AT389571B - Kolben fuer hubkolben-brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft einen Kolben für Hubkolben-Brennkraftmaschinen mit einem aus Blechscheiben bestehenden, seinen Durchmesser bei Erwärmung auf Arbeitstemperatur nicht oder nur geringfügig ändernden Kolbenboden und einem daran befestigten Kolbenmantel. 



   Aus verschiedenen Gründen, z. B. zur Herabsetzung des Verschleisses, zur Vermeidung bzw. Verminderung von Schmierstoff oder zur Spielverkleinerung, könnte es notwendig oder zumindest wünschenswert sein, die Zylinder von Hubkolben-Brennkraftmaschinen aus keramischem Werkstoff zu fertigen oder zumindest mit einer Auskleidung aus einem solchen Werkstoff zu versehen. 



   Nun weisen aber keramische Werkstoffe od. dgl. einen sehr niedrigen Ausdehnungskoeffizienten auf, der etwa dreimal so klein als jener von Stahl und etwa sechsmal kleiner als jener von Leichtmetall ist. Wenn man den normalen Arbeitstemperaturbereich des Kolbenbodens von   etwa -200 bis +250OC   in Betracht zieht, müsste zwischen dem Metallkolben und dem Zylinder aus einem Werkstoff geringer Wärmedehnung ein stark vergrössertes Spiel vorhanden sein, um dem Kolben die erforderliche Wärmedehnungsmöglichkeit innerhalb des sich in seinem Durchmesser kaum verändernden Zylinders zu geben. Ein derartig stark vergrössertes Kolbenspiel ist selbstverständlich äusserst ungünstig. 



   Es ist zwar bereits ein Kolben bekannt (US-PS 1 455 786), dessen Kolbenboden aus einem Blech mit sehr geringer Wärmedehnung und einer aufgenieteten Verschleissplatte besteht, wobei der Kolbenboden mit seinem umgebördelten Rand zwischen die Schenkel eines im Längsschnitt in U-Form gebogenen und daher doppelten Kolbenmantels greift, dessen Aussenteil durch Längsschlitze spreizfähig ausgebildet ist und dadurch die Kolbenringe ersetzen soll. Der Kolbenmantel wird ausserdem durch einen an seinem Innenteil angenieteten zylindrischen Stutzen verstärkt, an dem auch der Kolbenboden an nur zwei Stellen mittels Nieten befestigt ist. 



  Hier handelt es sich aber um eine vergleichsweise komplizierte Kolbenausbildung, die dennoch den heutigen Anforderungen an eine Brennkraftmaschine nicht genügt, zumal keine geeigneten Bleche mit ausreichend niedrigen   Wärmedehnungskoeffizienten   zur Verfügung stehen. 



   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und einen Kolben der eingangs geschilderten Art zu schaffen, bei dem eine merkbare Durchmesserveränderung mit verhältnismässig einfachen konstruktiven Mitteln und mit allgemein vorhandenen Werkstoffen verhindert wird. 



   Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass bei zumindest an seiner Innenseite aus einem Werkstoff geringer Wärmedehnung, insbesondere einem keramischen Werkstoff, gefertigten Zylinder der Kolbenboden aus zwei auseinandergewölbten bzw. -gebogenen und an ihren Rändern durchlaufend miteinander und mit dem Kolbenmantel fest verbundenen Blechscheiben besteht, zwischen denen ein in Richtung der Kolbenachse wirkender Spreizkörper aus einem Werkstoff mit hohem   Wärmedehnungskoeffizienten   eingesetzt ist
Durch die vergleichsweise hohe Wärmedehnung des Spreizkörpers werden die beiden gewölbten Blechscheiben auseinandergedrückt und dadurch die sonst zu einer Durchmesservergrösserung des Kolbenbodens führende Wärmedehnung der Blechscheiben ausgeglichen, so dass der Durchmesser des Kolbenbodens bzw.

   der Durchmesser des Kolbens praktisch konstant oder innerhalb vorbestimmter Weitungsgrenzen gehalten wird. Dabei kann durch entsprechende Wahl der Ausdehnungskoeffizienten, der axialen Erstreckung des Spreizkörpers, der   Wänneübergangswerte   und der Dicke und Steifigkeit der beiden Blechscheiben das gewünschte Durchmessermass sehr genau erreicht werden. 



   In weiterer Ausbildung der Erfindung besteht der Spreizkörper aus einem ummantelten Kern aus Natrium, Lithium od. dgl., so dass einerseits die gewünschte hohe Wärmedehnung erreicht, anderseits aber durch die Ummantelung eine Dehnung des Spreizkörpers in radialer Richtung weitgehend verhindert wird. 



   Um die Wärmedehnung des Spreizkörperkerns, also des Natriums, Lithiums od. dgl. im festen Zustand für die axiale Dehnung besser zu nutzen, weist die Ummantelung des Spreizkörpers im wesentlichen Kegelform auf, wobei der Kegelspitzenwinkel grösser als der Reibungswinkel zwischen der Ummantelung und dem Kern des Spreizkörpers gewählt isL
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand bespielsweise dargestellt, und zwar zeigen die Fig. 1 und 2 
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 ihren Rändern miteinander und mit dem Kolbenmantel   (1)   durchlaufend fest verbunden bzw. verschweisst sind. 



  Zwischen den beiden Blechscheiben (4), (5) ist ein Spreizkörper (6) eingesetzt, der für sich einen kegeligen Mantel (7) und einen Kern (8) aus Natrium, Lithium od. dgl. aufweist. Der Spreizkörper (6) hat also einen hohen   Wärmedehnungskoeffizienten   und wirkt in Richtung der Kolbenachse, so dass die beiden Blechscheiben (4), (5) bei Erwärmung auseinandergedrückt und dadurch die Wärmedehnung der Blechscheiben (4), (5) in bezug auf den Kolbendurchmesser ausgeglichen wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Kolben für Hubkolben-Brennkraftmaschinen mit einem aus Blechscheiben bestehenden, seinen Durchmesser bei Erwärmung auf Arbeitstemperatur nicht oder nur geringfügig ändernden Kolbenboden und einem daran befestigten Kolbenmantel, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest an seiner Innenseite aus einem Werkstoff geringer Wärmedehnung, insbesondere einem keramischen Werkstoff, gefertigtem Zylinder der Kolbenboden (2) aus zwei auseinandergewölbten bzw. -gebogenen und an ihren Rändern durchlaufend miteinander und mit dem Kolbenmantel (1) fest verbundenen Blechscheiben (4,5) besteht, zwischen denen ein in Richtung der Kolbenachse wirkender Spreizkörper (6) aus einem Werkstoff mit hohem Wärmedehnungskoeffizienten eingesetzt ist.

   2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch geknnzeichnet, dass der Spreizkörper (6) aus einem ummantelten Kern (8) aus Natrium, Lithium od. dgl. besteht.

   3. Kolben nach den Ansprüchen l und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (7) des Spreizkörpers (6) im wesentlichen Kegelform aufweist, wobei der Kegelspitzenwinkel grösser als der Reibungswinkel zwischen der Ummantelung (7) und dem Kern (8) des Spreizkörpers (6) gewählt ist.