DE394166C

DE394166C - Kolben, insbesondere Leichtmetallkolben fuer Verbrennungsmotoren

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Publication number: DE394166C
Application number: DEW63255D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1925-01-08

Description

Kolben, insbesondere Leichtmetallkolben für Verbrennungsmotoren. Kolben für Verbrennunsmotoren. insbesondere solche, welche ans' Legierungen aus Aluminium und Magnesium bestehen, müssen wegen der großen M'ärnieausdehnung dieser Materialien mit sehr viel Spiel im Durchmesser gegenüber der Zylinderwand ausgeführt werden, um bei hoher Drehzahl und starker Erwärmung ein Festfressen derselben zu verhüten. Dieses große Spiel ermöglicht es, daß der Kolben im Betriebe im kalten Zustande sich seitlich bewegen kann, und zwar tritt diese Bewegung fast ausschließlich senkrecht zum Kolbenbolzen ein. Diese verursacht ein klapperndes Geräusch und bringt eine große Abnutzung des Kolbens und der Zylinderbahn mit sich. Am oberen Teil des Kolben-, werden die Bewegungen gedämpft durch die Kolbenringe, welche eine lose Verbindung zwischen Zylinder und Kolben schaffen.
Es war versucht worden, um diesen fibelstand zu beseitigen, den Kolbenmantel unrund auszuführen, und zwar derartig, daß der Durchmesser des Kolbens senkrecht zum Kolbenbolzen größer ausgeführt wird wie. in Richtung der Koli,enbolzenacbse. Der KrJ-benmantel wurde hierbei elastisch ausgeführt, so daß er bei Erwärmung sich an die Zylinderwand anpressen konnte. Diese Konstruktionen haben den Nachteil, daß sie, um ein Anschmiegen an der Zylinderwand zu gewährleisten, zu schwach ausgeführt werden müssen und trotzdem unzulässige Anpressungsdrücke an der Zylinderwand erzeugen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Konstruktion, bei welcher in kaltem Zustande eine Deformation und Spannung im Kolben hervorgerufen wird, welche bei Erwärmung des Kolbens verschwindet, wodurch bewirkt wird, daß das Spiel des Kolbens gegenüber der Zylinderwand senkrecht zum Kolbenbolzen für «-armen und kalten Kolben annähernd gleich bleibt.
Abb. r beiliegender Zeichnung zeigt einen Kolben a, bei welchem in demselben mit konischem Gewinde ein Ring b eingeschraubt ist. Das Gegengewinde im Kolben für den Ring b ist jedoch nicht über dem ganzen Umfange durchgeführt, sondern es sind Teile desselben, und zwar vollständig an den 1o1-Lenbolzenaugen und zweckmäßigerweise teilwei e auch an den Stellen senkrecht zur Koll:enbolzenachse, ausgefräst, so dal.s nur die Erhchungen r in Abb. 5 bis io stehenbleiben, «-elche sich gegen den Ring b prei-=en. Die Ausfräsungen können ztveclzmälig auch so ausgeführt «-erden, daß nicht an jeder Seite, Geie in Abb. ;, zwei Zacken stehenbleiben, sondern nur ein einzelner Zacken bzw. eine Anlagefläche des Gewindes über einen Teil der Kolbenbreite.
Der Zweck dieser Konstruktion ist folgender: Der Kolben wird mit normalcm Spiel, wie notwendig, hergestellt und es wird der Ring b mit Hilfe des konischen Gewindes @o weit eingeschraubt, daß eine Deformierung des Kolbens entsteht, wie dies in Abb. (, schematisch in übertriebenem -Nlal)e dargestellt ist. Der Kolbendurchmesser wird dadurch in der Richtung der Achse a-a größer wie in der Richtung b-b. Dies bringt mit sich, daß das Spiel im kalten Zustande in Richtung a-a zur Zylinderwand kleiner wird und damit seitliche Bewegungen des Kolbens verhindert werden. Der eingesetzte Ring h wird ztveckmäl@igenvei#:e aus einem Material herges;ellt, welches eine geringe spezifische Wärmeausdehnung besitzt. Dadurch und auch aus dem Grunde, weil der Ring h besser belüftet ist und mit dein Kolben nur in loser Verbindung steht, wird die Ausdehnung des Ringes h kleiner sein wie die Ausdehnung des Kolbens. Zweckmäßigerweise wird man den Ring aus Gußeisen herstellen, da Gußeisen die Eigenschaft besitzt, seine ursprüngliche Form nicht zu ändern. Es wird daher bei Erwärmung des Kolbens der Ring b sich von der Kolbenwand ein wenig ablösen, so daß der Kolben die -Möglichkeit hat, in seine runde Form zurückzukehren, und er wird in heißem Zustande seine ganz normale Form annehmen und wie ein normal hergestellter Kolben arbeiten.
