DE1898220U - LIGHT ALLOY PISTON FOR COMBUSTION MACHINERY. - Google Patents

LIGHT ALLOY PISTON FOR COMBUSTION MACHINERY.

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DE1898220U
DE1898220U DEM43361U DEM0043361U DE1898220U DE 1898220 U DE1898220 U DE 1898220U DE M43361 U DEM43361 U DE M43361U DE M0043361 U DEM0043361 U DE M0043361U DE 1898220 U DE1898220 U DE 1898220U
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J1/005Pistons; Trunk pistons; Plungers obtained by assembling several pieces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/0015Multi-part pistons
    • F02F3/003Multi-part pistons the parts being connected by casting, brazing, welding or clamping

Description

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Mahle Komm.-Ges., 7000 Stuttgart-Eäd" Gannstatt, Pragstraße 26/46Mahle Komm.-Ges., 7000 Stuttgart-Eäd "Gannstatt, Pragstrasse 26/46

Leichtmetallkolben für BrennkraftmaschinenLight metal pistons for internal combustion engines

Die Neuerung betrifft Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit einem am Kolbenrande oberhalb der Kolbenringe angeordneten, aus einem .warmfesteren Werkstoff bestehenden Bewehrungsring, der mittels eines einstückig mit ihm verbundenen, Y/anddurchbreehungen aufweisenden Flansches im Kolbenkörper durch Umgießen fugenfrei verankert ist.The innovation relates to light metal pistons for internal combustion engines with one arranged on the piston rim above the piston rings and made of a more heat-resistant material existing reinforcement ring, which by means of a one-piece connected to it, Y / and Durchbreehungen having flange is anchored joint-free by casting in the piston body.

Es sind derartige Kolben in einer Bauart bekannt, bei welcher der Bewehrungsring aus einem Werkstoff mit sehr viel kleinerem Wärmeausdehnungswert als demjenigen des Kolbenwerkstoffes ausgebildet ist, und bei welcher der mit dem Bewehrungsring verbundene Flansch eine Drosselung des Wärmeflusses zu den Kolbenringen bewirken soll und dementsprechend nur wenige Wanddurchbrechungen von verhältnismäßig kleinem Gesamtquerschnitt aufweist. So ausgebildete Bewehrungsringe sind nur in thermisch mäßig beanspruchten Kolben brauchbar. Wird der Wärmeeinfall auf den Kolbenboden stärker, so bedingt der den 7/ärmeabfluß drosselnde Flansch eine starke Aufheizung der ohnehin gefährde-There are known such pistons of a type in which the reinforcing ring made of a material with is formed with a much smaller thermal expansion value than that of the piston material, and at which flange connected to the reinforcement ring restricts the flow of heat to the piston rings should effect and accordingly only a few wall openings with a relatively small overall cross-section having. Reinforcement rings designed in this way are only found in pistons that are subject to moderate thermal stress useful. If the incidence of heat on the piston crown becomes greater, it causes the throttling of the heat outflow Flange a strong heating of the already dangerous

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ten Randzone des Kolbenkopfes; es macht sich dann außerdem die unterschiedliche Wärmeausdehnung der Werkstoffe sehr stark bemerkbar und führt bald zu einer Lockerung des Bewehrungsringes in seiner Verankerung. th edge zone of the piston head; it then also makes the different thermal expansion of the Materials very noticeable and soon leads to a loosening of the reinforcement ring in its anchorage.

Es ist ferner bekannt, mit einem Leichtmetallkolben zu verbindende Teile aus einem Werkstoff herzustellen, dessen Wärmeausdehnungsbeiwert demjenigen des Kolben-Werkstoffes angeglichen ist. Solche Werkstoffe sind z. B, Gußeisen mit ?,2-2,8 $ C, 1,6-2,2 $ Si, 1-1,6 $ Mn, 12-16 <fo Ni, 5-6 $> Gu oder mit 2,7-3,4 C, 2,5-4,5 f Si, 9-12 ?6 Mn und 4-6 #'Ni. Je nach Zusammensetzung haben diese Werkstoffe Wärmeausdehnungs-It is also known to manufacture parts to be connected to a light metal piston from a material whose coefficient of thermal expansion is matched to that of the piston material. Such materials are z. B, cast iron with?, 2-2.8 $ C, 1.6-2.2 $ Si, 1-1.6 $ Mn, 12-16 <fo Ni, 5-6 $> Gu or with 2.7 -3.4 1 ° C, 2.5-4.5 f Si, 9-12? 6 Mn and 4-6 # 'Ni. Depending on their composition, these materials have thermal expansion

