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Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen Kolben für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit einer Leichtmetall-Zylinderlauf- fläche, wobei der Kolben einen Dichtungsteil mit Ringnuten für Kolbenringe und einen Führungsteil aufweist, welcher vorzugsweise durch einen Kolbenbolzen mit dem Dichtungsteil verbunden ist und wobei Dichtungsteil und Führungsteil vorzugsweise aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
Bei Leichtbau-Brennkraftmaschinen ist das Zylindergehäuse meist aus Aluminium oder Magnesium und der Kolben aus Aluminium ausgeführt. Da Leichtmetall keine guten Laufpartner für herkömmliche Aluminiumkolben darstellen, wird die Zylinderlauffläche entweder durch eine eingesetzte Zylinderbüchse aus Stahl gebildet oder durch nachträgliche Oberflächenbehandlungen bzw. Beschichtungsverfahren als Laufpartner für den Aluminiumkolben konditioniert. Dies ist allerdings recht aufwendig.
Aus der DE 22 12 922 A oder der DE 40 07 992 Al sind gebaute Kolben für Brennkraftmaschinen bekannt, welche aus einem Dichtungsteil und einem Führungsteil bestehen, wobei Dichtungs- und Führungsteil miteinander verschraubt oder über den Kolbenbolzen verbunden sind. Derartige Kolben werden insbesondere für Dieselmotoren mit Aufladung eingesetzt, weshalb aus thermischen Gründen der Dichtungsteil aus Stahl oder Stahlguss ausgeführt wird. Die Kolbenführung in der Zylinderbüchse wird über den in Aluminium ausgeführten Füh- rungsteil bewerkstelligt, welcher am Kolbenbolzen fixiert ist. Er stützt den Kolben wie ein Kreuzkopf in der Zylinderbüchse ab.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kolben für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, mit weichem der Herstellungsaufwand, insbesondere für die Zylinderlaufflächen, verringert werden kann.
Erfindungsgemäss erfolgt dies dadurch, dass der Führungsteil aus Stahl, vorzugsweise aus dünnwandigem Stahlblech, besteht. Somit ist gerade der Teil des Kolbens, der als Lauffläche oder Stützfläche für die Seitenkräfte des Kolbens die wesentliche Kontaktfläche zur Zylinderlauffläche darstellt, aus Stahl ausgeführt.
Stahl stellt einen sehr guten Laufpartner für die Zylinderlauffläche aus Aluminium oder Magnesium dar, so dass eine Beschichtung nicht unbedingt erforderlich ist.
Um den Anforderungen an Festigkeit und Wärmeabfuhr zu genügen, ist vorgesehen, dass der Dichtungsteil aus Aluminium besteht. Gegebenenfalls kann die äussere Mantelfläche des Dichtungsteiles und/oder des Führungsteiles durch Beschichten oder ähnliche Massnahmen gegenüber der Zylinderlauffläche des Zylindergehäuses konditioniert werden. Dies ist viel einfacher möglich, als eine ent-
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sprechende Konditionierung der gesamten Zylinderlauffläche oder des gesamten Kurbelgehäuses.
Die prinzipiell aus Gusseisen bestehenden Kolbenringe besitzen-mit oder ohne Beschichtung - auf einer unbehandelten Leichtmetall-Zylinderlauffläche relativ gute Laufeigenschaften.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Führungsteil ein Kolbenhemd aus einem dünnwandigen, im wesentlichen zylindrischen Rohr ausbildet, und dass am Innenmantel des Rohres zwei diametral gegenüberliegende Nabenträgerteile für einen Kolbenbolzen, vorzugsweise über Haltelaschen, befestigt sind, wobei die Verbindung zwischen Haltelaschen und Rohr durch Kleben oder Schweissen erfolgen kann.
Zur verbesserten Wärmeabfuhr kann weiters vorgesehen sein, dass an der dem Dichtungsteil zugewandten Stirnseite ein vorzugsweise topfförmiges Shakerblech mit dem Rohr verbunden ist, wobei die Verbindung durch Form- oder Kraft- schluss, beispielsweise eine Bördelverbindung erfolgt oder als Schweiss- oder Kle- beverbindung ausgebildet sein kann. Mit dem Shakerblech ist ein rohrförmiger Ölzuführteil fest verbunden, um Kühlöl in den Shakerraum einzubringen.
