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Kolben.
Die Erfindung bezieht sich auf Kolben für Brennkraftmaschinen, insbesondere auf Kolben aus Leichtmetall, bei welchen, um der Ausdehnung des Metalls infolge der Erwärmung Rechnung zu tragen, der Mantel des Kolbens elastisch nachgibt, um sich dem Zylinder so vollkommen als möglich anzupassen.
Zu diesem Zwecke weisen die Kolben dieser Art im allgemeinen einen Kopf auf, der den Boden des Kolbens, den Kranz für die Kolbenringe und die Lager für den Kolbenzapfen bildet, sowie einen der Länge nach geschlitzten und mit dem Kopf verbundenen Mantel.
Es wurden bereits mehrere Mittel vorgeschlagen, um zwischen dem Kopf und dem geschlitzten Mantel eine Verbindung herzustellen, die in der Längsrichtung des Kolbens starr ist und in der Querrichtung nachgiebig. Diese Mittel genügten jedoch nicht, um eine vollkommene Anpassung des Mantels an die Zylinderwand zu bewirken.
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in dem dem Längsschlitz gegenüberliegenden Bereich der Mantel mit dem starren Teil des Kolbens zu beiden Seiten seines Schlitzes durch lange flache Teile verbunden ist, die sich nur in einer Richtung biegen können und derait angeordnet sind, dass sie den grössten Widerstand in der Längsrichtung des Kolbens und den kleinsten Widerstand in seiner radialen Richtung entgegensetzen.
Die Zeichnung zeigt mehrere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Kolbens, der aus einem einzigen Gussstück besteht, Fig. 2 ist ein Axialschnitt durch die Bolzenlager, Fig. 3 ein Axialschnitt senkrecht zur Schnittebene der Fig. 2, Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 2, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 2, Fig. 6 ist ein Axialschnitt eines Kolbens mit aufgesetztem Mantel, Fig. 7 zeigt eine Untersicht dieses Kolbens. Die Fig. 8-13 zeigen verschiedene Ausführungsformen der elastischen Vereinigung des Mantels mit dem starren Kopf bei einem aus einem Gussstück bestehenden Kolben. In den Fig. 14-16 sind Mittel zur Begrenzung der elastischen Zusammenziehung des Mantels dargestellt.
Fig. 17 zeigt eine andere Art des Kolbens mit auf den starren Kopf aufgesetztem Mantel und die Fig. 18 und 19 zeigen eine Einzelheit der elastischen Verbindung zwischen dem Kopf und dem Mantel.
Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 1-5 wird der Kolben von einem Hohlkörper mit dem Boden 1, dem Kranz 2 mit Nuten 3 für die Kolbenringe und einem glatten Mantel 4 gebildet. Mit dem Boden 1, der im mit 5 und mit 2 sind die 6' fest verbunden.
Um die Bolzenaugen 6,6'fest mit dem Boden 1 und dem Kranz 2 zu verbinden, sind im Kopf des Kolbens Rippen 7, l'vorgesehen, die sich in den vom Mantel 4 umschlossenen Raum fortsetzen.
Diese beiden Rippen 7, 7'liegen mit den Stirnflächen der Bolzenaugen 6,6'in einer Ebene und erstrecken sich von den Bolzenaugen gegen die eine Hälfte des Kolbenmantels, mit dem sie fest verbunden sind.
Der andere Mantelteil (in bezug auf die Bolzenaugenachse) wird von einem Längsschlitz 8 durchsetzt, wobei beidseits dieses Schlitzes mit der Innenfläche des Mantels die Enden von Leisten 9,9'verbunden sind, die vom Kopfe ausgehen, wo sie mit dem Boden 1 oder mit dem Kranz 2 oder mit beiden verbunden sind und sich über einen bestimmten Teil des vom Mantel 4 begrenzten Raumes erstrecken.
Der Mantel 4 und der Kranz 2 sind voneinander durch einen Schlitz 10 getrennt, der bei den Bolzenaugen nach abwärts verläuft, deren untere Hälfte umgebend und sich über einen grossen Teil
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des Umfanges bis zu den Aussenseiten der Rippen 1, l'erstreckt, zwischen denen, wie die Fig. 3 und 5 zeigen, die Seitenwand innen eine Rippe 11 aufweist, die den Mantel 4 mit dem Kranz 2 verbindet.
