Kolben, Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kolben mit Kolbenkopf, mit diesem verbun denen Kolbenzapfenlagern, einem Paar Gleit schuhe und einem Paar Stege vom gleichen Material wie die Gleitschuhe, welche Stege mit den Gleitschuhen ein Stück bilden und sie mit den Kolbenzapfenlagern verbinden.
Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf Kolben der oben erwähnten Art, welche aus Leichtmetall, wie Aluminiumlegierun gen, gebildet sind. Diese Legierungen haben manche Vorteile, insbesondere bei Verbren nungsmaschinen; ihr Hauptnachteil gegenüber dem früher ausschliesslich verwendeten Guss eisen ist ihre höhere Wärmedehnung.
Gemäss der Erfindung besitzt jeder der genannten Stege eine Rippe, welche vom Kolbenzapfenlager aus auf der Kurbelseite schräg zur golbenage läuft.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Aus führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1 ist eine Seitenansicht des Kolbens; Fig. 2 zeigt links einen Schnitt nach der Linie 2-2 in der Fig. 1 und rechts eine An sicht; Fig. 3 und 4 sind Schnitte nach den Linien 3-3 und 4-4 in den Fig. 1 und 2; Fig. 5 und 6 sind schematische Darstel lungen zur Erläuterung der Wirkung eines zylindrischen Ringes des Kolbens.
Der dargestellte Kolben besitzt einen Kopf 10 mit dem Kolbenboden und einem zylindri schen Rand, der in Nuten 24, 25 Kolben ringe aufnimmt, einen Mantel 11 mit je in der Ebene einer Sehne angeordneten Stegen 12, einen zylindrischen Teil 13 und Gleit- Schuhe 14 und 15. Kolbenzapfenlager 16 sind von den Stegen 12 getragen und durch Stützen 17 mit dem Kolbenkopf verbunden.
Die Gleitschuhe 14 und 15 und der zylin drische Teil 13 am offenen Kolbenende sind derart oval geschliffen, dass die kurze Age des Ovals parallel zur Axe der Zapfenlager ist, so dass dort bei der Erwärmung des Kolbens auf die Betriebstemperatur eine Auswärts bewegung möglich ist. Zweckmässig ist die Form an den Gleitschuhen beim Kolbenkopf schwächer oval als beim zylindrischen Teil, weil sie im Zylinder um so besser anliegen, je schwächer die Ovalform oval ist.
Der Gleitschuh 14 ist durch einen Schlitz 20 vom Kopf getrennt, und von diesem Schlitz geht ein zweiter Schlitz 21 ungefähr in axialer Richtung in den Gleitschuh 14 hinein. Der Gleitschuh 15 ist nicht geschlitzt und mit dem Kopf in Verbindung. Jeder Schuh ver jüngt sich nach oben nach einer Kurve.
Jeder Steg 12 besitzt eine L-förmige, schlitzartige Öffnung 23, welche zweckmässig beim Giessen hergestellt wird. Der eine Schen kel jeder dieser Öffnungen erstreckt sich auf der Kurbelseite des Kolbenzapfenlagers paral lel zum Kolbenboden, während der andere Schenkel auf der rippenfreien Seite des Steges zwischen dem Kolbenzapfenlager und dem Gleitschuh 15 parallel zur Kolbenaxe ange ordnet ist.
Eine sich verjüngende Rippe 22 erstreckt sich von jedem Kolbenzapfenlager aus auf der Kurbelseite schräg zur Kolbenaxe aussen längs des Steges 12 gegen den geschlitzten Gleit- schuh 14. Diese Rippen 22 bewirken eine Verstärkung der Stege 12 und beeinflussen die Deformation des Kolbenmantels bei der Erwärmung.
Wenn der Kopf des Kolbens von einem oder beiden Gleitschuhen durch einen Schlitz getrennt ist, so spreizt der Kolben bei seiner Erwärmung im Betrieb die Kolbenzapfenlager auseinander und bei Vorhandensein einer star ren Verbindung zwischen den Lagern und dein zylindrischen Kolbenteil am Kolbenrande wird dieser zylindrische Teil unter den Lagern auswärts gedrückt, wodurch die Zunahme des seinen im rechten Winkel zur Axe der Zapfen lager stehenden Durchmessers vermindert wird.
So bezeichnen in Fig. 5 B Stellen auf dem Ring am offenen Kolbenende unter den Zapfen lagern. Wenn die Ausdehnung der Zapfen lager direkt auf die Stellen B übertragen wird, so wird die Mantelwand an diesen Stellen um den Betrag G auswärts gedrückt, und der rechtwinklig zur Zapfenaxe liegende Durchmesser wird entsprechend um den Be trag D vermindert.
Beim dargestellten Kolben wird jedoch die Auswärtsbewegung G der Lager nicht an den Stellen B, sondern, wie in Fig. 6 gezeigt, durch die Rippen 22 an den Stellen .A auf den zylindrischen Teil 13 übertragen, die auf derselben Seite der Zapfenlageraxe liegen und von ihr gleich weit entfernt sind.
