgebildet, dass sie sich, um der Wärmeausdehnung entsprechend dem Wärmefluss Rechnung zu tragen, konzentrisch konisch nach dem Kolbenboden zu verjüngen. Die übliche Kolbenkonstruktion bedingt, um ein Klopfen des Kolbens insbesondere bei geringer Drehzahl zu vermeiden, dass der Kolben nur wenig Luft (Einbauluft) im Zylinder besitzt. Man geht mit der Kolbenluft bzw. Einbauluft bis zu der noch gerade zulässigen Grenze herunter. Jede und auch die geringste Unterschreitung dieser Grenze bewirkt bereits ein Fressen (Steckenbleiben) des Kolbens. Bei dem Arbeitshub wird der Kolben fast bis zur unteren Totpunktlage einseitig an die Zylinderwand angepresst, was bei der Bewegungsumkehr zu einem Druckseitenwechsel führt und demzufolge Anlass zu einem schlagartigen Geräusch gibt.
In diesem Augenblicke findet nämlich ein Kippen des Kolbens um seine Unterkante in der Zylinderführung statt, das umso grösser ist, je länger der Kolben nach oben konisch ausgebildet ist, und zu dem sogenannten"Klopfen"führt.
Erfindungsgegenstand ist nun ein Kolben, bei welchem die Einbauluft grösser sein kann, also das Fressen vollständig vermieden werden kann, gleichzeitig aber auch das durch die grössere Einbauluft des Kolbens bei Druckseitenwechsel bedingte Klopfen vermieden wird.
Gemäss der Erfindung ist der Kolbenkopf auf einem Teil seines Umfanges zylindrisch bzw. der Zylinderform entsprechend ausgebildet und besitzt auf dem andern Teil des Umfanges ein der Wärmeausdehnung entsprechendes Spiel zum Zylinder bzw. der Zylinderbohrung.
Um den Übelstand zu vermeiden, der bei den bekannten Kolbenkonstruktionen, z. B. konischen Kolben, dadurch auftritt, dass die Kolben die Zylinderführungen überschleifen, wodurch ein Teil des Kolbens, u. zw. der am besten geführte Teil ausserhalb der Führung gelangt und so ein wertvoller Teil der Kolbenführung verloren geht, was gerade während des Druckwechsel stattfindet, ist gemäss der Erfindung die Kolbenkonstruktion so getroffen, dass der Kolbenkopf in Fortsetzung seines zylindrischen Umfangsteiles in einen durchwegs zylindrischen Hülsenteil übergeht und das erwähnte Spiel c des Kopfes auf der Seite der Kippkante des Kolbens vorgesehen ist, so dass der Kolben auch nach Überschleifen der reinen Zylinderführung auf eine genügende Länge geführt bleibt.
Dies hat den Vorteil, dass der Kippwinkel in der Totlage des Kolbens bzw. beim Druckwechsel trotz der grösseren Kolbenluft wesentlich verkleinert und somit das Klopfen verhindert wird. Dadurch, dass die Zylinderbohrung immer grösser als der Kolbendurchmesser ausgeführt werden muss, wird durch die Durohmesserdifferenz zwischen Zylinder und Kolben und durch die einseitige Freistellung des Kolbenkopfes die Wärmeausdehnung ohne Störung ermöglicht.
Auf der Zeichnung sind in Fig. 1 ein Kolben gemäss der Erfindung im Längsschnitt und in den Fig. 2 und 3 zwei verschiedene Ausführungsbeispiele des Kolbenquerschnittes nach der Linie -. B gezeigt.
Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Kolbenkopf l auf einem Teil seines Umfanges zylindrisch mit dem Durchmesser D und auf dem andern Teil seines Umfanges mit einem der Wärmeausdehnung angepassten Spiel c versehen, z. B. konisch mit der Konizität c ausgebildet.
Dieser Kolbenkopf l geht in Fortsetzung seines zylindrischen Umfangsteiles in einen durchwegs zylindrischen Hülsenteil über, dessen Durchmesser D etwas kleiner ist als der
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Durchmesser Dz des Zylinders bzw. der Zylinderbohrung. Die Differenz zwischen dem Kolbendurchmesser D und der Zylinderbohrung Dz ergibt die Kolbenluft s bzw. die Freistellung des Kolbens, die die Wärmeausdehnung des hülsenformigen Teiles des Kolbens gewährleistet, während das Spiel c die Wärmeausdehnung des Kolbenkopfes l ermöglicht.
Zur Schaffung dieses Spieles c kann der Kolbenkopf l exzentrisch konisch, exzentrisch zylindrisch, konzentrisch konisch oder abgestuft konzentrisch zylindrisch ausgeführt sein. Nach Fig. 2 der Zeichnung ist der Kolbenkopf durch exzentrisches Rundschleifen des ganzen Kolbenkopfumfanges mit dem Durchmesser d und der Exzentrizität e und nach Fig. 3 durch konzentrisches Rundfräsen des nicht zylindrischen Umfangsteiles des Kolbenkopfes auf eine Tiefe Ct gebildet.
