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Geschlitzter Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen Bei Kolben
für Brennkraftmaschk-len ist es bekannt, die Kolbenbolzennaben mit deiii Kolbenboden
durch Rippen von U-förmigem Querschnitt zu verbinden. Auch ist es be-
kannt,
stegartige Wände, welche zwischen den Rippen liegen und die Seiten des U-föirnigen
Mitt,elteiles bilden, parallel laufend anzuordnen. Weiter hat man auch einen Mittelstegteil
vorgeschlagen, der von der Seitenwand des Kopfes nach dem äußeren Ende d-er Kolbenbolzennaben
herabreicht. Diese Ausführungsformen haben sich in der Praxis nicht als genügend
widerstandsfähig erwiesen.
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Die Erfindung betrifft einen geschlitzt-en Leichtmetallkolben für
Brennkraftmaschinen, dessen Bolzennaben an parallelen Stegen des .Kolbenmantels
sitzen, die sehnenartig und senkrecht zur Kolbenbolzünachse zwischen den Tragflächen
des Mantels verlaufen, und besteht darin, daß auf der Außenseite jeder Stegwand.
zwischen der Bolz#ennabe und dem Kolbenboden eine U-förmige, nach dem Kolbeninnem
zu offene Rippe sitzt und daß innerhalb dieser Rippe eine weitere Mittelrippe von
der Bolzennabe zum Kolbenboden verläuft, und sie besteht weiter darin, daß die Seitenteile
der U-förmigen Rippe nach dem Kolbenboden zu auseinanderlaufen.
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Durch diese Ausbildung wird praktisch die Widerstandsfähigkeit gegen
die im Betrieb auftretenden Beanspruchungen erheblich verbessert. ln einer beispielsweisen
Ausführungsform ist die Erfindung in den Zeichnungen be-
schrieben, und zwar
zeigen: Fig. i eine Seitenansicht eines die t:rfindung verkörpernden Kolbens, Fig.
2 zum Teil einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. i, teils in Ansicht, Fig.
3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 einen. Schnitt nach
Linie 4-4 der Fig. 3.
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Der Kolben besitzt gemäß den Zeichnungen einen Kopf io mit einem Boden
Lind einer zylindrischen Seitenwandung sowie einen Mantel i i, der parallele Stege
1 -2, ein-en unteren zylindrischen Teil 13 und Tragflächen 14 und 15 umfaßt. Die
Kolbenbolzennaben 16 werden von den Stegen 12 getragen, die schnenartig zwischen
den Tragflächen des Mantels verlaufen.
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Bei der Arbeit des Kolbens in einer Maschine wird die ganze auf den
Kolbenboden wirkende Kraft durch die Kolbenteilie auf die Pleuelstange übertragen,
welche die Bolzennaben mit dem Boden verbinden. Das Merkmal der vorliegenden Erfindung
liegt in einer verbesserten Rippenausbildung zwischen dem Boden und den beiden Bolzennahen.
Diese Abschnitte sollen ein geringstmögliches Gewicht mit einem größtmöglichen Widerstand
gegen Bruch, insbesondere gegen solche Spannungen.besitzen, welche die Bolzennaben
in
bezug auf den Boden einwärts biegen wollen. Die neutrale Achse des Abschnittes kann,
soweit es diese Spannungen b#etrifft, als in der in Fig. 4 mit strichpunktierter
Linie c.Jar.
| gestellten Linie liegend angenommen werd: |
| die rechtwinklig zur Achse der Kolbenbo |
| naben liegt. Zum Erhalt einer größt |
lichen Stärke sind die Teile so angeordnet, daß große Metallmassen zu beiden Seiten
der neutralen Achse des Abschnittes und in einem beträchtlichen Abstand von derselben
angeordnet sind. Bei der dargestellten Ausführungsform wird dieses M.erkmal durch
die nachstehende Rippenanordnung erhalten.
