DE1526570A1 - Kolben - Google Patents

Description

• Kolben Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben.
• Bei Verbrennungsmotoren verwendet man häufig Kolben, die aus zwei Teilen bestehen, nämlich dem die Dichtungssegmente tragenden Kolbenkopf und dem Kolbenmantel, der mit den Wänden des Zylinders in Berührung steht, in dem sich der Kolben bevregt.
• Um den Wärmeübergang vom Kolbenkopf auf den Kolbenmantel zu verringern und die Temperatur des Kolbenmantels möglichst niedrig zu halten (womit die Betriebstoleranzen im kalten. Zustand verringert werden), sind bereits Kolben bekannt, bei denen der Kolbenkopf mit dem unteren Teil des Kolbenmantels in einer Zone verbunden ist, deren Temperatur verhältnismäßig niedrig ist.
• Diele Kolben haben bisher jedoch nur eine geringe praktische Anwendung gefunden, da hins i_chtlich der Verbindung mit der Achse des Kolbenatangenfußee Schwierigkeiten auftraten, nachdem der Kolbenkopf und der Kolbenmantel durch einen Ringraum voneinander getrennt sind.

  Der ,f indmig liegt daher die Aufgabe z,u,##@unde, un- ;

  ter Vexme idung dieser Mängel einen Kolben mit kaltem

  Hantel ::o auszubilden. daß eine gute Verbindung zvrischen

  dem Kolbenkopf und dem Mantel besteht und eine zweck-

  mäßige Verteilung der auf die Kolbenelemente wirkenden

  Beanspruchungen gewährleistet ist"

  Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

  daß der Kolbenmantel und der die Verlängerung des Kolben-

  kopfes bildende zylindrische Teil. ba gerflächen für die

  Achse der Kolbenstange bilden, die auf je zwei zylindri-

  sche Teile beschränkt sind, die im Querschnitt die form

  von zwei diametral einander gegenüberliegenden Kreisbogen

  aufweisen, deren Winkelhalbierende bei den Lagerflächen

  des zylindrischen Teiles in einer durch die Kolbenachse

  verlaufenden Ebene und bei den lagerflächen des Kolben-

  mantels in einer senkrecht zur Kolbenachse verlaulenden

  Ebene liegt.

  Diese und weitere Einzelheiten der rfindung gehen

  aus der folgenden Beschreibung einiger in der Zeichnung

  veranschaulichter Ausführungsbeispiele hervor. Es

  zeigen:

  Figa1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßer. Kolben

  längs einer durch die Achse dies i@obcrstr.@x _@`en-.

  Fußes gelegten Ebene;

  71;9.f einen Schnitt läMe der Linie II-II der Fig.1;

  Pig.3 einen Schnitt luge der Linie III-III der Fig. 2;

  71g.4 und 3 einen echeaatinahen Schnitt längs der

  Linie IV-IT bzw. 16-T der Pig.1;

  Fig.ä einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungs-

  beispiel der Erfindung;

  fig.7 einen Schnitt länge der Linie VII-YII der Fig.6;

  Fig.8 einen Halb-Querschnitt durch ein weiteres Aus-

  fUhrungebeispiel der Brfindung;

  Fig.9 einen Schnitt längs der Linie 11-IX der Pig.8;

  Fig.10 einen Wbechnitt durch ein viertes AusfUhrunge-

  bei.apiel der Erfindung;

  Fik.,11 einen läfflsahnitt längs der Linie XI-XI der

  Fig.10.

