CH494911A - Leichtmetallkolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

  
 



     Leichtnetallkolben,    insbesondere für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft einen Leichtmetallkolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einem Ringträger aus   verschleiss.festem    Werkstoff, welcher wenigstens eine Kolbenringnut enthält und bis zum oberen Rand der Kolbenkrone reicht.



   Es ist bekannt, gegossene Leichtmetallkolben mit einem eingegossenen Ringträger zu versehen, der über die erste oder mehrere Ringnuten reicht. Bei Schwerölbetrieb wurde dieser Ringträger bis zur Kolbenkrone verlängert, um den Verschleiss an den Kolbenkrone durch den höheren Anfall von Verbrennungsrückständen möglichst gering zu halten.



   Da sich beim Abkühlen des Kolbens, nach dem Giessen das flüssige Leichtmetall, welches darüberhinaus noch einen verhältnismässig grossen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, stärker zusammenzieht als der in fester Form eingebrachte Ringträger, entsteht an der Trennfläche zwischen dem Leichtmetall und dem Ringträger eine Zugspannung, die zu einem Klaffen zwischen Aluminiumkolben und Ringträger führen kann. Sofern ein Ablösen nicht eintritt, bleiben hohe Restspannungen, die um so grösser sind, je grösser und steifer der   Verschleissring    bzw. Ringträger wird, d. h.



  also, je grösser die   Kolbenabmessungen    werden. Dar überhinaus haben die bekannten Ausführungen den Nachteil, dass sie nur bei gegossenen Kolben anwendbar sind.



   Ferner ist es bekannt, bei geschmiedeten Leichtmetallkolben in der Nähe der Kolbenkrone einen zur Führung des Kühlmittels dienenden   Könper    in einer Ausnehmung anzuordnen und diesen durch Umgiessen mittels metallischen Werkstoffs festzuhalten und mit dem   Kolbenkörpen    zu verbinden (DBP   1 066 048).   



  Auch bei dieser Ausführung besteht die Gefahr einer nicht dauerhaften Verbindung.



   Zur Behebung der erwähnten Mängel wird bei einem Leichtmetallkolben der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, den Ringträger auf die Kolbenkrone aufzuschrumpfen und dessen innere Mantelfläche konisch auszubilden, derart, dass deren Durchmesser im Bereich des Kolbenbodens grösser ist als in dem den oder die Kolbenring(e) tragenden Teil.



  Der Ringträger ist dabei vorzugsweise aus einem austenitischen Material oder einem anderen Material mit ähnlicher Wärmedehnung und reicht zweckmässig bis zum oberen Rand der Kolbenkrone. An seinem unteren Ende sind zweckmässig eine oder auch mehrere Ringnuten, die u. U. gehärtet oder auch verchromt werden können, vorgesehen. Damit der Ringträger durch die Massenkräfte bei der Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens sich nicht löst, sitzt er an seinem unteren Ende vorzugsweise auf einer Schulter des   Leichtmetallkolbens,    und seine innere leicht konische Mantelfläche verhindert seine Bewegung nach oben im aufgezogenen Zustand.

  Die erfindungsgemässe Ausführung, die auch bei geschmiedeten Kolben verwendet werden kann, hat zudem den Vorteil, dass an der Trennfläche zwischen Ringträger und Leichtmetallkolben eine Druckspannung erzeugt wird, die auch während des Betriebes zum grossen Teil erhalten bleibt.



  Weil die Temperatur des Verschleissringes im Betrieb, da er direkt den heissen Verbrennungsgasen ausgesetzt ist, höher als der entsprechende Bereich des Leichtmetallkolbens selbst wird, gleicht sich die höhere Temperatur und die geringere Wärmeausdehnung des Ringträgers in etwa aus.



   In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.



   Der Kolben selbst kann in beliebiger Weise ausgebildet und durch Schmieden oder Giessen hergestellt sein. Im Bereich der Kolbenkrone 1 ist ein an sich bekannter Ringträger 2 vorgesehen, welcher wenigstens eine   Kolbenringnut    4 enthält und bis zum oberen Rand der Kolbenkrone 1 reicht. Nach der Erfindung ist der Ringträger 2 auf die   Kolbenknone    aufgeschrumpft und weist eine konische innere Mantelfläche 5 auf. 

  Um einen festen Sitz des Ringträgers zu gewährleisten, ist der innere Durchmesser des Ringträgers im Bereich der Kolbenkrone   Dl    grösser als in dem den oder die   Kolbenning(e)    tragenden Teil, wobei die Konizität der  inneren Mantelfläche so bemessen ist, dass der Ringträger 2 nach dem Erwärmen und/oder dem Abkühlen des Kolbenkörpers mit seinem kleineren   Durchmesser    D2 über den grösseren Durchmesser des   Kolbenkörpers    am Kolbenboden 1 schiebbar ist. Der Ringträger 2 kann selbstverständlich im Bedarfsfall auch über mehr als eine   Kolbenringnut    4 reichen, wie mit strichpunktierten Linien angedeutet ist. Im   Kolbenkörper    können hinter den Ringnuten auch an sich bekannte Kühlräume vorgesehen sein. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Leichtmetallkolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einem Ringträger aus verschleissfestem Werkstoff, welcher wenigstens eine Kolbenringnut enthält und bis zum oberen Rand der Kolbenknone reicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringträger (2) auf die Kolbenkrone (1) aufgeschrumpft ist und eine koni sche innere Mantelfläche (5) aufweist, deren Durchmesser (D1) im Bereich des Kolbenbodens grösser ist als in dem den oder die KolbenDing(e) tragenden Teil.

   UNTERANSPRUCHE 1. Leichtmetallkolben nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Konizität der inneren Mantelfläche (5) des Ringträgers (2) derart bemessen ist, dass der Ringträger (2) nach dem Erwärmen und/ oder dem Abkühlen des Kolbenkörpers (1) mit seinem kleineren Durchmesser (D2) üben den grösseren Durchmesser (D2) des Kolbenkönpers am Kolbenboden schiebbar ist.

   2. Leichtmetallkolben nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringträger (2) aus einem austenitischen Material oder einem Werkstoff besteht, mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten, der gleich oder grösser dem des austenitischen Materials, aber kleiner als derjenige des Leichtmetallkolbens (1) ist.