Der aus dünnwandigem Stahlblech bestehende Führungsteil erlaubt eine sehr leichte Bauweise und hat zusätzlich den Vorteil einer sehr guten Anschmiegung an die Zylinder-Lauffläche im Zylindergehäuse. Durch geeignete konstruktive Gestaltung der Nabenträgerteile relativ zum durch das Rohr gebildeten Kolbenhemd bestehen vielfache Variationsmöglichkeiten zur Strukturanpassung.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 den erfindungsgemässen Kolben im Schnitt gemäss der Linie I - I in Fig. 2, Fig. 2 den Kolben im Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 3 den Kolben in einem weiteren Schnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 2.
Der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte gebaute Kolben 1 weist einen Dichtungsteil 2 mit Nuten 3 für Kolbenringe und einen Führungsteil 4 auf. Der Führungsteil 4 bildet durch ein zylindrisches Rohr 5 aus dünnwandigem Stahlblech ein Kolbenhemd 11 aus. Nabenträgerteile 6 zur Aufnahme eines nicht weiter dargestellten Kolbenbolzens sind über Haltelaschen 7 fest mit der inneren Mantelfläche 8 des Rohres 5 verbunden. Die Haltelaschen 7 können dabei durch Kleben oder Schweissen am Rohr 5 befestigt sein. An der dem Dichtungsteil 2 zugewandten Stirnseite 12 des Rohres 5 ist ein topfförmiges Shakerblech 8 durch Schweissen oder Kleben oder durch Form- oder Kraftschluss, beispielsweise über eine Bördelverbindung am Innenmantel 8 des Rohres 5 angebracht.
Das Shakerblech 8 weist eine Öffnung 9 für einen Ölzufuhrteil 10 auf, wobei der Ölzuführteil 10 fest mit dem Shakerblech 8 verbunden ist.
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Wesentlich ist, dass der Führungsteil 4, der als Lauffläche oder Stützfläche für die Seitenkräfte des Kolbens 1 die wesentliche Kontaktfläche zur Zylinderlauf- fläche darstellt, aus dünnwandigem Stahlblech ausgeführt ist. Der Dichtungsteil 2 ist vorteilhafterweise wegen der Anforderung an Festigkeit und Wärmeabfuhr im wesentlichen aus Aluminium ausgeführt, und kann von der Bauhöhe her sehr niedrig gehalten werden. Der aus Stahlblech bestehende Führungsteil 4 stellt einen idealen Laufpartner für die aus Aluminium oder Magnesium bestehende Zylinderlauffläche dar.
Es muss somit nur mehr der aus Aluminium bestehende Dichtungsteil 2 des Kolbens 1 durch Beschichten oder ähnliche Massnahmen an die Zylinderlauffläche konditioniert werden, was viel leichter möglich ist, als die gesamte Zylinderlauffläche des Zylindergehäuses zu konditionieren.
Die Kolbenringe des Kolbens 1 können prinzipiell aus Gusseisen mit oder ohne Beschichtung sein und weisen relativ gute Laufeigenschaften auf einer unbehan- delten Leichtmetall-Zylinderlauffläche auf.
Durch den aus Aluminium bestehenden Dichtungsteil 2 und das dünnwandige Stahlblech des Führungsteiles 4 kann der Kolben 1 mindestens so leicht gebaut werden, wie bekannte mehrteilige Kolben, deren Dichtungsteil aus Stahl und deren Führungsteil aus Aluminium besteht.
Durch das dünnwandige Stahlblech weist das das Kolbenhemd 11 bildende Rohr 5 des Führungsteiles 4 darüber hinaus noch den Vorteil einer sehr guten Anschmiegung an die Zylinderlauffläche im Zylinderblock auf. Durch geeignete Gestaltung der Nabenträgerteile 7 und der Haltelaschen 7 am Rohr 5 bestehen hohe Variationsmöglichkeiten, so dass der Führungsteil 4 an jede Belastungs- und Einbausituation angepasst werden kann.