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Kolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen. Es wurden bereits Kolben
für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, deren Gleitteile, das sind die Teile der
Kolbenmantelfläche, die sich zu beiden Seiten der durch die Pleuelstangenzapfen
gelegten Kolbenachsialebene befinden, Schlitze enthalten, um diese Gleitteile federnd
nachgiebig zu machen und es so zu ermöglichen, die Gleitteile des Kolbens so zu
bemessen, daß sie schon im kalten Zustande in den Zylinder möglichst genau hineinpassen.
Wird dann der Kolben von seiner Arbeitsfläche her, die den Verbrennungsraum begrenzt,
erhitzt, so wird die Nachgiebigkeit der Gleitteile das Bestreben nach Ausdehnung
aufheben können. Die bisher bekannt gewordenen Kolben dieser Art sind aber trotz
der in den Gleitflächen angebrachten Schlitze nicht genügend nachgiebig, so daß
Klemmungen und Reibungen nicht völlig ausgeschlossen sind. Zweck der vorliegenden
Erfindung ist es, einen höheren Grad der Nachgiebigkeit der Gleitflächen zu gewährleisten,
ohne daß aber die Führung des Kolbens im Zylinder darunter leiden würde. Überdies
sind die Schlitze so angeordnet, daß sie die Wärme derart leiten, daß sie sich im
Kolben nicht störend fühlbar machen kann.
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Die Schlitze sind nämlich gemäß der Erfindung schräg zur Kolbenachse
angeordnet und reichen nicht ganz bis zur Kolbenachsialebene, die durch die Pleuelstangenzapfen
gelegt gedacht ist, so daß schräge Mantelbögen gebildet werden, die eine ganz besondere
Art der Formänderung unter dem Ausdehnungsbestreben des Kolbens im Zylinder zeigen
und die aber auch eine sichere Führung und-günstige Wärmeableitung ermöglichen.
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Die Abb. z und 2 zeigen zwei Aufrisse des Kolbens in zwei um 9o° gegeneinander
versetzten Stellungen. Abb. 3 ist :ein Schnitt nach 1-I der Abb. z und Abb. q. eine
Druntersieht unter den Kolben in der in Abb. a dargestellten Lage; die Abb. 5 zeigt
einen achsialen Schnitt nach der Linie II-II der Abb. 3 und Abb. 6 einen achsialen
Schnitt nach der Linie III-III der Abb. .4.
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Unterhalb der Arbeitsfläche d des Kolbens befinden sich in bekannter
Weise die Nuten b zur Aufnahme der Kolbenringe, und an diese Dichtungszone schließt
sich die Mantelfläche c des Kolbens, welche an zwei gegenüberliegenden Stellen Einbuchtungen
d enthält. In diesen Einbuchtungen d befinden sich die Lager e für den Pleuelstangenzapfen.
Die beiden Teile f der Kolbenmantelfläche, welche zu den beiden Seiten der Symmetrieebene
II-II liegen, welche durch die Achse des Kolbens und der Lager e hindurchgeht, sollen
der Einfachheit halber Gleitteile der Kolbenmantelfläche genannt werden.
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Diese Gleitteile f sind nun durch eine Anzahl von schrägen Schlitzen
g, die nicht- bis zu
der Symmetrieebene II-II reichen, derart unterteilt,
daß schräge Bögen la gebildet sind, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform
derart, daß die Scheitel dieser Bögen vom Kolbenboden a weiter entfernt sind als
ihre in die Einbuchtungen d übergehenden Wurzeln.
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Die zwischen den Bögen h und der die Nuten b enthaltenden Dichtungszone
befindlichen Stücke der Gleitteile können noch durch Systeme von Schlitzen
i, h derart unterteilt sein, daß einwärts federnde Lappen L, m
gebildet
werden.
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Wie man sieht, geht hier das Bestreben dahin, die beiden Gleitteile
f so nachgiebig zu machen, daß die Wirkung von Wärmedehnungen, welche keineswegs
verhindert werden sollen, aufgehoben werden können durch elastische, einwärts gerichtete
Deformationen. Die schrägen Bögen h dehnen sich infolge des Wärmezuflusses in der
Richtung ihrer schrägen Ebene aus, können aber gewissermaßen um ihre Wurzel als
Drehpunkt einwärts geschwenkt werden, so daß sie also nur mit einer Komponente des
durch die Dehnung hervorgerufenen Druckes die Zylinderwandung beeinflussen. Die
Stücke 1, m der Gleitteile f
können aber unmittelbar zurückgedränkt
werden, wenn sie infolge der Wärmedehnung gegen die Zylinderwandung drücken.
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Der Wärmeabfluß von, der Arbeitsfläche a des Kolbens her soll weder
durch die Schlitze g noch durch die Schlitze i verhindert oder auch nur abgeschwächt
werden, damit eben keine Wärmestauungen in dem Kolbenkopf auftreten. Die Wärmeableitung
zu den Gleitteilen, welche sich aus den Lappen 1, m und den Bögen lz zusammensetzen,
braucht die Anordnung und Richtung der Schlitze nicht behindert zu werden, weil
eben die Gleitteile so ausgestaltet sind, daß die Wärmedehnungen die Zylinderwandung
nicht schädlich beeinflussen können. Die Gleitteile f können nunmehr tatsächlich
in kaltem Zustande in die Zylinderbohrung eingepaßt werden, und wenn nachher im
Betriebe auch . Wärmedehnungen auftreten, so können Klemmungen und Ausreibungen
nicht entstehen.
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Im Bereiche der Symmetrieebene II-II braucht der Kolben nicht geführt
zu werden, weil ja die Querkräfte des Pleueltriebes nur dort wirken, wo die Gleitteile
f, f an der Zylinderwandung anliegen. Infolgedessen kann man die im Bereiche
dieser Symmetrieebene II-II liegenden Teile der Kolbenumfläche in bekannter Weise
mit Einbuchtungen d versehen, so daß also an diesen Stellen eine Nachgiebigkeit
nicht erforderlich ist, weil dort die Kolbenumfläche an der Zylinderfläche nicht
gleitet. Die Einbuchtungen, die also nicht nachgiebig gemacht zu werden brauchen,
ermöglichen es, dem Kolben die nötige Widerstandskraft trotz der Nachgiebigkeit
der Gleitteile zu geben, welche Nachgiebigkeit noch dadurch erhöht wird, daß der
Übergang von den Einbuchtungen zu den Gleitteilen viel allmählicher und sanfter
gekrümmt ist, als dies bei den Einbuchtungen bekannter Kolrenbauart der Fall ist.
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Diese Einbuchtungen haben aber ferner den Vorteil, daß durch sie eine
gewisse Luftzirkulation bei der hin und her gehenden Bewegung des Kolbens stattfinden
kann, welche zum Teil auch durch .die Enden der Schlitze g hindurch ins Innere des
Kolbens führt oder, umgekehrt, aus dem Inneren des Kolbens heraus verläuft. Auch
hierdurch wird einer übermäßigen Erwärmung des Kolbenkopfes entgegengewirkt.
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Das hier an Hand eines Ausführungsbeispi-eles geschilderte Prinzip
kann in konstruktiver Beziehung auch anders verkörpert werden; so könnten die schrägen
Schlitze auch bis zu den die Dichtungsnuten b enthaltenden Kopf durch Vergrößerung
der auf der Zeichnung veranschaulichten Anzahl geführt werden, wobei die obersten
etwas verkürzt werden müssten. Die schrägen Schlitze können auch eine anders gerichtete
Schräge aufweisen als in der Zeichnung .dargestellt.