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Xreuzkopfkolben..
Die Erfindung hat einen Kolben jener Art zum Gegenstande, der mit seiner Stützfläche mit der Zylinderwand in nachgiebiger, federnder Berührung steht. Diese StÜtzfläche, die mit der Zylinderwand unmittelbar oder mittelbar (z. B. unter Vermittlung von Dichtungsringen) in Berührung stehen kann, wird bei dem Kolben nach der Erfindung durch die auftretenden Kräfte unter-und oberhalb des Querkopfzapfens in radialer Richtung nach einwärts gedrückt, so dass der Kolben sich radial zur Zylinderachse federnd verschieben kann und ständig das Bestreben vorhanden ist, den Kolben gleichachsig zum Zylinder zu stellen.
Das wird dadurch erreicht, dass die Berührungsfläche entweder von einem einzigen sich in der Längsrichtung über den grössten Teil des Kolbens oberhalb und unterhalb des Querkopfzapfens erstreckenden Mantelabschnitt oder von zwei oder mehr Mantelabschnitten gebildet wird, die oberhalb und unterhalb des Zapfens liegen. An diesen Mantelabschnitten wird Spielraum oder Undichtigkeit durch federnde Flächen beseitigt, die in freiem Zustand zweckmässig einen grösseren Durchmesser haben als die Zylinderbohrung. Diese Mantelabschnitte reichen vorzugsweise nicht bis an die Kolbenenden. sondern lassen den zur Aufnahme der Kolbenringe u. dgl. erforderlichen Raum frei.
Bilden diese Mantelabschnitte nicht ein Stück mit dem Kolben, so sind sie mit dem Kolbenkörper starr verbunden, beispielsweise durch ungeteilte auf den Kolben aufgeschraubte Ringe, welche den federnden Auflagedruck unmittelbar auf den Kolben übertragen. Zwischen dem Kolbenkörper und der federnden Auflagefläche besteht sonach keine lockere Stelle.
Mittels der vorliegenden Anordnung wird der Kolben, wie erwähnt, jederzeit im wesentlichen gleichachsig mit dem Zylinder gehalten, ohne jedes Loekersein der Kolbenenden. Ein Kippen des Kolbens über das Nachgeben der federnden Mantelabschnitte hinaus, durch welches infolge des Querkopfdruckes die Kolbenenden plötzlich von einer Seite des Zylinders auf die andere gedrückt werden, wird vermieden.
In den Zeichnungen ist Fig. 1 ein Längsschnitt eines Kreuzkopfkolbens für eine Kraftmaschine mit innerer Verbrennung, Fig. 2 ist zum Teil ein zweiter Längsschnitt (nach einer zur Schnittebene von Fig. 1 senkrechten Ebene), zum Teil eine Ansicht von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Fig. 3 und 4 sind der Fig. 1 analoge Schnitte von abgeänderten Ausführungsformen. Fig. 5 und 6 zeigen Einzelheiten. Fig. 7 und 8 sind Ansicht und Schnitt eines Kolbens, bei dem die federnden Mantelabschnitte ein Stück mit dem Kolben bilden. Fig. 9 ist ein Längsschnitt und Fig. 10 ein Querschnitt nach der Linie 10, 10 der Fig. 9 einer anderen Ausführungsform des Kolbens. Fig. 11 zeigt in Ansicht eine weitere Abänderung.
In Fig. 1-8 ist der Kolben a bei b mit einem oder mehreren Mantelabschnitten versehen, die entweder ein Stück mit dem Kolbenkörper bilden, wie Fig. 7 und 8 zeigen, oder aus Hülsen c bestehen, die in irgendeiner geeigneten Weise festgemacht und bei zu geschlitzt sind, um Elastizität in radialer Richtung zu erzielen bzw. Ausdehnung und Zusammenziehung in dieser Richtung zu gestatten.
