DE2410140A1

DE2410140A1 - Leichtmetallkolben fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2410140A1
Application number: DE2410140A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Leitgeb
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1974-03-02
Filing date: 1974-03-02
Publication date: 1975-09-11

Description

Leichtmetallk olben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit einem im Bereich des bzw. der oberen Ringnuten angeordneten Ringträger, der vorzugsweise durch etwa senkrecht zur Kolbenmittelachse verlaufende Seitenflanken und eine Ringträgerinnenfläche im Kolben befestigt ist.
Bei Leichtmetallkolben haben in den letzten Jahren zunehmend Ringträger aus Ni-ResiSt oder ähnlichen Materialien für die Bewehrung der ersten Ringnut Verwendung gefunden, die den Verschleiß der Ringnut und des Ringes wesentlich herabsetzen. Um auch den Verschleiß in der zweiten Ringnut herabzusetzen, hat man einen Ringträger in den Leichtmetallkolben eingegossen, der beide Ringnuten umschließt. Dieser vergrößerte Ringträger hat nun den Nachteil, daß, wenn er auch nach dem Alfin-Verfahren eingegossen ist, im wesentlichen mit seiner dem Kolbenhemd zugewandten Seitenflanke die axialen Drücke, die von den beiden Kolbenringen bei der Verbrennung aufgenommen werden, auf den Leichtmetallkolben Ubertragen muß. Dadurch kann es zu Anrissen am Ubergang von der Seitenflanke zur Ringtrbgerinnenfläche im Leichtmetall kommen, die in schweren Fällen auch zur Zerstörung des Kolbens führt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Leichtmetallkolben obiger Gattung so zu verbessern, daß die geschilderten Nachteile vermieden werden und der Ringträger fest im Kolben sitzt. Gelöst wird diese Aufgabe der Erfindung dadurch, daß die Ringtrßgerinnenfläds kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei die Kegelspitze in Richtung des Kolbenbodens zeigt. Damit wird bewirkt, daß nicht nur die dem Kolbenhemd zugewandte Seitenflanke, sondern auch die Ringträgerinnenfläche zur CbUrtragung der Kräfte auf das Leichtmetall herangezogen wird.
Dabei wird der Ringträger bei Belastung durch den ZUnddruck über die Kolbenringe sozusagen auf die ih benachbarte Leichtmetallpartie aufgepreßt, die zu übertragenden Kräfte also auf eine größere Fläche verteilt, Je nach Größe des Leichtmetallkolbens bzw. Ringträgers kann es günstig sein, die Ringträgerinnenfläche in Stufen aufzuteilen, wobei dann Jede Ringträgertt*nfläche kegelstumpfförmig ausgebildet ist und die Kegelspitzen in Richtung des Kolbenbodens zeigen. Durch die kegelstumpfförmige bzw. -förmigen Ringträgerinnenflächen weisen diese in Richtung des Kolbenbodens einen vergrößerten Querschnitt auf, der in vorteilhafter Weise dazu benutzt werden kann, dort Kühlkanäle vorzusehen.
Zur weiteren Erläuterung der. Erfindung wird auf die Zeichnung-verwiesen, in der drei Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind0 Es zeigen: Abb. 1 einen Teillängsschnitt durch einen Kolben, im Bereich des Ringträgers, der zwei Kolbenringe umfaßt und dessen Ringträgerinnenfläche erfindungsgemäß ausgeführt ist, Abb0 2 einen Schnitt entsprechend Abb0 1, wobei jedoch die Ringträgerinnenfläche in zwei RingtxSgerstufenflächen aufgeteilt ist, die im Querschnitt gesehen eine sägezahnförmige Innenkontur bilden, Abb. 3 einen Teilschnitt entsprechend Abb. 1, bei dem der Querschnitt des Ringträgers zur Aufnahme eines Kühlkanals etwas vergrößert ist0 In den Abb. 1 bis 3 ist mit 1 ein