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11Muldenkolben für Brennkraftmaschinen" Die Erfindung bezieht sich
auf einen Muldenkolben für Brennkraftmaschinen, insbesondere aus Aluminium oder
einer Aluminiumlegierung, der im Bereich seiner mulde zur Verminderung der Wärmeableitung
Spaltlufträume aufweist.
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Insbesondere beim Vielstoffbetrieb mit Muldenkolben ausgebildeter
Brennkraftmaschinen ist man bestrebt, die Brennraumtemperatur durch eine verminderte
Wärmeableitung von der Brennraumwandung möglichst hoch zu halten. Zu diesem Zweck
sind sogenannte Dämmnutkolben bekannt, in deren Kolbenmaterial in geringem Abstand
von der Muldenwandung Spaltlufträume angeordnet sind. Wenn es dadurch auc möglich
ist, die Muldentemperatur zu erhöhen, so ist es bei dem heute bevorzugten Aluminium-Kolbenwerkstoff
doch noch nachteilig, daß die Wandungstemperatur der Julde auf ca.
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3500 C begrenzt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorgenannten zange zu
vermeiden und die verminderte Wärmeableitung mit anderen konstruktiven Mitteln zu
erreichen, die auch bei Aluminiumkolben eine wesentlich höhere Muldenwandtemperatur
ermöglichen0 Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst,
daß die Mulde des eingangs genannten Muldenkolbens mit einem hochhitzebeständigen
Blech ausgekleidet ist, welches gegenuber der Muldenwandung den Spaltraum freiläßt.
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Eine solche Auskleidung läßt sich nicht nur einfach und billig als
Tiefziehteil herstellen, sie ermöglicht es auch, die zulässige Muldenwandtemperatur
dis auf etwa 800° C zu erhöhen.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Boden der Aus-@leidung
am kolben durch einen zentralen Metallbolen festgelegt, über den sich zugleich ein
großer Wärmeleitweg von der Bodenmitte zur Seitenwand des Kolbens ergibt.
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Statt über einen solchen-Bolzen kann die Auskleidung nach einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung mit einem ihre Seitenwandung umgebenden Ring in eine
zugeordnete Ringnute der Muldenwandung des Kolbenmaterials eingeschnappt sein, womit
sich die Auskleidung fabrikatorisch in sehr einfacher Weise in die Muldenausnehmung
des Kolbens einpressen läßt. ia die radiale Breite eines solchen Ringes im Interesse
einer leichten Einpreßbarkeit nur gering ist, ergibt diese Art der Abstützung nur
eine verhëltnismäßig geringe dortige Wärmeableitungsmöglichkeit. Sowohl dieser Ring
als auch der vorgenannte Bolzen ist an die Auskleidung gesäß einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung vorzugsweise angeschweißt.
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Gemaß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der gegenüber
dem Kolbenboden einen Spaltraum freilassende Boden der Auskleidung am Muldenboden
durch eine zentrale Ausprägung abgestützt. Eine solche Ausprägung ist insbesondere
in Verbindung mit der Festlegung der Auskleidung in der Kolbenmulde über den in
die zugeordnete Ringnute der Muldenwandung einschnappenden äußeren Ring vorteilhaft,
weil sie den gewünschten Bodenspaltraum auch bei dem einfachen Einpressen der Auskleidung
gewährleistet.
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Nach einer wiederum anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Boden
der Auskleidung schließlich mit konzentrischen Bohrungen
versehen.
solche Bohrungen sind vor allem de8halb vorteilhaft, teil durch sie eine Entlastung
des Äuskleidungsmateria;s gegen.
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über den Gasdrücken herbeigefdhrt wird. Im Falle der zentralen Verbindung
des Bodens der Auskleidung mit dem Material des Kolbens über einen Bolzen oder eine
Ausprägung wird außerdem auch die Wärmeableitung an dieser zentralen Stelle vermindert.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht;
es zeigend Fig. 1 einen Muldenkolben gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem
axialen, die Mulde zeigenden Teilschnitt; Fig. 2 den Kolben gemäß Fit. 1 in einer
die Auskleidung der Mulde zeigenden Teilansicht von oben; Fig. 3 einen der Pig.
1 entsprechenden Teilschnitt eines gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildeten
Buldenkolbenst Fig. 4 die Auskleidung der mulde gemäß Fig. 3 in einer der Fig, 2
entsprechenden Teilansicht.