In Fig. 1 und 2 ist der Kolben a mit zwei Mantelabschnitten, einem oberen und einem unteren, ausgestattet, die, wie durch die punktierten Linien b'übertrieben angedeutet, vor Einführung des Kolbens in den Zylinder ausgebaucht sind. Die Mantelabschnitte oder Hülsen werden durch Gewinde, wie Fig. 1 und 2 zeigen, oder durch Flansch und Mutter c3 an einem Ende e befestigt (Fig. 4 und 6), wogegen das freie Ende c2 auf der Stützfläche gleitet. In Fig. 3 ist die Hülse c mit einem oberen abgesetzten Teil verbunden, der zur Aufnahme der Kolbenringe dient, und ist mittels Muttergewinde und Ring C3 an dem aus Aluminium bestehenden Kolbenkörper befestigt.
Die Schlitze d reichen nicht bis zum unteren Rand a'
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des Kolbens (Fig. 4), sondern dieser Rand weist keine Unterbrechung auf und hat einen etwas Heinereu Durchmesser als der Mantelabschnitt b an seiner weitesten Stelle. Dieser unterste Teil des Kolbens kann, wenn gewünscht, genutet und mit einem Abstreiferring bekannter Art ausgestattet sein.
Die, Schlitze (1 können nach Erzeugenden verlaufen oder auch schräg gestellt sein, wie letzteres Fig. 1 und 2 zeigen. Die Schlitze können einander an den Enden schneiden, um biegsame Zungen zu bilden, und können durchaus gleiche Breite haben oder in der Mitte oder an anderer Stelle breiter sein. Die Schlitze können in Querlöcher endigen, die zur Verbindung von zwei oder mehr Schlitzen dienen. Die Biegsamkeit kann man auch durch Anbringung von ein oder mehreren Reihen von Löchern erzielen oder dadurch, dass man durch Fräsen oder in anderer Weise Nuten oder Verschwächungen in der Kolbenwand oder in der Hülse erzeugt, wie aus Fig. 5 ersichtlich.
Die Mantelabschnitte können mit dem Kolbenkörper ein Stück bilden oder starr daran befestigt sein, oder es kann eines der Enden des Mantelabschnittes festgemacht sein, so dass es sich weder axial noch radial gegenüber dem Kolbenkörper bewegen kann.
Bei den in Fig. 1, 2 und 4 dargestellten Ausführungen besteht der Kolben aus dem gewöhnlichen Kopf und dem Rumpf fuzz aus dem üblichen Kolbenmaterial und einem Randstiiek, das den Mantelabschnitt b aus elastiseherem Material hält. Der Mantelabschnitt hat, wie erwähnt, einen etwas grösseren
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gross genug, um das Herausdrücken des Öles zu verhindern. Zufolge der Ausdehnung nach aussen läuft der Kolben in Öl und wird am Kippen an den Hubenden und am Schlagen während des Hubes verhindert.
Man kann in den federnden Mantelabschnitt ein oder mehrere Nuten zur Aufnahme von Schmiermittel und zur Erzielung der nötigen Biegsamkeit einschneiden, für den Fall, dass starkes Blech verwendet worden ist, und ein Abstreiferring, der am besten starr gehalten ist, kann in einer solchen ringförmigen Nut untergebracht sein.
Bei einem Kolben für einen Zylinder von 102 mm Bohrung einer Kraftmaschine mit innerer Verbrennung kann der Mantelabsehnitt einen um 0'12 mm grösseren äusseren Durchmesser haben.
Für einen Zylinder von 76'mm Bohrung können die Durchmesser an den Stellen 1- 9 der Fig. 7 die folgenden sein :
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7-007mmüberZylinderbohrung.
Fig. 9 und 10 zeigen die Anwendung der Erfindung bei einem Kolben a, dessen untere Wände an den dem Querkopfzapfen benachbarten Teilen weggeschnitten sind.
