DEP0052005DA

DEP0052005DA - Piston ring carrier inserted in light alloy pistons

Info

Publication number: DEP0052005DA
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Müller
Original assignee: Aluminiumwerke Nuernberg GmbH
Current assignee: Aluminiumwerke Nuernberg GmbH
Publication date: 1950-08-10

Description

Es ist bekannt, insbesondere bei durch hohe Drücke und Temperaturen stark beanspruchten Leichtmetallkolben für Dieselmotoren in der obersten Ringnute Kolbenringträger aus verschleissfesterem Material, z.B. aus Gusseisen, vorzusehen. Diese Kolbenringträger werden beim Giessen oder Pressen der Kolben eingefügt und bestehen im allgemeinen aus Ringen von U-förmigem Querschnitt, die man auch schon zur besseren Verankerung im Kolbenkörper mit nasenartigen Ansätzen versehen hat. Um die unvermeidliche Gewichtserhöhung zu verringern wurden in dem die Nutengrund-Fläche abdeckenden Basisteil dieser Kolbenringträger Bohrungen oder Aussparungen vorgesehen.It is known to provide piston ring carriers made of wear-resistant material, e.g. cast iron, in the uppermost ring groove, especially in light metal pistons for diesel engines that are heavily stressed by high pressures and temperatures. These piston ring carriers are inserted when the pistons are cast or pressed and generally consist of rings with a U-shaped cross section, which have already been provided with nose-like projections for better anchoring in the piston body. In order to reduce the inevitable increase in weight, bores or recesses were provided in the base part of this piston ring carrier that covers the groove bottom surface.

Bei den seither üblichen Kolbenringträgern war aber die erwünschte Wärmeableitung vom Kolbenboden und vom oberen Schaftteil zur Zylinderwand dadurch nachteilig beeinträchtigt, dass der gegenüber dem Kolben eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweisende Kolbenringträger in dieser Hinsicht ein hemmendes Zwischenglied zwischen dem Kolben und dem Kolbenring darstellt.With the piston ring carriers that have been customary since then, however, the desired heat dissipation from the piston crown and from the upper skirt part to the cylinder wall was adversely affected by the fact that the piston ring carrier, which has a lower thermal conductivity than the piston, represents an interfering link between the piston and the piston ring in this regard.

Es wurde nun herausgefunden, dass das Ausschlagen der Ringnuten auch durch eine Teilbewehrung ihrer Flächen wirksam verhindert werden kann, und dass es möglich ist, derartige Teilbewehrungen bei geeigneter Formgebung so fest im Kolbenkörper einzubetten, dass auch bei höchsten Betriebsbeanspruchungen keine Lockerung der eingefügten Bewehrungen eintritt. Diese Teilbewehrungen ergeben unter Herbeiführung einer beachtlichen Gewichtsverminderung die Möglichkeit zu einem nunmehr nur noch ganz unbedeutend eingeschränkten Wärmefluss vom Kolben über den Kolbenring zur Zylinderwand. Es ergibt sich der weitere Vorteil, dass bei den neuen Teilbewehrungen verschiedenartige Gestaltungsmöglichkeiten durchführbar sind, und zwar sowohl bezüglich der Anordnung der Bewehrungsabschnitte als auch bezüglich der Ausbildung der Verankerungsteile.It has now been found that the knocking out of the annular grooves can also be effectively prevented by a partial reinforcement of their surfaces, and that it is possible, with a suitable shape, to make such partial reinforcements so firmly in the piston body to be embedded so that the inserted reinforcement does not loosen even under the highest operational stresses. With the effect of a considerable reduction in weight, these partial reinforcements result in the possibility of a now only insignificantly restricted heat flow from the piston via the piston ring to the cylinder wall. There is the further advantage that various design options can be implemented with the new partial reinforcements, both with regard to the arrangement of the reinforcement sections and with regard to the design of the anchoring parts.

Der erfindungsgemässe Kolbenringträger kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, dass er aus einer Mehrzahl von im Bereich der obersten Ringnute liegenden und radial angeordneten Segmentstücken besteht, deren Querschnitt sich nach innen zu zweckmässigerweise gabelartigen Verankerungen mit abgewinkelten Enden verjüngt. Die Erfindung sieht vor, dass die Segmentstücke vor und beim Zusammenfügen mit dem Leichtmetallkolben durch einen Steg in Verbindung stehen, der derart kreisbogenförmig angeordnet ist, dass er den beim Ausstechen der Kolbenringnute entstehenden Ringraum einnimmt.The piston ring carrier according to the invention is essentially characterized in that it consists of a plurality of radially arranged segment pieces lying in the area of the uppermost ring groove, the cross section of which tapers inwardly to expediently fork-like anchors with angled ends. The invention provides that the segment pieces are connected to the light metal piston before and during the assembly by a web which is arranged in the shape of a circular arc in such a way that it occupies the annular space created when the piston ring groove is cut out.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Querschnitt des kreisbogenförmigen Steges über die horizontalen Erzeugenden der auszustechenden Kolbenringnute nach oben und/oder nach unten hinausragen, sodass nach dem Ausstechen der Ringnute sich ringsumlaufende Flankenbewehrungen ergeben. Da erfindungsgemäss die untere Nutenflanke den stärkstenIn a further embodiment of the invention, the cross-section of the arc-shaped web can protrude upwards and / or downwards beyond the horizontal generatrices of the piston ring grooves to be pierced, so that circumferential flank reinforcements result after the annular groove has been cut out. Since, according to the invention, the lower flank of the groove is the strongest

Schlagbeanspruchungen ausgesetzt ist, wird vorzugsweise der Steg so bemessen, dass sich nach erfolgter Bearbeitung des Kolbens eine Bewehrung der unteren Nutenflanke ergibt.Is exposed to impact stresses, the web is preferably dimensioned so that after machining of the piston results in a reinforcement of the lower groove flank.

