Kolben für Verbrennungskraftmasehinen. Kolben., die im Betriebe hohen Tempera turen, ausgesetzt sind, wie dies bei ihrer Ver wendung in Verbrennungskraftmaschinen der Fall ist, müssen, damit sie einwandfrei laufen können, so hergestellt sein, dass in dem die Ringe tragenden Teil des kalten Kolbens ein grösseres Laufspiel vorhanden ist als bei normaler Betriebstemperatur. Dieser Kolben teil wird bei Kolben bekanntlich vielfach konisch ausgebildet. Der Konus läuft dabei unterhalb des untersten Kolbenringes in den Schaft aus. Oberhalb des obersten Kolben ringes ist beim kalten Kolben gegenüber der Zylinderwand der grösste Abstand vorhan den.
Bei Kolben mit sehr hoher Betriebs temperatur und gleichzeitig grossem Zylin derdurchmesser, bei welchen auch ein Kol benwerkstoff mit hoher Temperaturdehnung zur Verwendung gelangt, muss dabei ein rela tiv steiler Konus vorgesehen sein.
Um zu ermöglichen, dass die Kolbenringe einwandfrei arbeiten, ist es erforderlich, darauf zu achten, dass sie mit einem verhält- nismässig geringen Spiel eingebaut sind. Die Einhaltung dieser Bedingung besteht auch bei grösseren Kolben. Bisher wurden die Ringnuten so angeordnet, dass sie bei kaltem Kolben rechtwinklig zur Achse des Kolbens in die Mantelfläche des konisch verlaufende Kolbenteils eingestochen waren. Im kalten Zustand konnten sich dabei die aufgezogenen Kolbenringe ohne Widerstand auf den genau planparallelen Nutenflanken bewegen.
Wird ein solcher Kolben jedoch im Betrieb warm, so stellen sich die Kolbenringnuten schräg ein bezw. nehmen die Flanken die Form eines flachen Kegels an, so dass die Kolbenringe alsdann, wenn das Spiel entsprechend klein bemessen ist, festklemmen und in ihrer Be wegung daher gehindert sind. Sie können somit ihre Hauptaufgabe, nämlich, eine Ab dichtung des Verbrennungsraumes zu ge währleisten, nicht erfüllen. Diese Erschei nung macht sich insbesondere bei Leicht metallkolben besonders unangenehm bemerk bar. Die Erfindung betrifft einen Kolben für Verbrennungskraftmaschinen. Sie bezweckt ein Festklemmen der Kolbenringe im betriebs warmen Zustand des Kolbens zu vermeiden.
Die Erfindung besteht darin, dass die Kolben ringe und die dieselben aufnehmenden Ring nuten derart ausgebildet sind, dass im be triebswarmen Zustand des Kolbens in jedem Radialschnitt desselben die Stirnflächen jedes Ringes parallel zu den Auflageflächen der zugehörigen Ringnute verlaufen. Bei einer Ausführungsform sind die Ringnuten im kal ten Kolben rechtwinklig zur Mantelfläche des die Kolbenringe aufweisenden Kolben teils-angeordnet und stehen die. Stirnflächen der Kolbenringe senkrecht zur Kolbenachse. Es ist dabei gleichgültig, ob die genannte Mantelfläche nach einem Konus oder in Form eines zusammengesetzten Kegels oder gar kurvenförmig verläuft.
Bei einer andern Ausführungsform sind die Ringnuten im kalten Kolben rechtwink lig zur Kolbenachse angeordnet, wobei die Kolbenringe kegelförmig ausgebildet sind.
In der Zeichnung sind ein bekannter Kol ben und Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes dargestellt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen den bekannten Kolben, während die Fig. 3 und 4 das erste und die Fig. 5 bis 8 das zweite Beispiel darstellen. Die Fig. 1, 3 und 5 zeigen den Kolben in kal tem, die Fig. 2, 4 und 6 in betriebswarmem Zustand.