Leichtmetallkolben bezeichnet, der jedoch nicht näher dargestellt, sondern durch eine Schraffur angedeutet ist. Der Leichtmetallkolben kann je nach Verwendungszweck beliebig ausgeführt sein. Im Kolben ist ein Ringträger 2 eingesetzt, der mittels des Alfin-Verfahrens in den Leichtmetallkolben eingegossen ist. Die Ringträger 2 haben Ringnuten 3, die zur Aufnahme von nicht dargestellten Kolbenringen dienen. Weiterhin weisen die Ringträger 2 Seitenflanken 4 und 5 die etwa senkrecht zur Kolbenmittelachse angeordnet sind, sowie eine Ringträgerinnenfläche 6 auf.
Die Ringträgerinnenflächen gemäß Abb. 1 und 3 sind erfindungsgemäß kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei die Kegelspitze in Richtung des Kolbenbodens zeigt. Durch diese Ausgestaltung werden nunmehr die in Richtung der Pfeile auf den Ringträger wirkenden Kräfte nicht nur von den Seitenflanken 5 sondern auch von den konischen Ringträgerinneuflächen 6 aufgenommen, so daß ein guter Halt des Ringträgers im Kolben gewährleistet ist. Der Konus des Ringträgers 2 hat weiterhin den Vorteil, daß aufgrund des größeren Ausdehnungskoeffizienten des Aluminiums bei Erwärmung desselben eine Kraft in axialer Richtung entgegen den Pfeilen wirkt, die eine zusätzliche Abstützung und Verspannung des Ringträgers gewährleistet. Der Ringträger 2 gemäß Abb. 3 unterscheidet sich vom Ringträger 2 der Abb. 1 dadurch, daß der Querschnitt des Ringträgers größer ausgeführt ist und der Ringträger in seinem Inneren einen Kühlkanal 7 hat. Unter der Voraussetzung, daß etwa gleiche Wandstärken zwischen dem Kühlkanal und den Außenflächen des Ringträgers 2 gefordert werden, erhält der Kühlkanal automatisch eine im Querschnitt gesehen etra keilförmige Form, so daß entsprechend dem Wärmefluß im Kolben dort der größte Querschnitt des Kühlkanals vorhanden ist, wo die größte Wärmemenge abzuführen ist.
Im Gegensatz zu den Ringtrdgern 2 der Abb. 1 und 3 weist der Ringträger 2 der Abb. 2 an seiner Innenfläche zwei Stufen auf, die eine Unterbrechung der Ringträgerinnenfläche 6 in Ringträgerstufenflächen 8 bewirkt. Die Ringträgerstufenflächen 8 sind entsprechend der Ringträgerinnenfläche 6 in den Abb. 1 und 3 ebenfalls kegelstuapfförmig ausgebildet, wobei ihre Kegelspitzen in Richtung des Kolbenbodens zeigen. Durch de Ausgestaltung des Ringträgers wird die gleiche Wirkung wie durch die Ringträgerinnenfläche 6 gemäß Abb. 1 und 2 bewirkt. Dabei haben die Ringträgerstufenflächen W den Vorteil, daß der Querschnitt des Ringträgers kleiner geheizten werden kann, so daß eine Materialanhäufung im Bereich der oberen Ringnuten 3 vermieden wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit einem im Bereich des bzw. der oberen Ringnuten angeordneten Ringträger, der vorzugsweise durch etwa senkrecht zur Kolbenmittelachse verlaufende Seitenflanken und eine Ringträgerinnenfläche im Kolben befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringträgerinnenfläche (6) kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei die Kegelspitze in Richtung des Kolbenbodens zeigt.
2. Leichtmetallkolben nach Anspruch 1, bei dem die Ringträgerinnenfläche in Stufen aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ringträgerstufenfläche (-8 ) kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei ihre Kegelspitzen in Richtung des Kolbenbodens zeigen.
3. Leichtmetallkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringträger (2) in seinem Inneren einen Kühlkanal (7) hat.

L e e r s e i t e