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Kolben für Verbrennungskraftmaschinen, bei welchem mit einem Scheibenkolben,
der als Dichtungskolben wirkt, ein Führungskolben lösbar verbunden ist. Die Erfindung
bezieht sich auf Kolben von Verbrennungskraftmaschinen und bezweckt, bei einem solchen
Kolben sowohl eine gute Führung wie auch Kühlung durch möglichst günstige Wärmeableitung
zu erzielen. Es ist bekannt, derartige Kolben aus zwei Teilen herzustellen, einem
Dichtungsteil und einem mit diesem lösbar verbundenen Führungsteil. Ein solcher
Kolben hat den Vorzug vor denjenigen Kolben, die aus einem Stück bestehen, daß man
für den Führungsteil ein anderes Material, welches für die spezielle Funktion geeignet
ist, wählen kann, und daß man jeden Teil bei Abnutzung für sich auswechseln kann.
Bei den bekannten Kolben dieser Art ist aber ebenso wie bei den Kolben aus einem
Stück mit durch einen verengten übergang abgesetzten Führungsteil der Durchmesser
beider Teile annähernd der gleiche. Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung
die Erkenntnis zugrunde; daß sich eine weit günstigere Kühlung und Wärmeableitung
dadurch erzielen läßt, daß der mit dem Dichtungsteil verbundene Führungsteil des
Kolbens einen wesentlich geringeren Durchmesser hat, um ihn unter erhöhter Sicherheit
gegen ein Eindringen von Öl in den Explosionsraum in einen besonderen Führungszylinder
zu führen, wobei außerdem an Gewicht gespart wird und eine günstige Wärmeableitung
von dem pilzförmigen Dichtungsteil öder Kolbenkopf mit hohlem Übergangsansatz gefördert
wird.
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Die Zeichnung zeigt drei Ausführungsbeispiele des neuen Kolbens.
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Abb. r ist ein Längsschnitt einer Ausführungsform des neuen zweiteiligen
Kolbens, bei welchem beide Teile verschiedenen Durchmesser haben.
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Abb. 2 ist eine Endansicht nach der Linie 2-2 der Abb. z in der Pfeilrichtung
gesehen. Abb. 3 ist ein Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform mit dem
Schnitt rechtwinklig zur Kolbenzapfenachse.
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Abb. 4. ist ein Längsschnitt durch dieselbe Ausführungsform parallel
zur Kolbenzapfenachse.
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Abb. 5 ist ein Querschnitt nach der gebrochenen Linie 7-7 in Abb.
3.
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Bei den Abb. z und 2 besteht der Kolben aus einem Kopfteil mit einer
Scheibe A mit Umfangsflansch Al, welcher den Rand des Dichtungskolbens bildet. Der
Flansch hat Nuten AZ für dei Kolbenringe. Die Kolbenscheibe hat einen solchen Durchmesser
gegenüber
dem Zylinderdurchmesser, daß der Kolben frei in den Zylinder
paßt. An der Außenseite der Scheibe A ist ein hohler Vorsprung
B
vorgesehen. Durchmesser und Stärke desselben sind gegenüber der Kolbenscheibe
so bemessen, daß der Wärmeabfall von der Mitte der Scheibe und von ihrem Umfang
ein solcher ist, daß die Wärme möglichst gleich von der Scheibe durch den hohlen
Vorsprung B fortgeführt werden kann.
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Der hohle Vorsprung B ist innen durch Längsstege oder Rippen B1 verstärkt
und hat am Außenende einen einwärts gerichteten Ringflansch B=. In diesem sitzen
Löcher B3 zum Durchgang von Befestigungsbolzen zur Befestigung des Führungsteiles
an dem hohlen Vorsprung B.
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Der Führungsteil besteht in diesem Falle aus einem hohlen Zylinder
C, der an einem Fnde mit einem einwärts gerichteten Ringflansch Cl versehen ist,
der sich gegen den Ringflansch B2 anlegt. Der Flansch Cl ist vorteilhaft mit einer
Ringrippe C2 versehen, «-elche in eine entsprechende Vertiefung B4 ,-in Flansch
BZ paßt. Die Verbindungsbolzen D gehen durch die Löcher in den Flansch Cl entsprechend
den Löchern B3 im Flansch B2 und verbinden auf diese Weise beide Kolbenteile starr
miteinander. Die aneinanderstoßenden Teile des Dichtungskolbens und Führungskolbens
können naturgemäß auch abgeändert ausgeführt sein; wesentlich ist, daß die Verbindung
eine starre ist.
