DE1005330B - Leichtmetallkolben - Google Patents

Description

Kolben für Brennkraftmaschinen werden seit langem mit Vorteil aus Leichtmetall, ζ. Β. aus Aluminium und seinen Legierungen, hergestellt. Solche Kolben sind normalerweise mit Nuten, für die Aufnahme von Kolbenringen versehen, durch welche die Kolben gegen die Zylinderwände, mit denen sie zusammenwirken, abgedichtet werden. Es wurde festgestellt, daß Kolbenringe das Bestreben haben, die Nuten, in denen sie sich befinden, durch Verschleiß zu verbreitern, wobei der Verschleiß besonders rasch ist, wenn Leichtmetalle für die Herstellung der Kolben verwendet werden, Es sind daher viele Vorschläge gemacht worden, zusammengesetzte Kolben mit einem Leichtmetailschaft und verschiedenen Formen, von Einsätzen aus härterem verschleißfesterem Metall herzustellen,. Ein solcher Einsatz, der verbreitete Anwendung gefunden hat, besteht z. B. aus einem Ring aus Gußeisen, der an derjenigen Stelle der Kolben vorgesehen wurde, an, der die Kolbenringnuten, herausgearbeitet werden. Ein solcher zusammengesetzter Kolben kann, auf verschiedene Weise hergestellt werden;, beispielsweise durch Einsetzen eines Eisen- oder Stahlrings in eine für das Gießen, eines Kolbens geeignete Form und Eingießen des geschmolzenen Leichtmetalls in die Form in der Weise, daß ein Kolbenkörper gegossen wird, in, welchem der Ringkörper in geeigneter Lage eingebettet ist. Ferner kann ein Leichtmetallkolbenkörper gesondert durch Gießen oder Schmieden hergestellt und ein Eisen- oder Stahlring auf den Körper aufgebracht werden, worauf beide; Teile in eine geeignete Gießform gebracht werden und geschmolzenes Leichtmetall zwischen den Ring und den Kolbenkörper gegossen wird.

Die Herstellung von Leichtmetallkolben mit Hartmetalleinsätzen bringt eine Reihe von Problemen, mit sich. Einmal bedingen diese Einsätze selbst nicht unr beträchtliche Kosten. Ferner erhöhen sie das Gesamtgewicht des Kolbens wesentlich. Drittens besteht bei Gußeiseneinsätzen unter gewissen Umständen Bruchgefahr. Viertens hat sich herausgestellt, daß es außerordentlich schwierig ist, eine Haftung zwischen dem Leichtmetall des Kolbenkörpers und dem härteren Metall des Einsatzes zu erzielen, bei welcher der Zusammenhalt des Gebildes unter Betriebsbedingungen aufrechterhalten wird. Es ist bekannt, daß ununterbrochene ringförmige Einsätze, die zur Aufnahme der Kolbenringe mit Nuten versehen sind, nicht nur hohen, mechanischen Beanspruchungen; ausgesetzt sind, die zu ihrer Loslösung von den Kolbenkörpern führen können, sondern auch, daß bei wesentlichen Unterschieden, in den Wärmeausdehnungskoeffizienten, starke Kräfte auftreten, die das Bestreben; haben, jede Haftung aufzuheben.

Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung eines Leichtmetallkolben

Anmelder:

Marshall G. Whitfield,
New York, N. Y. (V. St A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
Gräfelfing bei München, Aribostr. 14

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 7. Mai 1953

Marshall G. Whitfield, New York, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Kolbens und ein, Verfahren zur Herstellung desselben, bei welchem die vorerwähnten Probleme gelöst oder gemildert sind und die Verschleißfestigkeit der bisher bekannten Konstruktionen, beibehalten bleibt. Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, einen verstärkten Kolben zu schaffen, bei welchem die Unterschiede in der Wärmeausdehnung nicht die Gefahr herbeiführen, daß die Einsätze vom Kolbenkörper frei werden. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verstärkten Kolbens, der leichter in seinem Gewicht, billiger in seiner Herstellung und sicherer im Gebrauch ist, da, die Einsatzelemente nicht vom Kolbenkörper freikommen können, um den Kolben oder die Zylinderwände zu beschädigen. Die Erfindung betrifft nun ein Leichtmetallgußstück mit darin eingebetteter Schwermetallverstärkung, und die zu schützende Erfindung besteht darin, daß die Länge der Verstärkung deren Breite übertrifft und daß die Verstärkung in der Richtung ihrer Länge wellen,-fömig ist. Zwar ist ein Leichtmetallkolben, aus der französischen Patentschrift 897 373 bekannt, der ebenfalls eine eingebettete Verstärkung besitzt, doch beisteht diese Verstärkung aus einem Ring von ziemlich großer Breite, der quer zu seiner Längsrichtung, also radial nach innen, und außen, verlaufende Wellungen hat.

