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Lei'htmetallkolbet, insbesondere fiir Brennkraftmasehinen.
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des Leichtmetallkolbens besteht jedoch darin, dass der aus Stahl bestehende Kolbenzapfen und der aus Leiehtmetall bestehende Kolbenkörper verschiedene Wärmedehnurgen besitzen, so dass der Zapfen, wenn er in beiden Lageraugen des Kolbens festsitzt, in seiner Lärgsrichturg die Lageraugen bzw. den Kolbenmantel verspannt, wodurch oft die Lageraugen abreissen oder der Kolben eine ovale Umfargsform erhält. Im letzteren Falle geht ein Teil der Kolbergleitfläche als Diehturgs-und Wärmeableitfläche gegenüber dem Zylinder verloren und kann nur durch Verwehrurg der Kolbenringe ersetzt werden, die aber wiederum das Gewicht des Kolbens erhöhen und ausserdem den Verschleiss der Zylinderwandung beschleunigen.
Da ferner die Gefahr besteht, dass der verspannte Kolben sich während des Betriebes im Zylinder festfrisst oder in weniger heissem Zustand im Zylinder klappert, muss der Kolben nach der
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in den Lageraugen angeordnet, so klopft er während des Betriebes, da mit steigender Temperatur sein
Spiel in den Lageraugen wegen der grösseren Ausdehnung des Leichtmetallkolbens wächst. Das Klopfen des Zapfens beschleunigt das Auslaufen der Lageraugen und Kolbenrirgnuten und bewirkt eine schlag- artige Beanspruchurg des Kurbel-und Kolbenzapfenlagers der Schubstarge. Lediglich durch ein- drirgendes Schmieröl wird das Spiel des Zapfens in den Lageraugen einigermassen vermindert und das
Klopfen des Zapfens mehr oder weniger gedämpft.
Die Erfindung bezweckt die genannten tbelstände zu beseitigen, ohne das Gesamtgewicht des
Kolbens wesentlich zu erhöhen. Sie besteht darin, dass der Zapfen in dem einen Lagerauge des Kolbens unmittelbar festsitzt, während im andern Lagerauge eine Büchse aus entsprechendem Material und mit entsprechender Wandstärke ar. geordnet ist, u. zw. so, dass die Büchse im Lagerauge fest und der Zapfen in der Büchse lose sitzt oder umgekehrt.
Hiebei kann sich der Zapfen in seiner Längsrichtung unabhängig von der Ausdehnung des Kolbens ausdehnen, überdies sind Material und Wandstärke der Büchse hinsichtlich ihrer Wärmeausdrhmwg so gewählt, dass die auftretende Ausdehnungsdifferenz zwischen Kolben und Zapfen in der Richtung des Zapfenquersehnittes durch veränderte Spannung der Büchse im Lagerauge bzw. des Zapfens in der Büchse ausgeglichen und der feste Sitz des Kolbenzapfens und der Büchse nicht wesentlich verändert wird.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt dargestellt.
Das eine Ende des Kolbenzapfens c sitzt im einen Lagerauge a1 des Leichtmetallkolbens fest.
Im andern Lagerauge a des Kolbens ist eine Büchse b angeordnet. Es kommen zwei Anordnungsarte in Frage, u. zw. wird entweder die Büchse fest im Lagerauge und der Zapfen lose in der Büchse angeordnet oder umgekehrt, die Büchse lose im Lagerauge und der Zapfen fest in der Büchse. In beiden Fällen kann sich der Zapfen in seiner Längsrichtung unabhängig von der Wärmedehnung des Kolbenkörpers ausdehnen.
Die Büchse hat ferner die Aufgabe, das infolge der grösseren Ausdehnung des Leichtmetall-Lagerauges gegenüber dem Stahlzapfen e naturgemäss eintretende Spiel des Zapfens aufzuheben und das dadurch hervorgerufene Klopfen des Kolbenzapfens während des Betriebes und das Auslaufen des Lagerauges zu verhindern. Die Wahl des Materials und der Wandstärke der Büchse hinsichtlich ihrer Wärme-
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abhängig.