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Büchsen oder ?N aben C3 liegen sich in der ZVand des Führungsteiles
C für den Kolbenzapfen gegenüber.
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Der Führungsteil C hat in diesem Falle einen kleinerenDurcbmesser
als derDichtungskolbenteil A, Al und dst, wie dargestellt, nur etwas größer als
der hohle Vorsprung B. Der Führungszylinder C läuft in einem Zylinder, indem er
dicht anliegt und der vorteilhaft an der Innenseite mit einer Auskleidung von Gegenreibungsmetall
versehen ist. Dieser Führungszylinder kann in bekannter Weise in oder an dem Ende
des Arbeitszylinders befestigt sein, in welchem der Dichtungskolben A, Al läuft.
Die Stellung des Kolbenzapfens in den Naben C2 ist eine solche, daß die Kolbenstange
innerhalb der Begrenzung der Führungszylinders hin und her schwingt. Wie ersichtlich,
hat der Kolben bei dieser Ausführungsform an der Dichtungsscheibe nach der Seite
des hohlen Vorsprunges B einen Ringraum A3, der dazu benutzt werden kann, in einer
Kammer zwischen dem Ende des Arbeitszylinders und dem Ende des kleineren Führungszylinders
für den Führungsteil C eine Pumpenwirkung auszuüben.
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Da der Führungsteil keinen hohen Temperaturen ausgesetzt ist wie der
Dichtungskolben A, kann in geeigneter Weise das Schmiermittel in das Innere des
Führungszylinders eingeführt werden, so daß der Teil C reichlich geschmiert werden
kann. Da weiter dieser Teil die gesamte Führung übernimmt, so braucht der ganze
Kolben verhältnismäßig wenig Schmierung für die Kolbenringe, so daß der bekannte
Nachteil bei Verbrennungskraftmaschinen fortfällt, der durch die Anwesenheit von
Schmiermittel im Arbeitszylinder bei den üblichen Kolben entsteht. Wenn der Kolben
bei einer Maschine gebraucht wird, die so ausgebildet ist, daß der Ringraum A3 pumpend
wirkt, so wird die kalte Luft oder ein Gas, das eingesaugt und aus der Pumpenkammer
bei der Rückkehr des Kolbens ausgetrieben wird, eine erhebliche Kühlwirkung für
den Führungsteil C und dessen Zylinder ausüben mit dem Ergebnis, daß die von der
Kolbenscheibe A durch den hohlen Vorsprung B an den Führungszylinder C übergeleitete
Wärme wirksam zerstreut wird und eine übermäßige Erwärmung des Kolbens vermieden
wird. Infolgedessen kann solches Material, wie Schmiedestahl, Aluminium oder eine
Aluminiumlegierung von hohem Leitvermögen für die Kolbenscheibe A benutzt werden.
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Indem auf diese Weise die beiden Aufgaben, die ein gewöhnlicher Kolben
zu erfüllen hat, zwischen den beiden starr verbundenen Teilen geteilt werden, so
sind diese beiden Teile ihren verschiedenen Aufgaben gemäß richtig auszubilden.
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Bei der abgeänderten Ausführungsform nach Abb. 3, q. und 5 ist der
hohle Vorsprung B vorteilhaft von größerer Länge als in den vorher beschriebenen
Ausführungsformen. Die Gesamtabmessungen des hohlen Vorsprunges sind solche, daß
er die Wärme von der Kolbenscheibe A in wirksamer Weise und mit geeignetem Wärmeabfall
zwischen dem Mittelpunkt und dem Durchmesser dieser Scheibe einerseits und dem hohlen
Vorsprung B anderseits abführt.
