CH205986A - Kolben. - Google Patents

Description

  Kolben.    Die Erfindung betrifft einen Kolben, der  durch einen Kolbenzapfen direkt mit der  Schubstange verbunden ist, wobei der Zapfen  auf seiner vom Kolbenboden abgekehrten  Seite in seiner ganzen oder nahezu .seiner  ganzen Länge von der Schubstange gestützt  wird.  



  Bei derartigen Kolben ist die Ableitung  der Reibungswärme vom Kolbenzapfen von  wesentlicher Bedeutung, weil bei einem sol  chen Zapfen die mit der Lagerfläche der  Schubstange zusammenarbeitende Oberfläche  bedeutend grösser als die Fläche des Zapfens  ist, die mit dem Kolbenkörper in Verbindung  steht. Bei den bekannten Kolben, bei denen  der Kolbenzapfen an seinen Enden von den  Lagern einer gegabelten Schubstange um  fasst wird und innerhalb der Gabel am Kol  ben befestigt ist, kann die Wärme nur in  der Mitte abgeleitet werden. Wenn aber  eine erhebliche Wärmebelastung vorliegt, so  bringt diese Befestigungsart ungünstige Ver  hältnisse für die Wärmeableitung mit sich.  Die Reibungswärme entsteht auf der vom    Kolbenboden abgekehrten Seite des Kolben  zapfens.

   Wird nun diese Wärme in der Mitte  abgeleitet, so bewirkt die durch die Wärme  entstehende Krümmung dass der Kolbenzapfen  auf seiner vom Kolbenboden abgekehrten  Seite konvex wird. Dadurch verringert sich  die Auflagefläche des Zapfens im Lager,  wodurch die durch Reibung erzeugte Wärme  sich noch vergrössert infolge der Verringerung  der tragenden Fläche. Dies hat wiederum zur  Folge, dass sich der Zapfen noch stärker  krümmt usw. Hierdurch ist die Möglichkeit  eines     Anfressens    gegeben.  



  Um dies zu vermeiden, wird daher gemäss  der Erfindung der Kolbenzapfen an seinen  Enden wärmeleitend mit dem Kolbenkörper  verbunden und von der Schubstange bügel  artig in der Mitte umfasst.  



  Zweckmässig wird die wärmeleitende Ver  bindung durch ebene     Passflächen    erzielt, die  gleichzeitig zur Übertragung der     achsialen     und seitlichen Kolbendrücke dienen.  



  Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungs  beispiele der Erfindung schematisch dargestellt.           Fig.    1 und 2 zeigen die     Wärmeflusslinien     und Linien gleicher Temperatur bei der be  kannten und der erfindungsgemässen Bauart.  



       Fig.    3 bis     ä    zeigen einige Schnitte durch  einen Kolben, dessen Kolbenzapfen an den  Enden mit breiten     Befestigungsflanschen    ver  sehen ist, während     Fig.6    bis 8 Schnitte  durch einen Kolben aufweisen, bei denen  die     Passflächen    innerhalb des Kreiszylinders  des Zapfens angeordnet sind.  



  Bei der bekannten Ausbildung von Kol  ben     (Fig.    1), bei denen der Kolbenzapfen in  der Mitte im Kolben befestigt ist, sind die  Enden des Kolbenzapfens am wärmsten. In  folgedessen laufen die     Wärmeflusslinien        a    in  der Mitte zusammen und es entstehen in der  Schnittebene stark gekrümmte Linien gleicher  Temperatur b. Diese Linien stellen ein Mass  für die Krümmung des Kolbenzapfens dar  und der Vergleich mit     Fig.    2 zeigt, wie viel  günstiger die Wärmeableitung an den Enden  des Kolbenzapfens sich gestaltet, indem die  Wärme auf dem kürzesten Wege vom Zapfen  an den Kolbenkörper abgegeben wird.

   Die  Linien gleicher Temperatur     c    verlaufen nahezu  in der Achsrichtung des Kolbenzapfens, der  auch bei hoher Wärmebelastung nur eine  geringe, unter Umständen sogar praktisch  keine Krümmung aufweisen wird.  



