DE1216041B - Gegossener Leichtmetall-Kolben - Google Patents

Description

• Gegossener Leichtmetall-Kolben Die Erfindung bezieht sich auf einen gegossenen Leichtmetallkolben für Kolbenmaschinen, bei welchem im Kolbenwerkstoff mindest ein Hohlraum mit daran anschließenden Kanälen für den Durchlauf eines Schmiermittels vorgesehen ist.
• Zur Schmierung der Gleitflächen zwischen Kolben und Zylindern sind bereits eine Vielzahl von Hilfsmitteln vorgeschlagen worden. Zur Kolben- und Zylinderschmierung bei Zweitaktkraftmaschinen ist es bekannt, das Schmiermittel durch radiale und axiale Bohrungen in der Kolbenwand vom Kolbenschaft zum Kolbenkopf zu führen. Hierzu ist am unteren Schaftende eine ölsammelnut mit einem ölstreifring vorgesehen. Die Ölsammelnut ist durch eine radiale Bohrung mit einer axialen Bohrung verbunden, von der am Kolbenkopf radiale Bohrungen zu einer Schmiernut führen. Zur Förderung des Schmieröls dient hierbei der hydrodynamische Druck, der während des Arbeitshubes beim Abstreifen des Öles von der Zylinderwand mittels einer Abstreifkante des Abstreifringes entsteht.
• Die Erfindung befaßt sich ebenfalls mit der Schmierung des Kolbens. Ihr liegt die Aufgabe zu Grunde, den Kolben mit einer selbsttätig wirkenden Vorrichtung auszurüsten, durch welche die jeweils benötigte Schmiermittelmenge bestimmten Stellen des Kolbens zugeführt wird, welche eine Schmierung erfordern. _ Gemäß der Erfindung sind der oder die durch Kanäle mit mindestens einer zu schmierenden Stelle des Kolbens verbundenen Hohlräume an solchen Stellen im Kolben angeordnet, welche im Bereich von auf den Kolben wirkenden äußeren Kräften liegen. Diese Hohlräume weisen im Verhältnis zu ihrer Länge und/oder Breite eine geringe Dicke auf, wobei die Stärke der die Hohlräume nach außen begrenzenden Wände so bemessen ist, daß sie infolge elastischer Verformung eine Pumpwirkung für das in den Hohlräumen befindliche Schmiermittel hervorrufen.
• Jeder Kolben ist während des Betriebes periodisch wechselnden Kräften ausgesetzt. Den periodisch wechselnden Kräften entsprechen periodisch wechselnde Formänderungen. Diese Formänderungen verändern im gleichen Takt das Volumen des im Kolbenwerkstoff vorgesehenen Hohlraumes. Hiermit ist eine Pumpwirkung verbunden, durch welche Schmieröl von einer Stelle mit ölüberschuß zu einer Stelle mit Ölmangel gefördert werden kann. Bei jeder Entlastung und der damit verbundenen Dehnung wird Öl in den Hohlraum hineingesaugt, und bei jeder Belastung und der damit verbundenen Zusammenpressung wird das .Öl aus dem Hohlraum herausgedrückt. Durch entsprechende Wahl der Strömungswege und der Ausgestaltung des Hohlraumes läßt sich die Förderwirkung verbessern. Zweckmäßig erstreckt sich der zu seinem Volumen sehr großflächige Hohlraum mit seinen großen Flächen senkrecht zu der Kraftrichtung. Der Hohlraum kann gemäß der Erfindung im Kolbenboden parallel zu der beaufschlagten Kolbenfläche angeordnet sein. Zur Pumpwirkung wird hierbei der periodische Wechsel der Drücke im Zylinder ausgenutzt.
• Bei einem Kolben, an dem eine Pleuelstange angreift, können sich der oder die Hohlräume parallel zu den tragenden Flächen des Kolbenschaftes erstrecken. Bei dieser Anordnung wird für die Pumpwirkung der periodische Wechsel der Vertikalkraftkomponente ausgenützt, die bei senkrechter Kolbenanordnung beim Arbeitshub horizontal nach der einen Seite und beim Rückhub horizontal nach der anderen Seite gerichtet ist.
• Es sind bereits Kolben aus Leichtmetall bekannt, die im Kolbenschaft eingegossene, die Wärmedehnungen steuernde Schwermetalleinlagen aufweisen. Erfindungsgemäß wird bei solchen Kolben der Hohlraum durch Abheben bzw. Loslösen des inneren Teiles der Kolbenwandung von der Einlage infolge der Schrumpfung beim Erstarren des Kolbenwerkstoffes gebildet.