Wird die Buchse im Lagerauge fest und der Zapfen in ihr lose angeordnet, so muss die Büchse bei normaler Wandstärke aus Material von gleicher oder annähernd gleicher Wärmedehnung wie der Kolbenzapfen bestehen, also z. B. aus Stahl oder aus Grauguss. Jede Büchse mit normaler Wandstärke, die mit Presssitz in eine Bohrung eingesetzt wird, verengt durch den äusseren Druck ihre lichte Weite.
Wird dieser äussere Druck durch die infolge Erwärmung eintretende Dehnung des umgebenden Materials aufgehoben, so erweitert sich die Büchse wieder auf ihr ursprüngliches Mass. Die Grösse der Verengung der Büchse ist im Vorhinein bestimmbar, und sie wird gemäss der Erfindung durch die Wahl entsprechenden Materials für die Büchse und durch entsprechende Abmessung der Wandstärke der Büchse und des Lagerauges des Kolbens mit der Wärmedehnung des Kolbens so in Einklang gebracht, dass die Büchse während des Betriebes ihren Presssitz im Lagerauge des Kolbens beibehält oder sich höchstens nur so viel lockert, als durch eindringendes Öl ausgefüllt werden kann.
Wenn auch die Wärmedehnung der Büchse, wenn sie beispielsweise aus Grauguss besteht, kleiner
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Wird für die Büchse Material verwendet, das die gleiche Wärmedehnung wie der Zapfen aufweist, so muss ihre Wandstärke so gewählt sein, dass durch die Pressung des umgebenden Materials beim Ein-
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gleichmässig ausdehnen können.
Die Büchse kann in das Lagerauge eingegossen, warm eingezogen oder eingepresst sein.
Bei der andern Anordnungsart der Büchse, bei welcher sie im Lagerauge lose sitzt und der Zapfen in ihr festsitzt, ist es von Wichtigkeit, dass die Büehse aus einem Material besteht, das die gleiche oder annähernd gleiche Wärmedehnung wie der Kolben aufweist. Ihre Wandstärke muss dabei so gewählt sein, dass eine Vergrösserung des Aussendurchmessers der Büchse infolge des inneren Druckes beim Ein-
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Bei sehr hoher Erwärmung infolge starker Beanspruchung der Maschine kann sieh auch der Presssitz des Kolbenzapfens im Lagerauge al lösen. Diese Lockerung hat keinen Nachteil, sondern sogar den Vorteil, dass der Zapfen durch die um ihn bewegliche Schubstange in drehende Bewegung versetzt und dadurch ein einseitiger Verschleiss des Zapfens vermieden wird. Nach entsprechender Abkühlung und während der normalen Betriebstemperatur sitzt der Zapfen im Lagerauge al wieder fest und kann schon aus diesem Grunde nicht klopfen und die Lager ausschlagen, während anderseits die bei fester Lagerung des Kolbenzapfens in bisher üblicher Weise auftretende Verspannung des Kolbens durch die lose Lagerung im andern Lagerauge o beseitigt ist.
Eine einseitige Beanspruchung des Kolbenzapfens im Lagerauge al tritt nicht ein, weil durch die bestimmte Anordnung, Ausbildung und Wahl des Materials der Büchse im andern Lagerauge das bei der Betriebstemperatur naturgemäss eintretende Spiel des losen Sitzes als Spannung zwischen Büchse und Lagerauge bzw. zwischen Büchse und Zapfen ausgeglichen wird und ein spielfreier Sitz des Zapfens in der Büchse bzw. der Büchse im Lagerauge erhalten bleibt.
Die Erfindung kann ebensogut auch bei Kolben angewendet werden, deren Lageraugen vollständig mit dem Kolbenmantel in Verbindung stehen, wie bei Kolben, deren Lageraugen teilweise oder vollständig vom Kolbenmantel getrennt sind.