DE1033954B - Gekuehlter Leichtmetallkolben - Google Patents

Description

• Gekühlter Leichtmetallkolben Die Erfindung bezieht sich auf einen für Brennkraftmaschinen bestimmten Leichtmetallkolben mit Durchlaufkühlung, Bei modernen Brennkraftmaschinen wird der Kolben thermisch in der Regel so stark belastet, daß auch bei relativ kleinem Zylinderdurchmesser ohne Kühlung die Wärme aus demselben nicht mehr in ausreichendem Maße abgeführt werden kann. Es besteht daher die Gefahr, daß der Kolbenboden infolge zu hoher Temperatur reißt und die obersten Kolbenringe festklenimen bzw, die Nuten ausschlagen. Diese Mängel hat man bereits durch eingegossene oder auf den Kolbenboden aufgeschraubte Stahlarmierungen zu beheben versucht. Derartig aufgesetzte Böden verwerfen sich jedoch im Betrieb und verhindern einen einwandfreien Wärmeübergang vom Kolbenboden zum Kolbenhemd, wodurch die Lebensdauer der Kolben stark verrin-ert wird. Andererseits wurde bereits versucht, durch Eingießen von stählernen Kühlschlangen die Wärineabfuhr vom Kolbenboden sicherzustellen. Wegen der schwierigen Herstellung infolge der schlechten Bindung der Rohre mit dem Leichtmetall ist dabei aber mit einem erheblichen Ausschuß zu rechnen. Es wurde ferner bereits vorgeschlagen, die Wärrneabfuhr im Kolben dadurch zu verbessern, daß im Bereich der Kolbenringe ein Leichtmetallringträger aufgeschrumpft wird, welcher Ringnuten abdeckt, in denen das Kühlmittel geführt ist. Ein großer Nachteil dieser Ausführung ist, daß dabei die untere Schweißnaht zwischen Kolben und Ringträger in den Bereich der Kolbenlauffläche zu liegen kommt und bei nicht einwandfreier Schweißung leicht ein Fressen des Kolbens hervorrufen kann. Die untere Schweißnaht ist darüber hinaus infolge der von der Kühlung herrührenden unterschiedlichen Wärmedehnung des inneren Teils des Ringträgers stark beansprucht und neigt daher leicht zur Rißbildung. Es ist ferner bekannt, einen der Wärmeführung dienenden Hohlraum im Bereich der Kolbenringe eines Kolbens einer Brennkraftmaschine durch Eindrehen einer Nut vom Kolbenboden her und Abdecken derselben herzustellen. Der Hohlraum ist dabei aber lediglich als Isolierraum ausgebildet und erstreckt sich über den ganzen Ringbereich bis zum Kolbenboden.
• Bei hochbeanspruchten Brennkraftmaschinen moderner Bauart hingegen stellt der Bereich am obersten Kolbenring den am meisten gefährdeten Teil des Kolbens dar, so daß auch das Kühlmittel all dieser Stelle konzentriert werden muß, ohne daß die Festigkeit des Kolbenbodenrandes gefährdet wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die den oberen Abschluß des Kühlraums bildende Abdeckung aus einem flachen Ring besteht, der wesentlich unterhalb des Kolbenbodens auf einem Absatz angeordnet ist und der darüber befindliche Teil der Nut durch Schweißen aufgefüllt wird. Durch die kräftige Ausbildung der Schweißnaht ist es möglich, den gewünschten Wärmeabfluß vom Kolbenboden ohne die Gefahr der Rißbildung sicherzustellen, während der genannte Flachring aus Gründen der leichten Herstellbarkeit der Abdeckung im Rahmen der Erfindung nicht fehlen darf.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kolben einer Brennkraftmaschine, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 eine Einzelheit.