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Auf der Außenseite jeder Stegwand sitzt eine U-förmige nach dem Kolbeninnern
zu offene Rippe 17. Das breite Ende derselben ist mit der Seitenwandung des Kopfes
verbunden, während das untere Ende der Rippe 17 am äußeren Ende der Bolzen-naben
angebracht ist; die Rippe, 17 liegt außerhalb der neutralen Achse. Die sich zwischen
dem Kopf und der Bolzennabe erstreckenden Teile der Sehnenstege 12 liegen einwärts
von der neutralen Achse (Abb. 4). Eine mittlere Verstärkungsrippe 18 erstreckt sich
längs der Innenwandung der Rippe 17 von der Nabe zum Kolbenboden, setzt sich längs
der Innenwandung des Kolbenbodens fort und verläuft dann abwärts längs der Rippe
17 auf der gegenüberliegenden Kolbenseite. Z-wei schräg verlaufende Seitenteile
ig der U-förmigen Rippe' erstrecken sich von der Bolzennabe längs der Seitenwandung
des Kopfes bis zum Boden; diese Rippen erstrecken sich nach Verbindung mit dem Steg
12 noch weiter einwärts, um eine zusätzliche Metallmenge zu ergeben, welche
sich in einem Abstand einwärts von der neutralen Achse befindet. Diese Anordnung
ergibt einen größtmöglichen Widerstand gegen Druck- und Zugbeanspruchungen, die
sich aus Kräftenergehen, -welche den Abschnitt um die neutrale Achse verdrehen wollen.
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Das obere Ende der Tragfläche 14 ist von dem Kopf durch einen Schlitz
2o getrennt, und ein Schlitz 2 1 verläuft zu einem Teil abwärts in der Tragfläche
14. Die Tragfläche 15 besitzt keinen Schlitz und ist unmittelbar mit dem Kopf verbunden.
Die Seitenränder der beiden Druckflächen verlaufen längs gekrümmter Linien, welche
sich nach oben nähern.
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Alle Stege 12 besitzen eine L-förmigp öffnung 23, die gewöhnlich
während des Gießens gebildet wird. Der waagerechte Arm der L-förrnigen öffnungen
erstreckt sich von der Seite der Tragfläche 15 zwischen dem oberen Rand des ringförmigen
Mantelteiles 13 und der Bolzennabe, während der senh:rechte Arm zwischen der Bolzennabe
und der Tragfläche 1,5- verläuft. Diese senkrechten Arme ererecken sich aufwärts
über das untere Ende 2mc*,s Schlitzes 21 hinaus, und die überlappungsgröße zwischen
dem Schlitz2i und den senkrechten Armen der Uförmigen öffnungen hestimmt in erheblichem
Maße die relative Biegsamkeit des Mantels.
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Von beiden Bolzennaben erstreckt sich je
eine verjüngte Rippe22
schräg nach abwärs. Beide Rippen verlaufen längs der äußeren Fläche eines Sehnensteges
12 und sind gegen die geschlitzte Tragfläche 14 gerichtet. Ein Zweck dieser Rippen22
besteht in der Verstärkung der Stege 12 gegen ein mögliches Springen, und -ein anderer
Zweck liegt in der Herbeiführung einer vorteilhaften Verziehung des Kolbenmantels.
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Wenn der Kopf eines Kolbens vom Mantel durch einen oder mehrere
Schlitze getrennt ist, dehnt der Kopf bei der unter der Betriebshitze eintretenden
Ausdehnung die Kolbenbolzennaben. Wenn eine starre, sich abwärts von den Naben zum
unteren ringförmigen Manteltell erstreckende Verbindung vorhanden ist, wird der
letztere Teil unter den Naben auswärts gezogen, welche Verziehung des Mantels den
senk-recht zur Achse der Bolzennaben stehenden Manteldurchmesser verkleinert.
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Der Kc>Ibenkopf besitzt zur Aufnahme von federnden Kolbenringen bestimmte
Ringnuten 24 und eine Ringnut 25 zur Aufnahme eines ölverteilungsringes.
Es sind ölbohrungen 26
vorgesehen, die das 01 in das Kolbeninnere entweichen'
lassen.