Diese Rippe 11 und die beiden Rippen 7, 1', die sich in der Längsrichtung über einen bestimmten Teil des Mantels 4 erstrecken, schaffen eine auf einen schmalen Bereich des Mantels begrenzte starre Verbindung zwischen dem Kopf und dem Mantel, dessen übriger Teil aber infolge des Schlitzes 8 und. seiner Trennung vom Kopf durch den Schlitz 10 elastisch nachgeben kann. Tatsächlich verhindern die Leisten 9,9', die zur Verbindung des Kopfes mit dem Mantel 4 in der Längsrichtung dienen, infolge ihrer durch ihre Länge und ihrer geringen Querschnitt bedingten Biegsamkeit nicht die Formänderung des Mantels 4 in der Querrichtung.
Die Verbindung zwischen dem Mantel 4 und dem Kranz 2 könnte auch nur von den Rippen 7, l' (unter Entfall der Rippe 11) hergestellt werden, in welchem Falle der Schlitz 10 auch zwischen den Rippen forgesetzt wird.
Die Rippen 7, 7'können voneinander mehr oder weniger entfernt und mit dem Mantel 4 über eine kürzere oder längere Strecke verbunden sein. Es könnten auch nur eine Rippe oder mehr als zwei Rippen vorgesehen sein. Ebenso können die Leisten 9,9'eine grössere oder geringere Länge aufweisen.
Der Kolben besitzt somit die notwendige Starrheit im Kopf und in einem grösseren oder kleineren Abschnitt des Mantels 4, wo der stärkste seitliche Druck des Kolbens ausgeübt wird, während der übrige Teil des Mantels 4 seine Form in diametraler Richtung frei verändern kann, ohne die relative Lage der Bolzenaugen zu verändern. Man kann daher dem Mantel einen etwas grösseren Durchmesser als der des Zylinders geben, um eine vollkommene Berührung des Mantels mit der Innenfläche des Zylinders auch nach Abnutzung zu sichern, ohne dass sich, trotz der durch die Erwärmung verursachten Dehnung, der Kolben im Zylinder verkeilt.
Der Mantel kann auch, anstatt mit dem Kopfteil ein einziges Stück zu bilden, einen gesonderten Teil darstellen und an einem Gerippe befestigt werden, das mit dem Kopf des Kolbens vereinigt ist.
Ein Ausführungsbeispiel eines Kolbens dieser Art ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. 1 bezeichnet wieder den Boden des Kolbens, 2 den genuteten Kranz und 6,6'die Bolzenaugen. Die Rippen 7, 1', welche die Bolzenaugen 6, 6' mit dem Boden 1 und dem Kranz 2 des Kopfes verbinden, sowie die Leisten 9, 9' bilden mit dem Kopf ein einziges Stück Sie sind längs ihrer äusseren Ränder von Teilen von Zylinderflächen begrenzt, die Stützen für den Mantel 4'bilden.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rippen 7, 7'an ihrem äusseren Ende durch einen zylinderförmigen Abschnitt 11'vereinigt, der mit dem Kranz 2 verbunden sein kann und der eine Stütze für. den Mantel 4'bildet. Die Leisten 9,9'besitzen an ihrem freien Ende Zungen, die beispielsweise durch gebogene Fortsätze 12, 12'gebildet werden. Die Rippen 1, 7' könnten auch voneinander an ihren äusseren Enden getrennt sein und ebenfalls Zungen bilden. Die Leisten 9, 9'könnten an ihren Enden auch Teile von anderer Form für ihre Verbindung mit dem Mantel 4'aufweisen.
Der Mantel 4', der aus gewalztem oder gezogenem Metall sein kann, ist an den Rippen 7, 7'bzw. am Abschnitt 11'und an den Leisten 9,9'mittels Schrauben oder Nieten 13 befestigt. Die achsparallelen Ränder des Mantels 4'sind mit Lappen 14 versehen, die sich derart übergreifen, dass ein mäanderförmiger (zickzackförmiger) Längsschlitz 8'gebildet wird.