Die Schnitte-A-B sind unmittelbar unterhalb der oberen Kolbenbodenfläche geführt und stellen dar, dass das Spiel c des Kolbenkopfes auf der Seite seiner Kippkante 0 vorgesehen ist. Nach Fig. 1 der Zeichnung geht der Schnitt A-B im Verlaufe der Strecke l in seiner Form allmählich in den vollkommen kreisrunden Querschnitt mit dem Durchmesser D über.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, tritt beim Überschleifen der Zylinderführung durch den Kolben, z. B. um das Mass t, die Wirkung auf, dass ein Teil der Kolbenführung durch die zylindrische Ausbildung eines Teiles des Umfanges des Kolbenkopfes l gewonnen ist, was sich für die Entwicklung des Schlages durch das Kippen des Kolbens um die untere Kante 0 derart
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kolben für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Kopf (l) auf einem Teil seines Umfanges zylindrisch bzw. der Zylinderform entsprechend ausgeführt ist und auf dem andern Teil des Umfanges ein der Wärmeausdehnung entsprechendes Spiel nip zum Zylinder bzw. zur Zylinderbohrung besitzt.
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Pistons for internal combustion engines.
The pistons for internal combustion engines are usually designed in such a way that, in order to take into account the thermal expansion corresponding to the heat flow, they taper concentrically conically towards the piston crown. In order to avoid knocking of the piston, especially at low speed, the usual piston design means that the piston has little air (built-in air) in the cylinder. You go down with the piston air or built-in air to the still just permissible limit. Every and even the slightest fall below this limit already causes seizure (sticking) of the piston. During the working stroke, the piston is pressed on one side against the cylinder wall almost to the bottom dead center, which leads to a pressure side change when the movement is reversed and consequently gives rise to a sudden noise.
At this moment there is namely a tilting of the piston about its lower edge in the cylinder guide, which is greater, the longer the piston is conical upwards, and leads to what is known as "knocking".
The subject of the invention is a piston in which the installed air can be larger, so the seizure can be completely avoided, but at the same time the knocking caused by the larger installed air of the piston when changing pressure sides is avoided.
According to the invention, the piston head is designed to be cylindrical on part of its circumference or corresponding to the cylinder shape and has, on the other part of the circumference, a clearance to the cylinder or the cylinder bore corresponding to the thermal expansion.
In order to avoid the inconvenience of the known piston constructions such. B. conical piston, occurs in that the pistons grind the cylinder guides, whereby a part of the piston, u. between the best guided part gets outside of the guide and a valuable part of the piston guide is lost, which is taking place during the pressure change, according to the invention the piston design is such that the piston head, in continuation of its cylindrical peripheral part, into a consistently cylindrical sleeve part passes over and the mentioned clearance c of the head is provided on the side of the tilting edge of the piston, so that the piston remains guided to a sufficient length even after grinding the pure cylinder guide.
This has the advantage that the tilt angle in the dead position of the piston or when the pressure changes, despite the greater piston air, is significantly reduced and knocking is thus prevented. Because the cylinder bore always has to be larger than the piston diameter, thermal expansion is made possible without interference due to the difference in diameter between cylinder and piston and the one-sided exposure of the piston head.
In the drawing, a piston according to the invention is shown in longitudinal section in FIG. 1 and two different exemplary embodiments of the piston cross-section along the line - are shown in FIGS. B shown.
According to the embodiment of FIG. 1, the piston head l is cylindrical on part of its circumference with the diameter D and on the other part of its circumference with a clearance c adapted to the thermal expansion, e.g. B. designed conically with the conicity c.
This piston head l continues in its cylindrical peripheral part in a continuously cylindrical sleeve part whose diameter D is slightly smaller than that
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Diameter Dz of the cylinder or the cylinder bore. The difference between the piston diameter D and the cylinder bore Dz results in the piston air s or the clearance of the piston, which ensures the thermal expansion of the sleeve-shaped part of the piston, while the clearance c enables the thermal expansion of the piston head l.
To create this game c, the piston head l can be eccentrically conical, eccentrically cylindrical, concentrically conical or stepped concentrically cylindrical. According to Fig. 2 of the drawing, the piston head is formed by eccentric cylindrical grinding of the entire piston head circumference with the diameter d and the eccentricity e and, according to FIG. 3, by concentric circular milling of the non-cylindrical peripheral part of the piston head to a depth Ct.
Sections-A-B are made directly below the upper piston head surface and show that the clearance c of the piston head is provided on the side of its tilting edge 0. According to FIG. 1 of the drawing, the section A-B gradually changes in shape into the completely circular cross-section with the diameter D in the course of the distance l.
As can be seen from Fig. 1, occurs when grinding the cylinder guide through the piston, for. B. by the measure t, the effect that a part of the piston guide is obtained by the cylindrical design of part of the circumference of the piston head l, which is so for the development of the blow by tilting the piston around the lower edge 0
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PATENT CLAIMS:
1. Piston for internal combustion engines, characterized in that its head (l) is designed to be cylindrical on part of its circumference or corresponding to the cylinder shape and on the other part of the circumference has a play corresponding to the thermal expansion nip to the cylinder or to the cylinder bore.