CH200571A - Leichtmetallkolben an Brennkraftmaschinen. - Google Patents

Description

      Zusatzpatent    zum Hauptpatent Nr. 183535.         Leichtmetallkolben    an     Brennkraftmaschinen.       Die vorliegende Erfindung betrifft einen  Leichtmetallkolben in Zylindern von     Brenn-          kraftmaschinen    mit einem Kopf, mit einem  Mantel,     dex'Augen    für     einen'Uolbenbolzenund     zwischen ihnen Tragschuhe an einem Ring  besitzt, welcher Ring mit den Tragschuhen  in kaltem Zustande oval und in der Richtung  der     Kolbenbolzenage    im Durchmesser     etwas     kleiner als in der dazu senkrechten Richtung  ist,

   und mit auf beiden Seiten der Trag  schuhe zwischen diesen nebeneinander ange  ordneten Verbindungen, von denen jeweils  die äussere aus Metall grösserer Wärme  dehnung als die innere besteht und mit dieser  wie ein     Bimetallstreifen    wirkt, so dass infolge  der Temperaturerhöhung im Betriebe der  Mantelring nahezu zylindrisch gebogen wird,  wobei die innern Verbindungen die Form von       ebenen    Platten haben, in der Zone des Kol  benzapfens in der Richtung einer Mantelring  sehne zwischen den Tragschuhen angeordnet  sind und mit beiden Rändern über die     Kol-          benbolzenaugen    vorstehen.    Gemäss der vorliegenden Erfindung ist  einer der Tragschuhe mit einem in der Längs  richtung verlaufenden Schlitz versehen.  



  Die Zeichnung veranschaulicht ein Aus  führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes  und Varianten.  



       Fig.    1 ist eine Seitenansicht des Leicht  metallkolbens; .       Fig.    2 zeigt die     linke    Seite des in     Fig.    1  dargestellten Kolbens teilweise im     Schnitt;          Fig.    3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3  in     Fig.    2;       Fig.    4 ist ein Schnitt nach der Linie     4-4     in     Fig.    1;       Fig.    5 ist ein Schnitt nach der     Linie    5-5  in     Fig.    1;       Fig.    6 ist ein     Querschnitt    einer Variante;

         Fig.    7 zeigt einen     Teilschnitt    einer weite  ren     Variante;          Fig.    8 zeigt eine als Einlage dienende       Verbindungsplatte.     



  Der Kolben nach     Fig.    1 bis 5     umfasst     einen Kopf 10 mit     Kolbenringnuten    11. Der      Kopf ist kleiner als die Bohrung des Zylin  ders, um bei jeder Temperatur eine Berüh  rung des Kopfes mit der Bohrung zu ver  meiden.  



  Am Kopf 10     einwärtsgerichtete    Halsteile  12 sind mit Bohrungen 14 aufweisenden     Kol-          benbolzenaugen    13 zusammengegossen. Der  Mantel des Kolbens besitzt einander gegen  überliegende Tragschuhe 15 und 16, deren  obere Enden vom Kopf durch Schlitze 17 ge  trennt sind, und die durch einen äussern Man  telring 18 verbunden sind.  



  Alle bisher beschriebenen Teile sind aus       Leichtmetall    gebildet, das eine hohe Wärme  leitfähigkeit besitzt, z. B. einer Aluminium  legierung.  



  Der durch die Tragschuhe 15 und 16       (Fig.    4) gehende Durchmesser     B-B    soll bei  allen vorkommenden Temperaturen der Zy  linderbohrung entsprechen.  



  Der Mantel besitzt in kaltem Zustand eine  ovale äussere Form, deren kleinere     Axe        A-A     in der     Axe    der     Kolbenbolzenaugen    und deren  grössere     Axe        B-B    im rechten Winkel zu  dieser     Axe    liegt.  



  Der Mantel ist so bemessen, dass bei kal  tem Kolben der Durchmesser in der Aue       B-B    einen guten Sitz in der     Zzylinderboh-          rung    und der Durchmesser in der     Axe        A-A     einen reichlichen Spielraum hat.  



  Zwischen den Tragschuhen sind auf ihren  beiden Seiten nebeneinander angeordnete Ver  bindungen vorgesehen, von denen jeweils die  innere von einer Platte 19 aus Metall, z. B.  Stahl, gebildet ist, das einen niedrigeren       Wärmedehnungskoeffizienten    besitzt als das  Mantelmaterial, während die äussere aus dem  Mantelwerkstoff gebildet ist. Dieser Teil be  steht aus einem Teil des     Bolzenauges    und den  von den     Bolzenaugen    sieh nach den Trag=  Schuhen erstreckenden, gegen den Ring 18  geneigten Verbindungsstegen 20. Der Kolben  ist ausserdem durch     Stege    25 verstärkt, die  sich von jedem     Bolzenauge    nach unten und  aussen bis zum     benachbarten    Mantelring 18  erstrecken.  



