DE1751684B1 - Arbeitskolben einer kolbenbrennkraftmaschine - Google Patents
Arbeitskolben einer kolbenbrennkraftmaschineInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
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Description
Bereich von Kolbenringnuten konisch, d. h. mit io die radiale Höhe der Leiste. Auf diese Weise wird
kleinerem Durchmesser als der Kolbenschaft, welcher ein Profil der Leiste erhalten, das bei für den erdie
Lauffläche des Kolbens aufweist, auszubilden.
Dadurch erhalten die Kolben im Bereich ihres
Dadurch erhalten die Kolben im Bereich ihres
Bodens und der Kolbenringe eine Möglichkeit zur
findungsgemäßen Zweck geeignete Breite eine besonders hohe Festigkeit aufweist.
Wenn in an sich bekannter Weise die betreffende Ausdehnung durch Wärme. 15 Ringnut des Kolbens mit einer Chromschicht ver-
Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, daß sehen ist, die sich zumindest auf der vom Kolbenboden
abgewandten Nutenflanke befindet, so wird vorzugsweise die Ausführung so getroffen, daß die
im Bereich der Leiste befindliche Fortsetzung der
im Bereich der Kolbenringnuten der Spalt zwischen dem Kolben und der Zylinderwand größer sein kann
als im Bereich der Lauffläche. Werden dabei normale
geschlitzte Kolbenringe verwendet, so entsteht an 20 Nutenflanke frei von der Chromschicht ist. Auf diese
der Stelle des Schlitzes eine verhältnismäßig große Weise wird eine gegen Abnützung widerstandsfähige
Undichtheit. Auflagefläche für den Kolbenring im Bereich der
Zur Behebung dieses Nachteils sind bereits so- Nutenflanke erhalten, wobei gleichzeitig die Gefahr
genannte gasdichte Kolbenringe vorgeschlagen wor- vermieden wird, daß die Chromschicht im Bereich
den. Die bekannten Ausführungen dieser Kolben- 25 der Leiste scharfe Kanten bildet, welche die Laufringe
haben jedoch den Nachteil, daß ihre Schlösser, fläche des Zylinders beschädigen könnten,
d. h. die Verbindungsstellen ihrer Enden, gegen
Brüche empfindlich sind, welche durch Ermüdung
unter dem Einfluß der periodischen Gaskräfte entstehen. Außerdem sind diese Ringe verhältnismäßig 30
teuer.
Brüche empfindlich sind, welche durch Ermüdung
unter dem Einfluß der periodischen Gaskräfte entstehen. Außerdem sind diese Ringe verhältnismäßig 30
teuer.
Die Erfindung hat die Schaffung eines Arbeitskolbens der erwähnten Art zum Ziel, welcher auch
ohne eine Verwendung von sogenannten gasdichten
Kolbenringen, d. h. mit normalen geschlitzten 35 Schnitt und in größerem Maßstab zusammen mit
Kolbenringen, eine wesentlich kleinere Undichtheit einem in der Ringnut befindlichen Kolbenring und
im Bereich der Schlitze der Kolbenringe aufweist als
die bekannten Arbeitskolben.
die bekannten Arbeitskolben.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß anschließend an der dem Kolbenboden abgewandten
Flanke mindestens einer Ringnut eine vorstehende Leiste ausgebildet ist, die sich über den Umfang des
Kolbens erstreckt und deren in der Achsenrichtung des Kolbens gemessene Breite höchstens gleich groß
ist wie das 0,2fache der Breite der betreffenden 45 schnitt der fertigen Ringnut.
Ringnut, wobei der äußere Durchmesser der Leiste In der F i g. 1 ist ein Kolben 1 in Ansicht gezeigt,
höchstens gleich groß ist wie der größte Durchmesser der mit einer annähernd zylindrischen Lauffläche 2
des Kolbens. versehen ist. Die zylindrische Lauffläche hat einen
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Durchmesser D1. Oberhalb der zylindrischen Lauffreie Querschnitt zwischen den Enden eines Ringes 50 fläche 2 befindet sich ein verjüngter Teil 3, in
und dem Zylinderspalt wesentlich kleiner gemacht welchem Ringnuten 4 für Kolbenringe ausgebildet
werden kann als bisher, ohne daß eine Gefahr des sind und an dessen Ende sich der Kolbenboden beFressens
beim Kolben besteht. Dadurch wird die findet. Der verjüngte Teil 3 ist z. B. leicht konisch
Undichtheit im Bereich des Schlitzes des Kolben- ausgebildet und hat an der Stelle der obersten Ringringes
stark vermindert. Durch eine Verminderung 55 nut einen Durchmesser D 2, der um ein geringes
der Strömung von heißen Gasen entlang des Kolbens Maß kleiner ist als der Durchmesser D1.
