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Kolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit geschlitztem federnden
Kolbenmantel Die Erfindung bezieht sich auf einen insbesondere für Brennkraftmaschinen
bestimmten Kolben mit geschlitztem federnden Kolbenmantel, der sich vom unteren
Ende an, das einen größeren Durchmesser-als der Zylinder besitzt, zum oberen Ende
hin auf Zylinderdurchmesser verjüngt.
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Bei den bekannten Kolben dieser Art hat der Kolbenmantel auf seiner
ganzen Länge die gleiche Wandstärke. Infolgedessen wird der Mantel, wenn er beim
Einsetzen in den Zylinder an dem am Kolbenkopf liegenden Ende, welches wegen der
Kolbenbolzenlager steifer als das untere Ende ist, zusammengepreßt wird, sich an
seinem unteren Ende von der Zylinderwand abheben, d. h. der Kolben wird eine ungleichmäßige
Führung haben und klopfen.
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Dieser I` achteil ist bei dem Kolben der Erfindung nicht mehr vorhanden.
Gemäß derselben besitzt der Kolbenmantel eine vom unteren zum oberen Ende hin allmählich
sich verringernde Wandstärke, wodurch eine Kegelform geschaffen und ein gleichmäßiges
Anliegen des Mantels an der Zylinderwand erzielt wird.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt,
und zwar zeigt: Abb. i einen Längsschnitt durch den Kolben nach Linie i-i der Abb.
2, wobei ein Zylinder punktiert angedeutet ist, Abb. 2 einen Längsschnitt durch
den Kolben in einem gewöhnlichen Zylinder nach Linie 2-2 der Abb. i und Abb. 3 einen
Querschnitt durch den Kolben nach Linie 3-3 der Abb. 2.
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Der Kolben besitzt einen Kopf io, der innen mit Verstärkungsstegen
i i und außen mit Ringnuten 12 zur Aufnahme der üblichen federnden Kolbenringe 13
versehen ist. An den Kopf schließt sich der Mantel 1q. an, jedoch sind zwischen
dem letzteren und .dem Kopf an gegenüberliegenden Stellen Seginentschlitze 15
vorgesehen, welche Stege 16 zwischen sich stehen lassen. An den Stegen bildet
der Kolbenmantel parallele Seitenplatten 17, die sich als Sehnen- zum Mantelzylinder
erstrecken und an ihren unteren Enden frei sind. In den Platten 17 sind an gegenüberliegenden
Stellen die Kolbenbolzenlager 18 gebildet, welche durch Rippen i g verstärkt sind.
Der I@olbenmantel besitzt an einer Seite einen diagonalen Schlitz 2o, der gewöhnlich
von gleichmäßiger Breite ist. . Er geht von der unteren Mantelkante aus und mündet
mit seinem oberen Ende in einen der Schlitze 15. Auf diese Weise ist der Mantel
auf seiner ganzen Länge geteilt. Da der Mantel außerdem aus federndem Metall hergestellt
ist, ist er nachgiebig. Mit anderen Worten kann der Mantel an seinem Umfang zusammengezogen
und dadurch unter Spannung gesetzt werden, daß der Mantel in dem zusammengezogenen
Zustand
das Bestreben hat, seinen normalen Durchmesser anzunehmen. Zur Herstellung des Kolbens
kann irgendein geeignetes Metall oder eine Metallegierung von der erforderlichen
Federkraft verwendet werden. Der Mantel besitzt nahe seinem unteren Rande eine ringförmige
Schmiernut 21.
