DE1251588B - Kolben fur Brennkraft maschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Deutsche Kl.:

F02f

Nummer: 1251588

Aktenzeichen: M 632671 a/46 el

Anmeldetag: 26. November 1964

Auslegetag: 5. Oktober 1967

Die Erfindung bezieht sich auf Kolben für Brennkraftmaschinen mit einem im Bereich der Ringzone zwischen einem im Durchmesser verkleinerten Teil des Kolbenkopfes und einer auf diesen aufgesetzten Hülse gebildeten, ringförmigen z. B. zur Durchleitung von Kühlöl dienenden Hohlraum, bei dem die einander berührenden Flächen des Kolbenkopfes und der Hülse mittels eines Ladungsträgerstrahles miteinander verschweißt sind.

Vor der Erfindung des Schweißens mittels eines Ladungsträgerstrahles war man bei der Herstellung solcher Kolben darauf angewiesen, die den ringförmigen Hohlraum enthaltende oder begrenzende Hülse auf den Kolbenkopf aufzuschrumpfen oder aufzuschrauben und die Verbindung durch eine V-förmige Schweißnaht an den äußeren Rändern zu sichern. Dieses Verfahren ist jedoch, insbesondere für Leichtmetallkolben, nicht voll befriedigend, weil V-Schweißnähte nur eine verhältnismäßig geringe Tiefe haben können, und weil es schwierig ist, derartige Schweißnähte in gleichbleibender Güte herzustellen und etwa auftretende Fehler zu entdecken. Außerdem treten durch ungleichmäßige Erhitzung beim Schweißen Spannungen auf, welche die Belastbarkeit vermindern und Anlaß zum Auftreten von Spannungsrissen geben können.

Solche Nachteile können durch Anwendung des jetzt zur Verfügung stehenden Verfahrens zum Schweißen mittels Ladungsträgerstrahles, das in der deutschen Patentschrift 1087 295 beschrieben ist, weitgehend vermieden werden. Insbesondere ist es bei der Anwendung dieses Verfahrens möglich, die Intensität des Ladungsträgerstrahles so groß zu wählen, daß der Strahl den Werkstoff vollends durchdringt. In der genannten Patentschrift wird festgestellt, in diesem Fall sei gewährleistet, daß die zu verschweißenden Teile über die ganze Tiefe der Naht miteinander verbunden werden. Es konnte daher erwartet werden, daß die Anwendung des Verfahrens bei der Herstellung von Kolben der eingangs erwähnten Art dann besondere Vorteile mit sich bringe, wenn man die einander berührenden und miteinander zu verschweißenden Flächen des Kolbenkopfes und der Hülse, wie üblich, so gestaltet und anordnet, daß sie von ihrem äußeren Rand bis zum Hohlraum, in Richtung des zum Verschweißen benutzten Ladungsträgerstrahles gesehen, geradlinig verlaufen, oder, mit anderen Worten, daß sie vom Kolbenrand bis zum Hohlraum aus ungebrochenen, geraden, zylindrischen oder kegeligen Flächenteilen bestehen.

Diese Erwartung hat sich jedoch nicht erfüllt, vielmehr hat sich gezeigt, daß in diesem Fall ein an Kolben für Brennkraftmaschinen

Anmelder:

Mahle Komm.-Ges.,

Stuttgart-Bad Cannstatt, Pragstr. 26/46

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Alfred Meier,
Neilingen über Eßlingen;
Dr.-Ing. Eberhard Kohl, Stuttgart;
Eberhard Roßmann, Schmiden

solchen Flächen entlanggeführter, den Werkstoff vollends durchdringender und dabei bis in den erwähnten ringförmigen Hohlraum eindringender Ladungsträgerstrahl Werkstoffteilchen mitreißt, die sich dann im Hohlraum ablagern und von dort später in den Ölkreislauf gelangen können, und daß der an den Hohlraum angrenzende Teil der Schweißnaht mehr oder weniger porös wird. Die Poren und Fehlstellen begünstigen aber das Auftreten von Spannungsrissen durch Kerbwirkung. Wählt man die Intensität des Ladungsträgerstrahles so klein, daß dieser den Werkstoff nicht durchdringt, so gelangen zwar keine Werkstoffteilchen in den Hohlraum, die dann an den Hohlraum angrenzende unverschweißte Fuge des Werkstückes bietet aber erst recht den Ansatzpunkt für die Bildung von- von ihr ausgehenden Rissen. Der Ausweg, die Intensität so zu wählen, daß der Ladungsträgerstrahl gerade bis zur Begrenzungswand durchdringt, ist nicht gangbar, weil eine entsprechend genaue Einstellung einzuhalten nicht möglich ist.

