DE1476408A1 - Leichtmetallkolben mit Kuehlfluidumlauf - Google Patents

Description

DIPL..ING. H.LEINWEBER dipi PosUchedc-Konto: Bank-Konto: Telefon , Tel.-Adr. München 22045 Dresdner Bank AG. MOndMn (MII) »TMf Ufapat MündMII Manchen t, MarlenplaU, Kto.-Nr. «790 wmrn^mt wmmtmmm

Z/g

• MündMii 2, RoMittal 7,2.

(Kuttermann-Pastage)

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^den 6. April 1965

Societe ä responsabilite limitee dite: A.M.0,(Aviation, Marine, Outillage)

Leichtmetallkolben mit Kühlfluidumlauf

Die Erfindung betrifft Kolben aus Leichtmetall, die für Verbrennungsmotoren mit erhöhter Drehgeschwindigkeit bestimmt sind, insbesondere solche, die nach dem Dieselverfahren arbeiten. In derartigen Motoren steigt die Temperatur der Kolben bisweilen schnell und gefährlich an, so daß das Metall fortlaufend seine mechanischen Charakteristiken verliert; es wird hart bzw. weich; die Kehlungen der Abdichtungsringe verformen sich, wodurch ein Festsitzen der Ringe in ihren Kehlungen hervorgerufen wird, so daß auf diese //eise ihre Elastizität verloren geht, durch die der enge

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Kontakt der Ringe mit der Innenwand des Zylinders gewährleistet ist. Daraus ergibt sich ein rasches Festfressen des mit Segmenten versehenen Teils und die Zerstörung des Kolbens.

Zahlreiche Lösungen sind verwendet worden, um diese Nachteile zu beheben. Das Kühlen durch Fluid in genügender Menge verursacht das gewünschte Absinken der Temperatur; eine ringförmige Kammer für das Fluid ist dazu am oberen Teil des Kolbens vorgesehen, welche üblicherweise zwischen der Verbrennungskammer und dem Segmentbereich angeordnet ist. In diesem Fall kann der Kolben aus mehreren Bauteilen bestehen, die durch die verschiedensten Befestigungsmittel zusammengehalten werden, jedoch fehlt dem so erhaltenen . Stück immer die Festigkeit.

»Venn der Kolben aus einem Stück besteht, hat man vorgeschlagen, diese Kammer durch Ausarbeitung einer offenen ringförmigen .Rille am äußeren Boden oder Kopf des Kolbens vorzusehen, deren oberer Teil durch eine Metalleinlage

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geschlossen wird; diese Einlage erfordert jedoch ein Verschweißen; das Schweißen erhitzt das Metall örtlich und verändert die Struktur des Metalls, wodurch ein Bereich verminderten Widerstandes entsteht. Es ist ferner vorgeschlagen worden, auf der Seitenfläche oder dem Mantel des Kolbens eine Anzahl Öffnungen vorzusehen, durch die mechanische oder andere Mittel eingeführt werden, mit deren Hilfe die gewünschte innere Kammtr hergestellt werden kann, jedoch müssen diese Öffnungen zum Schluß abgedichtet werden, im eine durchgehend« äußere Gleitfläche herzustellen, und das Einführen dieser Element· gibt d«m Mantel des Kolbens nicht den erforderlichen Flächt Muit and.

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wobei die Kammer durch mechanische oder elektrische Mittel hergestellt ist, die im Inneren des Kolbens arbeiten und die durch eine gewisse Anzahl in regelmäßigen Abständen entlang eines kreisförmigen Kegela auf dem inneren Boden des Kolbens vorgeformte Öff- - nungen eingeführt werden, wobei die Öffnungen, die sich in eine ringförmige Einkerbung am inneren Boden des Kolbens öffnen, schließlich durch Anordnen eines in die Einkerbung eingesetzten Metallkranzes verschlossen werden.

Durch ein solches Verfahren behalten die Außenflächen des Kopfes und des Mantels des Kolbens die ihnen eigenen Charakteristiken, die nicht durch im Inneren des Kolbens durchgeführte Bearbeitungen verändert werden; ^ sie ziehen direkten Nutzen aus der durch den Umlauf des Fluids sichergestellten Kühlung. Die Tollen Zwischenstücke zwischen den Arbeitsöffnungen bewirken zusammen die Widerstandsfestigkeit des Stücks und das Verschließen der öffnungen wird durch einfaches Anbringen eines be-

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sonders geformten Fassungsrings aus einem Material mit einem dem des Kolbens sehr nahekommenden Ausdehnungskoeffizienten sichergestellt, um den Verformungen, die durch Temperaturänderungen verursacht werden, die übrigens in diesem Bereich weder groß noch rasch sind, folgen zu können.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Verfahren zur Herstellung der Ringkammer darin, daß eine gewisse Anzahl Offnungen mit rundem, ovalem oder sonstigem Querschnitt in regelmäßigen Abständen mit dem Konuswinkel der Kammer entsprechender Neigung vorgeformt werden, die jedoch groß genug sind, um ein Fräswerkzeug

einzuführen und zu verschieben, dessen Welle, die durch eine geeignete Kopiervorrichtung geführt wird, in einer mit einer Bewegung des Kolbens kombinierten geradlinigen und/oder Drehbewegung angetrieben werden kann. Durch das mit Hilfe jeder Öffnung durchgeführte Ausbohren wird bei gleichem Verfahren in den benachbarten Öffnungen eine fortlaufende Kammer hergestellt·

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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise reranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Kolbens in zwei verschiedenen Ebenen; im unteren Teil in der Achse des Kolbens, im oberen Teil in einer durch die Einlaß- und AuslaBleitungen für das Kühlfluid gebildeten Ebene,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines Teils des Kolbens mit der Kammer und dem eingesetzten Abdichtungskranz in vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 einen Längsschnitt eines ähnlichen Kolbens, mit abgewandelten Ein- und Auslaßleitungen für das Fluid,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie I-I der Fig. und

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Fig. 5 einen gleichen Schnitt, jedoch in einer anderen Ausführungsform.