Die Fig. 8 und 9 zeigen im Axialschnitt zwei Arten von Kolben, die dem in den Fig. 1-5 dargestellten ähnlich sind, mit dem Unterschied, dass die elastische Verbindung zwischen dem starren Kopf 1, 2 und dem Mantel 4 in dem vom Längsschlitz 8 durchsetzten Bereich durch Leisten 16 bewirkt wird, von denen jede mit einem Ende mit dem Mantel und mit dem andern Ende mit einem der Bolzenaugen 6,6'verbunden ist, die mit dem Boden 1 und dem Kranz 2 aus einem Stück bestehen.
Die Leisten 16 müssen in der Querrichtung des Mantels 4 genügend biegsam sein, was entweder durch ihren geringen Querschnitt oder durch ihre Länge oder durch beide Eigenschaften zugleich bewirkt wird, wogegen die Leisten in der Längsrichtung des Kolbens genügende Abmessungen aufweisen, um eine genügend starre Verbindung zwischen dem Kopf und dem Mantel in der Längsrichtung des Kolbens zu sichern. Die Leisten 16 gehen von den Bolzenaugen 6,6'aus und sind abgebogen, um sich mit dem Mantel 4 in der Nähe seines oberen, dem Kranz 2 benachbarten Randes (Fig. 8) oder in der Nähe des unteren Randes (Fig. 9) zu vereinigen.
Gemäss den Fig. 10 und 11, die im Axialschnitt und in Untersicht eine andere Ausführungsform des Kolbens zeigen, sind der Mantel 4 und der Kranz 2 durch einen Schlitz 10 getrennt, der sich über den ganzen Umfang erstreckt. Die genannten Teile sind durch die Bolzenaugen 6,6'verbunden, die einerseits mit dem Boden 1 durch Rippen 17, 17'und anderseits mit dem Mantel 4 durch Rippen 7, 7' verbunden sind.
Die elastische Verbindung mit dem Mantel 4 zu beiden Seiten des Längsschlitzes 8 wird durch zwei Leisten 18, 18'bewirkt, die zu der zur Achse des Kolbenbolzens senkrechten Axialebene parallel sind. Diese Leisten sind mit dem Mantel 4 mit einem Ende im Bereich zwischen den Rippen 7, 7' und mit dem andern Ende in der Nähe des Schlitzes 8 verbunden. Die Leisten 18, 18'sind von den Bolzenaugen 6, 6' getrennt, indem sie diese unter Belassung eines Zwischenraumes umgeben. Infolge ihrer geringen Stärke und ihrer Länge ermöglichen sie ein elastisches Nachgeben des Mantels 4 in der Querrichtung.
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Die Fig. 12 und 13 zeigen im Axialschnitt zwei Ausführungsformen von Kolben, die sich von dem in den Fig. 1-5 dargestellten durch die Art der elastischen Verbindung des Mantels 4 mit dem starren Kopf unterscheiden. Gemäss Fig. 12 sind die Leisten 9 mit einem Ende mit dem Mantel 4 und mit dem andern Ende mit den Rippen 17 verbunden, die den Boden 1 samt Kranz 2 mit den Bolzenaugen 6 verbinden. Gemäss Fig. 13 ist das eine Ende der Leisten 9 mit dem Mantel 4, das andere Ende mit dem
Kranz 2 verbunden.
Die Fig. 14 und 15 zeigen im Axialschnitt und in Untersicht einen Kolben von der in den Fig. 1-5 dargestellten Art, bei welchem die elastische Formänderung des Mantels 4 einen bestimmten Wert nicht überschreiten kann.
Zu diesem Zweck sind gegenüber dem inneren Rand der Leisten 9,9'auf den Seitenflächen der
Bolzenaugen 6, 6'Vorsprünge 19, 19'vorgesehen, gegen welche die Leisten 9, 9' zum Anliegen kommen, wenn der Mantel 4 die gewünschte grösste Formveränderung erfahren hat. Auf diese Weise kann der
Mantel 4 nur bis zu einem bestimmten Punkt nachgeben, so dass man durch entsprechende Bemessung des
Abstandes zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Vorsprünge 19, 19'und der Leisten 9,9' in der Ruhelage erreichen kann, dass die elastische Formänderung des Mantels 4 beim Lauf des Zylinders die Elastizitätsgrenze des Metalls nicht überschreitet. Man verhindert so, dass bei starker Erwärmung des Zylinders der Mantel 4 eine dauernde Formänderung erleidet.