" beiwerte zwischen 17 und 20 χ 10 - cm/cm C. Die bekannten Leichtmetall-Kolbenlegierungen haben jedoch Wärmeausdehnungsbeiwerte, die bis zu 25 x 10 - cm/cm°C erreichen können. Deshalb ist eine vollständige An-"values between 17 and 20 χ 10 - cm / cm C. The known However, light metal piston alloys have coefficients of thermal expansion that are up to 25 x 10 cm / cm ° C reachable. Therefore a complete approach

" ' gleichung nur möglich, wenn man auf die Verwendung von Leichtmetall-Legierungen mit Wärmeausdehnungsbeiwert en über 20 χ 1O - cm/cm Q verzichtet. Gerade un-'' equation only possible if you click on the use of light metal alloys with a coefficient of thermal expansion en over 20 χ 10 - cm / cm Q waived. Just un-

>ti ter diesen gibt es aber solche, die sich durch besonders gute Warmfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit aus- > Ti ter this, there are those who exclusively by particularly good hot strength and thermal conductivity

, zeichnen und auf die man daher in Fällen hoher thermischer Belastung gerne zurückgreifen möchte., draw and on which one therefore in cases of high thermal Load would like to fall back.

! gemäß ! according to

Dies wird/ler Neuerung dadurch ermöglicht, daß man den Bewehrungsring derart gestaltet, daß er auch bei Unterschieden in den Wärmeausdehnungsbeiwerten bis zu 20 $>, wie sie bei Verwendung der oben aufgeführten Werkstoffen auftreten können, der gegebenenfalls stärkeren Wärmeausdehnung des Kolbenwerkstoffes zu folgen vermag, ohne daß seine Verankerung gefährdet wird. Die dazu erforderlichen Maßnahmen sind folgende: Erstens wird der zur Verankerung des Bewehrungsringes dienende Flansch, der bei bekannten Ausführungen starr ist,This is made possible by the fact that the reinforcement ring is designed in such a way that it is able to follow the possibly greater thermal expansion of the piston material even with differences in the thermal expansion coefficients of up to 20 $>, as can occur when using the materials listed above, without its anchoring being endangered. The measures required for this are as follows: First, the flange used to anchor the reinforcement ring, which is rigid in known designs,

-3--3-

ί' durch eine Vielzahl über den ganzen Umfang ver-ί 'through a multitude of different

teilter und nahe bis zum inneren Rand des Bewehrungsringes reichender ,Vanddurchbrechungen in schmale 3tegp unterteilt, wodurch er etwa auftreteniem tangentialem Zug folgen kann. Zweitens erhalten die Stege eine solche Form, daß sie sich nach innen verbreitern und infolgedessen gegen radiale Verschiebungen gesichert sind. Anstelle dieser Maßnahme können auch die inneren Enden der Stege untereinander lurch einen vollwandigen Ringteil verbunden sein, der ebenfalls eine gute Verankerung gewährleistet. Drittens; darf die radiale Wandstärke des Bewehrungsringes, und falls ein solcher vorhanden ist, des die Stege verbindenden Innenringes 3 $ dep Kolbendurchmessers nicht überschreiten, damit auch dieae vo^lwandigen .Ringteile genügend nachgiebig sind.divided and close to the inner edge of the reinforcement ring reaching, vand breakthroughs divided into narrow 3tegp, so that it can follow any tangential pull. Second, the webs are given such a shape that they widen inward and are consequently secured against radial displacement. Instead of this measure, the inner ends of the webs can also be connected to one another by a full-walled ring part, which also ensures good anchoring. Third; may the radial wall thickness of the reinforcement ring, and if one is available, d e s the webs connecting the inner ring not exceed 3 $ dep piston diameter, so that dieae vo ^ lwandigen .Ringteile are sufficiently flexible.

Die Neuerung besteht in der gleichzeitigen Anwendung dieser Einzelmaßnahmen in Verbindung mit einer Werkstoffauswahl derart, daß der Wärmeausdehnungsbeiwert des Bewehrungsringwerkstoffes um nicht mehr als 20 °/o kleiner ist als derjenige des Kolbenwerkstoffes, wobei durch die letztere Maßnahme das Auftreten zu hoher Spannungen vermieden wird.The innovation consists in the simultaneous application of these individual measures in connection with a material selection in such a way that the coefficient of thermal expansion of the reinforcement ring material is no more than 20 % less than that of the piston material, the latter measure avoiding the occurrence of excessive stresses.