• In dein in der üblichen Weise mit Kolbenring# nuten 1 und einer Kolbenbolzenbohrung 2 versehenen Kolben 3 wird vom Kolbenboden 4 ausgehend eine ringförtnige bis in die Nähe der obersten Kolbenringnut reichende ringförmige Nut 5 durch Gießen, Drehen, Fräsen oder einen ähnlichen Bearbeitungsvorgang angebracht. Die Ringnut ist gegen den Kolbenboden hin leicht konisch erweitert. Der eigentliche, den Raum für das Kühlmittel bildende Teil der Nut wird durch einen auf Absätzen angebrachten Ring 6 abgedeckt und der darüberliegende Teil der Nut mit Schweiße 7 aufgefüllt. Zweckmäßigerweise wird die Ringnut durch Einsetzen einer Querwand 8 unterbrochen, an deren einer Seite der Zulauf 9 des Kühlmittels und an deren anderer Seite der Ablauf 10 desselben vorgesehen ist. Der Leichtinetallring 6 ist an seinem äußeren und inneren Durchmesser vorteilhaft mit Passung in den Kolben eingepreßt.
• Die Zuführung des Kühlmittels erfolgt in bekannter Weise durch eine Bohrung 11 der Treibstange 12 über eine Ringnut 13 und radiale Bohrungen 14 in den sti rn seitig verschlossenen hohlen Kolbenbolzen 15. Von hier aus gelangt das Kühlmittel durch am einen Ende des Kolbenbolzens angebrachte radiale Bohrungen 16, eine Ringnut 17 und eine schräg nach oben laufende Bohrung 18 in den Ringraum 5. Nach Durchströmen der Ringnut fließt das Kühlmittel in bekannter Weise auf der anderen Seite der Trennwand durch eine bis zum unteren Rand des Kolbenhemdes reichende Bohrung 19 in das Kurbelgehäuse ab. Die Querwand 8 kann beispielsweise auch aus einem in eine gedrehte Ringnut eingesetzten Bolzen 20 bestehen (s. Fig. 3), der einen größeren Durchmesser als die Breite der Ringnut aufweist. Anstatt das Kühlmittel in einer Richtung durch den Ringraum zu füh- ren, ist es auch möglich, den Kühlstrom beim Eintritt in den Ringraum zu teilen und an einer diagonal gegenüberliegenden Ablanföffnung wieder zu vereinigen. Die Ablaufbohrung 19 ist am Ende, wie bei 21 angedeutet, düsenförmig verjüngt, damit das auslaufende Öl eine größere Strömungsgeschwindigkeit erhält, so daß es auch im oberen Totpunkt des Kolbens frei durch den Zylinderraum in den Triebwerksraum abspritzen kann. Der austretende Strahl wird dabei zweckmäßigerweise so gerichtet, daß er nicht direkt auf die bewegten Triebwerksteile oder die Zylinderwand auftrifft.
• Es versteht sich von selbst, daß die erfindungsgemäße Ausbildung des Kolbens nicht von der beschriebenen Kühlmittelzufuhr abhängig ist, sondern auch eine andere Zuführung des Kühlmittels im Kolben vorgenommen werden kann. Auf Kolben ohne Durchlaufkühlung hat die Erfindung keinen Bezug. PATLNTANSPRUCH Aus Leichtmetall hergestellter Brenn-kraftmaschinenkolben mit einem ringförmigen Durchlaufkühlraum im Bereich des oberen Kolbenringes, welcher durch Einarbeiten einer Nut vom Kolbenboden her und Abdecken derselben gegen den Kolbenboden hin gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die den oberen Abschluß des Kühlraums (5) bildende Abdeckung aus einem flachen Ring (6) besteht, der unterhalb des Kolbenbodens (4) auf einem Absatz angeordnet ist, und daß der darüber befindliche Teil der Nut durch eine kräftige Schweißnaht (7) ausgefüllt ist.

Claims (1)

1. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung M2516Ia/46cl (bekanntgemacht am 21. 5. 1952) ; schweizerische Patentschrift Nr. 230 566; britische Patentschriften Nr. 358 958, 325 194.