Demselben Zweck dienen die Fortsätze 20,20'an der Unterseite der Bolzenaugen 6,6' (Fig. 14 und 16).
Die gleiche Wirkung kann natürlich auch durch Anschläge erreicht werden, die an irgendeiner andern Stelle des Kolbenteiles angeordnet sind, der mit dem Kopf starr verbunden ist, und gegen die der Mantel 4 nach einer Formänderung von bestimmter Grösse zum Anliegen kommt. Statt, wie gemäss den Fig. 14-16, die Anschläge 19 und 20 gemeinsam zu verwenden, kann auch nur eine der beiden Arten dieser Anschläge Verwendung finden.
Das gleiche Ergebnis kann erzielt werden, wie Fig. 17 zeigt, sowohl bei in einem Stück gegossenen
Kolben als auch bei Kolben mit aufgesetztem elastischem Mantel, wenn man die Bolzenaugen 6,6'mit Zungen 24 versieht, die in an der Innenseite des Mantels 4'vorgesehene Lager 25 eingreifen. Auch in diesem Falle erhält man unter Belassung eines entsprechenden Spieles zwischen den Enden der Zungen 24 und dem Boden der Lager 25 eine elastische Verbindung zwischen dem starren Kopf und dem elastischen Mantel im Bereich des Längsschlitzes 8 und gleichzeitig eine Begrenzung der Formänderung des Mantels 4', so dass dieselbe die Elastizitätsgrenze nicht überschreiten kann.
Um schliesslich die Elastizität der Verbindung zwischen dem starren Kopf 1, 2 des Kolbens und dem elastischen Mantel 4 bzw. 4'zu verbessern, ist es vorteilhaft, den Leisten, die diese Verbindung herstellen, eine Fbrm zu geben, die das Abbiegen begünstigt, was insbesondere durch einen vom Befestigungspunkt am starren Kopf an allmählich abnehmenden Querschnitt erzielt wird.
In den Fig. 18 und 19 ist diese Ausbildung der Leisten 9,9'eines Kolbens der in den Fig. 1-5 dargestellten Art gezeigt.
Gemäss Fig. 18 hat jede Leiste 9 eine nach unten zu abnehmende Dicke, während gemäss Fig. 19 die Leisten 9 abnehmende Breite aufweisen. Diese beiden Formgebungen können auch miteinander kombiniert sowie getrennt oder gemeinsam auf Leisten von verschiedener Form angewendet werden (wie z. B. auf die Leisten 16 oder 18), die dazu bestimmt sind, den Mantel 4 elastisch mit dem starren Teil des Kolbens zu verbinden.
Bei allen beschriebenen Ausführungsformen dieses Kolbens ist sein Mantel derart elastisch, dass er schon mit einer elastischen Formänderung in den Motorzylinder eingebracht werden kann, d. h. der Mantel 4 oder 4'des Kolbens kann vor seiner Einführung in den Zylinder einen etwas grösseren Durchmesser haben als der innere Durchmesser des Zylinders.
Es ist infolgedessen zur Erzielung einer möglichst vollkommenen Dichtheit des Kolbens notwendig, dass er einen genau kreisförmigen Querschnitt aufweist und dass er mit den Kolbenringen gleichachsig ist, wenn der Kolben in den Motorzylinder eingebracht ist und durch die Erwärmung ausgedehnt wird.
Zu diesem Zwecke ist es notwendig, den Mantel 4 derart zu formen, dass er bei normaler Temperatur gegen den Längsschlitz hin um einen Betrag exzentrisch ist, welcher der Formänderung entspricht, die er bei seiner Einführung in den Zylinder und nach der durch die Erwärmung bewirkten Ausdehnung erfahren soll. Eine solche Bedingung kann auf mehrere Arten verwirldicht werden.
