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Kolben für Verbrennungskraftmaschinen u. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf Kolben für Ver- brennungskraftmaschinen u. dgl., insbesondere auf Leichtmetall-oder Leichtmetallegierungs- kolben und speziell auf solche, die in einem Press- vorgang geformt werden.
Ein Hauptgegenstand der Erfindung besteht darin, Kolben zu schaffen, die insbesondere für die Verwendung in Maschinen mit hohen Kolbengeschwindigkeiten, hohen mittleren effektiven Drücken und hohen Maximaldrücken bestimmt sind.
Bei solchen Maschinen sind die Zugkräfte, welchen die Kolbenbolzenaugen ausgesetzt sind, ausserordentlich gross und infolgedessen ist ein aussergewöhnliches Mass der Starrheit der Augen in bezug auf den Kolbenkörper notwendig.
Die Erfindung betrifft einen Kolben, bei welchem der obere Teil jedes Kolbenbolzenauges, der über seine ganze Länge und Breite vollwandig ist oder mit dem den Kolbenboden bildenden Material aus einem Stück besteht, durchwegs einen Querschnitt besitzt, der nicht geringer ist als der Grundrissquerschnitt des Kolbenbolzenauges und auf der dem Kolbenboden benachbarten Seite in einen Teil des Kolbenbolzens mündet, der an der über den Kolbenbolzenaugen gelegenen Stelle dicker ist, als an derjenigen Stelle zwischen den Kolbenbolzenaugen, wo das obere Pleuelende eintritt und sich quer über den Kolben bis zu dessen Wand erstreckt.
Die Ausbildung der Kolbenbolzenaugen auf diese Weise schafft eine Anordnung, bei welcher die Kolbenbolzenaugen aus einer tischähnlichen Platte vorspringen, die einen Teil des Kolbenbodens bildet. Dies ist wichtig für die Übertragung der von einer Winkelstellung der Pleuel herrührenden seitlichen Drücke auf die Kolbenbolzenaugen, insbesondere in solchen Fällen, wo die Winkelstellung infolge der im Verhältnis zum Maschinenhub kurzen Pleuellagerabstände, gross ist. An dem der Kolbenachse zugekehrten Ende der Kolbenbolzenaugen ist eine Verstärkung in Form eines Flansches oder einer Rippe angebracht.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Anordnung von Rippen, die sich vom Kolbenhemd gegen das Mittel des Kolbenbodens erstrecken und vorzugsweise parallel zueinander und im rechten Winkel zur Mittellinie der Kolben- '.'olzenaugen angeordnet sind. Diese Ausbildung dient dazu, dem kühlenden Einfluss von gegen die
Kolbenunterseite gerichtetem Sprühöl oder von
Luftströmungen eine grössere Oberfläche dar- zubieten und gewährt einen weiteren wesentlichen Vorteil, wenn der Kolben durch einen Heisspressvorgang geformt wird, indem ein günstiger
Körnungsverlauf zwischen dem horizontalen Teil des Kolbenbodens und dem oberen vertikalen Teil der Kolbenaussenwand erreicht wird.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Anordnung von rundherumlaufenden Rippen im Inneren des Kolbens. Die Anordnung dieser Rippen ergibt eine vergrösserte Kühlfläche und unterstützt gleichzeitig die Erlangung eines hohen Masses von Festigkeit ohne übermässige Vergrösserung des Gewichtes.
An Stelle von rundherumlaufenden Rippen können auch in der Längsrichtung verlaufende Rippen vorgesehen werden, d. h. Rippen, die von einer Stelle in der Nähe des unteren oder äusseren Endes des Kolbenhemdes in der Richtung gegen den Kolbenboden verlaufen. Die Symmetrieebenen dieser Rippen sind entweder radial oder parallel zu den Mittelebenen des Kolbens.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Anordnung von Vertiefungen in der Aussenfläche des Kolbens im Bereich der Kolbenbolzenaugen, die eine solche Form haben, wie sie bei der Rotation des Kolbens um einen Mittelpunkt, der zur Achse des Kolbens in bezug auf ein im Kreis umlaufendes Messer exzentrisch ist, entstehen kann. Es können auch Vertiefungen im Bereich der Kolbenbolzenaugen in anderer Weise vorgesehen werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Anordnung von kleinen Flächen oder Vorsprüngen an der Unterseite der Kolbenbolzenaugen in der Nähe des offenen Kolbenendes, in die zur Schmierung der Kolbenbolzenlager Löcher gebohrt sind.
