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Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich
auf Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen, bei denen der sich an den Kopfteil
anschließende Mantel durch Quer- und Längsschlitze in Hohlzylinderabschnitte geteilt
wird, die untereinander und mit dem Kopfteil verbunden sind. Diese Verbindungsteile
sind bei den bekannten Kolben aus dem gleichen Material. wie der Kolben durch Guß
hergestellt. Durch diese Aufteilung des Kolbenmantels in Hohlzylinderabschnitte
und ihre Verbindung untereinander und mit dem Kopfteil durch Bügel oder Verbindungen
aus Kolbenmaterial soll der Einfluß der Betriebstemperatur auf die Ausdehnung des
Kolbenschaftes ausgeschaltet und ein Festklemmen des Kolbens im Zylindermantel währenddes
Betriebes bzw. ein Klappern des Kolbens beim Anlassen der Maschine verhütet werden.
Dieser Zweck wird aber bei den bekannten Ausführungen nur ungenügend erreicht, da
die bei den bekannten Kolben vorgesehenen Federbügel aus gleichem Material wie der
Kolben selbst bestehen und das Leichtmetall bei den vorkommenden hohen BetriebstLmperaturen
seine Elastizität verliert, so daß die Federung nicht in dem erforderlichen Maße
aufrechterhalten bleibt. Auch bei der Anordnung einer sogenannten Freifläche, die
einige bekannte Ausführungen zusammen mit der Aufteilung des Kolbenmantels durch
Quer- und Längsschlitze und die Verbindung der Mantelabschnitte untereinander und
mit dem Kopfteil durch aus dem gleichen Material wie der Kolben bestehende Federbügel
an den rechtwinklig zu den Druckseiten des Kolbens liegenden Flächen der Hohlzylinderabschnitte
aufweisen, ist der vorerwähnte Nachteil vorhanden.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wird daher gemäß der Erfindung für
die die Hohlzylinderabschnitte des Kolbenmantels verbindenden Bügel richtiges Federmaterial
gewählt, und es werden die Hohlzylinderabschnitte an ihren Aufteilungslängsschlitzen
nur oben und unten durch schmale Verbindungsfedern miteinander verbunden. Außerdem
wird an den Flächen der Hohlzylinderabschnitte, die mit dem Kopfteil unmittelbar
verbunden sind und. in denen der Kolbenzapfen gelagert ist, eine an sich bekannte
sogenannte Freifläche vorgesehen. Durch diese Ausbildung des Kolbenmantels wird
eine weitgehende Ausschaltung des Einflusses der Betriebstemperatur auf die Ausdehnung
des Kolbenschaftes erreicht.
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Es ist zwar auch bekannt, die Hohlzylinderabschnitte des Kolbenmantels
durch Federbügel miteinander zu verbinden, die aus anderem Material als der Kolben
selbst bestehen. Hierbei erstrecken sich aber die federnden Bügel über die ganze
oder nahezu
ganze Länge der Aufteilungslängsschlitze, und außerdem
sind die Hohlzylinderabschnitte teilweise mit dem Kopfteil noch durch gleiches Material
verbunden. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Mantelabschnitte nicht den
in der Länge des Kolbenmantels verschieden auftretenden Anlagedrücken auch verschieden
folgen können.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Abb. i und a zeigen je einen Längsschnitt durch einen Kolben der Erfindung
in zwei zueinander senkrechten Ebenen.
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Abb. 3 ist die zugehörige Seitenansicht. Abb. q. und 5 sind Schnitte
nach A-B und C-D der Abb. 3.
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Nach den Abb. i bis 5 ist der Mantel des aus Leichtmetall bestehenden
Kolbens mit dem Kolbenkopf a durch Querschlitze e und Längsschlitze f in Hohlzylinderabschnitte
b und d geteilt. Die Abschnitte b hängen mit dem Kolbenkopf unmittelbar
zusammen und besitzen Bolzenaugen c zur Aufnahme des Kolbenbolzens. Die Abschnitte
d liegen an den Druckseiten des Kolbens und sind von dem Kolbenkopf vollständig
getrennt. Zwischen den Bolzenaugen c und dem Kolbenkopf rz sind Rippen na und ia
zur Verstärkung vorgesehen. Die Verbindung zwischen den Hohlzylinderabschnitten
b und d stellen je zwei an den Aufteilungslängsschlitzen oben und
unten angeordnete schmale Federbügella her, die vorzugsweise aus Plattenmaterial
ausgestanzt und in entsprechender Weise gebogen sind. Die Federn lz können auch
aneinanderliegend angeordnet sein. Auch kann die Breite und Stärke und das Material
der einzelnen Federn verschieden sein. An den Enden sind die Federn h mit Öffnungen
oder Zungen versehen, die beim Abkühlen des umgossenen Leichtmetalles durch dessen
Zusammenziehung eine feste Verbindung mit den Federn k und den Hohlzylinderabschnitten
b
und d herstellen, ohne die gewünschte Wirkung dieser Teile zu beeinträchtigen.
Die Federbügel h bestehen zweckmäßig aus natürlich federndem Stahl, z. B. V:2 A,
oder aus anderen federnden Metallegierungen, z. B. Berylliumbronze, in allen Fällen
aber aus anderem Material, als der Kolben selbst es besitzt.
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Die rechtwinklig zu den Druckseiten des Kolbens liegenden, mit dem
Kopfteil unmittelbar zusammenhängenden Hohlzylinderabschnitte sind von dem Kopfteil
ab ganz oder teilweise mit einer sogenannten Freifläche p versehen, d. h. derart
abgearbeitet, daß ein Anliegen der Abschnitte mit diesen Flächen an der Zylinderwandung
bei allen Temperaturen nicht erfolgen kann. Die Freifläche p kann durch exzentrisches
Fräsen, Drehen oder Schleifen des Kolbenschaftes oder beim Gießen des Kolbens gebildet
werden. Sie kann sich auch auf einen Teil der an den Druckseiten des Kolbens liegenden
Hohlzylinderabschnitte erstrecken.
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Die Anlage der mit dem Kopfteil unmittelbar zusammenhängenden Abschnitte
an ihrem unteren Ende an der Zylinderwandung bei nur teilweiser Freifläche kann
ein Klemmen des Kolbens im Betrieb nicht verursachen, da an diesen verhältniemäßig
weit von dem Kopfteil entfernt liegenden Stellen der Abschnitte schon eine ausreichende
Federung derselben vorhanden ist.
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Die an den Druckseiten des Kolbens liegenden Mantelabschnitte können
aus einem anderen Material bestehen als die rechtwinklig zu den Druckseiten liegenden,
mit dem Kolbenkopf zusammenhängenden Abschnitte.