  Da die bei Temperaturzunahme sich mehr  ausdehnende Verbindung aussen ist, werden    sich die beiden Verbindungen auf beiden Sei  ten der Tragschuhe bei der Temperaturstei  gerung im Betrieb derart durchbiegen, dass  die     Bolzenaugen    sich voneinander entfernen  und der Mantel aus einer ovalen in eine zy  lindrische Form gebracht     wird.    Dies verhin  dert eine übermässige Ausdehnung des Durch  messers     B-B    und hält den Arbeitsspielraum  zwischen den Tragschuhen und der Zylinder  wand aufrecht.    Beim Abstellen der Maschine kühlen sich  die Kolben ab; die Verbindungen nehmen  wieder ihre     ursprüngliche    Form an und die       Bolzenaugen    nähern sich einander wieder.

    wodurch der Durchmesser     B-B    auf seiner  richtigen Grösse gehalten und ein sogenanntes  Klopfen der Kolben beim Anlassen des kal  ten     Motors        verhindert    wird.  



  Die beschriebene Arbeitsweise des Kol  bens ist möglich, wenn der nicht dargestellte  Kolbenbolzen in den Bohrungen 14 der     Bol-          zennaben    frei drehbar ist, so dass die Augen  bei kaltem und bei warmem Kolben auf dem  Kolbenbolzen von- oder     ,gegeneinander    gleiten  können.    Bei manchen Maschinen jedoch wird der  Kolbenbolzen in die Augen     eingepasst,    so dass  er bei 21   C und darunter fest in den Augen  sitzt. Er soll jedoch bei der Betriebstempera  tur der Maschine in den Augen gleiten kön  nen.

   Wenn dann der Kolben nicht einen  Schlitz im einen Tragschuh besitzt, der in der  Längsrichtung verläuft, werden die Kolben  bolzenaugen durch die wie     Bimetallstreifen     wirkenden Verbindungen bei der Erhitzung  des Kolbens voneinander bewegt, und wenn  sich dann der Kolben abkühlt, so verklemmen  sich die Augen auf dem Bolzen durch  Schrumpfen und kehren nicht ganz in ihre  ursprüngliche Lage zurück: Nach diesem  Festsitzen der Augen auf dem Bolzen be  wirkt die weitere     Abkühlung    der Verbindun  gen ein     Auseinanderbewegen    ihrer äussern  Enden, wodurch der Durchmesser     B-B    ver  kürzt wird und der erkaltete Kolben     einen     loseren Sitz im Zylinder erhält, als er ur  sprünglich hatte.

   Dies hätte ein Klopfen des      Kolbens beim nächsten Anlassen des Motors  zur Folge.  



  Um dies zu     verhindern,    besitzt der darge  stellte Kolben einen sich im Tragschuh 15 in  der Längsrichtung sich erstreckenden durch  gehenden Schlitz 21,     sowie    Stege 22, die sich  innerhalb der Platte 19 von jedem Bolzen  auge gegen den mit dem Schlitz     versehenen     Tragschuh 15 erstrecken. Die Stege 22 sind  im Querschnitt kleiner als die Stege 20, wie  in     Fig.    5 gezeigt, und verhindern infolge  dessen die     Biegungsbewegung    der Verbin  dungen bei     Temperaturänderungen    nicht,  sondern verringern nur die Stärke der Bie  gung.  



  Wenn der Kolben nach     Fig.    1 bis 4 einem       Temperaturanwachs    unterworfen wird, wird  der Durchmesser     B-B    weniger verringert,  als es ohne die Stege 22 der Fall wäre, und       infolgedessen    ist der Sitz des Kolbens an der  Zylinderwand fester. Wenn der Kolben *her  -nach kalt wird und die Verbindungen sich  verflachen, so werden die äussern Enden der  genannten Verbindungen, da die Kolben  bolzenaugen auf dem Kolbenbolzen fest  sitzen und sich nicht gegeneinander bewegen  können, sich voneinander zu bewegen. Dies  erweitert den Schlitz 21 und erhält den  Durchmesser     B-B    auf voller Grösse.

   Beim       ungeschlitzten    Tragschuh 16 bewirkt das       Voneinanderbewegen    der äussern Enden der  Verbindungen ein Einziehen des am Durch  messer     B-B    gelegenen Teils des Trag  schuhes, jedoch wird dies annähernd durch  die Erweiterung des Schlitzes 21 im Trag  schuh 15 kompensiert. Das Endergebnis be  steht darin, dass der Durchmesser     B-B    beim  Arbeiten im Zylinder seinen richtigen Sitz  beim Erkalten des Kolbens beibehält und  beim Anlassen des Motors beim Klopfen des  Kolbens     auftritt.     



  Die Stege 20 und 22 verbinden den Kol  benmantel mit den     Bolzenaugen,    so dass ein  fester, aus einem Stück bestehender Kolben  gebildet wird, dessen Zusammenhalt nicht  von den Platten 19 abhängig ist.  