Der Kolben anfaßt einen Körper 1, eine Reihe τοπ Ausnehmungen 2 für die Abdichtungsringe, eine Verbrennungskammer 3, Lager 4 zum Abstützen einer Achse 7 der Pleuelstange 5. Die Achse ist an ihren Enden durch einen Stöpsel 8 im Fall des Umlaufens des Kühlfluids verschlossen, das beispielsweise aus einem vorgesehenen Überschuß des gewöhnlichen Schmieröl des Motors stammt, wenn dieser arbeitet. Die auf der Achse mit Hilfe einer Lagerbuchse 6 befestigte Pleuelstange 5 umfaßt eine Einlaßleitung 9 für das Kühlöl; das Öl tritt in die Achse und durch eine Öffnung 10 in eine Leitung 11 ein, die sich in eine konische Hingkammer 12 öffnet. Der Verlauf des Öls ist durch Pfeile f angezeigt. Das Öl durchfließt diese Kammer und tritt durch eine Leitung 20 aus. Öffnungen 13 münden nach einer Seite in die Kammer 12 und nach der anderen Seite in eine ringförmige Einkerbung mit einem bei 16 und 17 dargestellten Profil, um eine ringförmige Einfassung 18, z. B. aus Kupfer oder jedem anderen

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geschmeidigen Material, aufzunehmen und zu halten, die in die Einkerbung eingesetzt wird, um die inneren Enden der Öffnungen 13 zu rerstopfen. Diese sind nur Torhanden, um den Durchtritt des Werkzeuges zu gestatten, das dazu bestimmt ist, die Kammer 12 herzu stellen; ihr Querschnitt kann das geometrische Profil aufweisen, das der Form des rerwendeten Werkzeugs angepaßt ist, und die Größe des Querschnitts und der Welle der Fräse muß die erforderliche Bewegung gestatten, um die in jedem Abschnitt durchgeführten Tellausbohrungen bei und auf beiden Seiten einer Öffnung rorzunthmen. Eg iit Teritändlioh, daß sich dlt durch jede öffnung durchgeführten TelUu!bohrung«η dtnrt überschneiden Bttiitn, dsl ein· fortlaufend« ringförmige Aushöhlung entiteht, dl· ti· gtvUftflttt« Kaaur iiUtt. Di· Bearbeitung kai* durea aeehanieohe Mittel Hit Hilf· einer Fri·· durehgeflhrt «erdei, derei Drehaehee το* einer rorlier ingekrechtw IeflerTorrlehtuig gvftthrt wird, ·· lit jedoch wink ■Qglioa, alt llektroero«ioi ία arbeiten, wobei dl· Elektroden ebenfalli bei ihren Verschiebungen τοη einer geeigneten

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KopierTorrichtung geführt werden. Fig. 4 zeigt im Aufriß Öffnungen 13, die die Herstellung der Kammer 12 erlauben. Mit den verwendeten Werkzeugen ist es auch möglich, für bestimmte Einzelfälle des Fluidumlaufs die Durchlässe für das Kühlfluid im Zickzack auszubilden, wie dies in Fig. 5 bei 21, 22 und 23 veranschaulicht ist,

Fig. 2 zeigt in gestrichelten Linien die Lage des Einsatzes 18 vor dem endgültigen üiinlegen in die Kerbung 19, die in vollen Linien dargestellt ist. Durch dieses einfache Mittel wird die Kammer für das Kühlfluid abgedichtet·

Fig. 3 zeigt eine Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens bei tatsächlich verwendeten Kolben, bei denen das Kühlöl bei 14 durch eine separate, außerhalb des Ölkreislaufs verwendete Hilfspumpe in iiichtung des Pfeiles f1 eingeführt wird. Das Öl tritt durch die Leitung 15 in Richtung des Pfeiles f2 aus.

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Claims (4)

U76408 - ίο - Patentansprüche :

1. Kolben für einen fluidgekühlten Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß er zwischen der Verbrennungskammer und dem Segmentbereich eine konische Ringkammer für den Umlauf des Kühlfluids aufweist, wobei die Kammer mit im Inneren des Kolbens arbeitenden Mitteln
hergestellt ist, die durch eine gewisse Anzahl in regelmäßigen Abständen entlang eines Kegelkreises am inneren Boden des Kolbens ausgearbeitete öffnungen eingeführt
werden, die sich in eine ringförmige Einkerbung am Boden des Kolbens öffnen und schließlich durch Einsetzen eines in die Einkerbung eingepaßten Metallkranzes verschlossen werden.

2. Verfahren zum Herstellen eines Kolbens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gewisse
Anzahl Öffnungen in regelmäßigen Abständen ausgearbeitet

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werden, die entsprechend dem Konuswinkel der Kammer geneigt und genügend groß sind, um ein Fräswerkzeug einzuführen und rerschieben zu können, dessen von einer Kopierrorrich tuag geführte -/eile in einer mit einer Verschiebung des Kolbens selbst kombinierten geradlinigen und/oder Drehbewegung angetrieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rerwendete Werkzeug eine Elektroerosions-Elektrodt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 odtr 3, dadurch gtkeoa-Mlohatt, daß dit Aushuhluof rollt Abschnittt aufwtist, dit das jDorchflit£tB dtt Fluids im Zickzack gtstatttt.

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