Hierdurch wird eine grössere Hebelwirkung ausgeübt und eine viel grössere Zunahme F des zur Zapfen- lageraxe parallelen Durchmessers und eine viel grössere Abnahme E des zu dieser Axe senkrechten Durchmessers des zylindrischen Teils 13 bewirkt, als wenn eine direkte starre Verbindung zwischen den Lagern und dem zylindrischen Kolbenteil am offenen Kolben ende vorhanden wäre. Diese Deformation er folgt lediglich durch Spannungen im Kolben und unabhängig vom Druck der Zylinder wand auf den Mantel.
Bei der oben beschriebenen Kolbenkon struktion ist der übermässigen Ausdehnung der Leichtmetallegierung am offenen Ende des Mantels durch die L-förmigen Öffnungen und die Verbiegung des zylindrischen Teils und an den Teilen des Mantels in der Nähe des Kolbenkopfes durch die beiden Schlitze 20 und 21 und die kurvenförmige Begrenzung der Gleitschnhe Rechnung getragen. Diese Mass nahmen wirken im mittleren Teil des Mantels zusammen.
Piston, the present invention relates to a piston with a piston head, with this verbun which piston journal bearings, a pair of sliding shoes and a pair of webs of the same material as the sliding shoes, which webs form one piece with the sliding shoes and connect them to the piston journal bearings.
In particular, the invention relates to pistons of the type mentioned above, which are formed from light metals such as aluminum alloys. These alloys have some advantages, especially in combustion engines; Their main disadvantage compared to the previously exclusively used cast iron is their higher thermal expansion.
According to the invention, each of the said webs has a rib which runs from the piston journal bearing on the crank side at an angle to the piston position.
The drawing illustrates an exemplary embodiment from the subject of the invention. Fig. 1 is a side view of the piston; Fig. 2 shows on the left a section along the line 2-2 in FIG. 1 and on the right a view; Figures 3 and 4 are sections along lines 3-3 and 4-4 in Figures 1 and 2; Fig. 5 and 6 are schematic representations for explaining the effect of a cylindrical ring of the piston.
The piston shown has a head 10 with the piston head and a cylindri's edge which receives rings in grooves 24, 25 piston, a jacket 11 with each in the plane of a chord webs 12, a cylindrical part 13 and sliding shoes 14 and 15. Piston journal bearings 16 are carried by the webs 12 and are connected to the piston head by supports 17.
The sliding shoes 14 and 15 and the cylindrical part 13 at the open end of the piston are ground oval so that the short age of the oval is parallel to the axis of the journal bearings, so that when the piston is heated to the operating temperature, outward movement is possible. The shape of the sliding shoes on the piston head is expediently weaker oval than the cylindrical part, because the weaker the oval shape, the better the contact in the cylinder.
The sliding shoe 14 is separated from the head by a slot 20, and from this slot a second slot 21 extends approximately in the axial direction into the sliding shoe 14. The sliding shoe 15 is not slotted and is connected to the head. Each shoe tapers towards the top after a curve.
Each web 12 has an L-shaped, slot-like opening 23, which is expediently produced during casting. One leg of each of these openings extends on the crank side of the piston pin bearing paral lel to the piston head, while the other leg is arranged on the rib-free side of the web between the piston pin bearing and the shoe 15 parallel to the piston axis.
A tapering rib 22 extends from each piston journal bearing on the crank side obliquely to the piston axis outside along the web 12 against the slotted shoe 14. These ribs 22 reinforce the webs 12 and influence the deformation of the piston skirt when heated.
If the head of the piston is separated from one or both sliding blocks by a slot, the piston spreads apart the piston journal bearings when it is heated during operation and if there is a rigid connection between the bearings and the cylindrical piston part at the piston edge, this cylindrical part is under the Bearings pressed outward, whereby the increase in its standing at right angles to the axis of the pin bearing diameter is reduced.
Thus, in Fig. 5 B designate places on the ring at the open piston end under the pin. If the expansion of the journal bearing is transferred directly to the points B, the jacket wall is pushed outward at these points by the amount G, and the diameter at right angles to the journal axis is reduced accordingly by the amount D.
In the illustrated piston, however, the outward movement G of the bearings is not transmitted at the points B, but, as shown in Fig. 6, through the ribs 22 at the points .A on the cylindrical part 13, which lie on the same side of the journal bearing axis and from are equidistant from her.
This exerts a greater leverage effect and causes a much greater increase F in the diameter parallel to the journal bearing axis and a much greater decrease E in the diameter of the cylindrical part 13 perpendicular to this axis than if a direct rigid connection between the bearings and the cylindrical piston part would be present at the open piston end. This deformation he follows only through stresses in the piston and regardless of the pressure of the cylinder wall on the jacket.
In the above-described piston construction, the excessive expansion of the light metal alloy at the open end of the shell through the L-shaped openings and the bending of the cylindrical part and at the parts of the shell near the piston head through the two slots 20 and 21 and the curved Limitation of the sliding speed taken into account. These measures work together in the middle part of the jacket.