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Der in Fig. 1 dargestellte, dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende
Muldenkolben 1 weist eine im wesentlichen zylindrische Mulde 2 auf, in die eine
aus hochhitzebeständigem Blech geringer Wandstärke von beispielsweise 1 min tiefgezogene
topfförmige Auskleidung 3 eingesetzt ist. Die Auskleidung 3 ist mit einem @ußeren
Ringflansch in einer äuBeren, in ihrem Durchmesser dem Ringflanschdurohmesser und
ip ihrer Tiefe der Wandstärke des Bleches der Auskleidung angepaßten Erweiterung
der Mulde 2 geführt. In dem aus Aluniniwn oder einer Aluminiumlegierung bestehenden
Kolbenmaterial
ist axial zur Mulde 2 ein Metallbolzen 6 verankert,
der mit seiner einen, einen kurzen auf einen kleineren Durchmesser abgesetzten Ansatz
7 aufweisenden Ende etwas in die Mulde 2 hineinragt. Der Boden 5 der Auskleidung
3 weist eine dem Durchmesser des Ansatzes 7 angepaßte zentrale Bohrun@ 8 auf, entlang
deren Rand die Auskleidung 3 an den letallbolzen 6 mittels eines Schutzgas-Schweißverfahrens,
z.B. mit Argon, angeschweißt ist.
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;sie aus Fig. 1 hervorgeht, verbleibt zwischen der 80 in der Mulde
2 festgelegten Auskleidung 3 und der Muldenwandung auch im Bereich des Bodens 5
ein schmaler Spaltraum.
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Wie instesondere aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Boden 5 der Auskleidung
3 mit den Metallbolzen 6 konzentrisch umgebenden Bohrungen 9 versehen, durch welche
nicht nur ein Druckausgleich zwischen dem Inpenraum der Auskleidun@ 3 und dem genarnten
Spaltraum, sondern auch eine entsprechende Lä@mung der Wärmeableitung nach dem Metallbolzen
6 hin geschaffen ist.
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Der in Fig. 3 und 4 dargestellte, dem zweiten Ausführungsbeispiel
entsprechende Muldenkolben la weist im äußeren Seitenwandbereich seiner ebenfalls
im wesentlichen zylindrischen Mulde 2a eine hingnute 10 auf, w;;hrend eine in gleicher
Weise wie beim ersten @ Ausführungsbeispiel aus hochhitzebeständigem Blech tiefgezogene
Auskleidung 3a an der entsprechenden Stelle ihrer zylindrischen Seitenvandung 11
außen einer; angeschweißten Ring 12 mit einer nur verhältnismäßig geringen radialen
Breite trägt. Außerdem ist der Boden 5a der Auskleidung 3a mit einer zentralen Ausprägung
13 versehen0 Die Mulde 2a ist an ihrem äußeren Rand it einer Abschrägung 14 versehen,
während der Ring 12 an seiner dem Boden 5a zugekehrten Seite außen ebenfalls abgeschrägt
ist0 Im übrigen ist die Auskleidung 3a in die Mulde 2a einfach axial eingepreßt,
wobei der
Ring 1? und der zylindrische Teil der Auskleidung 3 bis
zum Einschnappen des Ringes 12 in die Ringnute 10 etwas elastisch zusammengedrückt
werden. Im in Fig. 3 dargestellten eingesetzten Zustand ergibt sich dann die axiale
Führung der Auskleidung 3a in der Mulde 2a iiber den Ring 12, womit für die Auskleidung
3a die lsotwendigkeit eines äußeren Ringflansches entfällt. Der Spaltraum zwischen
dem Boden 5a und der Bodenwandung der Mulde 2a ergibt sich durch die entsprechend
weit vorstehende Ausprägung 13.
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Wie insbesondere aus Fig. 4 hervorgeht, ist auch der Boden 5a der
Auskleidung 3a mit einer Anzahl Bohrungen 9a versehen, durch v;elohe sich ein Druckausgleich@zwischen
dem Innenraum der Auskleidung Da und den sie umgebenden Spalträumen ergibt.
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Die Erfindung ist nicht an alle Einzelheiten der beschriebenen Ausfahrungsbeispiele
gebunden Insbesondere zeigen die bei den beiden Ausführungsbeispielen unterschiedlichen
Bohrungsanordnungen im Boden 5 bzw. 5a der Auskleidung, daß die Anzahl und die Anordnung
dieser Bohrungen unterschiedlich gewählt werden kann. Es sind auch noch andere Abwandlungen
und Ausgestaltungen der beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele denkbar,
ohne d3ß dadurch der in den nachstehenden Ansprüchen niedergelegte Schutzbereich
der erfindung verlassen wird.