  Der Kolben 1 in     Fig.    3 bis 5 mit dein  Kühlraum 2 für das Kolbenkühlmittel, das  in in der Zeichnung nicht dargestellter     Weise     zu- und abgeleitet wird, hat einen Kolben  zapfen 3, der auf der untern Seite 4 auf  seiner ganzen Länge von der Lagerfläche 5  der Schraubenstange 6 gestützt wird, die ihn  mit der obern Lagerschale 7 bügelartig in  der Mitte umfasst. Der Kolbenzapfen 4 ist  an seinen Enden wärmeleitend mit dem Kör  per des Kolbens 1 verbunden, indem die  Befestigungsansätze 8 mit     Passflächen    9 und  10 so in den Kolbenkörper 1 eingesetzt sind,  dass sich eine wärmeleitende Verbindung er  gibt. Die Ansätze 8 werden mittels der  Bolzen 11 fest gegen den Kolbenkörper 1  gezogen.

   Die     Passflächen    9 dienen zur Über  tragung der     achsialen    Kolbenkräfte. Die     Pass-          flächen    10, die durch genaue Einpassung des    Kolbenzapfens in den Kolbenkörper mit dem  letzteren in guter metallischer Berührung  stehen, nehmen die seitlichen Kolbenkräfte  auf. Durch die Befestigungsansätze 8 ergibt  sich eine verhältnismässig grosse Fläche für  die Wärmeableitung. Die Nischen 12 für die       Muttern    der Schrauben 11 sind mittels der  Deckel 13 abgeschlossen.  



  In den     Fig.    6 bis 8 ist der Kolbenzapfen  14 an seinen Enden mit ebenen     Passflächen     15 und 16 versehen, die durch Abflachen  des zylindrischen Zapfens entstanden sind,  so dass sie vollständig innerhalb des Kreis  zylinders des Zapfens 14 liegen. Dadurch  ergibt sich die     Möglichkeit,    den Zapfen aus  einem Drehkörper herzustellen, wodurch sich  der Vorteil einer einfachen Herstellung ergibt.

    Diese Ausbildung setzt ausserdem, beim  Härten eines solchen Zapfens die Gefahr  eines     Verziehens    herab und schliesslich kann  die Schubstange ein ungeteiltes Kolbenzapfen  lager erhalten, das sich, nachdem der Zapfen  durch Lösen und     Herausnahme    der Befesti  gungsschrauben 17 aus dem Kolbenkörper 1       herausgenommen    ist, vom     Kolbenzapfen    ab  streifen lässt.  



  Die beschriebene Ausbildung des Zapfens  eignet sich besonders für Kolben, die hoben  Wärmebelastungen ausgesetzt sind, wie z. B.  für Kolben von     Brennkraftmaschinen,    auch  für     Brennkraftmaschinen,    bei denen in einem  Zylinder zwei gegenläufig sich bewegende  Kolben vorgesehen sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kolben, der durch eineu Kolbenzapfen direkt mit der Schubstange verbunden ist, wobei der Zapfen auf seiner vom Kolbenbo den abgekehrten Seite in seiner ganzen oder nahezu seiner ganzen Länge von der Schub stange gestützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenzapfen an seinen Enden wär meleitend mit dein Kolbenkörper verbunden ist und in der Mitte von der Schubstange bügelartig umfasst wird. UNTERANSPRüCHE 1. Kolben nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die wärmeleitende Ver- bindung durch ebene Passflächen, die ausser dem zur Übertragung der achsialen und seitlichen Kolbendrücke dienen, erzielt wird. 2.

   Kolben nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenzapfen an seinen Enden mit die Passflächen aufweisenden Ansätzen ver sehen ist. 3. Kolben nach Patentanspruch und ünter# anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Passflächen innerhalb des Kreiszylinders des Kolbenzapfens angeordnet sind, um eine Schubstange mit ungeteiltem Kolben zapfenlager verwenden zu können.