Man kann z. B. einen Kolben mit einem Durchmesser herstellen, der genau dem inneren Durchmesser des Zylinders gleich ist, wobei man dafür Sorge trägt, dass während des Giessens oder während des Härtens oder während beider Vorgänge das Metall im Inneren früher abgekühlt wird als aussen, z. B. durch Einspritzen eines kalten Mittels in das Innere des Kolbens.
Dann wird der Schnitt zur Bildung des Schlitzes 10 ausgeführt, der den Mantel 4 vom starren Kopf 1, 2 trennt, und der Schnitt zur Bildung des Längsschlitzes 8 des Mantels 4, worauf sich der Mantel ausdehnt und eine leicht ovale und exzentrische Form einnimmt, die verschwindet, wenn der Kolben in den Zylinder eingeführt und erwärmt wird.
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Es ist auch möglich, die Schnitte vor dem Härten vorzunehmen und in den Längsschlitz 8 des Mantels 4 einen Teil von grösserer Dicke als die Schlitzbreite einzuführen, um dem Mantel 4 die gewünschte Exzentrizität zu geben. Dann erfolgt das Härten, wobei man die Erwärmung und die Abkühlung derart durchführt, dass die thermischen Veränderungen gleichzeitig sowohl auf der Innen-als auch auf der Aussenseite des Kolbens erzeugt werden, indem man den Kolben in entsprechender Lage in das kalte Mittel taucht. Auf diese Weise wird die exzentrische Form festgelegt, die der Mantel 4 infolge der Einführung eines Teiles grösserer Dicke in seinen Längsschlitz 8 eingenommen hat, welche Form aber verschwindet, sobald sich der Kolben im Zylinder befindet.
Man kann aber auch, nachdem man die Schnitte zur Trennung des starren Kopfes vom Mantel 4 und zur Bildung des Längsschlitzes 8 des Mantels ausgeführt hat, durch mechanische Mittel eine dauernde exzentrische Formänderung des Mantels 4 bewirken.
In allen Fällen hat der Mantel 4, wenn sich der Kolben nicht im Zylinder befindet, eine exzentrische Form und einen etwas grösseren Durchmesser als der innere Durchmesser des Zylinders, während der Mantel nach der gewaltsamen Einführung des Kolbens in den Zylinder und wenn er erwärmt wird, einen praktisch kreisförmigen Querschnitt annimmt, der sich in allen Punkten der Innenfläche des Zylinders anpasst.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kolben mit starrem Kopf und durch einen Längsschlitz elastisch gemachtem Mantel, der mit dem Kopf in der Längsrichtung starr und in der Querrichtung nachgiebig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ausser einer unmittelbaren Verbindung des Kopfes mit dem Mantel in dem dem Längsschlitz gegenüberliegenden Bereich der Mantel mit dem starren Teil des Kolbens zu beiden Seiten des Schlitzes durch lange, flache Teile verbunden ist, die sich nur in einer Richtung biegen können und derart angeordnet sind, dass sie den grössten Widerstand in der Längsrichtung des Kolbens und den kleinsten Widerstand in seiner radialen Richtung entgegensetzen.
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Piston.
The invention relates to pistons for internal combustion engines, in particular to pistons made of light metal, in which, in order to take into account the expansion of the metal as a result of the heating, the jacket of the piston yields elastically in order to adapt to the cylinder as completely as possible.
For this purpose, the pistons of this type generally have a head which forms the base of the piston, the rim for the piston rings and the bearings for the piston pin, and a jacket which is slotted lengthways and connected to the head.
Several means have been proposed for establishing a connection between the head and the slotted shell which is rigid in the longitudinal direction of the piston and compliant in the transverse direction. However, these means were not sufficient to bring about a perfect adaptation of the jacket to the cylinder wall.
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in the area opposite the longitudinal slot, the jacket is connected to the rigid part of the piston on both sides of its slot by long flat parts which can only bend in one direction and are arranged in such a way that they have the greatest resistance in the longitudinal direction of the piston and oppose the smallest resistance in its radial direction.