  Der in den Fig.1 bis 3 dargestellte erfindungage-

  aäBe Kolben besitzt einen Kopf 1, dessen oberer Teil

  an der Seitenfläche Waten 2 zur Aufnahme von Dichtungs-

  segmen:ten aufweist. An den Kopf 1 schließt sich ein

  zylindrischer Teil 3 an, der an seiner Basis 4 durch

  Warmverformung mit einem Kolbenmantel 5 verbunden ist.
• Zur Gewährleistung einer sicheren Verbindung ist der , Kolbenmantel 5 mit einem Ringvorsprung 6 versehen, der in eine gleichfalls kreisringförmige Nut 7 in der Basis 4 eingreift.
• Die Basis 4 des Kolbenkopfes 1 steht in enger Berührung mit dem Kolbenmantel 5. während zwischen diesem Mantel 5 und dem zylindrischen Teil 3 des Kolbens ein Zwischenraum 8 vorhanden ist, so daB Ö1, das durch den Ringepelt 9 zwischen dem Ende den Mantels 5 und den Kopf 1 hindurchtritt, in diesem Zwischenraum 8 sirkuliert und auf diese Weise den zylindrischen Teil 3 und den Mantel 5 kühlt. Im unteren Bereich des Mantels 5 sind Kanäle 10 vorgesehen, die einen Austritt den Ölen wue dem Zwischenraum 8 ermöglichen.
• Der Kolbenkopf 1 weist Lagerflächen 11 auf, die zwischen 2n Kolbenmantel 5 vorgesehenen Lagerflächen 12 angeordnet sind. Die Flächen 11 und 12 besitzen eine ge- meinsame Achse und dienen zur Aufnahme der Achse den in der Zeichnung nicht dargestellten Kolbenetangenfufiee. Durch den in die Nut 7 eingreifenden Ringvorsprung . 6 erhält man eine gute Verbindung zwischen dem Kolben- kopf 1 und dem Kolbenmantel 5.

  Zur Verteilung der auf die Kolbenelemente wirkenden

  Beanspruchungen erstrecken sich die Iager.flächen 11 des

  Kolbenkopfes 1 über zwei zylindrische Teile, die im Quer--

  E3chnitt (Pig.5) die Form von zwei diametral einander ge-

  genüberliegenden Kreisbögen 13,13a aufweisen und deren

  Winkelhalbierende A A1 in einer durch die Kolbenachse

  verlaufenden Ebene liegt. Zu diesem Zweck ist seitlich

  je eine Hinterdrehung 14,14e. vorgesehen, so daß die auf

  den Kolbenkopf 1 längs der Kolbenachse ausgeübten Druck-

  beanspruchungen nur Luf die durch die Kiaeisbögen 13,13a

  Jeder Lagerfläche 11 gekennzeichneten Teile wirken.

  In gleicher Weise und zum selben Zweck erstrecken

  sich die Lagerflächen '!2 des Kolbenmantels 5 über je

  zwei zylindrische Teile, die im Querschnitt (Fig.4) die

  Form von zwei diametral einander gegenüberliegenden Kreis-

  bögen 15,15a aufweisen und deren Winkelhalbierende B-B1

  in einer senkrecht zur Achse des Kolbens verlaufenden

  Ebene liegt. Vertikal sind zwei Hinterdrehungen 16,16a

  vorgesehen, so daB seitliche Beanspruchungen auf den

  Kolbenmantel 5 in einer senkrecht zur Kolbenachse ver-

  laufenden Richtung wirken und nur über die durch die

  Kreisbögen 15,15a jeder Lagerfläche 12 bestimmten Teile

  ühertragen werden.

  Der in den Pig.b und ? dargestellte Kolben enthält

  gleichfalls einen Kolbenkopf 1, der sich in einem zylin

  drischen Teil 3 fortsetzt. Dieser zylindrische TeY.l 3

  ist in seinem unteren Bereich mit dem Kolbenmante-. 5

  über eine beim ießvorgaiig gemeinsam mit dem Kopf '!

  und crem Mantel 5 geformte kreisringförmige Zwischen-

  wand 1'T verbunden. In dieser Zwischenwand 17 sind Ka-

  näle 18 vorgesehen" die einen Austrit-u des Öles aua

  dem Zwischenraum 8 gestatten. Ein Hingspalt 9 mündet

  i12 den oberen Teil des Zwischenraumes B.

  Wi3 beire zuvor erläuterten Ausführungsbeispial ent-

  hält der Kolbenkopf 1 Lagerflächen 119 die zwischen den

  hagerfläehen 12 des Kolbenmantels 5 angeordnet sind.

  Die Lajerflächen 11 und 12 weisen eine gemeinsame Achse

  zur Hufnahme der Achse des in der Zeichnung nicht darge-

  stellten Kolbenfußes auf.

  Die Lagerflächen 11 und 12 sind auch beim Au.#;füh-

  rungsbeispiel gemäß den Fig.6 und 7 mit Hinterdrehungen

  1404a und 16,16s. versehen.

