DE1751945A1 - Leichtmetallkolben fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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Maschinenfabrik Augsbur-g~i\urnDe:i*g, Aktiengesellschaft

89 Augsburg 1751945

Stadtbachstraße 1

P.B. 2493

Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft einen Leichtmetallkolben insb. für Brennkraftmaschinen mit einem Ringträger aus verschleißfestem 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 der 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. Darüberhinaus haben die bekannten Ausführungen den Nachteil, daß sie nur bei gegossenen Kolben anwendbar sind.

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Ferner ist es bekannt, bei geschmiedeten Leichtmetallkolben in der Nähe der Kolbenkrone einen zur Führung des Kühlmittels dienenden Körper in einer Ausnehmung anzuordnen und diesen durch Umgießen mittels metallischen Werkstoffs festzuhalten und mit dem Kolbenkörper zu verbinden (DBP 1 066 048). Auch bei dieser Ausführung besteht die Gefahr einer nicht dauerhaften Verbindung.

Zur Behebung der erwähnten Mangel 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 f im Bereich des Kolbenbodens größer ist als in dem den oder die Kolbenring(e) tragenden Teil. Der Ringträger ist dabei vorzugsweise aus einem austenitischen Materi al oder einem anderen Material mit ähnlicher Wärmedehnung und reicht zweckmäßig bis zum oberen Rand der Kolbenkrone. An seinem unteren Ende sind 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 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 heifien Verbrennungsgas en 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.

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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 Kolbenkrone aufgeschrumpft und weist eine konische innere Mantelfläche 5 auf. Um einen festen Sitz des Ringträgers zu gewährleiste^ ist der innere f des Ringträgers im Bereich der Kolbenkrone Dj größer als in dem den oder die Kolbenring(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 f D2 über den größeren j5 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 6 vorgesehen sein.

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Claims (3)

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg, Aktiengesellschaft Stadtbachstraße 1 ■\- P.B. 2493 Patentansprüche;

1. ) Leichtmetallkolben, insb. für Brennkraftmaschinen mit einem Ringträger aus verschleißfestem Werkstoff, welcher wenigstens eine Kolbenringnut enthält und bis zum oberen Rand der Kolbenkrone reicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringträger (2) auf die Kolbenkrone (1) aufgeschrumpft ist und eine konische innere Mantelfläche (5) aufweist, deren Durchmesser (Dj) im Bereich des Kolbenbodens größer ist als in dem den oder die Kolbenring(e) tragenden Teil.

2. Leichtmetallkolben nach Anspruch 1, 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 über den größeren Durchmesser (Dj) des Kolbenkörpers am Kolbenboden schiebbar ist.

3. Leichtmetallkolben nach Anspruch 1, 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.

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