The drawing shows several embodiments of the subject matter of the invention. Fig. 1 is a side view of a piston which consists of a single casting, Fig. 2 is an axial section through the pin bearing, Fig. 3 is an axial section perpendicular to the sectional plane of Fig. 2, Fig. 4 shows a section along the line 4- 4 of FIG. 2, FIG. 5 is a section along the line 5-5 of FIG. 2, FIG. 6 is an axial section of a piston with a jacket attached, FIG. 7 shows a bottom view of this piston. 8-13 show different embodiments of the elastic union of the jacket with the rigid head in the case of a piston consisting of a cast piece. Means for limiting the elastic contraction of the jacket are shown in FIGS. 14-16.
Fig. 17 shows another type of piston with the skirt fitted on the rigid head, and Figs. 18 and 19 show a detail of the elastic connection between the head and the skirt.
In the embodiment according to FIGS. 1-5, the piston is formed by a hollow body with the base 1, the rim 2 with grooves 3 for the piston rings and a smooth jacket 4. The 6 'are firmly connected to the bottom 1, the one with 5 and with 2.
In order to connect the bolt eyes 6, 6 ′ firmly to the base 1 and the rim 2, ribs 7, 1 ′ are provided in the head of the piston, which continue into the space enclosed by the jacket 4.
These two ribs 7, 7 ′ lie with the end faces of the bolt eyes 6, 6 ′ in one plane and extend from the bolt eyes towards one half of the piston skirt to which they are firmly connected.
The other casing part (with respect to the bolt eye axis) is penetrated by a longitudinal slot 8, the ends of strips 9, 9 'being connected to the inner surface of the casing on both sides of this slot, which extend from the head, where they connect to the base 1 or with the rim 2 or both are connected and extend over a certain part of the space delimited by the jacket 4.
The jacket 4 and the rim 2 are separated from one another by a slot 10 which runs downwards at the bolt eyes, surrounding the lower half and extending over a large part
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of the circumference up to the outer sides of the ribs 1, 1 ', between which, as FIGS. 3 and 5 show, the side wall has a rib 11 on the inside, which connects the jacket 4 to the rim 2.
This rib 11 and the two ribs 7, 1 ', which extend in the longitudinal direction over a certain part of the jacket 4, create a rigid connection between the head and the jacket that is limited to a narrow area of the jacket, the remaining part of which is due to the Slot 8 and. its separation from the head through the slot 10 can elastically yield. In fact, the strips 9, 9 ', which serve to connect the head to the casing 4 in the longitudinal direction, do not prevent the casing 4 from changing shape in the transverse direction because of their flexibility due to their length and their small cross-section.
The connection between the jacket 4 and the rim 2 could also be produced only by the ribs 7, l '(with the rib 11 omitted), in which case the slot 10 is also continued between the ribs.
The ribs 7, 7 'can be more or less removed from one another and connected to the jacket 4 over a shorter or longer distance. Only one rib or more than two ribs could also be provided. The strips 9, 9 ′ can likewise have a greater or lesser length.
The piston thus has the necessary rigidity in the head and in a larger or smaller section of the shell 4, where the strongest lateral pressure of the piston is exerted, while the remaining part of the shell 4 can freely change its shape in the diametrical direction without the relative position to change the bolt eyes. You can therefore give the jacket a slightly larger diameter than that of the cylinder in order to ensure perfect contact of the jacket with the inner surface of the cylinder even after wear, without the piston wedging in the cylinder despite the expansion caused by the heating.
Instead of forming a single piece with the head part, the jacket can also constitute a separate part and be fastened to a framework which is united with the head of the piston.
An embodiment of a piston of this type is shown in FIGS. 1 again denotes the bottom of the piston, 2 the grooved rim and 6,6 'the bolt eyes. The ribs 7, 1 ', which connect the bolt eyes 6, 6' to the base 1 and the rim 2 of the head, and the strips 9, 9 'form a single piece with the head. They are along their outer edges of parts of cylindrical surfaces limited, the supports for the jacket 4 'form.