Die Rippen an der Innenseite des Kolbenbodens können durch Pressen oder Giessen hergestellt sein, während die rundherumlaufenden Rippen normalerweise durch Drehen mit einem umlaufenden Schneidwerkzeug hergestellt werden. Die in Rede stehenden Rippen können die Innenfläche des Kolbens nicht vollständig bedecken, da die Kolbenbolzenaugen von der Kolbenwand nach innen vorspringen. Wenn sie mit einem Schneidwerkzeug hergestellt werden, beginnen bzw. enden sie in einigem Abstand von denjenigen
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Wandteilen des Kolbens, aus denen die Kolben- bolzenaugen gebildet sind.
In das Kolbenhemd sind bei der Nut für den oberen Abstreifring und vorzugsweise auch an einer Stelle unmittelbar unterhalb dieser Nut
Löcher durch die Kolbenwand gebohrt, die ge- gebenenfalls gegen die Kolbenmitte nach unten geneigt sein können, je nach der relativen Lage der
Abstreifringnut zu den anliegenden Abschnitten.
Die in der Nähe des unteren Kolbenhemdendes, d. h. die an dem Kolbenboden gegenüberliegenden
Ende angebrachte Nut, ist gewöhnlich mit einer
Mehrzahl weiterer Löcher versehen, die ge- gebenenfalls nach innen gegen die Kolbenmitte und schräg nach unten verlaufen.
Ausserdem können die Augen zur Aufnahme des
Kolbenbolzens, ausser mit einer Nut zur Unter- bringung eines Spreng-oder Federringes, mit einer Ausnehmung versehen sein, in welche ein
Werkzeug zum Fassen des Sprengringes beim
Einsetzen oder Entfernen desselben eingeführt werden kann.
Gemäss der Erfindung werden vorzugsweise alle scharfen Kanten und Winkel durch Abrundungen vermieden. Demgemäss werden auch die Kanten der Rippen so wie die Mündungen der Bohrungen abgerundet.
Das untere Ende des Kolbens kann abgeschrägt sein und unmittelbar unter der unteren Kante der
Nut, in welcher der obere Abstreifring sitzt, kann in der Aussenfläche des Kolbenhemdes ein Anzug oder eine Nut vorgesehen sein ; ebenso unterhalb der unteren Abstreifringnut.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Aus- führungsform des Kolbens nach der Erfindung schematisch dargestellt.
Die Fig. 1 und 2 sind Seitenansichten, Fig. 3 ist eine Ansicht von unten eines Kolbens gemäss der Erfindung. Fig. 4 ist ein Schnitt nach der
Linie IV-IV der Fig. 5, die ein Schnitt nach der
Linie V-V der Fig. 4 ist. Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5 und Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 5.
In der Zeichnung stellt 8 den Kolbenboden dar, der bei der veranschaulichten Ausführungsform mit einer Ausnehmung 9 und mit Nuten 10 zur Aufnahme der Kolbenringe versehen ist. An den Kolbenboden schliesst sich das Kolbenhemd 11 an. Im Kolbenhemd sind Kolbenbolzenaugen 12 vorgesehen, die im Inneren mit Nuten 13 zur Aufnahme von Sprengringen und mit Ausnehmungen 15 versehen sind, die den Durchtritt eines Werkzeuges zum Einsetzen und Lösen der Sprengringe ermöglichen.
Jedes der Kolbenbolzenaugen ist an der der Kolbenachse zugekehrten Seite am Ende mit einem Flansch oder einer Rippe 16 versehen. Bei der dargestellten Ausführungsform verläuft die Rippe oder der Flansch fast zur Gänze rund um das Kolbenbolzenauge, wobei dessen oberer Teil 17 über seine ganze Länge und Breite mit dem den Kolbenboden 8 bildenden Material aus einem Stück besteht und sich von jeder Seite des Kolbenbolzenauges quer über den Kolben zu der benachbarten Wand oder dem benachbarten Hemd 11 erstreckt.