wird auch die Beaufschlagung des Kolbens durch Im Betrieb gleitet der zylindrische Teil 2 mit seiner
Wärme stark vermindert, so daß dieser bedeutend Lauffläche auf der Zylinderwand eines Zylinders,
kühler ist. Diese Vorteile werden mit einfachen Dabei werden der Kolbenboden und der an ihn anMitteln
am Kolben ohne die Verwendung verhältnis- 60 schließende Teil 3 von den Brenngasen stark erhitzt,
mäßig teurer und störungsanfälliger gasdichter bedeutend stärker als der übrige Teil des Kolbens.
Kolbenringe erreicht. Um ein Festklemmen des Kolbens im Zylinder zu
In diesem Zusammenhang ist aus der USA.-Patent- verhindern, muß der Durchmesser D1 kleiner sein
schrift 1764 871 ein Kolben bekannt, welcher am als der Durchmesser des Zylinders. Der verjüngte
Durchmesser zurückgesetzte Bereiche aufweist, an 65 Teil 3, welcher einer größeren Wärmeeinwirkung
denen Stege vorgesehen sind, welche eine kontinuier- ausgesetzt ist, ist dabei so bemessen, daß auf keinen
liehe Auflage des Kolbenringes am ganzen Umfang Fall auch bei äußerster Erwärmung des Kolbens ein
gewährleisten. Diese Stege haben jedoch einen Klemmen dadurch vorkommen kann, daß sein
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Ansicht eines Arbeitskolbens einer Kolbenbrennkraftmaschine, bei welchem die Erfindung
Anwendung findet, wobei zur Anschaulichkeit die Kolbenringe aus den Ringnuten entfernt sind,
F i g. 2 einen Ausschnitt aus der F i g. 1 im
einem Abschnitt der Wand eines Zylinders, in welchem der Kolben geführt ist,
Fig. 3 den Schnitt III-III in der Fig. 2,
F i g. 4 einen Detailschnitt zur F i g. 1 in größerem Maßstab mit der Darstellung eines Verfahrensschrittes bei der Herstellung einer Ringnut mit Leiste und verchromter Nutenflanke und
F i g. 4 einen Detailschnitt zur F i g. 1 in größerem Maßstab mit der Darstellung eines Verfahrensschrittes bei der Herstellung einer Ringnut mit Leiste und verchromter Nutenflanke und
F i g. 5 einen der F i g. 4 entsprechenden Teil-
Durchmesser D 2 größer wird als der Zylinderdurchmesser
D3 (in Fig. 2). Das führt dazu, daß in der'Regel das Kolbenspiel, d.h. die Differenz zwischen
dem Zylinderdurchmesser D 3 und dem Durchmesser D 1 und insbesondere dem Durchmesser D 2,
möglichst groß gehalten wird. Dadurch wird jedoch die Undichtheit an der Stelle der Schlitze der Kolbenringe
vergrößert. Die diesbezüglichen Verhältnisse sind am besten aus der F ι g. 3 ersichtlich.
In der Fig. 3 ist der Kolben 1 im Schnitt dargestellt, wobei in seiner Nut 4 ein bekannter geschlitzter
KolbenFing-5-eingelegt ist,- Der Schlitz-des .._
Kolbenringes hat eine Breite S. Die Mantelfläche 10 des Kolbens 1 hat an der Stelle des Schlitzes von der
Zylinderwand 6 des Zylinders einen Abstand^. Wie aus der F i g. 3 ersichtlich ist, ist beim bekannten
Kolben der Querschnitt AXS für den Durchgang
der Brenngase aus dem Brennraum frei und bildet eine Undichtheit.