In the illustrated embodiment, the ribs 7, 7 'are united at their outer end by a cylindrical section 11' which can be connected to the rim 2 and which has a support for. forms the coat 4 '. The strips 9, 9 ′ have tongues at their free end which are formed, for example, by curved projections 12, 12 ′. The ribs 1, 7 'could also be separated from one another at their outer ends and also form tongues. The strips 9, 9 'could also have parts of a different shape at their ends for their connection to the jacket 4'.
The jacket 4 ', which can be made of rolled or drawn metal, is on the ribs 7, 7' or. attached to the section 11 ′ and to the strips 9, 9 ′ by means of screws or rivets 13. The axially parallel edges of the jacket 4 'are provided with tabs 14 which overlap in such a way that a meander-shaped (zigzag-shaped) longitudinal slot 8' is formed.
8 and 9 show in axial section two types of pistons which are similar to that shown in FIGS. 1-5, with the difference that the elastic connection between the rigid head 1, 2 and the jacket 4 in that of the longitudinal slot 8 penetrated area is effected by strips 16, each of which is connected at one end to the jacket and at the other end to one of the bolt eyes 6,6 ′, which are made in one piece with the base 1 and the rim 2.
The strips 16 must be sufficiently flexible in the transverse direction of the jacket 4, which is caused either by their small cross-section or by their length or by both properties at the same time, whereas the strips in the longitudinal direction of the piston have sufficient dimensions to ensure a sufficiently rigid connection between to secure the head and the jacket in the longitudinal direction of the piston. The strips 16 extend from the bolt eyes 6, 6 'and are bent to connect with the jacket 4 in the vicinity of its upper edge adjacent to the rim 2 (FIG. 8) or in the vicinity of the lower edge (FIG. 9). to unite.
According to FIGS. 10 and 11, which show another embodiment of the piston in axial section and from below, the jacket 4 and the rim 2 are separated by a slot 10 which extends over the entire circumference. The parts mentioned are connected by the bolt eyes 6, 6 ', which are connected on the one hand to the base 1 by ribs 17, 17' and on the other hand to the jacket 4 by ribs 7, 7 '.
The elastic connection with the jacket 4 on both sides of the longitudinal slot 8 is brought about by two strips 18, 18 ′ which are parallel to the axial plane perpendicular to the axis of the piston pin. These strips are connected to the jacket 4 with one end in the area between the ribs 7, 7 'and with the other end in the vicinity of the slot 8. The strips 18, 18 'are separated from the bolt eyes 6, 6' in that they surround them while leaving a gap. As a result of their small thickness and their length, they allow elastic yielding of the jacket 4 in the transverse direction.
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12 and 13 show, in axial section, two embodiments of pistons which differ from that shown in FIGS. 1-5 by the type of elastic connection of the jacket 4 with the rigid head. According to FIG. 12, the strips 9 are connected at one end to the casing 4 and at the other end to the ribs 17 which connect the base 1 together with the rim 2 to the bolt eyes 6. According to FIG. 13, one end of the strips 9 is with the jacket 4, the other end with the
Wreath 2 connected.
14 and 15 show, in axial section and from below, a piston of the type shown in FIGS. 1-5, in which the elastic change in shape of the jacket 4 cannot exceed a certain value.
For this purpose, opposite the inner edge of the strips 9, 9 'on the side surfaces of the
Bolt eyes 6, 6 ', projections 19, 19' are provided, against which the strips 9, 9 'come to rest when the jacket 4 has undergone the greatest change in shape desired. In this way the
Sheath 4 only yield up to a certain point, so that by appropriate dimensioning of the
Distance between the opposing surfaces of the projections 19, 19 'and the strips 9, 9' in the rest position can ensure that the elastic change in shape of the jacket 4 when the cylinder is running does not exceed the elastic limit of the metal. This prevents the jacket 4 from suffering a permanent change in shape when the cylinder is heated to a great extent.
The projections 20, 20 'on the underside of the bolt eyes 6, 6' serve the same purpose (FIGS. 14 and 16).
The same effect can of course also be achieved by stops which are arranged at some other point of the piston part which is rigidly connected to the head and against which the jacket 4 comes to rest after a change in shape of a certain size. Instead of using the stops 19 and 20 together, as shown in FIGS. 14-16, only one of the two types of these stops can be used.