Hier wird nun gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine neuartige Gestaltung und Anordnung der einander berührenden Flächen des Kolbenkopfes und der Hülse Abhilfe geschaffen. Selbstverständlich kann man auch hierbei nicht darauf verzichten, daß Berührungsflächen im Hohlraum enden, da sonst die aus Gründen der leichten Herstellbarkeit unerläßliche Bedingung nicht zu erfüllen wäre, daß der Hohlraum zwischen dem Kolbenkopf und der Hülse gebildet sein soll. Erfindungsgemäß werden aber gebrochene Berührungsflächen mit im Winkel zueinander stehenden Flächenteilen angeordnet, und zwar so, daß von den Kolbenrändern ausgehende Flächenteile den Hohlraum nicht anschneiden und von diesen im Winkel abzweigende Flächenteile, welche in den

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Hohlraum einmünden, eine nur geringe Breite aufweisen, die derjenigen der durch Entlangführen des Ladungsträgerstrahles an den vom Kolbenrand ausgehenden Flächenteilen erzielten Schweißnaht entspricht.

Diese Lösung läßt eine Tolerierung der tatsächlichen Eindringtiefe des Ladungsträgerstrahles innerhalb der notwendigen Grenzen unbeschadet der Güte der Schweißverbindung zu, weil jetzt ein über die vom Kolbenrand ausgehenden Berührungsflächenteile hinaus eindringender Ladungsträgerstrahl auf jeden Fall im vollen Werkstoff endet. Infolge des gefingen Abstandes der an diesen Flächenteilen entlanglaufenden Schweißnaht vom Hohlraum werden auch die von ihnen abzweigenden Berührungsflächenteile mit verschweißt. Fugen,, von denen Spannungsrisse ausgehen könnten, bleiben also nicht stehen, und es entstehen auch an anderen Stellen weder Poren noch sonstige Schweißfehler.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen Ausschnitt aus einem Kolben, bei dem zwischen einem im Durchmesser verkleinerten Teil des Kolbenkopfes 1 und einer auf diesen aufgesetzten Hülse 2 ein ringförmiger Hohlraum 3 gebildet ist. Die vom Kolbenrand ausgehenden Flächenteile 4, 5 der einander berührenden Flächen des Kolbenkopfes 1 und der Hülse 2 sind nach dem Ladungsträgerstrahlverfahren miteinander verschweißt. Die Schweißnähte sind durch Kreuzschraffur kenntlich gemacht. Die abzweigenden, im Hohlraum 3 endenden Flächenteile 6,7 sind kurz und werden von den Ladungsträgerstrahlen so aufgeheizt, daß sie beim Herstellen der Schweißnähte längs der Flächenteile 4 und 5 mit verschweißen.

·■; Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach F i g. 1 nur durch eine etwas andere Gestaltung des Hohlraumes 3 und ferner dadurch, daß die kurzen Flächenteile 6 und 7 in zueinander senkrechten Ebenen liegen.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 sind die vom Kolbenrand ausgehenden Flächenteile 4 und 5 durch die Mantelflächen der Hülse 2 gebildet, während die inneren Stirnflächen dieser Hülse die in den

ίο Hohlraum 3 einmündenden Flächenteile 6 und 7 bilden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kolben für Brennkraftmaschinen mit einem im Bereich der Ringzone zwischen/einem im Durchmesser verkleinerten Teil des Kolbenkopfes und einer auf diesen aufgesetzten Hülse gebildeten, ringförmigen Hohlraum, bei dem die einander berührenden Flächen des Kolbenkopfes und der Hülse, mittels eines Ladungsträgerstrahles miteinander versehweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einander berührenden Flächen des Kolbenkopfes (1) und der Hülse (2) /aus von den ^Kolbenrändern ausgehenden, den Hohlraum (3) nicht anschneidenden Flächenteilen (4,5) und aus von diesen im Winkel abzweigenden, in den Hohlraum (3) einmündenden Flächenteilen (6,7) bestehen, deren Breite derjenigen der durch Entlangführen des Ladungsträgerstrahles

   30" an den erstgenannten Flächenteilen (4,5) erzielten Schweißnaht entspricht.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 1 087 295;
   Zeitschrift »Nuclear Power« von Juni 1958, S. 273.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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