DE2000249A1

DE2000249A1 - Kolben fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2000249A1
Application number: DE19702000249
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl-Ing Koehler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-01-05
Filing date: 1970-01-05
Publication date: 1971-09-23

Description

Kolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich fur einen Kolben für Brennkraftmaschinen, ml- einem in seinem Boden angeordneten Brennraum und einem den Brennraum umschließenden, zum Teil mit einem wärmeleitender Werkstoff gefüllten Kühlraum.
Bei den heute üblichen Hochleistungskolben ist es erforderlich, zum Kühlen und/oder Isolieren und/oder Abschirmen von bestimmten Teilen desselben an verschiedenen Stellen Hohlräume oder zum Teil mit einem bestimmten Werkstoff gef@llte Kammern vorzusehen. Diese wurden bisher, wie durch die deutschen Patentschriften 1 033 954 und 762 820 be-@nt ist, durch Gie@en, Dre@en, Fräsen oder Bohren hergestellt und danach unter Verwendung entsprechender Verschlußstücke von außen zugeschweißt. Solciie Ausführungen sind äedoch teuer und insbesondere bei Kammern, die von der Oberfläche des Kolbens nur schwer zugängig sind, ot sehr kompliziert.
Durch die deutsche Patentschrift 1 066 048 ist ein durch Schmieden oder Pressen hergestellser Kolben bekannt, der bereits einen vorgeformten Kühlraum aufweist. Dieser Kühlraum ist mit metallischem Werkstoff umgossen bzw. umspritzt und wird nachträglich in den fertigen Kolben eingesetzt.
Auch ist dieser Kühlraum nicht vollkommen geschlossen, er weist vielmehr wenigstens eine Bohrung auf, die später zum Ein- und Austritt des Kühlmittels verwendet wird.
Es wurde ausch schon versucht, vollkommen dicht abges@@essene, vorgeformte Kammern in Kolben einzugießen, da sich diese besonders eignen, wenn wie in vorliegendem Falle der Kühlraum zum Teil mit einem wärmeleitenden Werkstoff gefüllt sein soll. Dabei ist sich jedoch gezeigt, daß die vorgeformten K@mmern vielfach an irgend einer Stelle, me@-st@@ an der Schweißn@ @, aufpla@@@en. Die @rsache @@e@ Aufplatzens ist au@ die Erwärmung der in der Kammer befindlichen Luft beim G@@ß@@rg ng zurückzuführe@. Durch die Erwärmung versucht sich die Luft szudehen, es entsteht ein verhältnismäßig hoher Druck, dem die dünne Kammer bzw. die Naht nicht gewachsen sind. So kann es vorkommen, daß der gewünschte Kohlraum vom Kolbenwerkstoff ausgegossen wird, oder der sich evtl. im Hohlraum befindliche Stoff mit dem Kolbenwerkstoff vermischt und seine Wirkung verliert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kolben der eingangs beschriebenen Bauart zu schäffen, der einfac@ und billig in seiner Herstellung ist und bei dem die vcrstehend erwähnten Nachteile vermieden werden.
Nach der Erfindung wirdv die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kolben in an sich bekannter Weise aus Leichtmetall hergestellt und in einem Stück gegossen wird, daß der Kühlraum durch eine sus einem dünnen Material vorgeformte. vollkommen dicht abgeschlossene, kalottenförmige Schsle getildet wird, welche direkt in den Kolben eingegossen ist und das vor dem Verschließer und Eingießen der Schale im Kühlraum ein teilweises Vakuum erzeugt wird.
Die Höhe des im Kühlraum zu erzeugenden Vakuums bei Normaltemperatur kann dabei derart gewählt werden, daß beim Ein-bzw. Umgießen der Schale unter Zugrundelegung der Teaperatur des flüssigen Leichtmetalls der Druck im Kühlraum etwa der des flüssigen Leichtmetalls entspricht. In der Praxis rd mar jedoch einen Mittelweg gepr und dieses Vakuum so wählen, daß der Druck im Kühlraum beim Eingießen der Schale etwa zwischen dem das flüssigen Leichtmetalls und dem sich ohne vorherige Erzeugung eines Vakuums ergebenden Druck liegt.
