Brennkraftmaschinenkolben. Beim Einlaufen von neuen Kolben in Zylindern von Brennkraftmaschinen wie auch in Fällen aussergewöhnlicher Betriebs umstände und Beanspruchungen ergibt sich oftmals der Nachteil des Kolbenfressens, dessen Behebung eine wichtige Aufgabe der Kolbentechnik ist.
Neue Kolben, die mit geringstem Spiel eingepasst sind, können sich bei Höchstdreh zahlen des Motors im Zylinder klemmend festsetzen, aber auch eingelaufene Kolben arbeiten bei Ölmangel oder bei zu kaltem bezw. bei kochendem Kühlwasser unter un günstigen und zum Kolbenfressen führenden Reibungsverhältnissen.
Besonders nachteilig ist die Auswirkung des Festsitzens der Kolben, wenn diese aus Schwermetall, z. B. Grauguss, bestehen, weil der harte Werkstoff ähnlich einem Werk zeug die Zylinderwandung bearbeitet und derartige Riefen erzeugt, dass ein Wiederan- fahren des Motors infolge des festgefressenen Kolbens unmöglich ist. Um hier Abhilfe zu schaffen, wurde vorgeschlagen, Hartmetall kolben mit einem Überzug aus einem rei bungsmindernden, verdrückbaren Weichmetall zu versehen.
Bei Leichtmetallkolben liegen hingegen wesentlich andere Betriebsverhältnisse vor, die sich daraus ergeben, dass Leichtmetall neben einem andern Ausdehnungskoeffizien- ten auch andere Eigenschaften des Oberflä chengefüges gegenüber Schwermetall, bei spielsweise Grauguss, aufweist.
Auch hier entsteht bei Überbeanspruchung und ungün stigen Umständen die Gefahr des Festfres- sens, der man aber beispielsweise durch be sondere Auswahl der Legierungen, durch Ovalschliff, durch Verwendung bimetalli- scher Einlagen oder gegebenenfalls durch Zusammenfassung mehrerer solcher Massnah men begegnet.
Wenn trotzdem ein Kolben klemmen eintritt, so sind die Folgen weniger unangenehm als bei Graugusskolben, so dass der Motor in der Regel nach kurzer Zeit wieder in Gang gesetzt werden kann. 1Tun ist. der einwandfreie Lauf eines Kol bens im Motor nicht mir vom Kolben selbst, sondern auch wesentlich vom Zustand der Zylindergleitbahn abhängig, auf deren starke Beschädigung bei klemmenden Graugusskol- Len schon hingewiesen wurde.
Man weiss, dass die Zylinderfläche im Bereich der Kolben- hubbahn an den Totpunktlagen der Kolben- rin--e muldenartige Verschleissstellen auf weist. die durch eine unregelmässig ver laufend(- Verschleissfläche verbunden sind. die sich entsprechend der in der obern Toi- punktstellung ergebenden tieferen Verschleiss mulde nach oben hin erweitert.
Die harten Iiolbenrin,--e. in deren Zone Verbrenatuigsriiekstände in Form von 01- kohle gelangen können, schaben gewisser- massen \kratzend an der Zylinderwandung und bilden so den Anfang \der ungleichen Verschleisswirkung. Beträgt der Unterschied in der Verschleisstiefe beispielsweise 0.3 inm,
so müssen die Kolbenringe bei einer Drehzahl von 3000 Umdrehungen in der Minuie eben soviel -Mal zusammenfedern. Durch diese ständre Formveränderung während jedes Arbeitshubes ist der Ringwerkstoff grösseren Beanspruchungen ausgesetzt, und der Rei bungsdruck der Ringe gegen die Zylinder- wandun-- wechselt in seiner Grössenordnung ständig.
Dieser Umstand führt: naturgemäss dazu, da.ss die Kolbenringe schlechter abdich ten und eher verschleissen. so dass sowohl die Betriebssicherheit als auch die Wirtschaft lichkeit des Motors ungünstig beeinflusst -erden.