Die Fig. 1 und 2 zeigen die bisherige An ordnung der Kolbenringe und Ausbildung der Ringnuten, und zwar zeigt Fig. 1 den bekannten Kolben im kalten und Fig. 2 im betriebswarmen Zustand.
Die Darstellung nach Fig. 1 und 2 ist absichtlich übertrieben stark verzerrt ge zeichnet, um deutlich erkennen zu lassen, dass die Kolbenringe a im betriebswarmen Zu stand nicht mehr mit ihrer ganzen Fläche auf den Ringnutenflanken f aufliegen. Es tritt also somit ein Verklemmen der Kolben ringe im betriebswarmen Zustand ein. Gleich zeitig lässt die Fig. 2 erkennen, wie theore- fisch der Kolben b im betriebswarmen Zu stand an der Zylinderwand anlaufen soll.
Auch die Abb. 3 gibt ein verzerrtes Bild gegenüber dem tatsächlichen Verlauf der ko nischen Ausbildung des die Ringe a tragen den Kolbenteils c. Die Kolbenringe werden sich zwar nicht ohne Verklemmen im kalten Zustand bewegen lassen, doch ist dieser Um stand von untergeordneter Bedeutung, da ge fordert wird, dass die Ringe im betriebswar men Zustand gemäss Abb. 4 bei höchster Be anspruchung, und zwar sowohl mechanischer als auch thermischer Beanspruchung voll kommen auf ihren Schultern tragen wobei die Flanken der Ringnuten in diesem Zu stand genau rechtwinklig zur Zylinderlängs achse verlaufen.
L m die Erscheinungen, wie sie die Abb. 2 wiedergibt, zu vermeiden und den Zustand nach Abb. 4 zu erreichen, sind die Ringnuten d gemäss Abb. '3'' senkrecht zur Mantelfläche des die Kolbenringe aufwei senden Kolbenteils c eingestochen. Bei dem Beispiel gemäss Fig. 5 bis 8 sind die Ring nuten rechtwinklig zur Achse des Kolbens angeordnet, und zwar im kalten Zustand, wie dies Abb. 5 erkennen lässt. Die Kolbenringe e sind dabei schwach kegelförmig. Einen sol chen, Kolbenring zeigen. die Abb. 7 und B.
Die Kolbenringe sind bei einer derartigen Gestaltung und Anordnung der Ringnuten auch im kalten Zustand in ihrer freien Be wegung gehindert. Im betriebswarmen Zu stand, wie ihn die Abb. 6 erkennen lässt, glei chen sich jedoch die Ringnuten der Kegel form der Kolbenringe an, so dass sieh als dann die Ringe ohne Verklemmen frei be wegen können und eine gute Abdichtung erreicht wird. Bei beiden Beispielen verlau fen im betriebswarmen Zustand des Kolbens in jedem Radialschnitt desselben die Stirn flächen jedes Ringes parallel zu den Auf lageflächen der zugehörigen Ringnute.
Zwar sind die Ringschultern und die Ringnuten flanken in diesem Fall nicht rechtwinklig zur Zylinderachse angeordnet, und es ent stehen nicht derartig ideale Verhältnisse, wie sie bei der Ausführung nach Fig. 4 erreicht werden können. Immerhin gelingt es, den Anforderungen der Praxis insofern gerecht zu werden, als auch im betriebswarmen Zu stand eine gute Abdichtung durch einwand freies Arbeiten der Ringe erzielt wird.
Pistons for internal combustion engines. Pistons that are exposed to high temperatures in the company, as is the case with their use in internal combustion engines, must, so that they can run properly, be manufactured so that the part of the cold piston bearing the rings has a greater running clearance than at normal operating temperature. This piston part is known to be often conical in piston. The cone runs out into the shaft below the lowest piston ring. When the piston is cold, the greatest distance from the cylinder wall is above the top piston ring.