Die am Rest des Kolbenendes verbleibenden Führungsflächen sind mit biegsamen Abschnitten b
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Es kann beispielweise bei einem Kolben dieser Art der Körper a einen Kopf (12 mit Dichtungsringen und die Lager a. 4 für den Querkopfzapfen tragen. Zwischen den letzteren befinden sieh die Führungsflächen t, die am Kolbenkörper durch Schrauben g befestigt sind, welche auch als Ölträger dienen können. Statt der Schrauben oder neben ihnen können zur Befestigung der Führungsflchen Zapfen und Löcher oder Schwalbenschwänze dienen, die, wie Fig. 60 unten zeigt, axial, tangential, oder quer verlaufen können.
Die Führungsteile b sind so bemessen, dass sie gegen ihre Längsränder hin an Biegsamkeit zunehmen und dass sie auf einen grösseren als den Zylinderdurchmesser abgearbeitet sind, so dass. wenn der Kolben eingesetzt wird, die biegsamen Abschnitte b nach einwärts gegen die Mitte gedrückt werden und sieh dem die Zylinderbohrung darstellenden Kreis x anpassen. Auch die die Abschnitte b mit dem Kolbenkörper a verbindenden Stege oder Stutzen können federnd ausgeführt sein, damit die ganze Führungs- fläche sieh der Mitte nähern könne. Es können beispielsweise im Kolbenkörper Längsschnitte h' zu beiden Seiten der Schrauben g oder anderer Befestigungsmittel angebracht sein, damit die Mantelabsclnitte in radialer Richtung etwas nachgeben können.
Es können schräge oder andere Schlitze d oder Löcher oder Nuten in den Mantelabschnitten vorgesehen sein, um die Biegsamkeit zu erhöhen und um eine gute Sehmierung zu sichern.
Die Breite der Mantelabschmitte f ist zweckmässig so gewählt, dass die Resultierende des Querkopfdruckes an ihren äussersten Rändern vernachlässigt werden kann, und das Ausschleifen einer Furche im Zylinder wird daher vermieden.
Um das Ausfertigen der Mantelabschnitte auf die gehörige Krümmung zu erleichtern, kann die Vorrichtung, mittels welcher sie am Kolben befestigt werden (beispielsweise die Schrauben g) derart gewählt bzw. ausgebildet sein, dass sie einen Ring od. dgl. aufnimmt, mittels dessen der Mantelabschnitt auf den Durchmesser eingestellt wird, auf den er fertig abzuarbeiten ist. Nach dem Abschleifen oder einer sonstigen Bearbeitung werden die Ringe abgenommen und die Abschnitte f in einer ihrer Bearbeitung
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Einsetzen von Beilagen an den in Rede stehenden Stellen kompensiert werden, weil die stärkste Abnutzung in der Richtung senkrecht zum Querkopfzapfen auftritt.
Der Kolben a2, su kann beispielsweise aus Aluminium oder einer geeigneten Legierung hergestellt werden und die Abschnitte bzw. Führungen b bzw. t können aus Gusseisen, Phosphorbronze oder einem andern der Abnutzung gut widerstehenden Material bestehen oder mit Babbit-oder einem ähnlichen Metall überzogen sein.
Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform des Kolbens, bei der die fedeinden Flächen oder Mantel-
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liche Fleischstärken verwendet werden.
In allen Fällen kann der in Richtung des Querkopfzapfens gemessene Durchmesser des Kolbens kleiner sein als der senkrecht hiezu gemessene. Der erstere Durchmesser kann gleich sein dem der Zylinderbohrung oder auch kleiner. Der Zweck der Erfindung wird in genügendem Masse erreicht, wenn Spielraum an den Flächen vermieden wird, die die resultierenden Querkopfdriicke aufnehmen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kreuzkopfkolben mit nachgiebiger Berührung mit der Zylinderwand, dadurch gekennzeichnet, dass die stützenden Berührungsflächen bzw. Mantelabschnitte derart ausgebildet sind, dass sie zu beiden Seiten der durch den Kolbenzapfen senkrecht zur Kolbenachse gelegten Ebene durch die Zylinderwand radial nach einwärts gedrückt werden und der Kolben sich federnd gegen die Zylinderwand hin und von ihr wegbewegen kann, aber stets in die mit dem Zylinder gleichachsige Lage zurückgelührt wird.