Die Erfindung bringt demgegenüber einen wesentlichen, technischen Fortschritt. Durch die in der Längsrichtung verlaufende Wedlung der erfindungs-

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gemäßen Verstärkung ergibt sich eine Stellung der- stärkungselements gemäß der Erfindung vor dem selben in dem Gußstück, derart, daß sie über und unter Gießen, ersichtlich ist,

die Nuten hinausragt. Demgegenüber liegt der in Fig. 10 eine Teilansicht in Draufsicht einer weite-

radialer Richtung gewellte Ring bei dem bekannten ren Ausführungsform eines wellenförmigen Metall-Kolben lediglich auf der Innenseite der Nuten, wo die 5 Verstärkungselements,

Verstärkung nutzlos ist. Der eingebettete Ring ver- Fig. 11 in schaubildlicher Darstellung ein Vermehrt also lediglich, das Gesamtgewicht des Kolbens, Stärkungselement mit langgezogener Wellenform, die ohne das Gußstück an der Stelle zu verstärken;, wo lange, jedoch mit verhältnismäßig großen Abständen eine solche Verstärkung am meisten erforderlich ist. voneinander befindliche Verstärkungsflächen in den Die Gewichtszunahme, die das Gußstück durch eine io Nuten ergibt,

Verstärkungseinlage nach der Erfindung erfährt, ist Fig. 12 eine der Fig. 11 ähnliche Ansicht einer ververhältnismäßig gering, und auch die Gewichtsvertei- stärkten Konstruktion, welche zwar langgezogene lung wird in dem Gußstück dadurch nicht gestört. Verstärkungsflächen ergibt, die jedoch einen weniger

Gemäß der Erfindung besteht die Schwermetall- großen Abstand voneinander haben, verstärkung zweckmäßig aus Draht oder drahtähnr i₅ Gemäß der Erfindung wird zur Verstärkung ein lichem Material, so daß man, billiges Ausgangs- Element oder eine Reihe von Elementen verwendet, material verwenden kann, und auch die Herstellung die aus Draht, Walzdraht oder ähnlichem Material der Wellungen, ist bei Draht einfach und billig. geformt und so gestaltet sind, daß sie eine Wellen-

Gemäß der Erfindung kann ferner die Verstärkung form mindestens in der Richtung ihrer Hauptin die Gußform mit den an ihren Enden, abstehenden 20 erstreckung haben. Die durch die vorerwähnte Wellen-Teilen derart eingesetzt werden, daß die Verstärkung form gekennzeichneten; Verstärkungselemente werden keine Berührung mit der Gußformwand hat. Dadurch _So gestaltet, daß sie sich der Krümmung des Umfangs wird erreicht, daß die Verstärkung mit Ausnahme eines Kolbens anpassen. An den Enden des Elements ihrer abstehenden Enden völlig in das Leichtmetall- kann der Draht bzw. das Material nach außen, oder gußstück eingebettet ist. 25 nach innen gebogen, werden, um Vorsprünge zu schaf-