The same result can be obtained, as shown in FIG. 17, both when molded in one piece
Pistons as well as pistons with an elastic jacket attached if the bolt eyes 6, 6 ′ are provided with tongues 24 which engage in bearings 25 provided on the inside of the jacket 4 ′. In this case too, leaving a corresponding play between the ends of the tongues 24 and the bottom of the bearings 25, an elastic connection between the rigid head and the elastic jacket in the area of the longitudinal slot 8 and, at the same time, a limitation of the change in shape of the jacket 4 ', so that it cannot exceed the elastic limit.
Finally, in order to improve the elasticity of the connection between the rigid head 1, 2 of the piston and the elastic jacket 4 or 4 ', it is advantageous to give the strips that establish this connection a shape that favors bending, which is achieved in particular by a gradually decreasing cross-section from the point of attachment on the rigid head.
In FIGS. 18 and 19 this design of the strips 9, 9 'of a piston of the type shown in FIGS. 1-5 is shown.
According to FIG. 18, each strip 9 has a thickness which decreases downwards, while according to FIG. 19 the strips 9 have a decreasing width. These two shapes can also be combined with one another and applied separately or jointly to strips of different shapes (such as, for example, strips 16 or 18) which are intended to elastically connect the jacket 4 to the rigid part of the piston.
In all of the described embodiments of this piston, its jacket is elastic in such a way that it can be introduced into the engine cylinder with an elastic change in shape. H. the jacket 4 or 4 'of the piston can have a slightly larger diameter than the inner diameter of the cylinder before it is introduced into the cylinder.
As a result, in order to achieve the greatest possible tightness of the piston, it is necessary that it has an exactly circular cross-section and that it is coaxial with the piston rings when the piston is inserted into the engine cylinder and is expanded by the heating.
For this purpose it is necessary to shape the jacket 4 in such a way that, at normal temperature, it is eccentric towards the longitudinal slot by an amount which corresponds to the change in shape which it takes when it is introduced into the cylinder and after the expansion caused by the heating should experience. Such a condition can be realized in several ways.
You can z. B. produce a piston with a diameter that is exactly the same as the inner diameter of the cylinder, taking care that during casting or during hardening or during both processes, the metal is cooled earlier inside than outside, z. B. by injecting a cold agent into the interior of the piston.
Then the cut is made to form the slot 10 which separates the jacket 4 from the rigid head 1, 2, and the cut to form the longitudinal slot 8 of the jacket 4, whereupon the jacket expands and assumes a slightly oval and eccentric shape, which disappears when the piston is inserted into the cylinder and heated.
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It is also possible to make the cuts before hardening and to introduce a part of greater thickness than the width of the slot into the longitudinal slot 8 of the jacket 4 in order to give the jacket 4 the desired eccentricity. Hardening then takes place, the heating and cooling being carried out in such a way that the thermal changes are generated simultaneously both on the inside and on the outside of the piston by dipping the piston in the appropriate position into the cold medium. In this way, the eccentric shape is established which the jacket 4 has assumed as a result of the introduction of a part of greater thickness into its longitudinal slot 8, but which shape disappears as soon as the piston is in the cylinder.
However, after the cuts to separate the rigid head from the jacket 4 and to form the longitudinal slot 8 of the jacket have been made, a permanent eccentric change in shape of the jacket 4 can be brought about by mechanical means.
In all cases, when the piston is not in the cylinder, the jacket 4 has an eccentric shape and a slightly larger diameter than the inner diameter of the cylinder, while after the forcible introduction of the piston into the cylinder and when it is heated, the jacket 4 assumes a practically circular cross-section which adapts itself in all points to the inner surface of the cylinder.
PATENT CLAIMS:
1. Piston with a rigid head and jacket made elastic by a longitudinal slot which is rigidly connected to the head in the longitudinal direction and resilient in the transverse direction, characterized in that in addition to a direct connection of the head to the jacket in the area opposite the longitudinal slot Shell is connected to the rigid part of the piston on both sides of the slot by long, flat parts that can only bend in one direction and are arranged in such a way that they have the greatest resistance in the longitudinal direction of the piston and the least resistance in its radial direction Opposite direction.