  Jede Platte 19 ist, wie     Fig.    4 und 7 zeigen,  an beiden Enden mit mehreren Zungen 26    versehen, von denen     jede-eine        Biegung    von  dem Durchmesser     B-B    weg und eine zweite  gegen denselben zu aufweist. Die Platten 19  werden in die Giessform gebracht, bevor der  Kolben gegossen wird, und während des  Giessens fliesst das Kolbenmetall um die  Platten.  



  Infolge der doppelten Biegung jeder  Zunge 26 kann diese mit     wenigem    Mantel  material verankert werden, als wenn nur eine  einzige Biegung vorhanden wäre, und die       Mittelaxe    der eingegossenen Zungen 26 ist in  Flucht mit der     Mittelebene    der     Platte    19.  



  Gemäss     Fig.    6 sind, um die Verbiegung  der Verbindungen weiter     herabzumindern,    an  den     Kolbenbolzenaugen    dem Tragschuh 16  gegenüber kurze Verstärkungen 26 auf der  innern Seite der Platte 19 vorgesehen, die,  wie auch die Stege 22, durch ein Loch in der  Platte 19 hindurchgehen, um sich mit dem  Steg 20 zu vereinigen. Nach     Fig.    7 sitzen die  Verstärkungen am Tragschuh 16.  



  Die Stege 22     können    auch fehlen oder  durch Verstärkungen 23, die die Kolben  bolzenaugen nicht mit dem Tragschuh 15 ver  binden, ersetzt sein. Wenn nur eine geringere  Verlängerung des Durchmessers     B-B    beim  Abkühlen des Kolbens erforderlich ist, kann  der Schlitz 21 vom obern oder vom untern  Ende des Tragschuhes 15 nur etwa bis in die  Mitte in diesen hineingehen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Leichtmetallkolben in Zylindern von Brennkraftmaschinen, mit einem Kopf, mit einem Mantel, der Augen für einen Kolben bolzen und zwischen ihnen Tragschuhe an einem Ring besitzt, welcher Ring mit den Tragschuhen in kaltem Zustande oval und in der Richtung der Kolbenbolzenaxe im Durch messer etwas kleiner als in der dazu senk rechten Richtung ist, und mit auf beiden Seiten der Tragschuhe zwischen diesen neben einander angeordneten Verbindungen,

   von denen jeweils die äussere aus Metall grösserer Wärmedehnung als die innere besteht und mit dieser wie ein Bimetalllstreifen wirkt, so dass infolge der Temperaturerhöhung im Be- triebe der Mantelring nahezu zylindrisch ge bogen wird, wobei die innern Verbindungen die Form von ebenen Platten haben, in der Zone des Kolbenzapfens in der Richtung einer Mantelringsehne zwischen den Trag schuhen angeordnet sind und mit beiden Rän dern über die Kolbenbolzenaugen vorstehen, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Trag schuhe einen in der Längsrichtung verlaufen den Schlitz aufweist. UNTERANSPRüCHE 1.

   Kolben nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass sich der Schlitz von einem Ende des Tragschuhes sich nur auf einen Teil der Länge dieses Schuhes er streckt. 2. Kolben nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Schlitz durch den ganzen Tragschuh geht. 3. Kolben nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die innere der beiden, wie ein Bimetallstreifen wirkenden Ver bindungen durch eine Platte gebildet wird und die äussern Stege umfasst, die schmäler als die innere Verbindung sind. 4. Kolben nach Patentanspruch und Unter anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege vom Bolzenauge gegen den Ring (19) geneigt sind. 5.

   Kolben nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 3 und 4, gekennzeichnet durch Elemente zum Beschränken der Bimetall streifenwirkung der Verbindungen, welche sich innerhalb der innern Verbindungen von den Kolbenbolzenaugen gegen den ge schlitzten Tragschuh erstrecken und von kleinerem Querschnitt sind als die Stege der äussern Verbindungen. 6. Kolben nach Patentanspruch und Unter- ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeich net, dass die genannten Elemente zwischen den Kolbenbolzenaugen und dem Trag schuh angeordnet sind: 7.

   Kolben nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei nebeneinander angeordnete Verbindungen zwei Elemente zum Be schränken ihrer Bimetallstreifenwirkung besitzen, die sich vom Kolbenbolzenauge gegen den gegenüberliegenden Tragschuh erstrecken, und einen kleineren Quer schnitt haben als die Stege der äussern Verbindung. B.

   Kolben nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 3 bis 5 und 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die beim geschlitzten Tragschuh zum Beschränken der Bimetall streifenwirkung angeordneten Elemente Stege sind, welche die Kolbenbolzenaugen mit dem geschlitzten Tragschuh verbinden. 9.

   Kolben nach Patentanspruch und Unter ansprächen 3 bis 8, dadurch gekennzeich net, da3 die Platten der innern Verbin dungen Löcher besitzen und jedes Element zum Beschränken der Bimetallstreifenwir- kung sich durch ein Loch dieser Platten mit einem Steg der äussern Verbindung vereinigt.