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Kolben für Brennkraftmaschinen Für Kolben von Brennkraftmaschinen
wurde bereits vorgeschlagen, den Kolbenkopf von dem Kolbenmantel durch horizontal
angeordnete Wärmeabsperrschlitze abzutrennen und dem Kolbenmantel eine ovale bzw.
elliptische Form zu geben. Bei diesen Kolben übersteigt im Betriebe die Temperatur
des Kolbenkopfes wesentlich die des Kolbenmantels. Deshalb wird die größere Wärmeausdehnung
des Kolbenkopfes dazu nutzbar gemacht, um den oval bzw. elliptisch gestalteten Kolbenmantel
während des Betriebes derart sich deformieren zu lassen, daß eine Annäherung an
die Kreisform zustande kommt. Die mit dem Kolbenmantel zusammengegossenen Augen
für die Aufnahme des Kolbenbolzens, welche bei Leichtmetallkolben der geringeren
Materialbärte wegen besonders großen Durchmesser haben müssen, stehen jedoch einer
genauen Umwandlung des elliptischen Mantelquerschnittes zu einem kreisförmigen Querschnitt
insofern hindernd entgegen, als die Mantelteile, welche auf voller Breite mit den
Bolzenaugen zusammengegossen sind, so verstärkt werden, daß eine Formänderung im
vorgeschriebenen Sinne nicht mehr stattfinden kann. Es ist daher bei jenen Kolbenarten
bisher nicht möglich gewesen, eine Formveränderung des elliptisch gehaltenen Kolbenmantels
zu einer vollkommenen Kreisform zu erzielen.
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Demgegenüber beruht das Wesen der Erfindung in der teilweisen Abtrennung
der Kolbenbolzenaugen vom Kolbenmantel durch Anordnung geeigneter Schlitze, durch
welche der störende Einfluß der Bolzenaugen auf die Erzielung einer genauen Kreisform
des Mantels ausgeschaltet wird.
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Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsbeispiele.
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Abb. i bis 3 zeigen eine Anwendung des Erfindungsgegenstandes auf
Kolben, bei welchen bei Erwärmung eine Formänderung des Kolbenhemdes vorgesehen
ist. Das Kolbenhemd 2 ist durch Wärme absperrende Schlitze 3 gegenüber dem Kolbenkopf
i teilweise abgetrennt. Die Bolzenaugen d. sind durch Rippen 5 und 7 untereinander
sowie mit dem Kolbenkopf und dem Kolbenhemd verbunden. Wie aus Abb. 3 ersichtlich,
ist das Kolbenhemd des Kolbens oval hergestellt, und zwar so, daß der Durchmesser
D in Richtung der Achse X-X kleiner ist als der Durchmesser Dl in Richtung der Achse
Y-Y.
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Die Wirkungsweise eines solchen Kolbens ist derart, daß im Betriebe
durch die ungleiche Erwärmung eine stärkere Dehnung des Kolbenhemdes in Richtung
der Kolbenbolzenachse X-X auftritt, wodurch sich dieses der runden Form nähert.
Es tritt also eine gewollte Formänderung des Kolbenhemdes im Betriebe ein.
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Wie aus Abb. 3 ersichtlich, sind beiderseits des Kolbenbolzens zwei
Schlitze 6 vorgesehen, die parallel, zweckmäßigerweise konzentrisch, zum Kolbenhemd
angeordnet sind, so daß, wie aus Abb. i ersichtlich, die Kolbenbolzenaugen 4 nur
an ihrem unteren Teil, annähernd
in der Breite der Rippe.7, und
an ihrem oberen Teil, annähernd in der Breite der Rippen 5, Verbindung mit dem Kolben
besitzen. Würde der Kolben ohne diese Schlitze ausgeführt sein und das Bolzenlager
in voller Breite mit dem Kolbenhemd in Verbindung stehen, so würde an dem mit a
bezeichneten Punkte in ' Abb. 3 ein Herausdrücken des Kolbenhemdes an dieser Stelle
eintreten. Durch die Anbringung der Schlitze gemäß der Erfindung kann sich das Kolbenhemd
fast über den ganzen Umfang unbeeinflußt deformieren, und es wird das Auftreten
von unregelmäßigen Formen verhindert.
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Abb. q. und 5 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher das Kolbenhemd
gleichfalls durch Schlitze 6 von den Kolbenbolzenaugen teilweise abgetrennt ist.
