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Kolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft einen aus zwei
oder mehreren Teilen bestehenden Kolben, insbesondere von Brennkraftmaschinen, bei
dem der Kopfteil des Kolbens mit dem Mantelteil durch gegenseitig ineinandergreifende
Vorsprünge und Ausnehmungen und gemeinsame Sicherungsringe verbunden ist. Derartige
mehrteilige Kolben sind bekannt. Gemäß der Erfindung ist der aus zwei Teilen bestehende
Kolben derart angeordnet, daß insbesondere zur Vermeidung stärkerer Wärmeübertragung
von dem Kopfteil auf den Mantelteil des Kolbens die Bolzenaugen in dem letzteren
befestigt sind und die in einer Mehrzahl vorhandenen, am Kolben ringsum verteilten
Vorsprünge bzw. Ausnehmungen mit allseitigem Spiel ineinandergreifen. Durch die
so geschaffenen Zwischenräume wird der Wärmeübertragung von dem der hohen Temperatur
der Verbrennungsgase ausgesetzten Kopfteil auf den die Bolzenaugen tragenden Mantelteil
des Kolbens vorgebeugt. Dieser letztere Teil des Kolbens bleibt somit während des
Betriebes verhältnismäßig kühler, als dies bei nicht geteilten Kolben der Fall ist,
wodurch die Teile des Kolbens (Bolzen und Lagerbüchsen) mehr geschont werden.
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Der Kalben kann auch doppelt wirkend ausgebildet sein, in welchem
Falle er zweckmäßig dreiteilig ist, derart, daß die beiden Endteile der hohen Temperatur
unterliegen, während die Kolbenstange an dem mittleren Teil sitzt. Der Erfindungsgegenstand
ist in mehreren Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt.
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Die Fig. i zeigt ein Schaubild der beiden Teile eines Kolbens gemäß
der Erfindung und Fig. 2 ein gleiches Bild der zusammengebauten Teile. Fig. 3 ist
ein Achsenschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Kolbens für.einen doppelt wirkenden
Zylinder einer Brennkraftmaschine, der aus zwei einzelnen ineinandergleitenden Kolben
besteht. Fig. ,¢ zeigt einen Kolben aus zwei Teilen ähnlich dem der Fig.2 mit einer
besonderen Form der Vorsprünge und Ausnehmungen.
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Wie die Zeichnung erkennen läßt, sind die beiden Kolbenteile an den
zusammenstoßenden Verbindungsstellen ringsum mit abwechselnden Vorsprüngen bzw.
Ausnehmungen und dazwischen verbleibenden Zwischenräumen versehen, derart, daß die
Vorsprünge des einen Teiles in die Aussparungen des anderen Teiles hineinpassen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. i und 2 ist der Stirnteil des Kolbens i mit den
Vorsprüngen 5 und den Ausnehmungen 7 versehen, während der Mantelteil 2 des Kolbens,
an welchem die Bolzenaugen der Kolbenstange 3 sitzen, mit entsprechenden Vorsprüngen
6 und dazwischen befindlichen Ausnehmungen 8 versehen ist. Die Vorsprünge 5 und
6 sind außen an der Seite ringsherum mit Nuten g bzw. io versehen, welche bei zusammengesetztemKolbenteil
i und 2 in einer Linie verlaufen und zur
Aufnahme eines Sicherungsringes
ii dienen, der somit die beiden Kolbenteile zusammenhält. Statt dieser Ringnut und
eines Sicherungsringes können natürlich auch mehrere derartige Nuten und Sicherungsringe
vorgesehen sein. Die Breite der Vorsprünge 5 und 6 ist geringer als die der Ausnehmungen
7 und 8, und ebenso ist die Höhe der Vorsprünge geringer als die Tiefe der Ausnehmungen.
Hierdurch ist, wie Fig. 2 erkennen läßt, zwischen den beiden Kolbenteilen i und
2 ein um den ganzen Kolbenumfang laufender Zwischenraum geschaffen, welcher einen
ge-,vissen Widerstand gegenüber einer, Wärmeübertragung von dem Kopfteil i auf den
anderen Kolbenteil 2 bietet. Dies ist aus dem Grunde wichtig, weil der Kopfteil
i des Kolbens der höheren Temperatur ausgesetzt ist, welche somit nur zu einem verhältnismäßig
geringen Teil auf den Mantelteil 2 des Kolbens übertragen werden kann, an welchem
die Bolzenaugen für die Kurbelstange 3 sitzen.