Erfindungsgemäß wird, wie dies insbesondere aus der F i g. 2 ersichtlich ist, anschließend an die dem
Kolbenboden des Kolbens 1" abgewandte Flanke 7 der Ringnut 4 eine vorstehende Leiste 8 vorgesehen,
die sich über den ganzen Umfang des Kolbens erstreckt. Die Leiste 8 hat eine in der Achsenrichtung
des Kolbens gemessene Breite B, die kleiner ist als das 0,2fache der Breite N der Ringnut 4. Im vorliegenden
Falle beträgt die Breite B ungefähr das 0, If ache der Breite iV der Nut 4.
Wie ebenfalls aus der F i g. 2 ersichtlich ist, hat die Leiste 8 eine über die Mantelfläche des Kolbens 1
vorstehende radiale Höhe H. so daß sich der Zwischenraum zwischen dem Kolben an dieser Stelle
und der Zvlinderwand gegenüber dem ursprünglichen Wert A auf einen wesentlich kleineren Wert C vermindert.
Es versteht sich dabei, daß die Höhe H so gewählt ist. daß der Durchmesser D 4 höchstens
gleich groß ist wie der Durchmesser D 1 des Kolbens. Die Verluste durch Undichtheit vermindern sich angenähert
im Verhältnis der Querschnitte A X S und C v S. wobei sich auch die Erwärmung des Kolbens
wesentlich vermindert.
Wie aus der F i g. 2 ersichtlich ist, ist am Übergang der Leiste 8 und der äußeren Fläche 10 des
Kolbens eine abgerundete Hohlkehle 11 ausgebildet. Vorzugsweise ist der Radius R der Hohlkehle mindestens
gleich groß wie die radiale Höhe H der Leiste. Durch diese Abrundung wird eine Abstützung
der Leiste 8 erzielt, so daß sie trotz geringer Breite B eine erhöhte Widerstandsfähigkeit in der der Einwirkung
der Gaskräfte entgegengesetzten Richtung aufweist.
Obwohl die Leiste 8 eine bedeutende Verminderung des für die Undichtheit des Kolbenringes
maßgeblichen Kolbenspiels gestattet, so stellt sie keine Gefahr mit Rücksicht auf ein Festklemmen
oder Fressen des Kolbens dar. Wegen der geringen Breite B der Leiste ist die bei ihrer Abnützung bei
einer Wärmedehnung entwickelte Wärmemenge- zu gering, um die umgebenden Teile des Kolbens aufzuheizen
und damit anschwellen zu lassen, was die Ursachen des Klemmens und Fressens von Kolben
sind. Im Falle, daß bei einer außerordentlichen Erhitzung des Kolbens die Leiste 8 am Umfang gegen
die Zvlinderwand stößt, wird sie daher nur abgetragen, ohne daß es zum Fressen und Festklemmen
des Kolbens kommt. Durch die Abnützung paßt sich dabei die Leiste von selbst au die Temperaturverhältnisse
des betreffenden Motors an.
Wenn, wie dies bei Kolben von größeren Kolbenbrennkraftmaschinen bekannt ist, die belastete Flanke
der Nut, d. h. die vom Kolbenboden entfernte Flanke 7, mit einer Chromschicht gegen Abnützung
versehen ist, so ist vorzugsweise die im Bereich der Leiste 8 befindliche Fortsetzung der Nutenflanke frei
von der Chromschicht. Die F i g. 4 und 5 zeigen eine Möglichkeit einer entsprechenden Ausführung der
Nut
Wenn- eine- Nutenflanke-.eines Kolbens verchromt...
werden soll, welcher die erfindungsgemäßen Leisten aufweist, so wird vorzugsweise die Nutenflanke 7 mit
der Form nach der Fig. 4 ausgebildet. Die Teile der Flanke, welche nicht verchromt werden sollen, werden
mit einer Schutzschicht 20, z. B. durch einen Anstrich, abgedeckt. Darauf wird im nicht abgedeckten
Bereich der Flanke eine Chromschicht 21 aufgetragen. Zuletzt wird die Nutenflanke entsprechend
der F i g. 5 abgeschliffen, wobei ein Teil der Chromschicht 21 auf der Flanke verbleibt, im
Bereich der Leiste 8 jedoch die Chromschicht entfernt ist.