  Der Vw-.schenraum 8f die Xa2äle 18, der Ringspalt 9

  und die Lagerflächen 12 des 71antels 5 werden mittels

  eines Croiling--Xarnes ausgeformt, der zuvor mittel"; einer

  serlegbaren Form hergestellt wird.

  Der Hohlraum 19 unter dem Kolbenkopf 1 und die I:a-

  gerfläahen 11 werden mittels einer zerlegbaren klassischen

  Form gegossen. Das in den Fig.8 und 9 dargestellte Aueführungebeiapial entspricht für wesentlichen dem zu- vor erläuterten. Es besteht gleichfalls aus einem einzigen Gußstück, das den Kolbenkopf 1, den zylindrischen Teil 3 und den ?3"tel 5 bildet.
• Der ringförmige Zwischenraum 8 wird hier jedoch nicht mittels eines Croning-Kernen hergestellt, sondern mit Hilfe eines hohlen Müllkörpers 20, der sich in sei- ner Form den Hohlteilen des Zwischenraumes 8 anpafl@J.
• Dieser Füllkörper 20 wird durch zwei Blechschalen-21 und 22 gebildet; die Blechschale 21 entspricht Z.n ihrer Form dem zylindrischen Teil @ des Kolbenkopfes 1, während die Schale 22 in ihrer form der Innenwand den Kolbenmantels 5 angepaßt ist.
• Die beiden Blechschalen 21,22 sind miteinander im Bereich ihres oberen Randes 23 und ihren unteren Randes 24 verschweißt.
• Jede dieser beiden Schalen setzt sich aus zwei Halbschalen zusammen, deren Verbindungskanten für die eine Schale in einer durch die Eolbenachse verlaufender Ebene liegen und fair die andere ,Schale in einer hierzu senk- recht liegenden Ebene, so daß im montierten Zustand die Verb isidungsebener der Halbse;r-len beider Schalen

  senkrecht zueinander stehen. Es ist demgemäß nicht er-

  forderlich, die Verbindungsränder der beiden Halbsc=halen

  zu verschweißen, da die Schweißverbindungen an den Ränderir

  23 unc' 24: ausreichen, um die Halbschalen beider Schalen

  und letz@jere untereinander zu verbinden.

  `nach Herstellung des Kolbens in einem Gießvorgang

  stellt, raan zwischen dem Kolbenkopf 1 und dem Kolbenmantel

  5 sowie in .der Schale 22 einen kreisförmigen Einschnitt

  her, durch den der Ringßpalt 9 entsteht, der den ring-

  förmigen Zwischenraum 8 mit der. Außenseite des Kolbens

  verbindet. Die Schalen 21,22 werden ferner um die Ioa-

  gerflä.chen 11 und 12 herum abgeschnitten.

  "die üus hig.8 hervorgeht, läuft die Schweißnaht am

  unteren Rand 24 nicht durch. Die unteren Ränder der

  Schalen 21,22 sind voneinander getrennt und bilden Öff-

  nungen, wie 25, die den Kanälen 18 des Ausführungebei-

  spieles der Fig,6 und 7 entsprechen.

  Die Fig.14 und 11 stellen ein weiteren Atsführu»go-

  beispiel eines gegossenen Kolbens dar.

  Hierbei -werden der Kolbenkopf 1 und der Kolbenmantel

  3 durch zwei genonderte Teile gebildet, die jedoch gleich=

  zeitig mittels eires hohlem. Püllkörpere 26 gegossen wer-

  den.