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Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist der Erfindungsgegenstand an einem
Kolben für eine doppelt wirkende Brennkraftmaschine dargestellt. Dieser Kolben besteht
aus zwei doppelt wirkenden Kolben, von denen einer im andern angeordnet ist. Der
innere Kolben bewirkt durch seine Bewegung im äußeren Kolben die Verteilung der
Spülluft. Der Durchgang der Spülluft geht dem Durchtritt der Kühlluft voran, welche
nicht in den Zylinder gelangt, sondern unmittelbar aus dem äußeren Kolben wieder
austritt.
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Gemäß der Erfindung besteht der äußere Kolben aus drei Teilen, nämlich
dem mittleren Körper i i' und den beiden Kopfteilen 12, die den Verbrennungskammern
des Zylinders zugekehrt sind. Der innere Kolben besteht aus zwei Teilen: dem mittleren
Körper 13, der durch die hohle Kolbenstange i 5 verlängert ist, und dem oberen Teil
14. Der Kolbenkörper i i' ist mit seiner Kolbenstange 16 durch eine Anzahl Rippen
17 verbunden, welche durch Öffnungen 18 in den Wänden des Körpers 13 des inneren
Kolbens hindurchtreten, welche die relative Bewegung desinneren, und äußeren Kolbens
gestatten. Die Endteile 12 des äußeren Kolbens sind hohl und stehen mit der hohlen
Kolbenstange 15, durch welche die Kühl-, Spül- und Verbrennungsluft eintritt, in
dauernder Verbindung. Im Innern des äußeren Kolbens zwingen Leitrippen i g die Kühlluft,
einen Umweg zu machen, wobei diese die heißen Wände der Teile 12 bestreicht, bevor
die Luft durch die Öffnungen 2o in den kreisförmigen Raum 21 gelangt, dieser kommt
im Laufe der Bewegung des äußeren Kolbens gegenüber den Austrittsöffnungen des Zylinders
zu liegen, um die Kühlluft nach außen treten zu lassen. Die Rippen 22 gestatten,
den- Wärmeaustausch zwischen der Kühlluft und den Endflächen des Kolbens zu erleichtern.
Die Spül- und Verbrennungsluft tritt dagegen vom Kolben durch die Öffnungen 23 in
die Verbrennungskammern ein, wenn diese von dem inneren Kolben freigegeben sind.
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Durch vorliegende Erfindung ist der Zusammenbau des inneren und des
äußeren Kolbens erleichtert.
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Die Verbindungsringe der Teile i i und 12 sind in der Fig. 3 mit 24
bezeichnet und der Verbindungsring der Teile 13 und 14 mit 25. Aus der Figur ist
weiter ersichtlich, wie diese Ringe mit einem gewissen seitlichen Spiel in ihren
Vertiefungen liegen. Der Zusammenbau ist aus der Fig. 3 für die Teile 13 und 14
ersichtlich. Der Teil 13 des inneren Kolbens besitzt Vorsprünge 26 und der Teil
14 Vorsprünge 27. Jeder der Vorsprünge der beiden Teile greift mit Spiel in die
Ausnehmungen ein, die sich zwischen den Vorsprüngen des anderen Teiles befinden.
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Die Herstellung von Kolben aus mehreren Teilen gemäß der Erfindung
bietet noch den Vorteil, daß sich solche geteilten Kolben leichter herstellen lassen
als aus einem einzigen Stück.
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Die Fig.4 zeigt eine besondere Ausführungsform von Ausnehmungen und
Vorsprüngen für den Zusammenbau der Teile eines Kolbens, wodurch dem Ganzen ein
größerer Widerstand gegenüber den Kräften gegeben wird, die vom Kolben übertragen
werden. Gemäß dieser Anordnung sind dieVorsprünge und Ausnehmungen nicht rechteckig,
sondern trapezartig ausgebildet, wobei die Vorsprünge 28 des Kolbenkopfes ihre größte
Basis auf der Seite der Verbrennungskammer zu liegen haben, während die Vorsprünge
29 des Kolbenmantels ihre größte Basis auf der entgegengesetzten Seite haben, also
von der Verbrennungskammer abgekehrt sind. Auf diese Weise werden die durch die
Gase in der Verbrennungskammer auf die Oberfläche desKolbens ausgeübten Drücke auf
den Verbindungsring über eine größere Oberfläche desselben übertragen. Der Verbindungsring
überträgt die Kräfte seinerseits auf den Kolbenkörper mit einer größeren Oberfläche
als im Falle rechtwinkliger Vorsprünge und Ausnehmungen. Hierdurch ist die Gefahr
eines Bruches der Verbindungsringe um ein beträchtliches verringert.