In der Zeichnung sind zwei Ausf iihrungsbelspiele dargestellt und zwar zeigen die Fig. 1 und 3 je einen Teil eines Radialschnittes durch einen Kolbenkopf, während die Pig. 2 und 4 ausschnittweise Draufsichten auf die in die Kolben nach den Fig. 1 und 3 eingegossenen Bewehrungsringe darstellen.Two execution examples are shown in the drawing 1 and 3 each show a part of a radial section through a piston head, while the Pig. 2 and 4 partial plan views of the cast into the pistons according to FIGS. 1 and 3 Represent reinforcement rings.

In den Figuren 1 und 2 ist der Kolbenkörper mit 1 und der Bewehrungsring im ganzen mit 2 bezeichnet. Der Bewehrungsring besteht aus einem hülsenartigen, zur Bewehrung des Kolbenrandes dienenden Teil 21 undIn FIGS. 1 and 2, the piston body is denoted by 1 and the reinforcement ring as a whole is denoted by 2. The reinforcement ring consists of a sleeve-like part 21 and serving to reinforce the piston edge

einem nach innen ragenden Flanschten, der durch Öffnungen 22 in eine Reihe von Stegen 23 und einen Innenring 24 unterteilt ist. Die radialen Wandstärken S der Ringteile 21 und 24 sind vorzugsweise gleich und dürfen 3 $ des Kolbendurchmessers nicht überschreiten.an inwardly protruding flange, which through openings 22 in a series of webs 23 and one Inner ring 24 is divided. The radial wall thicknesses S of the ring parts 21 and 24 are preferred equal and must not exceed 3 $ of the piston diameter.

In den Figuren 3 und 4, in denen entsprechende Teile mit gleichen Ziffern bezeichnet sind, sind die Stege 23 vollkommen voneinander getrennt, verbreitern sich aber nach innen, so daß eine schwalbenschwanzartige Verankerung gebildet ist.In Figures 3 and 4, in which corresponding parts are denoted by the same numbers, the webs 23 are completely separated from each other, widen but inward, so that a dovetail-like anchorage is formed.

Claims (1)

RA.4ooe59.-5.6.64RA.4ooe59-5.6.64 SchutzanspruchClaim to protection Leichtmetallkolben für Brennkraf tmascMnen mit einem am Kolbenrande oberhalb der Kolbenringe angeordneten, aus einem warmfesteren Werkstoff bestehenden Bewehrungsring, der mittels eines einstückig mit ihm verbundenen, Wanddurchbrechungen aufweisenden Plansches im Kolbenkörper fugenfrei verankert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddurchbrechungen (22) bis nahe zum inneren Rand des Bewehrungsteiles (21) reichen und über den ganzen Umfang verteilt so nahe nebeneinander angeordnet sind, daß zwischen ihnen nur schmale Stege (23) stehen bleiben, die sich gegen ■„ den inneren Flanschrand verbreitern und/oder innen ;;1 , durch einen vollwandigen Hingtexl (24) miteinander * verbunden sind, dessen radiale Wandstärke wie diejenige des Bewehrungsringes kleiner ist als 3 $ des " Kolbendurchmessers, und daß der Wärmeausdehnungsbeiwert des Bewehrungsringwerkstoffes um nicht mehr als 20 $> kleiner ist als derjenige des Kolbenwerkstoffes.Light metal pistons for internal combustion engines with a reinforcement ring made of a more heat-resistant material, which is arranged on the piston rim above the piston rings and which is anchored in the piston body without joints by means of a wall perforations connected to it in one piece, characterized in that the wall openings (22) close to the inner Reach the edge of the reinforcement part (21) and are distributed over the entire circumference so close to one another that only narrow webs (23) remain between them, which widen towards the inner flange edge and / or inside ; ; 1 , are connected to one another by a full-walled Hingtexl (24), the radial wall thickness of which, like that of the reinforcement ring, is less than 3 $ of the "piston diameter, and that the coefficient of thermal expansion of the reinforcement ring material is not more than 20 $> less than that of the piston material.
DEM43361U 1962-12-21 1962-12-21 LIGHT ALLOY PISTON FOR COMBUSTION MACHINERY. Expired DE1898220U (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005042857A1 (en) * 2005-09-08 2007-03-22 Ks Kolbenschmidt Gmbh Piston for an internal combustion engine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102005042857A1 (en) * 2005-09-08 2007-03-22 Ks Kolbenschmidt Gmbh Piston for an internal combustion engine

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