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Kolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen Die vorliegende Erfindung
betrifft Kolben, insbesondere solche für Brennkraftmaschinen, bei denen der Kopf,
die daran anschließenden Halsteile und der damit verbundene; aus einem Paar gegenüberliegender
Tragflächen bestehende Mantel zweckmäßig aus Leichtmetall bestehen und hei denen
zwischen den Mantelflächen ein Paar Versteifungen aus einem Baustoff von kleinerem
Ausdehnungskoeffizienten angebracht sind, die mit den Halsteilen in Verbindung stehen
-und an dienen beiderseits gegossene Rippen entlanglaufen.
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Das Haupterfindungsmerkmal besteht darin, daß die an der Außenseite
der Versteifungen befindlichen Rippen einen anderen Querschnitt und demzufolge eine
andere Zugkraft bei Zusammenziehungen besitzen als die an der Innenseite der Versteifung
vorgesehenen Rippen, Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden
Beschreibung hervor, in welcher besonders zweckmäßige Ausführungsbeispiele beschrieben
sind. Es können jedoch auch verschiedene Abänderungen getroffen werden, ohne daß
man sich von dem grundsätzlichen Erfindungsgedanken entfernt.
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In den Zeichnungen stellt Abb. i eine Seitenansicht des Kolbens gemäß
der vorliegenden Erfindung dar; . Abb. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-2 gemäß Abb.
i; Abb. 3 ist ein Schnitt durch die Versteifung und die Verbindungs.rippen;-Abb.
q. ist eine Seitenansicht einer andieren Ausführungsform; Abb. 5 ist eine Seitenansicht
einer dritten Ausführungsform; Abb. 6 ist ein Schnitt nach Linie 6-6 gemäß der Abb.
q..
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In den Abbildungen bezeichnet io den Kolbenkopf, der vorzugsweise
aus Leichtmetall, z. B. aus einer Aluminiumlegierung, gebildet ist. i i sind die
aus einem Stück bestehenden, sich an den Kopf anschließenden Halsteile, in denen
Bolzenäugen 12 vorgesehen sind. Der Mantel, der ebenfalls aus Leichtmetall hergestellt
sein kann, besteht aus einem .unteren ringförmigen Teil 13 und von diesem
aufwärts sich erstreckenden Tragflächen 1q., die in bestimmtem Abstande voneinander
durch ein Paar Versteifungen 15 gehalten werden, welche aus einem Baustoff mit kleinerem
Ausdehnungskoeffizienten als dem der Halsteile bestehen, z. B. aus Stahl.
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jede Versteifung ist ein plattenförmiger Körper,- der in der Mitte
die öffnung 16 für die Bolenaugen besitzt. Die Vergteifung ist an den Kanten oben
und unten mit Zungen 23 versehen, damit sie fest in dem Halsteil verankert werden
kann.
Der untere ringförmige Mantelteil 13 ist unter jedem
Bolzenauge wie bei 22 geschlitzt, wodurch getrennte freie Abschnitte 2¢ entstehen.
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Jede Tragfläche 14 ist mit den Halsteilen durch Rippen 25, 26, die
mit dem Halsteil i i und den Teilen 1q. einheitlich gegossen sind, verbunden. Die
an der Innenseite der Versteifung vorgesehenen Rippen 26 sind stärker als die Rippen
25 an der Außenseite der Versteifung. Durch diese Anordnung kann sich der Kolben
am Durchmesser A-A schneller ausdehnen als am Durchmesser B-B, wenn er auf Arbeitstemperaturen
erwärmt ist.
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Die Ursache dieser Wirkung liegt darin, daß beim Abkühlen des Kolbens
nach dem Gießen die stärkere Rippe 26 kräftiger nach innen zieht als die Rippe 25
und infolgedessen der Durchmesser A-A schneller sich zusammenzieht als der Durchmesser
B-B. Beim Erhitzen tritt nun die umgekehrte Wirkung ein, woraus der Vorteil gezogen
wirdi, daß der Kolbenmantel gleichmäßiger an der Zylinderwandung anliegen kann,
als es ohne diese verschiedenartige Wirkung der Rippen möglich sein würde.
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Es wäre auch möglich, die stärkere Rippe an der Außenseite der Versteifung
anzuordnen, nämlich dann, wenn es in irgendeinem Falle erwünscht wäre, daß bei Erwärmung
des Kolbens durch den Betrieb der Durchmesser A-A sich langsamer ausdehnen soll
als der Durchmesser .Ü-B. Ohne die Teile 25 und 26 dehnt sich der Durchmesser A-A
weniger schnell aus als der Durchmesser B-B: Das trifft auch zu, wenn die Rippe
25 gleich. stark ist wie die Rippe 26. Durch genaues Aufeinanderabstimmen der Querschnitte
der Rippen läßt sich ,eine gleichmäßige Ausdehnung der beiden Durchmesser A-A und
B-B erreichen. Eine ganz wenig .schnellere Ausdehnung des Durchmessers A-A im Vergleich
zum Durchmesser B-B gewährleistet den besten Erfolg für ein gutes Arbeiten und Anpassen
des Kolbens im Zylinder.
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Der Querschnitt der Rippen 25, 26 kann auch unter Beibehaltung der
gleichen Höhe durch Abweichung in der Dicke eine Änderung erfahren.
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In der Ausführungsform gemäß Abb. q. erstrecken sich die Rippen 25
und 26 abwärts und gehen in, die freien Abschnitte 24 über. Durch diese Anordnung
wird die unabgestützte Länge der Abschnitte 24 verkürzt mit dem Vorteil, daß sie
dadurch widerstandsfähiger werden und leichter zu bearbeiten sind. Außerdem wird
dadurch die Ausdehnung des Mantels an dem durch die Abschnitte an gegenüberliegenden
Seiten des Mantels gehenden Durchmesser zwangsläufiger, wodurch der Kolben eine
bessere Stütz von der Seite her in dem Zylinder erhält.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jede Versteifung durch zwei getrennte
vollständig Streifen aus dem Mantelmetall festgehalten (vgl. Abb. 6). Eins dieser
Metallbänder umgibt den über der Öffnung 16 liegenden Teil der Versteifung und je
eins wird durch ein Paar Rippen 25 und 26 gebildet.
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Gemäß der in Abb. 5 gezeigten Anordnung erstreckt sich eins dieser
Rippenpaare nach der Seite (wie in Abb. i), während das an= dere Rippenpaar sich
abwärts erstreckt (wie in Abb. q.). In diesem Falle sind die in der Mitte zwischen
den Punkten 27 und 28 liegenden Schlitve 22 (Abb. 5) in verschiedenem Abstands auf
dem ringförmigen Teil 13 angeordnet.