Dementsprechend ist das den Kolbenboden bildende Material im Bereich der Kolbenbolzenaugen dicker als an der Stelle 18 zwischen den Kolbenbolzenaugen, an der das obere Ende der Pleuelstange eintritt.
Die Ausbildung der Kolbenbolzenaugen in der angegebenen Weise ergibt eine Bauart, bei welcher die Kolbenbolzenaugen von einer tischähnlichen Platte ausgehen, die einen Teil des Kolbenbodens 8 bildet.
An der Innenseite des Kolbenbodens ist eine Mehrzahl von Rippen 19 vorgesehen, die zueinander parallel und im rechten Winkel zurMittellinie des Kolbenbolzens bzw. zur Achse der Kolbenbolzenaugen angeordnet sind. Hiedurch wird dem kühlenden Einfluss einer gegen die Kolbenunterseite gerichteten Sprühschmierung oder eines Luftstromes eine grössere Oberfläche dargeboten und ein weiterer wichtiger Vorteil dann erzielt, wenn der Kolben durch ein Heisspressverfahren hergestellt wird, indem ein günstiger Körnungsverlauf zwischen dem Bodenteil und dem oberen vertikalen Teil der Kolbenaussenwand erreicht wird.
Im Inneren des Kolbens sind ausserdem rundherumlaufende Rippen 20 vorgesehen, die der Luft eine vergrösserte Kühlfläche darbieten und eine grössere Festigkeit ohne übermässige Gewichtserhöhung gewährleisten. An Stelle solcher rundherumlaufender Rippen können auch Rippen vorgesehen werden, die in einer zur Hauptachse des Kolbens parallelen Richtung verlaufen und das gleiche Ergebnis zeitigen.
Im Bereiche der Kolbenbolzenaugen sind in der Aussenwand des Kolbens Vertiefungen 21 vorgesehen, die eine solche Form haben, wie sie bei der Rotation des Kolbens um einen Mittelpunkt, der zur Achse des Kolbens in bezug auf ein im Kreis umlaufendes Messer exzentrisch ist, entstehen kann.
In den Kolbenbolzenaugen sind Löcher 22 für die Schmierung des Kolbenbolzenlagers vorgesehen. Diese können in kleinen Ansätzen oder Vorsprüngen an der Unterseite der Kolbenbolzenaugen in der Richtung gegen das offene Ende des Kolbens angeordnet sein, wobei die Löcher durch die Ansätze gebohrt werden.
Das Hemd des dargestellten Kolbens ist mit einer Mehrzahl von Löchern 23 versehen, die durch die Nut 24 des oberen Abstreifringes hindurchgehen. Unmittelbar unterhalb dieser Nut sind ferner Löcher 25 angeordnet, die gegen die Kolbenmitte nach unten geneigt verlaufen. Ausserdem sind Bohrungen 26 in der Kolbenwand vorgesehen, die in der Nähe des unteren Endes des Kolbenhemdes in die Nut 27
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verlaufen.
Bei dem Kolben gemäss der Erfindung sind alle scharfen Kanten und Winkel durch Abrundungen vermieden, welche Abrundungen gegebenenfalls
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auch an den Mündungen der Bohrungen durch das Kolbenhemd angebracht sind.
Das untere Ende des Kolbens kann bei 28 abgeschrägt sein und unter dem unteren Rand 29 der Nut, in welcher der obere Abstreifring gelagert ist, kann ein um den Kolben herumlaufender Anzug 30 vorgesehen werden. Gegebenenfalls kann ein ähnlicher Anzug auch auf der Aussenfläche des Kolbenhemdes unterhalb der Nut des unteren Abstreifringes vorgesehen sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kolben für Verbrennungskraftmaschinen od. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil jedes Kolbenbolzenauges, der über seine ganze Länge und Breite vollwandig ist oder mit dem den Kolbenboden bildenden Material aus einem Stück besteht, durchwegs einen Querschnitt besitzt, der nicht geringer ist als der Grundrissquerschnitt des Kolbenbolzenauges, und auf der dem Kolbenboden benachbarten Seite in einen Teil des Kolbenbodens mündet, der an der über den Kolbenbolzenaugen gelegenen Stelle dicker ist als an derjenigen Stelle zwischen den Kolbenbolzenaugen, wo das obere Pleuelende eintritt und sich quer über den Kolben bis zu dessen Wand erstreckt.