In the case of pistons with a very high operating temperature and at the same time a large cylinder diameter, in which a piston material with high thermal expansion is also used, a relatively steep cone must be provided.
To enable the piston rings to work properly, it is necessary to ensure that they are installed with a relatively small amount of play. This condition is also met with larger pistons. So far, the ring grooves were arranged in such a way that when the piston was cold they were pierced at right angles to the axis of the piston in the outer surface of the conical piston part. In the cold state, the mounted piston rings could move without resistance on the precisely plane-parallel groove flanks.
However, if such a piston becomes warm during operation, the piston ring grooves are positioned at an angle, respectively. the flanks assume the shape of a flat cone, so that the piston rings then, when the clearance is appropriately small, clamp and are therefore prevented from moving. You can therefore not fulfill their main task, namely to ensure a seal from the combustion chamber. This phenomenon is particularly unpleasant when it comes to light metal pistons. The invention relates to a piston for internal combustion engines. Its purpose is to avoid jamming of the piston rings when the piston is warm.
The invention consists in that the piston rings and the same receiving ring grooves are designed such that when the piston is at operating temperature, the end faces of each ring run parallel to the bearing surfaces of the associated ring groove in each radial section thereof. In one embodiment, the ring grooves in the cold piston are partially arranged at right angles to the lateral surface of the piston having the piston rings and are located. End faces of the piston rings perpendicular to the piston axis. It does not matter whether the outer surface mentioned runs in the shape of a cone or in the form of a composite cone or even in a curve.
In another embodiment, the ring grooves are arranged in the cold piston at right angles to the piston axis, the piston rings being conical.
In the drawing, a well-known Kol ben and exemplary embodiments of the invention are shown.
Figs. 1 and 2 show the known piston, while Figs. 3 and 4 show the first and Figs. 5 to 8 show the second example. 1, 3 and 5 show the piston in Kal system, Figs. 2, 4 and 6 in the operating temperature.
1 and 2 show the previous order of the piston rings and formation of the annular grooves, namely Fig. 1 shows the known piston in the cold and Fig. 2 in the warm state.
The illustration according to FIGS. 1 and 2 is deliberately drawn in an exaggerated and strongly distorted manner in order to clearly show that the piston rings a no longer rest with their entire surface on the ring groove flanks f when they are at operating temperature. So there is a jamming of the piston rings in the operating temperature. At the same time, FIG. 2 shows how theoretically the piston b should start up against the cylinder wall when it is at operating temperature.
Fig. 3 also gives a distorted picture of the actual course of the conical formation of the rings a carry the piston part c. The piston rings will not move without jamming when they are cold, but this fact is of secondary importance, as it is required that the rings when they are at operating temperature as shown in Fig. 4 are subjected to maximum stress, both mechanically and bear the thermal stress on their shoulders, with the flanks of the ring grooves running exactly at right angles to the cylinder's longitudinal axis.
L m to avoid the phenomena as shown in Fig. 2 and to achieve the state according to Fig. 4, the annular grooves d according to Fig. '3' 'are pierced perpendicular to the surface of the piston ring aufwei send piston part c. In the example according to FIGS. 5 to 8, the ring grooves are arranged at right angles to the axis of the piston, in the cold state, as Fig. 5 shows. The piston rings e are slightly conical. Show such a piston ring. Fig. 7 and B.
With such a design and arrangement of the annular grooves, the piston rings are prevented from moving freely even in the cold state. At operating temperature, as shown in Fig. 6, the ring grooves match the conical shape of the piston rings so that the rings can move freely without jamming and a good seal is achieved. In both examples, when the piston is at operating temperature, the end faces of each ring run parallel to the bearing surfaces of the associated annular groove in each radial section.
It is true that the ring shoulders and the ring grooves are not flanked at right angles to the cylinder axis in this case, and there are not such ideal conditions as can be achieved in the embodiment according to FIG. After all, it is possible to meet the requirements of practice insofar as a good seal is achieved through perfect working of the rings even at operating temperature.