Bisher hat man Leichtmetallkolben zum Beispiel durch Eloxieren, also durch Erzen gen einer Oberflächenoxydschicht des Grund metalles, an der gleitenden 11la,ni,elfläche ge härtet und verschleissfest gemacht. Ferner hat man Grangusskolben mit einer Weich- metallschieht versehen.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennkraftmaschinenkolben, bei welchem der Mantel des Kolbenkörpers mit einer Schicht von VTeiehmetall überzogen ist. Die Erfin dung besteht darin, da.ss der Kolbenkörper aus einer Leichtmetallegierung besteht.
Dies geschieht finit der neuen Ziel--ei)ung, eine überraschend < - Veränderung der seither uu- gleiclimässig verlaufenden Verschleissbahn der Zylinderwandung herbeizuführen. Durch den Weicliiiietalliiberzng übt der Leicht metallkolben innerhalb des Zylinders eine Läppwirkung aus, und das Weichmetall bil det dabei gezvissermassen die Läppaste,
so dass der Kolben die von den Kolbenringen er- zeugten Kratzer wieder glatt poliert.
Die Erfahrung hat gezeigt. dass bei einem erfindungsgemässen Kolben die Verschleiss bahn der Zylinderwandung rieht am von wesentlich geringerer Tiefe, sondern auch in der obern und untern Totpunktlage an nähernd gleichmässig ist. Die Kolbenringe federn dadurch gleichmässiger,
sind geringer beansprucht und ergeben bessere Abdichtung sowie grössere Betriebssicherheit.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichniin- beispielsweise veran- @chaiiiicht.
Fig. 1 zeigt den Zylinderv erschleiss bei seither üblichen Leichtmetallkolben und den bekannten Leiehtmeta.llkolben. und Fig. ? den Zy linderversebleiss beim Bei spiel und das Beispiel.
In deix Abbildungen bezeichnet 1 einen bekannten gleitenden Leichtmetallkolben, 1' das Beispiel, 2 die Weichmetallschicht, wel che die gleitende Mantelfläche des Kolbens 1' bedeckt. 3 den obersten Kolbenring, 4 den untersten Kolbenring. b den Motorzylinder.
In Fig. 1 ist f; die Verschleissmulde am obern Totpunkt. 7 die Verschleissfläche zwischen den Tot.punkilagen. 8 die Verschleissmelde im unsern Totpunkt. In. Fig. 2 ist 9 die ver- gleichmdissigte Verschleissfläche bei Verwen dung des mit Weichmetall überzogenen I eichtmetallkolbens.
In Fig. 1 ist die charakteristische Forni der seitherigen Zylinderabnützung, nämlich eine tiefe Mulde fi im obern Totpunkt des ersten Kolbenringes 3. dann unregelmässiger Verlauf der Verschleissfläche 7 und an der untern Totpunktlage eine kleinere Ver schleissmulde 8 in grösserem Massstab dar-e r, stellt. Man erkennt, dass die Kolbenringe sich in Anpassung an diese Verschleissbahn stän dig ausdehnen und zusammendrücken müssen.
Es ergibt sich ein unruhiges Gleiten, ein er höhter Verschleiss und ein schlechtes Abdich ten der Ringe.
Überraschenderweise ergibt sich eine ver- gleichmässigte Abnützungsbahn 9 bei dem Leichtmetallkolben 1'. Derselbe weist einen aus einer Leichtmetallegierung bestehenden Kolbenkörper auf, auf den auf spritztech- nischem oder elektrolytischem Wege ein Weichmetallüberzug 2, z. B. aus Zinn, Blei, Cadmium oder dergl. aufgesetzt, ist, wie man ihn bisher nur bei Hartmetallkolben kannte. Die Leichtmetallegierung besteht zum Bei spiel aus Aluminium oder Magnesium.
Die Kolbenringe dieses Kolbens 1' haben nun mehr wesentlich geringere Formveränderung während jedes Hubes zu erleiden, so dass sich bei ruhigem Gleiten eine gleichmässige At- mungs- und Dichtungsarbeit ergibt. Ausser dieser neuartigen Wirkung des Weichmetall überzuges auf den Leichtmetallkolben, wir ken sich die bekannten Vorzüge solcher Weichmetallauflagen aus, zum Beispiel die Ausgleichung von Unebenheiten in der Zy linderwand und das Glätten der Laufbahn, so,.
dass sowohl für den Kolben, als auch für die Zylindergleitfläche eine wesentlich längere Lebensdauer gewährleistet ist.