Durch eine solche völlige Einbettung bietet eine fen, mittels welcher die Elemente in bestimmter Lage ausreichende Verbindung zwischen, der Verstärkung _unci zwangläufig in der Gußform festgelegt werden und dem Leichtmetall keine Schwierigkeiten, und die können, wie nachstehend näher erläutert. Die Ver-Verstärkung kann sich selbst dann nicht verlagern,, Stärkungselemente können mit durch Gießen oder wenn die Haftung zwischen den beiden Metallen _3o Schmieden vorgeformten Leichtmetallkörpern in der mangelhaft wäre. Demgegenüber steht die Verstär- Weise verarbeitet werden, daß das Leichtmetall in die kung nach der französischen Patentschrift 897 373 mit Gußform zur Verbindung des vorgeformten Teils mit der Form über ihre ganze Länge in Berührung. In- dem Verstärkungselement bzw. mit den Verstärkungsfolgedessen sind besondere Mittel erforderlich, um zu elementen gegossen wird. Ferner können, was geverhindern, daß der freiliegende Teil der Verstärkung 35 bräuchlicher ist, das Verstärkungselement bzw. die sich verlagert oder verwirft. Bei dem bekannten, Guß- Verstärkungselemente in die Form eingesetzt und der stück wird dies durch die nach innen gerichteten, in Leichtmetallkörper vollständig in der Gußform durch das Gußmetall eingebetteten Windungen bewirkt. Gießen geformt werden. In jedem Fall werden gemäß Fast die Hälfte des Schwermetalleinsatzes hat dabei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das jedoch keine Verstärkungsfunktion, worauf schon oben ₄₀ Verstärkungselement bzw. die Verstärkungselemente hingewiesen wurde. Die Schwermetalleinlage des be- völlig in dem Teil des Kolbens eingebettet, der durch kannten Kolbens bewirkt somit eine Gewichtserhöhung, das Eingießen geschmolzenen Metalls in die Gußform die zu der auf diese Weise erzielbaren Verstärkungs- gebildet wird. Mit dem Ausdruck »völlig eingebettet« wirkung in gar keinem Verhältnis steht. soll ein bevorzugter Zustand gekennzeichnet werden,

Zum besseren, Verständnis wird die Erfindung nach- 45 bei welchem das Verstärkungselement bzw. die Verstehend an, Hand beispielsweiser Ausführungsformen Stärkungselemente in dem gegossenen Metall nach den unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrie- Endbearbeitungsvorgängen, denen der Kolben, vor ben. Es zeigt · dem Gebrauch unterzogen werden kann, z. B. Ab-

Fig. 1 eine Ansicht eines Teils eines Verstärkungs- drehen, Schleifen u. dgl., eingeschlossen sind. Selbstelements gemäß der Erfindung, 50 verständlich werden bei diesen Endbearbeitungs-Fig. 2 eine Ansicht des oberen Teils eines nach der vorgängen irgendwelche vorstehende Enden des VerErfindung hergestellten, Kolbens, teilweise im Aufriß stärkungselements bzw. der Verstärkungselemente und teilweise im Schnitt, weggenommen. Ferner werden gemäß der Erfindung Fig. 3 eine Ansicht, teilweise im Schnitt und teil- eine bzw. mehrere Kolbenringnuten aus den Kolben in weise in Draufsicht nach der Linie 3-3 der Fig. 2, 55 der Weise herausgearbeitet, daß die eingebettete Ver-Fig. 4 eine Teilansicht im Schnitt nach der Linie 4-4 Stärkung quer durchgeschnitten wird, wie nachstehend der Fig. 3 in vergrößertem Maßstab, näher erläutert.

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht mit einer an- Zur Beschreibung einer entsprechenden Aus-

deren Ausführungsform des Verstärkungselements, führungsform der Erfindung wird auf Fig. 1 Bezug

Fig. 6 eine Teilansicht des für die Konstruktion 60 genommen, welche einen Teil eines Gebildes darstellt, nach Fig. 5 verwendeten Verstärkungselements in das aus einem Draht 1 geformt ist, der wellenförmig Draufsicht, gebogen ist, so daß er entgegengesetzt gerichtete

Fig. 7 eine den Fig. 4 und 5 ähnliche Ansicht, teil- Krümmungen bzw. Schleifen 2 und 5 mit zwischen weise im Schnitt und im vergrößerten Maßstab einer diesen befindlichen geraden Teilen 6 des Drahtes aufweiteren Ausführungsform des Verstärkungselements, 65 weist. Die dargestellte Wellenform ist auch insofern Fig. 8 eine Seiten,- und eine Endansicht des für die zweckmäßig, als sie leicht auf einer Drahtbiege-Konstruktion nach Fig. 7 verwendeten Verstärkungs- maschine hergestellt werden kann. Bei der in Fig. 1 elements; gezeigten Form liegen die Wellungen in einer einzigen

Fig. 9 eine Ansicht einer Gußform im Querschnitt, Ebene, wobei das Verstärkungselement mit für die aus welcher das Verfahren beim Einbringen des Ver- 70 zweckmäßige Handhabung gewünschten zusammenr