• Bei dem mit einer Pleuelstange verbundenen Kolben dient als Ölvorratsraum der das eine Ende der Pleuelstange aufnehmende Innenraum des Kolbens. Durch die Spritzwirkung der Kurbelwelle und der Pleuelstange ist dieser Innenraum stets reichlich mit Öl versorgt.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind in den vom Ölvorratsraum zu dem Hohlraum führenden Kanal und/oder in den oder in die von dem Hohlraum zu der oder den Schmierstellen führenden Kanäle Rückschlagventile eingebaut.
• Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei nach den F i g. 1 bis 4 der Hohlraum parallel zu den tragenden Flächen des Kolbenschaftes angeordnet ist.
• F i g. 1 zeigt die Schmierung der Kolbenaugen für den Kolbenbolzen; F i g. 2 zeigt die Schmierung des Kolbenschaftes; F i g. 3 zeigt in die Verbindungskanäle zum Hohlraum eingebaute Rückschlagventile; F i g. 4 veranschaulicht die Schmierung des oberen Teiles des Kolbenschaftes, z. B. über eine Ringnut; F i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit im Kolbenboden angeordnetem Hohlraum.
• In der Wandung 1 des Kolbenschaftes sind parallel zu den tragenden Flächen des Kolbenschaftes schalenförmige Schwermetalleinlagen 2 eingegossen. Beim Erstarren des Kolbenwerkstoffes löst sich der Innenteil 1 a der Kolbenwandung von der Einlage 2 ab und bildet einen taschenförmigen Hohlraum 3. Der Hohlraum 3 ist gemäß F i g. 1 durch einen Kanal 4 mit dem die Pleuelstange aufnehmenden Innenraum 14 des Kolbens verbunden. Die Kanäle 6 führen vom Hohlraum 3 zu den Augen 7 für den Kolbenbolzen. Gemäß F i g. 2 führt ein Kanal 5 vom Innenraum 3 zur äußeren Oberfläche 16 des Kolbenschaftes. Bei der Ausbildung nach F i g. 3 sind in die Verbindungskanäle zu dem Hohlraum 3 Rückschlagventile 15 eingesetzt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist der Hohlraum 3 durch Kanäle 9 mit einer radialen Schmiernut 8 verbunden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 ist eine Schwermetalleinlage 11 in den Kolbenboden 17 eingelagert, unterhalb welcher sich der Hohlraum 12 parallel zur beaufschlagten Kolbenfläche erstreckt. Der Hohlraum 12 ist durch eine Bohrung 10 ebenfalls mit dem Kolbeninnenraum 14 verbunden. Durch Kanäle 12,13 wird das Öl einer radialen Kolbenringnut 8 zugeführt.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Gegossener Leichtmetallkolben für Kolbenmaschinen, bei welchem im Kolbenwerkstoff mindestens ein Hohlraum mit daran anschließenden Kanälen für den Durchlauf -eines Schmiermittels vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der oder die durch Kanäle (5, 6, 9, 13) mit mindestens einer zu schmierenden Stelle (7, 8, 16) des Kolbens verbundenen Hohlräume (3, 12) an Stellen im Kolben angeordnet sind, die im Bereich von auf den Kolben wirkenden äußeren Kräften liegen, und daß sie im Verhältnis zu ihrer Länge und/oder Breite eine geringe Dicke aufweisen, wobei die Stärke der die Hohlräume nach außen begrenzenden Wände so bemessen ist, daß sie infolge elastischer Verformung eine Pumpwirkung für das in den Hohlräumen befindliche Schmiermittel hervorrufen.
2. 2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (12) im Kolbenboden (17) parallel zu der beaufschlagten Kolbenfläche angeordnet ist.
3. 3. Kolben nach Anspruch 1, an denen eine Pleuelstange angreift, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Hohlräume (3) sich parallel zu den tragenden Flächen des Kolbenschaftes erstrecken.
4. 4. Kolben aus Leichtmetall nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit im Kolbenschaft eingegossenen .Schwermetalleinlagen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (3,12) in an sich bekannter Weise durch Abheben bzw. Loslösen eines Teiles (1 a) der Kolbenwandung (1) von der Einlage (2,11) infolge der Schrumpfung beim Erstarren des Kolbenwerkstoffes gebildet ist.
5. 5. Kolben nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den vom Ölvorratsraum zu dem Hohlraum (3,12) führenden Kanal (4,10) und/ oder in den oder in die von dem Hohlraum zu der oder den Schmierstellen (7, 8, 9,16) führenden Kanäle (5, 6,13) Rückschlagventile (15) eingebaut sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1014 387, 1096 116, 1127181.