Es ist natürlich auch möglich, daß der Ring bei Abnutzung des Kolbens dazu benutzt «-erden kann, den Kolben durch Anspannen zu deformieren und ihn zur Anlage an die Zylinderwand zu bringen und auf dieseln Wege die Kolben auch dann noch verwenden zu können, wenn dieselben bei normaler Ausführung durch zu großes Spiel unbrauchbar wären. Die Einsetzung des Ringes muß nicht mit Gewinde erfolgen, sondern derselbe kann auch stramm eingepreßt werden, wie dies in Abb.2 dargestellt ist. Zweckmäßigerweise können, wie gezeichnet, zwei oder mehrere Ringe oder, wie in Abb. .1 dargestellt, Stützen s verwendet werden. Die Ausführung mit Stützen, wie in Abb. ¢, hat den Vorteil, daß der notwendige Druck zur Deformation des Kolbens mit kleinen Querschnitten des eingesetzten Teiles erreicht werden kann und somit die Konstruktion leichter wird.
Um die Deformation des Kolbens zu erleichtern; ist es unter Umständen zweckmäßig, die untere Bahn des Kolbens vom oberen Teil des Kolbens zu trennen, und beide können entweder fest aus einem Stück hergestellt werden, wobei nur der Teil d auf den Kolbenbolzen tragend wirkt, während der äußere Teil f sich frei bewegen kann. Die Verbindung f mit d kann auch durch Verschrauben erfolgen, wie in Abb. 3 angedeutet.
Abb.8 bis io zeigen eine besondere Ausführung obiger Konstruktion. Da bei bestimmten Materialien evtl. zu befürchten ist, daß bei Erwärmung des Kolbens die Deformation auch dann noch vorhält, wenn sich der Ring ablöst, so ist es zweckmäßig, den Kolben, wie in Abb.8 gezeichnet, so herzustellen, daß sein Durchmesser in der Achse des Kolbenbolzens b-b größer ist wie senkrecht dazu in der Achse a-a.
In Abb.9 ist gezeigt, wie der Kolben im kalten Zustande so weit deformiert wird, daß Durchmesser a-a größer wird wie b-b. Abb. io zeigt den Kolben, im warmen Zustande und es wird die durch den Ring evtl. hervorgerufene bleibende Deformation aufgehoben durch die von vornherein ovale. Herstellung, wie Abb. 8 zeigt.
Die Wahl der Zacken c kann derart erfolgen, daß die Deformation des Kolbens eine für die Anlage an den Zylinder günstige Form annimmt. Die richtige Deformation des Kolbens beim Verspannen kann durch Bohrungen ä, wie in Abb. 9 bis io angedeutet, durch Schlitze oder Rillen, h, wie in Abb. q., im Kolbenmantel unterstützt oder zweckmäßig gestaltet werden.
Die Einsetzung der Deformationsteile kann zweckmäßi.gerweise so erfolgen, daß der Kolben mit richtigem Spiel fertiggestellt wird, die Deformationsteile so hergestellt werden, daß sie in den Kolben dann genau passen, wenn derselbe erwärmt wird. Bei der Abkühlung wird der Kolben dann in der Richtung senkrecht zur Kolbenbolzenachse größeren Durchmesser haben wie in. Richtung der Kplbenbolzenachse. Bei Einsetzung der Stützen wird man zwischen Kolben und Stützen eine Temperaturdifferenz wählen, welche gleich der Temperaturdifferenz im Betriebe ist oder größer, um eine Verspannung zu erzielen und das elastische Nachgeben der Verspannungsteile auszugleichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kolben, insbesondere Leichtmetallkolben für Verbrennungsmotoren mit Einrichtung zum Verhindern des Klapperns durch Vergrößerung des Kolbendurchmes= sers senkrecht zur Kolbenbolzenachse, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kolben ein oder mehrere Ringe (b) oder Stützen (s) eingesetzt sind, die an gegenüberliegenden Teilen des Kolbenmantels angreifen, wodurch der Kolben eine unrunde Form erhält, die bei Erhitzung des Kolbens verschwindet.
2. Kolben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenmantel Bohrungen (g), Nuten oder Rillen (h) besitzt, um die Deformation zu erleichtern oder zweckmäßig zu gestalten.
3. Kolben nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannungsteile im wärmeren Kolben eingesetzt werden, wodurch bei Abkühlung der Kolben deformiert wird. q..
Kolben nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben mit einem in der Richtung der Kolbenbolzenachse größeren Durchmesser hergestellt wird als senkrecht dazu, um eine etwaige bleibende Formänderung durch die Verspannungsteile auszugleichen.
Kolben nach Anspruch 4., dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben bei seiner Bearbeitung derart verspannt ist, beispielsweise durch vorheriges Einsetzen der Verspannungsteile, daß der Durchmesser in der Richtung senkrecht zur Kolbenbolzenachse größer ist, so daß nach Entfernung der Verspannungsteile der Durchmesser senkrecht zur Kolbenbolzenachse kleiner wird wie in Richtung der Kolbenbolzenachse.
6. Kolben nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, `daß die Ver.spannungsteile gleichzeitig dazu benutzt werden, den abgenutzten Kolben senkrecht zur Kolbenbolzenachse zu erweitern und dadurch noch verwendbar zu machen.