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Am äußeren offenen Ende des Vorsprunges B ist ein außen gerichteter
Ringflansch Br, angeordnet und an einer geeigneten Stelle in der Länge des Vorsprunges
ist ein weiterer Ringflansch B7 vorgesehen. Zwischen den Flanschen BE und B7 und
vorteilhaft ungefähr in der Mitte zwischen ihnen sind an dem Vorsprung Naben oder
Büchsen B5 ausgebildet, jede mit einem Futter F, in denen der Kolbenbolzen G gelagert
ist und sich drehen kann. Letzterer ist vorteilhaft hohl, wie dargestellt. Er kann
aber voll sein und ist nicht starr in dem Ende der Kolbenstange H befestigt, sondern
in einem Futter H-t geführt, so daß er sich frei in dem Ende der Kolbenstange wie
auch
in den Naben Bls drehen kann. Jede Nabe B6 ragt sowohl nach innen wie etwas nach
außen aus dem hohlen Vorsprung B. Dieser ist an seiner Außenseite mit einem dritten
Ringflansch B" versehen, welcher in derselben Ebene liegt wie die Kolbenzapfenachse.
Dieser Flansch ist an den Stellen der Naben B' unterbrochen, so daß der Kolbenzapfen
eingesetzt werden kann. Der gesamte Kolben A, A mit hohlem Vorsprung B und
mit dessen Flanschen sind aus einem Stück und können aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
sein.
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Radiale Schlitze B9 sind in den Endflanschen Bs vorgesehen. Zwei Gruppen
von Löchern Bls und B11 sind, wie Abb. 5 zeigt, durch die Wand des Vorsprunges B
zwischen den Flanschen B' und BI und den Flanschen B$ und BE angeordnet, welche
zum Durchtritt von Luft und Schmiermittel dienen.
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Ein Zylinder C aus Stahl oder anderem geeigneten Material mit einwärts
gerichtetem Flansch Cl an dem einen Ende ist über das Ende des Vorsprunges B geschoben,
wobei der Innendurchmesser dieses Zylinders ein solcher ist, daß er genau um die
Umfangsteile der Flanschen Be, B7 und B8 paßt. Wie aus Abb. 5 ersichtlich, kann
der Zylinder an den .Anlagestellen mit den Flanschen etwas verstärkt sein. Der Zylinder
hat eine solche Länge, daß, wenn sein Endflansch Cl gegen den Endflansch B6 des
Vorsprunges stößt, die Innenkante des Zylinders nicht über den Flansch B7 reicht.
In dem Flansch Cl sind eine Reihe von Löchern C8 vorgesehen, entsprechend den Schlitzen
B° in dem Flansch Bs. Durch diese Löcher und Schlitze gehen Bolzen D, mittels deren
der Zylinder C starr an dem Vorsprung B befestigt ist. Jeder Bolzen D ist mit einem
Kopf Dl versehen, der so geformt ist, daß er in dem Zwischenraum zwischen der Außenwandung
des Teiles B und der Innenwand des Zylinders C liegt und eine Drehung des Bolzens
verhindert. Vorteilhaft sind an geeigneten Stellen des Zylinders C Löcher C6 für
den Durchgang von Luft und Schmiermittel vorgesehen. Der Zylinder C hat einen solchen
Gesamtdurchmesser, daß er genau in den Führungszylinder I paßt, der vorteilhaft
mit einer Auskleidung von Gegenreibungsmetall TI- versehen ist.
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Abänderungsweise kann der Zylinder C an den geeigneten Stellen verstärkt
und innen mit Gewinde versehen sein, um mit einem oder mehreren Flanschen des Vorsprunges
B, die ebenfalls dann Gewinde tragen, verschraubt zu werden. Der Zylinder kann dann
am Ende des Vorsprunges B aufgeschraubt und durch Stellschrauben oder durch Bolzen
festgelegt werden, welche durch die aneinanderstoßenden Flanschen Cl, Bs gehen.
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Der hohle Vorsprung B ist vorteilhaft innen versteift, und sein Wärmeableitungsvermögen
der Wärme aus der Kolbenscheibe A wird gesteigert durch innen angeordnete radiale
Rippen B12, die von der Außenseite der Scheibe A nach den Kolbenzapfennaben
B5 zerlaufen. Die Breite dieser Rippen nimmt dabei gegen den Kolbenzapfen zu ab.