DE2241195A1

DE2241195A1 - Kolben

Info

Publication number: DE2241195A1
Application number: DE2241195A
Authority: DE
Inventors: Frederick Edward Cockcroft
Original assignee: Hepworth and Grandage Ltd
Current assignee: Federal Mogul Bradford Ltd
Priority date: 1971-08-27
Filing date: 1972-08-22
Publication date: 1973-03-22
Also published as: JPS55163447U; DE2241195C2; GB1394830A; ES406133A1; AU4522072A; FR2151892A5; ZA725310B; JPS4831353A; AU460790B2

Description

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•US

HEPWORTH AND G-RAHDAGE LIMITED

St. John's Works, Bradford 4

Yorkshire, England

Kolben

Die Erfindung bezieht sich auf Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen oder Kompressoren, also auf Kolben aus Aluminium, Magnesium oder ähnlichen Metallen und deren Legierungen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Leichtmetallkolben für einen Verbrennungsmotor oder Kompressor eine Kolbenkrone, einen Kolbenmantel und Kolbenbolzenaugen sowie einen Einsatz auf, der aus einem Werkstoff mit geringerem Ausdehnungskoeffizienten als das Leichtmetall besteht und so geformt ist, daß der Einsatz zumindest in einem Teil der Innenform des Kolbenmantels angepaßt ist, wodurch zusammen mit dem Leichtmetall des Kolbens ein Bimetallteil gebildet wird, das bei der Erwärmung des Kolbens eine Verformung des Kolbemnantels bewirkt, wobei dieser Einsatz in Form

zweier

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zweier Bänder ausgebildet ist, die sich vom Bereich der Kolbenbolzenaugen aus zumindest teilweise um den Kolbeninnenraum herumeratrecken, wobei das eine Band in paralleler Erstreckung näher der Kolbenkrone geführt ist als das andere und wobei die beiden Bänder im Bereich des angrenzenden Kolbenbolzenauges durch einen Teil des Einsatzes miteinander verbunden sind.

Zweckdienlicherweise ist dieser Teil eines Einsatzes auf der einen Seite des einen Kolbenbolzenauges durch einen weiteren Teil des Einsatzes, der an einer von der Kolbenkrone entfernten Stelle an dem Kolbenbolzenauge vorbeige-Jführt ist, mit einem anderen der Teile auf der entgegengesetzten Seite des gleichen Kolbenbolzenauges verbunden.

Als Alternativmöglichkeit kann sich auch zumindest eines der Bänder von dem einen der Teile auf der einen Seite des einen Kolbenbolzenauges um den Kolbeninnenraum herum bis zum anderen der Teile auf der gleichen Seite des anderen Kolbenbolzenauges erstrecken. In diesem Fall kann sich das der Kolbenkrone nähere Band oder auch das von der Kolbenkrone entferntere Band von dem einen der Teile zum andern erstrekken.

Die Achse des Kolbenbolzens erstreckt sich vorzugsweise parallel in einem Abstand von einer die Achse des Kolbenmantels einbegreifenden Ebene und der Einsatz ist in bezug auf diese Ebene symmetrisch angeordnet, nicht jedoch in bezug auf die Kolbenbolzenachse.

Erwünschtermaßen liegen jeweils diejenigen Bänder, die sich nicht von dem einen Kolbenbolzenauge bis zum anderen erstrecken, an dem von dem einen der Kolbenbolzenaugen entfernten Bandende gegen ein Gegenlager im Kolbeninneren an.

Es sollen nun beispielartig zwei Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigegebenen Zeichnungen beschrieben werden. Darin zeigen:

Pig. 1 einen Schnitt in einer Ebene senkrecht aur Kolbenbolzenachse, die jedoch gleichzeitig auch die Kolben-

mantelachse

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mantelach.se einbegreift;

-.,Mg. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Figur 1; ■

Pig. 3 einen Schnitt ähnlich der Figur 1, wobei hier aber die andere Ausführungsform dargestellt ist; und

Pig. 4 einen' Schnitt entlang der Linie K-K der Figur 3.

Einzelteile mit gleichartiger Funktion sind in den Zeichnungen jeweils mit den gleichen Bezugszahlen versehen.

Ein Leichtmetallkolben weist eine Kolbenkrone 10, Kolbenringnute 11, einen KoITdenmantel 12 und Ko'lbenbolzen_augen 13 auf, in denen Kolbenbolzenbohrungen 14 ausgeformt sind. Die Kolbenbolzenaugen 13 sind an parallel angeordneten Sehnenabflachungen 15 an den Kolbenseiten vorgesehen, die sich in der Umfangsrichtung zwischen einer Druckfläche 16 und einer seitendruekfreien Fläche 17 erstrecken.

Himmt der Kolben die Betriebstemperatur an, so wirkt sich auf die Ausdehnung des Leichtmetallmantels 12 ein Einsatz regulierend aus, der aus einem Werkstoff mit geringerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Leichtmetall besteht. Ein für den Einsatz geeignetes Material ist Flußstahlblech. Der Einsatz und der Kolbenmantel stellen somit ein Birnetallteil dar.