  Dieser Füllkörper. 26 entspricht dera des zuvor erläuterten Ausführungsbeispiele:.. Er besteht gleichfalls aus3 zwei Blechschalen 27, 28, die wie zuvor hergestellt und längs des oberen tznd unteren Randes 29 bzw , 30 miteinander verschweißt sind, Die Sehale 27 ist mit dem Kolbenkopf 1 und die Schalt) 28 mit dem Kolbenmantel 3 fest verbunden.
• Durch die Schweißnaht am unteren Rand 30 der beiden Schalen 27,28 ergibt sich eine geringe thermische Zeitfähigkeit zwischen dem Kopf 1 und dem Mantel ?, die nach dem Gießvorgang =durch Einarbeiten eines kreisförmigen Schnittes, der die Schale 28 durchschneidet, voneinander getrennt werden, Wie beim zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel, sind i>r. unteren Bereich des Kolbens Öffnungen 31 vorgesehen, die durch Unterbrechungen in der Schweißnaht am Rand 30 urd durch die Ausgestaltung des unteren Teiles der Schalen 27,28 gebildet sind.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1 , ) 1i.;37 ben, des sün I'_opf sich in einem 7,@: lindrischen `P@:i 1 f.,-)rt- a9tzt, der sicü im Innern des Kc.,.lbanmante=:s befin<<et .ind mit diesen im unteren _'sereich verbunden 1, t9 d d r. r c h U; e k e r_ n z e i c h n e t . daß dor ber..man ce1. (5) und der die Verlängerung 3.es Kolbeni-opfes bi 1 elende f@ilindrische Teil (3) Lagerflächen ; 1 , i ? ) fUr die Achse der Kolbtiiis-tange bilden, 110 auf ;je zwei T<:i.t: besc?iränkt sind, die im ')uersch-iitt die Vo-::m von z#.vei diametral einander ge enüberlieF;enden f;y:n (13,130,, 15, 1 5a) aufwelsen, deren Winke:: ha? .. bi Brende bei. dar, 1jagerflächen (;3,13a) ;.eü zylinds@ischen Teiles (3) in einer durch die Kolbenachse verlaufenden Ebene und bei den Lagerflächen (.15,15a) das Kolbetaman- tals (5) in einer senkrecht zur olbpnacr-se verlaitfen- den 'beiie lieg-:., 2.) Kalben nach Anapruch 1, dadurch gekennzeichnet, dnß zwi- s=-hen dem die Ver3_ängerung den Kolbenkopfes (1 ) b:1.den- den zylindrischan Teil (3) und dem Kolb:.trmantel (!@) ein Zwischenraum (8) vorhanden ist, in dem zur Schmies.-ung und Kühlung dienendes Öl zi:clmliert,und der einer::eizs mit einem zwischen dem Kolbenkopf (1) und. dem Kolben- inaci-tel (5) vorgesehenen kreieförmigen Ringspalt (13 und andereraei-r9 mit im unteren Teil des Kolbenmantels (5) vorgesehenen Kanälen (1(?) in Verbindung steht, 3.) Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zier die Verlängerung des Kolbenkopfes (1) bildende zylindrioche Teil (3) an seiner Fasis (4) durch Heißverformung zwingexiartig mit dem unteren Izereich des Kolbenmantels (5) verbunden ist. 4.) Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des Kolbenmantels (5) ein Rinpvorsprtiil_g (6) und in dem die Verlängerung des Kolbenkopfes (1) bildenden zylindrischen Teil (3) eine entsprechende Kreisringnut (7) vorgesehen ist, in die der Ringvorsprung eingreift. 5.) Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß der Kolbenkopf (1) und der Kolbenmantel (5) durch ein einziges Gußstück gebildet werden, wobei der die Verlängerung des Kolbenkopfes (1) bildende zylindrische Teil (3) und der untere Bereich des Kolbenmantels (5) durch eine mit Kanälen (18) versehene ringförmige Zwischenwand (17) verbunden Bind. 6,) Kolben nach den Ansprüchen 2 und 5e dadurch gekennzeichnet, c!aß der riiTförmige Zwischenraum (8) zwi-schen dem die Verlängerung des Xolbenkepfes (1) bildenden zylindrischen Teil (3) und dem Kolbenmantel (5) mittels eines uroning-Kernes geeigneter Form berge-' stellt ist. 7 ) I'_olhc.'21 11c'3.^11 den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekenraz6ich- - iie 1- _ daß der r i l:igförmige Zwischenraum (8) zwiechext dem , des Kolbenkopfes (1) bildenden z;,lin- dri U:@ @)exl Teil (3) und dem Kolbenmantel. (5) mittels eines =@rs (20) hergestellt ist der aus zwei miteinan- der ve:-schweifen Blechschalen (21,22) besteht, '3:) Kolben u:.-ick. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kc.1hen;@:opf ( 1 ) -. nd. der Kolbenmantel (5) durch zwei ge- sonderte Teile gebildet werden, die durch einten Hohlkör- ner (2G) verbunden sin3, der durch zwei. miteinander ver- schweUte Blechschalen (27,28) gebildet wird, die den R3ngra,tm zwischen dem den Kolbenkopf verlängernden zylindrischen Teil und dem Kolbenmantel bilden.