In bekannter Weise kann der feste Zusammenhalt zwischen dem Kolbenkörper und dem Ringträger noch gefördert und eine gewisse Verbesserung des Wärmeabflusses herbeigeführt werden, indem durch eine entsprechende Festlegung der Legierungskomponenten beider Teile eine Angleichung der Wärmeausdehnungskoeffizienten bewirkt wird.In a known way, the firm cohesion between the piston body and the ring carrier can be promoted and a certain improvement in the heat dissipation can be brought about by bringing about an equalization of the coefficients of thermal expansion by setting the alloy components of both parts accordingly.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

Fig.1 zeigt hälftig einen Längsschnitt durch den oberen Teil eines fertig bearbeiteten Leichtmetallkolbens mit eingefügtem Kolbenringträger und hälftig den Leichtmetallkolben mit Kolbenringträger in Ansicht,Fig. 1 shows half a longitudinal section through the upper part of a finished light metal piston with inserted piston ring carrier and half the light metal piston with piston ring carrier in view,

Fig.2 ist ein Querschnitt nach Linie A-A der Fig.1,Fig.2 is a cross-section along line A-A of Fig.1,

Fig.3 stellt den Kolbenringträger vor dem Zusammenfügen mit dem Leichtmetallkolben in Ansicht von oben dar,3 shows the piston ring carrier before it is joined to the light metal piston in a view from above,

Fig.4 ist ein Querschnitt durch den Kolbenringträger nach Linie B-B der Fig.3, undFig.4 is a cross section through the piston ring carrier along line B-B of Fig.3, and

Fig.5 zeigt in einem Teilquerschnitt nach Linie C-C der Fig.1 einen in den Kolben eingefügten Kolbenringträger mit gabelartigen Verankerungen seiner Segmentstücke, die durch einen ringscheibenartigen, die untere Flankenbewehrung der Kolbenringnute bildenden Steg verbunden sind.FIG. 5 shows, in a partial cross-section along line C-C of FIG. 1, a piston ring carrier inserted into the piston with fork-like anchoring of its segment pieces, which are connected by an annular disk-like web that forms the lower flank reinforcement of the piston ring groove.

Die beim Giessen oder Pressen des Leichtmetallkolbens 1 in diesen eingefügten Kolbenringträger 2 bestehen aus einer Mehrzahl von im Bereich der obersten Kolbenringnute 3 radial angeordneten Segmentstücken 4. Der Querschnitt dieser Segmentstücke 4 verjüngt sich nach innen zur Verankerungen 5, deren Enden 6 abgewinkelt sind, um die Verankerungswirkung zu erhöhen. Die Segmentstücke 4 des Kolbenringträgers 2 stehen vor und während dessen Einfügung in den Leichtmetallkolben 1 durch einen kreisbogenartigen Steg 7 in Verbindung, der so angeordnet ist, dass er im bearbeitungsfertigen Kolben den bei Ausstechen der Kolbenringnute 3 entstehenden Ringraum einnimmt, so dass er beim Bearbeiten des Leichtmetallkolbens entfernt wird. Um auf der erfahrungsgemäss am stärksten beanspruchten unteren Ringnutenflanke 8 eine diese ringsum bedeckende Bewehrung 9 zu erhalten, wird der Querschnitt des Steges 7 so gewählt, dass er den Querschnitt der Kolbenringnute 3 nach unten überragt.The piston ring carrier 2 inserted into the light metal piston 1 during casting or pressing consist of a plurality of segment pieces 4 arranged radially in the area of the uppermost piston ring groove 3 Increase anchoring effect. The segment pieces 4 of the piston ring carrier 2 are in front of and during its insertion into the light metal piston 1 by an arc-like web 7 in connection, which is arranged so that it occupies the piston ring groove 3 created when the piston ring groove 3 is cut out in the machinable piston, so that it can be used when machining the Light metal piston is removed. In order to obtain a reinforcement 9 that covers the entire circumference of the lower ring groove flank 8, which experience has shown, the cross section of the web 7 is selected so that it protrudes below the cross section of the piston ring groove 3.

Claims

1.) Piston ring carrier inserted in light metal pistons, characterized in that it consists of a plurality of preferably cast-iron segment pieces (4) located in the area of the uppermost piston ring groove (3) and arranged radially, the cross-section of which extends inwardly to expediently fork-like anchors (5) tapered with angled ends (6).

2.) Inserted in light metal piston piston ring carrier according to claim 1, characterized in that the segment pieces (4) before and during the union with the light metal piston by a web (7) are in connection, which is arranged in an arc of a circle that he the when cutting out the Piston ring groove (3) occupies the resulting annular space.

3.) Inserted in light metal piston piston ring carrier according to claims 1 and 2, characterized in that the cross section of the circular arc-shaped web (7) protrudes over the horizontal generatrices of the piston ring groove (3) to be cut up and / or down, so that after cutting out the Piston ring grooves (3) circumferential flank reinforcements (9) are created.

4.) Piston ring carrier inserted in light metal pistons according to claims 1 to 3, characterized in that an approximation of the thermal expansion coefficients is brought about in a known manner by appropriate definition of the components of the alloys of the materials of the piston and the ring carrier.