DE674378C - Leichtmetallkolben fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft Leichtmetallkolben mit Har tmetalleinlagen, die sich bogenförmig über die innere Mantelwandung zwischen den Bolzennaben erstrecken. Sie macht @es sich zur Aufgabe, durch eine neuartige Anordnung und Einfügung der Hartmetalleinlage in den Kolbenkörper neben der bekannten bimetallischen Wirkung einen Ausgleich der durch die Unsymmetrie des Kolbenkörpers bedingten Dehnungsverformungen auf besonders leinfache Weise zu erreichen. Dies soll unter gleichzeitiger Vereinfachung des bimetallischen Kolbenteiles ermöglicht werden, * so daß sich noch eine merkliche Gewichtsverminderung des Kolbens ergibt.
• Bei Kolben mit durch U-Schlitze federnd gestalteten Manteltragflächen hat man schon ringartige Eisenstreifen, die in den Bolzennaben verankert sind, in ihrer Mitte mit den durch U-förmige Schlitze gebildeten frei beweglichen Manteltragflächen verbunden. Im Betriebszustand werden die Manteltragflächen an der Stelle- ihrer Verbindung mit den aus einem Werkstoff geringerer Wärmeausdehnung bestehenden Einlagen an der Ausdehnung gehindert, und die Tragflächen dehnen sich von den Verbindungsstellen aus nach beiden Seiten in Umfangsrichtung, wodurch sie der Zylinderwandung angepaßt werden. Die Eiseneinlagen wirken also nicht derart, daß sie mit dem Kolbeneinen Bimetallkörper bilden, sondern lediglich dehnungshemmend und als Stütze für die sich in Umfangsrichtung dehnenden Tragflächen. Die Einlagen müssen beiderseitig vorgesehen werden, um über den ganzen Kolbenumfang die Anpassung an die Zylinderwandung zu erreichen.
• Es wurde ferner vorgeschlagen, am oberen und unteren Schaftrand eines Leichtmetallkolbens nach dem Kolbeninnern zu freiliegende Metallringe einzugießen, die mit der Mantelwandung einen sich bei Erwärmung krümmenden Bimetallkörper bilden. Derartige Einlagen wirken sich nur im Bereiche des oberen und unteren Schaftrandes aus und können daher den Mantelverformungen nicht entgegenwirken, die sich durch die stärkere Dehnung des Kolbens im Bereiche der Bolzennaben ergeben. Sie erfordern auch an den Stellen ihrer Anbringung Mantelverdickungen, die eine unliebsame Gewichtserhöhung mit sich bringen, was gerade bei neuzeitlichen Motoren unbedingt zu vermeiden ist. Die Unterschiedlichkeit der Betriebswärme des Kolbens am oberen und unteren Schaftrand bedingt außerdem eine ungleichmäßige Bemessung der Ringe.
• Gegenüber diesen bekannten Einrichtungen kennzeichnet sich der Erfindungsgegenstand dadurch, daß eine Hartmetalleinlage nur auf der druckentlasteten Kolbenseite an der Innenseite des Mantels als ein- oder beiderseitig am Übergang vom Mantel zu den Bolzennaben verankerter, bandartiger Streifen angegossen ist und mit der Mantelwand einen Bimetallkörper bildet. Durch streckenweise Unterbrechung der bim.etallischen Verbindung des Kolbenkörpers mit dem Hartmetallstreifen werden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mehrere Verbundabschnitte gebildet.
• Der Ausgleich der Dehnungsverformung des Kolbenschaftes erfolgt alsta im wesientlichen nur im Bereich einer Schafthälfte, und zu der einkrümmenden, bimetallischen Wirkung ergibt sich eine dem größeren Dehnungsbestreben der Bölzennabenzone entgegenwirkende Kraft.
• Es ist auch möglich, in einem Kolbenrohling für die Einlage entsprechende Aussparungen vorzusehen und den Werkstoff der Hartmetalleinlagen in flüssigem Zustand, z. B. im Spritzverfahren, einzufügen.
• Zur beispielsweisen Veranschaulichung ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt. Abb. i zeigt einen urgeschlitzten Kolben in einem durch die NabenmittelIinie geführten Längsschnitt und Abb. 2 einen Querschnitt nach Linie A-A der Abb. i.
• Abb.3 ist ein durch die Nabenmittellinie geführter Längsschnitt eines mit T-förmiger Schlitzung versehenen Kolbens, während Abb. ¢ den Querschnitt nach Linie B-B des Kolbens gemäß Abb.3 zeigt.
• Abb.5 stellt einen mit winkelförmiger Schlitzung versehenen Kolben im Längsschnitt nach Linie C-C der Abb. 6 dar, und Abb.6 zeigt den Querschnitt nach LinieD-D der Abb. 5.
• Abb. 7 zeigt den nach Linie E-E der Abb. 8 geführten Längsschnitt eines Kolbens mit einseitig verankerter Hartmetalleinlage, und Abb. 8 ist der Querschnitt nach Linie F-F des Kolbens gemäß Abb. 7.
• Der Leichtmetallkolben i steht im Bereich der sich zwischen den Bolzennaben 2 erstreckenden druckentlasteten Manteltragfläche 3 mit -der bandstreifenförmigen Hartmetalleinlage 4 in bimetallischer Haftverbindung, tvobei mindestens ein wesentlicher Teil der nach innen gerichteten Oberfläche der Einlage frei liegt. Die entsprechend dem Schaft bogenförmige Einlage4 ist bei 5 ein-,oder beiderseitig im Kolbenkörper verankert, also an der Stelle des Übergangs vom Mantel zu den Bolzennaben. Die unmittelbare Haftverbindung zwischen dem Kolbenkörper i und dem Hartmetallstreifen 4 kann teilweise, z. B. innerhalb der Strecke a, unterbrochen sein, so daß innerhalb der Manteltragfläche 3 bimetallisch wirkende Abschnitte b und c gebildet werden.
• Ist der Kolben mit Schlitzen 6 versehen, so kann die Hartmetalleinlage ¢ ,an dieser Stelle eine fedrige Ausbuchtung 7 als übierbrückungerhalten. Wenn die Mantelschlitzung nahe einer Bolzennabe erfolgt (Abt. 7 und 8), dann kann die Härtmetalleinlage auch an der Begrenzungskante 8 des durch die Schlitzung frei beweglichen Mantellappens schließen.
• Die Einkrümmung der bimetallischen Teile erfolgt in Richtung der eingezeichneten Pfeile, sie kompensiert also das radiale Dehnungsbestreben einer Kolbenhälfte bis in die Nabenzone hinein.

Claims (2)

1. PATEN TANSL'RÜCHE: i. Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit sich bogenförmig über die innere Mantelwandung zwischen den Bolzennaben erstreckenden eingegossen;n Hartmetalleinlagen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hartmetalleinlage nur auf der druckentlasteten Kolbenseite an der Innenseite des Mantels als ein-oder beiderseitig am Übergang (5) vom Mantel zu den Bolzennaben (2) verankerter, bandartiger Streifest (4.) angegossen ist, der mit der Mantelwand in bekannter Weise einen Bitnetallkörper bildet.
2. 2. Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch streckenweise Unterbrechung der bimetallischen Verbindung des Kolbenkörpers (3) mit dem Hartmetallstreifen (4) mehrere Verbundabschnitte (b, c) gebildet werden.