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hängenden Längen hergestellt werden kann. Das bei- sie wellenförmige Gebilde von einer bestimmten spielsweise dargestellte Verstärkungselement besteht Länge herstellt, die vorausgehend an, ihren Enden mit aus gezogenem Stahldraht von kreisförmigem Quer- abstehenden Teilen geformt werden,
schnitt, kann jedoch auch aus Stangenmaterial oder Die Beschaffenheit einer beispielsweisen fertigen

aus stranggepreßten oder gezogenen Formteilen von 5 Form des Verstärkungselements ergibt sich aus nicht kreisförmigem Querschnitt hergestellt werden, Fig. 9, in welcher eine Gußform für einen Kolben geferner auch aus schmalen Streifen durch Ausschneiden zeigt ist, die einander gegenüberliegende Teile 7 und 8 von Blech oder Bandstahl. Ein zusätzlicher Vorteil aufweist, welche nach dem Zusammenbringen einen der Verwendung von Verstärkungselementen, die aus Guß formhohl raum 9 begrenzen, in welchen geschmolgezogenen oder gewalzten Erzeugnissen hergestellt io zenes Metall eingegossen werden kann. In der Gußsind, besteht in der Zähigkeit der Metalle zum Unter- form ist ein wellenförmiges Verstärkungselement 10 schied von der Sprödigkeit, die häufig ein Merkmal gezeigt. Dieses wellenförmige Element ist so gestaltet, von Gußerzeugnissen ist. Die Dicke oder der Durch- daß es der Form der Gußformwand im Teil 7 folgt, messer des Drahtes od. dgl., der zur Herstellung des An den Enden des Verstärkungselements 10 sind abin Fig. 1 gezeigten Gebildes verwendet wird, kann 15 stehende Teile 11 und 12 des Drahtes gezeigt. Diese innerhalb weiter Grenzen verändert und nach den Ge- erstrecken sich durch geeignete öffnungen in der Gußsichtspunkten der Kosten und des Gewichts bestimmt form an den Stoßstellen, der Gußformteile 7 und 8 und werden. Normalerweise werden Dicke und Durch- dienen dazu, das Verstärkungselement 10 innerhalb messer auch, zum mindesten was ihre maximalen der Gußform in seiner richtigen Lage zu halten. Die Werte betrifft, durch die Dicke der Kolbenwände an 20 bevorzugte Lage ist derart, daß das Verstärkungsder Stelle, an der die Verstärkung verwendet wird, element 10 der Form der Wände des Gußformteils 7 bestimmt, da gemäß der bevorzugten Ausführungs- folgt, wobei das Verstärkungselement jedoch so geform der Erfindung die Verstärkung, wie bereits er- halten wird, daß es keine Berührung mit diesen Wänwähnt, völlig im Gußkörper eingebettet sein soll. Die den hat, so daß das geschmolzene Gußmetall beim Art der Windungen oder Wellenformen des Drahtes 25 Füllen der Gußform zwischen dem Verstärkungsoder anderen Materials kann beträchtliche Abänder- element 10 und den Gußformwänden zu liegen, kommt, rungen erfahren. Bei der bevorzugten Ausführungs- wodurch das Verstärkungselement völlig eingebettet form haben die geraden. Teile bzw. Schenkel 6 des wird.

Verstärkungselements (bzw. diejenigen Teile, welche In Fig. 9 ist ferner ein in der Gußform eingesetztes

die Krümmungen bzw. Schleifen 2 und 5 unabhängig 30 ähnliches, jedoch gegenüberliegend angeordnetes Vorvon ihrer Form verbinden) einen Abstand vonein- Stärkungselement 13 mit abstehenden Teilen 14 und 15 ander, der mindestens ebenso groß ist wie der Durch- an seinen Enden gezeigt, durch welche es im Formmesser bzw. die Dicke des Drahtes od. dgl. und vor- hohlraum gelagert ist. Ein in der in Fig. 9 gezeigten zugsweise das Zwei- bis etwa Fünffache des Durch- Gußform gegossener Kolben, weist eine Verstärkungsmessers. Hierdurch wird das tatsächliche Einbetten 35 zone auf, die sich um den ganzen Umfang des Kolbens der Verstärkung im Gußkörper in den Fällen ermög- erstreckt, wie sich aus der Zeichnung ergibt. Im nachlicht, in denen es erforderlich ist, daß das Gußmetall stehenden wird eine solche Zone als kontinuierliche durch die Wellen des Verstärkungselements hindurch- Umfangsverstärkung bezeichnet, ohne daß jedoch fließt. hiermit zum Ausdruck gebracht werden soll, daß das