Das Verschließen der Schale erfolgt zweckmäßigerweise in des Vakuumkammer einer an sich bekannten Elektronenstrahl-Schweißmaschine. Um eine möglichst gute Haftung zwischen der Schale und dem Kolbenkörper zu erreichen, wird ferner noch vorgeschlagen, erstere aus einer gegenüber dem Kolbenmaterial höher schmelzenden Kupferlegierung herzustellen.
@@n Kolben nach der Erfindung ist billig und einfach herzustellen, aa er praktisch nur aus einem Gußstück besteht.
Das bisher bekannte Aufplatzen des vorgeformten Kühlraumes beim Eingießen wird durch das in ihm erzeugte Vakumm vollkommen vermieden.
Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der eichnung dargestellten Ausführungslebspieles hervor. Die Figur zeigt einen nach der Erfindung aufgebauten Kolben.
Ein aus Leichtmetall gegossener Kolben 1 weist in seinem Boden 2 einen rotationskorperförmigen Brennraum 3 auf, der in entsprechendem Abstand von einem Kühlraum 4 umschlosse ist. Der Kühlraum t wird durch eine kalottenförmig vorgeformte Schale 5 gebildet, welche an ihrem oberen Ende 6 dicht verschweißt ist. Vor dem Verschweißen der Schale 5 wird der Kühlraum 4 zum Teil mit einem gut wärmeleitenden Stoff 7 gefüllt und In dem darüber befindlichen Luftraum ein entsprechendes Vakuum erzeugt. Dieses Vakuum ist erforderlich, damit die Schale 5 beim Eingießen in den Kolben 1 nicht aufplatzt. Weist der Kühlraum 4 beispielsweise bei einer Temperatur von 20° C Atmosphärendruck auf, so ernöht sich dieser Druck wahrend des Gießvorganges auf etwa 3,5 bar, was die Schale 5 bzw. ihre Schweißnht nicht mehr aushält. Will man erreichen, daß der Druck im Kühlraum 4 während des Umgießens etwa dem aes flüssigen Leichtmetalls, bei Kokillenguß beispielsweise ca. 1 bar entspricht, so ist vor dem Verschweißen der Schale 5 ein Druck von ca. 0,3 bar herzustellen. In der praxis wird man dies jedoch nicht anstreben, man wird vielmehr ein Vakuum wählen, das etwa in der Mitte, in vorliegendem Falle also etwa bei 0,5 bis 0,6 bar liegt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Kolben fur Brennkreitmaschinen, mit einem in seinem Boden angeordneten Brennraum und einem dem Brennraum umschließenden, zum Teil mit einem wärmeleitenden Werkstoff gefüllten Künlraum, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) in an sich bekannter Weise aus Beichtmetall hergestellt und in einem Stück gegossen ist, daß der Kühlraum (4) durch eine aus einem dünnen Material vorgeformte, vollkommen dicht abgeschlossene, kalottenförmige Schale (5) gebildet wird, welche direkt in den Kolben (1) eingegoPsen ist und daß vor dem Verschließen und Eingießen der Schale (5) im Kühlraum (4) ein teileises Vakuum erzeugt wird.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne-t, daß die Höhe des im Kühlraum (4) zu erzeugenden Vakuums bei Normaltemperatur derart gewählt wird, daß beim Ein-bzw. Umgießen der Schale (5) unter Zugrundelegung der Temperatur des flüssigen Leichtmetalls der Druck im Kühlraum (4) in etwa dem des flüssigen Leichtmetalls enstpricht.

3. kolben nach Anspruch 1, dadurch gjekennzeichnet, daß die lihe des im Kühlraum (4) zu erzeugenden Vakuums bei Normaltemperatur derart gewählt wird, daß beim Ein-bzw. Umgießen der Schale (5) unter Zugrundelegung der Temoeratur des flüssigen Leichtmettals der Druck im Kühlraum (4) etwa zwischer dem des flüssigen Leic»+-metalls und dem sich ohne vorherige Erzeugung eines Vakuums ergebenden Druck liegt.

4. Kolben nach den Ansprüchen 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschließen der Schale (5) in der Vakuumkammer einer an sich bekannte Elektronenstrahl-Schweißmaschine erfolgt.

5, Kolben nach den Ansprtichenl, 2 ir.d 4 oder 1, 3 und 4 dadurch gekernzeichnet, daß die den Kühlraum (4) umgebende Schale (5) aus einer Kupferlegierung mit einem gelen dem Leichtmetall des Kolbens (1) höheren Schmelzpunkt hergestellt wird.