Es versteht sich, daß bei einem Kolben mit mehreren Kolbenringen die erfindungsgemäße Leiste
entweder an einem oder auch an mehreren bzw. allen Ringnuten vorgesehen sein kann. Obwohl beim in
der Zeichnung dargestellten Beispiel die Leiste aus dem Material des Kolbens besteht, kann sie unter
Umständen auch aus anderen Materialien hergestellt und auf geeignete Weise am Kolben befestigt sein.
Claims (4)
1. Arbeitskolben einer Kolbenbrennkraftmaschine mit an seinem dem Kolbenboden zugewandten
Ende angeordneten Dichtungsringen, die sich in im Kolben ausgebildeten Ringnuten
befinden, wobei der Ringbereich des Kolbens gegenüber dem die Lauffläche enthaltenden
Schaftteil verjüngt ist. dadurch gekennzeichnet,
daß anschließend an die dem Kolbenboden abgewandte Flanke (7) mindestens einer Ringnut (4) eine vorstehende Leiste (8)
ausgebildet ist, die sich über den Umfang des Kolbens (1) erstreckt und deren in der Achsenrichtung
des Kolbens gemessene Breite (B) höchstens gleich groß ist wie das 0.2fache der
Breite (N) der betreffenden Ringnut, wobei der äußere Durchmesser (D 4) der Leiste (8) höchstens
gleich «roß ist wie de;· arößte Durchmesser (D 1) des Kolbens (1).
2. Kolben nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß am Übergang der Leiste (8) und der äußeren Fläche (10) des Kolbens (1) eine abgerundete
Hohlkehle (11) ausgebildet ist.
3. Kolben nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet,
daß der Radius (R) der Hohlkehle (11) mindestens gleich groß ist wie die radiale
Höhe (H) der" Leiste.
4. Kolben nach Anspruch 1 mit einer auf der vom Kolbenboden abgewandten Nutenflanke (7)
ausgebildeten Chromschicht (21), dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der Leiste (8)
befindliche Fortsetzung der Nutenflanke (7) frei von der Chromschicht ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen copy
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH1017568A CH493739A (de) | 1968-07-08 | 1968-07-08 | Arbeitskolben einer Kolbenbrennkraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1751684B1 true DE1751684B1 (de) | 1971-12-09 |
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ID=4360191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19681751684 Withdrawn DE1751684B1 (de) | 1968-07-08 | 1968-07-11 | Arbeitskolben einer kolbenbrennkraftmaschine |
Country Status (5)
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DE (1) | DE1751684B1 (de) |
FR (1) | FR2012487A1 (de) |
GB (1) | GB1208536A (de) |
NL (1) | NL6810431A (de) |
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DE2828749C2 (de) * | 1978-06-30 | 1983-10-20 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg | Kolben für Brennkraftmaschinen |
RU183275U1 (ru) * | 2017-02-27 | 2018-09-17 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Нижегородская Государственная Сельскохозяйственная Академия" (ФГБОУ ВО НГСХА) | Уплотняющее сопряжение деталей |
RU181485U1 (ru) * | 2017-02-27 | 2018-07-16 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Нижегородская Государственная Сельскохозяйственная Академия" (ФГБОУ ВО НГСХА) | Уплотняющее сопряжение |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1392308A (en) * | 1920-11-19 | 1921-10-04 | Silas T Doyle | Piston-ring assemblage |
US1764871A (en) * | 1928-07-09 | 1930-06-17 | Harry J Hater | Piston |
US2851317A (en) * | 1955-03-09 | 1958-09-09 | Greifenstein Emile Raymon Rene | Piston with ring groove protecting device |
GB967767A (en) * | 1961-09-14 | 1964-08-26 | Cummins Engine Co Inc | A piston |
-
1968
- 1968-07-08 CH CH1017568A patent/CH493739A/de not_active IP Right Cessation
- 1968-07-11 DE DE19681751684 patent/DE1751684B1/de not_active Withdrawn
- 1968-07-23 NL NL6810431A patent/NL6810431A/xx unknown
-
1969
- 1969-07-04 GB GB3387569A patent/GB1208536A/en not_active Expired
- 1969-07-07 FR FR6922978A patent/FR2012487A1/fr not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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NL6810431A (de) | 1970-01-12 |
FR2012487A1 (de) | 1970-03-20 |
GB1208536A (en) | 1970-10-14 |
CH493739A (de) | 1970-07-15 |
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