Der Querabstand zwischen den Krümmungen bzw. 40 Verstärkungselement selbst in Umfangsrichtung unSchleifen: 2 und 5 auf den entgegengesetzten Seiten unterbrochen ist. Für die Bildung der kontinuierlichein des wellenförmigen' Gebildes kann nach Belieben ver- Umfangsverstärkung nach Fig. 9 sind zwei Verändert werden. Das wellenförmige Gebilde wird in die stärkungseilement verwendet worden. Es können je-Kolbenwand eingebettet und normalerweise min- doch, auch, wenn gewünscht, mehrere Verstärkungsdestens eine Kolbenringnut aus der Kolbenwand so 45 elemente vorgesehen werden. Unter bestimmten Umherausgearbeitet bzw. eingeschliffen, daß die Verstär- ständen, kann eine weniger als volle Umfangsverstärkung quer durchgeschnitten wird. Wenn eine gegebene kung vorzuziehen sein. Der Verschleiß findet bei KoI-Verstärkung nur durch eine einzige Nut geschnitten ben in erster Linie an den entgegengesetzten Enden werden soll, können die Krümmungen bzw. Schleifen 2 einer senkrecht zur Achse des Kolbenbolzens, mit und 5 nahe beieinanderliegen und die Zwischenteile 6 50 welchem der Kolben gelenkig mit der Kolbenstange sehr kurz sein. Wenn jedoch zwei oder mehrere Nuten verbunden ist, gezogenen, Linie statt. Daher kann es in eine einzige Verstärkung eingeschnitten werden bei vielen Kolben als ausreichend angesehen werden, sollen,, müssen die Krümmungen bzw. Schleifen 2 nur etwa, 120 Bogengrade des Kolbenumfangs auf und 5 einen für diesen-Zweck geeigneten Abstand von,- jeder Seite des Kolbens zu verstärken, d. h. 60 Bogeneinander haben und die Zwischenteile 6 verhältnis- 55 grade auf jeder Seite jedes Endes der vorerwähnten, mäßig lang sein. zur Achse des Kolbenbolzens senkrechten Linie. Solche

Nachdem ein, Gebilde von der in, Fig. 1 gezeigten' verhältnismäßig kurze Verstärkungsabschnitte können Art für das Einbetten in die zylindrische Seitenwand durch abstehende Drahtenden der voranstehend beeines Kolbens hergestellt worden, ist, wird es mit schriebenen Art, die sich durch geeignete öffnungen einem Halbmesser gekrümmt, der der Krümmung der 60 in den Gußformteilen erstrecken, gehalten werden. Kolbenwand entspricht, und auf die gewünschte Die Kolbenbolzenaugen für die Auf nähme des Kolben-Länge zugeschnitten, Hierbei sind die abstehenden bolzens sind in, Fig. 2 und 3 mit 16 bezeichnet.
Endteile des Drahtes oder Materials an den. Enden Wenn das Leichtmetall in die Gußform eingegossen

eines Verstärkungselements zu berücksichtigen. Diese wird, wird das Verstärkungselement bzw. werden, die können gleichzeitig mit der Herstellung eines Ver- 65 Verstärkungselemente mit Ausnahme der abstehenden Stärkungselements von einer zusammenhängenden Enden, derselben, die beim Endbearbeitungsvo>rgang Länge des in Fig. 1 gezeigten Gebildes nach außen ge- weggeschnitten werden, völlig eingebettet. Der einbogen werden. Für diesen Zweck kann die für die gebettete Zustand der Verstärkung ist in Fig. 2, 3 Herstellung des in Fig. 1 gezeigten Gebildes ver- und 4 dargestellt, in welchen der Kolben als Ganzes wendete Drahtbiegemaschine so betätigt werden, daß 70 mit 17 bezeichnet ist. Bei der Endbearbeitung des