Die Tragrippe, welche die Kolbenbolzenaugen mit dem Kolbenkopf und dem Kolbenhemd
verbindet, ist aus Gründen der Festigkeit und der Wärmeleitung so ausgebildet, daß
ihr Hauptquerschnitt die Bolzenaugen mit dem Kolbenkopf verbindet und ein entsprechend
schmäler gehaltener Teil, der Steg io sowie die Rippe 7, die Verbindung der Bolzen.augen
mit dem Kolbenhemd herstellt.
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Bei den Ausführungen des Kolbens nach den Abb. 5 bis 7 ist die Tragrippe,
welche das Kolbenbolzenauge mit dem Kolbenkopf verbindet, als Profilrippe ausgebildet.
In der Abb. 5. hat eine Rippe von doppel-T-förmigem Querschnitt Anwendung gefunden.
Der Teil io der Profilrippe stellt die Verbindung zwischen Kolbenbolzenauge und
Mantel her, während die Verbindung der Bolzenaugen mit dem Kolbenkopf durch die
übrigen Teile der Doppel-T-Rippe bewerkstelligt wird. Die schmale Rippe i i, welche
zur Erhöhung der Biegungsfestigkeit vorgesehen ist, führt senkrecht zum Kolbenboden
und verläuft längs dieses Bodens analog der in Abb. i und 2 vorgesehenen Rippe 5.
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In den Abb. 6 und 7 ist statt des Doppel-T-Querschnittes der Tragrippe
ein U-förmiger Querschnitt verwendet worden; statt einer Rippe i i finden deren
zwei Verwendung. Die Rippen i i verlaufen parallel zur Kolbenbolzenachse längs des
Kolbenbolzens und verlängern sich an den Mantelseiten des Kolbens zu zwei senkrechten
Tragrippen, welche die Kolbenbolzenaugen tragen. Die Verbindung zwischen den Kolbenbolzenaugen
und dem Kolbenmantel wird durch die Verbindungsrippe io des Tragprofils hergestellt.
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Abb. 8 und 9 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher die Kolbenbolzenaugen
vom Kolbenhemd durch zwei Schlitze 8, .die längs des Umfanges des Bolzenauges verlauf
en, teilweise abgetrenntwerden. AuchindiesemFallehatdas Kolbenbolzenauge nur oberhalb
und unterhalb des Bolzenlagers annähernd in der Breite der Tragrippe Verbindung
mit dem Kolbenhemd und dem Kolbenkopf. Bei derAusführung nach Abb. io und i i ist
das Bolzenauge vom Kolbenhemd durch den Ringschlitz 9 abgetrennt. Die Bolzenaugen
¢ sind an ihrem oberen Teil mit dem Kolbenkopf und dem Kolbenhemd nur durch die
Rippe 5 und an ihrem unteren Teil mit dem Kolbenhemd durch die Rippe 7 verbunden.
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Da die Schlitze 6 bei den Ausführungen gemäß den Abb. i bis 7 das
Kolbenbolzenlager teilweise durchschneiden, so entstehen zwei Öffnungen im Lager,
welche dem Spritzöl Eingang verschaffen, das durch den Kurbeltrieb des Motors in
den Kolben hochgeschleudert wird. Die durch Anordnung der Schlitze 6 entstehenden
Öffnungen werden auf diese Weise gleichzeitig als Schmieröffnungen für die Schmierung
des Kolbenbolzens verwendet.
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Bei den Ausführungen gemäß Abb. 8 bis ii sammelt sich in den Ringschlitzen
8 und 9 01
an, welches durch die Kolbenringe von der Zylinderwand abgeschabt
wird. Das angesammelte Öl fließt auf das Kolbenbolzenauge und von dort auf den Kolbenbolzen,
zu dessen Schmierung es beiträgt.
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Die in den Abb. i bis 7 vorgesehenen Schlitze 6 können zur Aufnahme
einer Sicherung für den Kolbenbolzen Verwendung finden, indem beispielsweise eine
federnde Gabel in diese Schlitze eingeführt wird, welche in eine eingedrehte Ringnut
des Kolbenbolzens gemäß der Wirkung eines Sprengringes einschnappt und die Verschiebung
des Kolbenbolzens in seiner Längsachse verhindert.