Bei der Anordnung der Fig. 1 und 2 besteht der Einsatz aus oberen Bändern 18 und unteren Bändern 19« Die oberen und unteren Bänder 18 und 19 werden durch Einsatzteile 20 in paralleler Erstreckung in einem Abstand voneinander gehalten, die gegen die Kolbenbolzenaugen 13 anliegen oder mit diesen fest verbunden sind. Die beiden Teile 20 sind durch einen weiteren Teil 21 des Einsatzes miteinander verbunden, der an dem Kolbenbolzenauge 13 auf derjenigen Seite vorbeigeführt ist, die von der Kolbenkrone 10 abgekehrt ist. Die Bänder 18 und 19 sind so gestaltet, daß sie sich der Innenform des KoI-bonmantels anpassen, wobei sie zweckdienlicherweise an Gegenlagern

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lagern 22 enden, die an die Innenseite des Kolbenmantels 12 angegossen sind.

Es ist zu bemerken, daß die Achse 23 der Kolbenbolzenbohrung 14 parallel in einem Abstand von der die Achse 24 des Kolbenmantels 12 einbegreifenden Ebene verläuft. Die Kolbenbolzenachse 23 ist gegen die Druckfläche 16 versetzt. Bei einem Kolben mit dieser Bauweise ist der Einsatz vorzugsweise in bezug auf den Kolbenmantel 12 symmetrisch angeordnet, nicht aber in bezug auf die Kolbenbolzenachse 23.

In Fig. 3 und 4 ist ein Kolben dargestellt, der allgemein dem in Pig. 1 und 2 gezeigten gleicht. Auch hier weisen die beiden Flußstahleinsätze obere und untere Bänder 18 bzw. 19 auf, die durch Teile 20 miteinander verbunden sind, Doch ist in diesem Fall kein weiteres Teil 21 vorgesehen, das um einen Teilumfang des Kolbenbolzenauges 13 herumgeführt wäre. Stattdessen ist vorgesehen, daß die oberen Bänder 18 nicht an den Gegenlagern 22 enden, sondern in Erstreckung von dem einen Kolbenbolzenauge 13 bis zu dem anderen ganz um die Innenfläche des Kolbens herumgeführt sind. Erwünsentenfalls kann man auch die oberen Bänder 18 an den Gegenlagern 22 enden lassen und die unteren Bänder 19 durchgehend ausbilden. Eine weitere Alternativmöglichkeit besteht darin, sowohl die oberen als auch die unteren Bänder 18 bzw. 19 durchgehend auszubilden und die Gegenlager 22 fortzulassen.

Die Figg. 5 und 6 zeigen einen weitgehend mit dem in den Pigg. 1 und 2 dargestellten übereinstimmenden Kolben mit dem Unterschied, daß in den Pigg. 5 und 6 der weitere Teil 21 des Einsatzes zwischen den Kolbenbolzenaugen 13 und der Kolbenkrone 10 verläuft.

Patentansprüche 30981 2/0764

Claims

- 5 Patentansprüche

Kolben aus Leichtmetall für eine Brennkraftmaschine oder einen Kompressor mit einer Kolbenkrone, einem Korbenmäntel und Kolbenbolzenaugen sowie mit einem Einsatz, bestehend aus einem Werkstoff mit geringerem Ausdehnungskoeffizienten als das Leichtmetall und von einer Formgebung im Sinne einer zumindest teilweisen Anpassung des Einsatzes an die Innenform des Kolbenmantels, wobei zusammen mit dem Leichtmetall de_s Kolbens ein bei der Erwärmung des Kolbens zur Hervorbringung einer Verformung des Kolbenmantels betätigbares Bimetallteil gebildet wird, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Einsatzes in Form zweier Bänder (18, 19), die sich vom Bereich der Kolbenbolzenaugen (13) aus zumindest teilweise um den Kolbeninnenraum herumerstrecken, wobei das eine Band (18) in paralleler Er₃treckung näher der Kolbenkrone (10) geführt ist als das andere und wobei die Bänder (18, 19) durch einen Yerbindungsteil (20) des Einsatzes im Bereich des angrenzenden Kolbenbolzenauges (13) miteinander verbunden sind.

Kolben nach An_spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Yerbindungsteil (20) eines Einsatzes auf der einen Seite eines Kolbenbolzenauges (13) durch einen weiteren Teil (21) des Einsatzes mit dem anderen der Verbindungsteile (20) auf der entgegengesetzten Seite des gleichen Kolbenbolzenauges (13)' verbunden ist. ■ ·

Kolben nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens eines der Bänder (18, 19) von dem einen der Verbindungsteile (20) auf der einen Seite des einen Kolbenbolzenauges (13) um den Kolbeninnenraum herum bis zum anderen der Verbindungsteile (20) auf der gleichen Seite des anderen Kolbenbolzenauges (13) erstreckt.

Kolben nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kolbenbolzenachse (23) parallel in einem Abstand von einer die Kolbenmantelachse einbegreifenden Ebene (24) erstreckt und der Einsatz in bezug auf diese Ebene (24) symmetrisch angeordnet ist, nicht jedoch in be-

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zug auf die Kolbenbolzenachse (23).

Kolben nach einem der voraufgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils diejenigen Bänder (18, 19), die sich nicht von dem einen Kolbenbolzenauge (13) bis zum anderen erstrecken, an dem von dem einen der Kolbenbolzenaugen (13) entfernten Bandende gegen ein Gegenlager (22) im Kolbeninneren anliegen.

Kolben nach einem der voraufgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz aus Stahlblech besteht.

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