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Kolbens für den, Gebrauch ist es üblich, eine oder Stärkung eine Abschreckwirkung auf die unmittelbar mehrere Kolbenringnuten einzufräsen. Zwei solche benachbarten Teilei des geschmolzenen Metalls hat, die Nuten sind in Fig. 2 und 4 dargestellt und mit 18 und. eine Ausscheidung eines gewissen. Teils des Siliciums 19 bezeichnet. In beiden. Fällen, sind beide Nuten in oder anderen Legierungfsbestatidteils in sehr feinden Kolbenkörper quer zu dem durch die Verstärkung 5 verteilter Form mit einer dadurch verbesserten eingenommenen Bereich, eingefräst oder eingedreht Haftung zur Folge hat.

worden. Hierbei kommen die Krümmungsteile bzw. Wie bereits erwähnt, ist die Haftung bei den VerSchleifen 2 der Verstärkung oberhalb der Nut 18 zu Stärkungen gemäß der Erfindung wegen ihrer Form liegen, während die Krümmungsteile bzw. Schleifen, 5 von verhältnismäßig geringerer Bedeutung. Wie der gleichen Verstärkung unterhalb der Nut 19 zu io Fig. 4 zeigt, haben die Verstärkungsteile: 2 und 5 liegen kommen. Zwischen, den Nuten bleibt ein Teil 6° Schleifenform, so daß sie nicht verlagert werden könder geraden, Zwischenteile der Verstärkung, wie in nen, selbst wenn die Haftung sehr gering ist, da sie Fig. 4 gezeigt. Hieraus ergibt sich, daß die einander völlig eingebettet sind. Die Teile 6" der Verstärkung gegenüberliegenden Seitenkanten der Nuten teilweise in Fig. 4 sind die einzigen Teile, die eine Bewegung durch abgeschnittene Endteile, des Verstärkungs- 15 erfahren können,, wenn die Haftung verlorengeht, gebildes verstärkt und ausgekleidet sind, welche, da Diese Teile können, wenn gewünscht, so· geformt wersie härter und dauerhafter sind als das um sie herum- den, daß eine axiale Verlagerung verhindert wird, gegossene Leichtmetall, den Nuten eine zusätzliche Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin. Lebensdauer vermitteln und den. Verschleiß herab- daß die Verstärkungselemente, beispielsweise der in setzen, so daß das Hauptziel der bisher verwendeten Ver- 20 Fig. 1 gezeigten Art, mit Hilfe von Gesenken oder Stärkungen, jedoch ohne deren Nachteile, erreicht wird. Walzen so> geformt werden, daß den die Schleifen 2 Bei den voll eingebetteten Verstärkungen gemäß und 5 verbindenden, Teilen 6 eine Knickung oder Bieder Erfindung ist die Haftung zwischen, der Verstär- gung mitgeteilt wird. Ein solches Verstärkungskung und dem um diese herumgegossenen Leicht- element ist in Fig. 6 dargestellt, in. welcher die Biemetall von verhältnismäßig viel geringerer Bedeutung. 25 gungen mit 20 bezeichnet sind. Fig. 5 zeigt ein. solches Zur Sicherung der Haftung gibt es verschiedene Mög- Verstärkungselement in einem Kolben 17" eingebettet, lichkeiten. Zum Beispiel kann der für die Herstellung Die Krümmungen oder Schleifen, 2 und 5 sind unverder Verstärkung gemäß der Erfindung verwendete ändert, während die Zwischenteile & Biegungen aufDraht ein Eisen- oder Stahldraht sein, der mit einem weisen, um eine axiale Verlagerung zu verhindern,
ununterbrochenen Aluminiumüberzug im Tauch- 30 Es wurde bereits erwähnt, daß die Dicke des verfahren überzogen worden ist. Mit einem solchen Drahtes oder Materials, das für die Verstärkungen Draht läßt sich zwischen, dem bereits auf dem Draht gemäß der Erfindung verwendet wird, je nach dem im Tauchverfahren aufgebrachten Überzug und dem Ausmaß der gewünschten Verstärkung und der Dicke bzw. der an den Draht angegossenen Aluminium bzw. der Kolbenwände in. dem verstärkten Teil wesentlich Aluminiumlegierung leicht eine Haftung erzielen. 35 verändert werden kann. Es ist daher möglich, Ver-Noch bessere Haftung kann in vielen, Fällen dadurch Stärkungselemente von solcher Dicke herzustellen oder erreicht werden, wenn der Eisen- bzw. Stahldraht zu- sie so> zu lagern, daß sie beim Einfräsen oder Einerst mit einer dünnen Schicht eines Metalls, wie Zinn, drehen der Kolbenringnuten, beim Versagen der Zink oder Nickel, überzogen wird. Da nur sehr dünne Haftung nicht verlagert werden können.
Schichten solcher Metalle erforderlich sind, werden 40 Obwohl in der Zeichnung ein Verstärkungseilement diese zweckmäßig durch Galvanisieren aufgebracht, dargestellt ist, das durch zwei Kolbenringnuten durchobwohl Zink auch, durch Feuerverzinken aufgebracht geschnitten ist, kann, das Verstärkungselement natürwerden kann. Beim Gießen, von, Leichtmetall gegen lieh auch so gestaltet und bemessen, werden, daß eine die Verstärkung kann, es vorteilhaft sein, das bekannte größere Anzahl von Kolbenringnuten durchgeschnit-Verfahren, anzuwenden¹, bei welchem der Eisen- oder 45 ten werden kann, oder nur für die Aufnahme einer Stahldraht zuerst mit einem dünnen. Überzug eines einzigen Nut gestaltet und bemessen werden. Im letz-Metalls, wie Zinn, Zink oder Cadmium, überzogen, teren Fall kann, wenn mehrere Nuten im verstärkten wird, wodurch das Benetzen mit dem geschmolzenen Teil gewünscht werden, eine Vielzahl von Verstär-Aluminium bzw. mit der geschmolzenen Aluminium- kungselementen in Längsrichtung des Kolbens verlegierung erleichtert wird, worauf der Draht in 50 wendet werden.