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Wie aus Abb. i ersichtlich ist, die den Kolben in einem punktiert
angedeuteten Zylinder darstellt, verjüngt sich der Mantel 1q. von seinem unteren
Ende aus, welches mit Bezug auf die Zylinderbohrung im Durchmesser ein gewisses
Übermaß hat, nach oben hin, wo er an einer bestimmten Stelle denselben Durchmesser
wie die Zylinderbohrung hat. Der Kolben hat demnach die Gestalt eines abgestumpften
Kegels. Auf die Tatsache, daß der Kolbenmantel in seinem unteren Teil entgegen dem
üblichen Untermaß ein gewisses Übermaß hat, wird besonders hingewiesen. In der Praxis
wird der Kolben zuerst roh hergestellt und dann auf die gewünschte Kegelform abgedreht
oder abgeschliffen. Der Kegel beginnt an seinem unteren Ende mit einer Größe von
einigen Tausendstel Zoll über Zylinderweite und endet auf Zylinderweite etwa an
den unteren Kanten der Schlitze 15 oder in einer Ebene, die ein kurzes Stück
unterhalb der Schlitze liegt. In Abb. i ist die kegelige Erweiterung des Kolbenmantels
nach unten hin übertrieben dargestellt.
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Aus den Abb. 2 und 3, die den Kolben in einem gewöhnlichen Zylinder
23 zeigen, ist ersichtlich, daß der untere. Teil des Kolbenmantels 1d. von der Zylinderwand
zusammengezogen gehalten wird. Da der Kolbenmantel an seinem oberen Ende ungefähr
Zylinderweite hat und außerdem durch die Stege 16 versteift ist, ist die Zusammenziehung
des Mantels an seinem oberen Ende nicht wesentlich. Vom oberen zum unteren Ende
hin nimmt aber die Zusammenziehung des Mantels entsprechend der Kegelform zu, so
daß der Druck des Mantels gegen die Zylinderwand von seinem oberen zum unteren Ende
hin allmählich stärker wird. Auf diese Weise legt sich der Kolben dicht gegen die
Zylinderwand an und ein etwa eintretender Verschleiß der Wand des Zylinders oder
des Kolbens wird dadurch ausgeglichen, daß der Kolbenmantel sich ausdehnt und somit
für ein ständiges Anpassen der beiden Teile aneinander sorgt. Ein geschlitzter Kolben
von durchgehend zylindrischer Gestalt und einem größeren Durchmesser als die Zylinderbohrung
würde den Zweck der Erfindung nicht erfüllen. Denn wenn ein solcher Kolbenmantel
beim Einschieben des Kolbens in den Zylinder sich auf Zylinderweite zusammenziehen
würde, so würde die Zusammenziehung an seinem unteren Ende stärker sein und unter
Zylinderweite gehen. Dieses kommt daher, daß der Kolbenmantel an seinem oberen Ende
stets durch den Kolbenkopf verstärkt und versteift ist, während sein unteres Ende
vollständig frei ist. Demgemäß wird ein auf das obere Ende des Kolbenmantels ausgeübter
Druck, durch den der letztere auf Zylinderweite zusammengezogen wird, stets ein
stärkeres Zusammenziehen des unteren Kolbenmantelendes bedingen. Dieser Nachteil
wird gemäß der Erfindung dadurch verhütet, daß der Kolbenmantel in der beschriebenen
Art kegelförmig gestaltet ist, wobei die Konstruktion derart ist, daß der Kolbenmantel
sich mit seinem unteren Ende mit dem höchsten Druck gegen die Zylinderwand legt,
während dieser Druck zum oberen Kolbenmantelende hin allmählich abnimmt.
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Wenn der Kolben neu eingebaut wird, wird er sich zunächst ziemlich
stramm in dem Zylinder bewegen. Wie sich gezeigt hat, findet aber durch die Verbrennungshitze
am oberen Ende des Kolbens eine Art Warmbehandlung des Kolbens statt, so daß sich
der Kolben, nachdem er eingelaufen ist, der genauen Form des Zylinderinnern anpaßt
und dann leicht und geräuschlos in dem Zylinder läuft. Ein Lockern des Kolbens im
Zylinder kann nicht eintreten, denn der Kolbenmantel dehnt sich j e nach den Umständen
derart aus, daß er stets dicht gegen die Zylinderwand anliegt. Auch bei alten Zylindern,
die mehr oder weniger ausgeschlissen sind, läßt sich der vorliegende Kolben mit
Vorteil einbauen, weil er sich auch in solchen Zylindern nach einer kurzen Laufdauer
dem Innern des Zylinders genau anpaßt.