eine Gußform eingebracht wird, in der eine erhöhte, Die Verstärkungselemente gemäß der Erfindung jedoch unter dem Schmelzpunkt des anzugießen- können, jedoch auch andere Formen als die voranden Leichtmetalls liegende Temperatur herrscht und gehend beschriebenen haben. In Fig. 8 ist beispielsdas geschmolzene Aluminium dann so eingegossen weise ein, Verstärkungselement 21 gezeigt, bei welwird, daß es in die Form und über die Oberflächen 55 chem der Draht in Form einer abgeflachten Schraubendes Drahtes in der Weise fließt, daß eine ziemlich feder gestaltet ist. In, Fig. 7 ist ein, solches Verstarke Strömung des geschmolzenen Metalls über Stärkungselement in einem Leichtmetallkolben 17^& diese Oberflächen mit einer Spülwirkung stattfindet. völlig eingebettet: dargestellt. In diesem Fall wird bei Die Anwendung eines Gießverfahrens, bei welchem der Herstellung der Kolbenringnuten 18 und 19 das das geschmolzene Gußmetall so eingegossen wird, daß 60 federförmige Verstärkungselement nur auf einer Seite es gegen, die Oberflächen der Verstärkung während durchgeschnitten.

eines beträchtlicheni Zeitraums fließt, ist von Vorteil In Fig. 10 ist ein, Verstärkungselement gezeigt, das für die Ausschaltung der Wirkung von Oxyden, die aus Blech oder Bandstahl durch Stanzen oder Schneientwcder auf der Oberfläche des zu behandelnden, den hergestellt werden kann. Das Verstärkungs-Drahtes oder an der Oberfläche des geschmolzenen. 65 element ist mit 22 bezeichnet und weist sich in wech-Leichtmetalls bei seiner Berührung mit dem Draht selnder Richtung erstreckende Schlitze 23 und 24 auf, vorhanden sein können. Wenn das Leichtmetall eine wodurch dem Gebilde eine wellenförmige Gestalt verLegierung ist, die einen, hohen Anteil an, Silicium mittelt wird. Die Breite der Schlitze muß ausreichend und/oder anderen Metallen, hat, können die Tempe- bemessen; sein, so> daß ein Metallfluß zwischen ihnen raturverhältnisse so gestaltet werden, daß die Ver- 7° leicht erzielbar ist.

In Fig. 11 ist ein Kolben 25 gezeigt, der mit Verstärkungselementen 26 und 27 von gestreckter Wellenform verseben ist. In diesem Fall ergeben sich, wenn eine Kolbenringnut in dem Gußkörper so ausgebildet wird, daß die Kämme der wellenförmigen Verstärkungen geschnitten werden, wie gezeigt, verhältnismäßig längere Verstärkungsflächen, wenn diese auch einen vergleichsweise weiten Abstand voneinander haben.

Eine weitere Form des Verstärkungselements ist in Fig. 12 gezeigt, bei welcher der Kolben 29 mit Verstärkungen 30 und 31 versehen ist. Bei dieser Verstärkung sind die Drahtelemente od. dgl. wechselweise mit breiten. Schleifen 32 und engen, Schleifen 33 ausgen bildet. Wenn dk breiten Schleifen so angeordnet sind, daß sie durch die Nut 34 geschnitten werden, ergeben, sich langgestreckte Verstärkungsnächen, die jedoch vergleichsweise geringen Abstand voneinander haben. Bei den, in Fig. 11 und 12 gezeigten, Verstärkungen muß natürlich für eine genaue Lagerung in der Guß- _ao form und Anordnung hinsichtlich der auszubildenden Nuten, gesorgt werden, damit sie ihren. Zweck bestmöglich erfüllen können.

Die Verstärkungen, gemäß der Erfindung für das Vergießen mit dem Kolbenkörper sind wellenförmig in Umfangsrichtung des Kolbens, können jedoch auch, wie in Fig. 7 gezeigt, in, radialer Richtung des Kolbens wellenförmig sein. In jedem Fall ist es, auch wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient sehr verschieden von dem des umgebenden Leichtmetalls ist, unwahrscheinlich, daß dieser Umstand das Versagen der Haftung oder eine Trennung der Teile zur Folge hat.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten, und beschriebenen, Ausführungsform begrenzt, sondern kann, innerhalb ihres Rahmens beliebige Abänderungen erfahren..

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE: 40

1. Leichtmetallgußstück mit darin eingebetteter Schwermetallverstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Verstärkung (1) deren Breite übertrifft und daß die Verstärkung in Richtung ihrer Länge wellenförmig ist.

2. Leichtmetallgußstück nach Anspruch 1 in Form eines Kolbens, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (1) und deren. Wellung in, der Umfangsrichtung des Kolbens (17) verlaufen,.

3. Leichtmetallkolben, nach Anspruch. 2, gekennzeichnet durch eine von dessen zylindrischer Oberfläche aus eingeschnittene Nut (18), die die wellenförmige Verstärkung (1) zwischen, ihren Wellenspitzen schneidet.

4. Leichtmetallkolben nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von in dessen zylindrische Oberfläche eingeschnittenen Umfangsnuten (18, 19), die die Verstärkung (1) in ihrer Längsrichtung schneiden, wobei zwischen den Nuten eint Steg vorgesehen ist und die Verstärkung an der Außenseite der äußersten Nuten Schleifen (2, 5) bildet, während dazwischenliegende Mittelteile (6) der Verstärkung sich durch den erwähnten Steg erstrecken,

5. Leichtmetallkolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelteile (6) der Verstärkung Biegungen (6⁶) aufweisen, welche eine Verlagerung verhindern.

6. Leichtmetallgußstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (1) auch in radialer Richtung des Kolbens (17) wellenförmig ist.

7. Leichtmetallgußstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (1) aus gezogenem Draht besteht.

8. Leichtmetallgußstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der gezogene Draht mit einem metallischen Überzug versehen ist, welcher die Haftung zwischen dem Leicht- und dem Schwermetall begünstigt.

9. Leichtmetallkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leichtmetall einer Aluminium und seine Legierungen enthaltenden Klasse angehört und daß die Verstärkung (1) aus in dem Kolben. (17) eingebettetem eisenhaltigem Draht besteht.

10. Verfahren zur Herstellung eines verstärkten Leichtmetallkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß eine, längliche Verstärkung (1) aus strangförmigem Schwermetall gebildet wird, die in ihrer Längsrichtung wellenförmig ist und an. ihren Enden abstehende Teile (11, 12, 14, 15) aufweist, diese Verstärkung in eine Gußform (7, 8) eingesetzt und in dieser durch die abstehenden, Enden; in der Weise gehalten wird, daß sie keine Berührung mit der Wand der Gußform hat, und daß Leichtmetall in die Gußform in der Weise eingegossen wird, daß die Verstärkung mit Ausnahme ihrer abstehenden Enden völlig eingebettet ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß nachfolgend von dem Gußstück die abstehenden Enden (11, 12, 14, 15) der Verstärkung (1) entfernt und in das Gußstück wenigstens eine Nut in Längsrichtung der Verstärkung so eingeschnitten wird, daß die Verstärkung mindestens teilweise geschnitten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 897 373.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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