DE2845491A1 - LIGHT ALLOY PISTON - Google Patents

LIGHT ALLOY PISTON

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DE2845491A1
DE2845491A1 DE19782845491 DE2845491A DE2845491A1 DE 2845491 A1 DE2845491 A1 DE 2845491A1 DE 19782845491 DE19782845491 DE 19782845491 DE 2845491 A DE2845491 A DE 2845491A DE 2845491 A1 DE2845491 A1 DE 2845491A1
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Robert Munro
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    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0015—Multi-part pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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Description

Anmelder: Wellworthy Limited, of Lymington Hampshire, S04 9YE7 EnglandApplicant: Wellworthy Limited, of Lymington Hampshire, S04 9YE 7 England

LeichtmetallkolbenLight alloy pistons

Die Erfindung betrifft einen Leichtmetallkolben und insbesondere einen Kolben, dessen Kolbenboden aus einem warmfesten Körper besteht oder einen solchen enthält, wobei der Werkstoff des warmfesten Körpers warmfester ist als der Leichtmetallwerkstoff, aus dem der übrige Teil des Kolbens besteht.Dieser Werkstoff ist im allgemeinen eine Aluminiumlegierung.The invention relates to a light metal piston and in particular to a piston whose piston head consists of a heat-resistant body or contains one, the material of the heat-resistant body being more heat-resistant than the light metal material which the rest of the piston is made of. This material is in generally an aluminum alloy.

Der Unterschied zwischen dem Werkstoff des warmfesten Körpers und dem Werkstoff des Leichtmetallkolbens besteht darin, daß die beiden Werkstoffe nicht zufriedenstellend miteinander verbunden werden können.The difference between the material of the heat-resistant body and the material of the light metal piston is that the two materials are not satisfactorily bonded to one another can be.

Es ist schon vorgeschlagen worden, den warmfesten Körper am übrigen Kolbenkörper dadurch anzubringen, daß der warmfeste Körper einen Gewindeansatz aufweist,- der in ein Muttergewinde im Kolbenkörper eingeschraubt wird oder daß, wo der warmfeste Körper aus einer flachen Scheibe besteht, mehrere Schrauben verwendet werden, um die Scheibe am Kolbenkörper festzuschrauben. Jedoch sind dieseIt has already been suggested that the rest of the heat-resistant body should be used To attach the piston body in that the heat-resistant body has a thread attachment - which is in a nut thread in the piston body is screwed in or that, where the heat-resistant body consists of a flat washer, several screws are used to to screw the washer onto the piston body. However, these are

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Schraubverbindungen nicht zuverlässig, da es den Schrauben möglich ist, sich unter der Wirkung der wiederholten Erwärmung und Abkühlung des im Betrieb befindlichen Kolbens zu lockern und zu lösen.Screw connections are not reliable because the screws can do it is to loosen and loosen under the action of repeated heating and cooling of the piston in operation.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Kolbens mit einem warmfesten Körper, der dem Kolbenboden bzw. Kolbenkopf zugeordnet ist, wobei die Notwendigkeit entfällt.Für die Verbindung des warmfesten Körpers mit dem übrigen Kolben Schraubverbindungen anzuwenden.The object of the invention is to create a piston with a heat-resistant body, which is assigned to the piston crown or piston head, whereby the need is not applicable. For the connection of the heat-resistant body to use screw connections with the rest of the piston.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Leichtmetallkolben, der einen Kolbenboden mit einem warmfesten Körper aufweist, der Kolbenboden einen Träger aus einem Material umfaßt, das vom Material des warmfesten Körpers verschieden, jedoch mit dem übrigen Kolbenkörper unlösbar verbindbar ist, daß der warmfeste Körper mit dem Träger zusammengenietet ist und daß der Träger mit dem übrigen Kolbenkörper unlösbar verbunden ist.According to the invention, this object is achieved in that, in a light metal piston, which has a piston head with a heat-resistant Has body, the piston crown comprises a carrier made of a material that is different from the material of the heat-resistant body, however is permanently connected to the rest of the piston body that the heat-resistant body is riveted together with the carrier and that the carrier is inextricably linked to the rest of the piston body.

Vorteilhafterweise wird die unlösbare Verbindung zwischen dem Träger und dem übrigen' Kolbenkörper dadurch hergestellt, daß eine Diffusionsbindung oder daß eine Elektronenstrahlschweißung angewendet wird. Advantageously, the non-detachable connection between the carrier and the rest of the 'piston body is manufactured by forming a diffusion bond or that an electron beam is applied.

Der warmfeste Körper und der Träger sind durch mehrere Nieten miteinander zusammengenietet, wobei die Nieten durch Löcher ragen, die sowohl in dem warmfesten Körper als auch in dem Träger vorgesehen sind. Vorzugsweise sind diejenigen Enden der Löcher, dieThe heat-resistant body and the carrier are through several rivets riveted together, the rivets protruding through holes, which are provided both in the heat-resistant body and in the wearer. Preferably those ends of the holes are that

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von den gegenseitigen Anlageflächen des wannfesten Körpers und des Trägers entfernt liegen, angesenkt, um die normalen Köpfe und die gemachten Köpfe der Nieten aufzunehmen.of the mutual contact surfaces of the fixed body and away from the carrier, countersunk to accommodate the normal heads and the machined heads of the rivets.

Alternativ kann sowohl der warmfeste Körper als auch der Träger als auch nur eines dieser Teile eine Mehrzahl von Zapfen aufweisen, die von dem betreffenden Teil vorstehen und durch Löcher ragen, die in dem entsprechenden anderen Teil vorgesehen sind. Die Enden der Zapfen weisen gemachte Köpfe auf, wodurch die beiden betreffenden Teile mittels der Zapfen oder dergleichen zusammengenietet sind. Auch in diesem Fall sind diejenigen Enden der Löcher, die von den gegenseitigen Anlageflächen des warmfesten Körpers und des Trägers entfernt liegen, angesenkt, um die gemachten Köpfe der Zapfen bzw. Zapfennieten aufzunehmen.Alternatively, both the heat-resistant body and the carrier and also only one of these parts can have a plurality of pins, which protrude from the relevant part and protrude through holes provided in the corresponding other part. The ends the tenons have made heads, whereby the two parts in question are riveted together by means of the tenons or the like. In this case, too, those ends of the holes are those from the mutual contact surfaces of the heat-resistant body and the carrier away, countersunk, around the made heads of the tenons or Take up tenon rivets.

Der warmfeste Körper kann die gesamte Oberfläche eines Flachkopfkolbens bilden oder kann alternativ eine um den Rand einer Verbrennnungskammer in dem Kolben gelegene Verstärkung sein.Im letzteren Fall kann die Verbrennungskammer entweder vollständig oder teilweise in dem Tr.äger vorgesehen sein.The heat-resistant body can cover the entire surface of a flat-headed piston form or alternatively can be a reinforcement located around the edge of a combustion chamber in the piston. In the latter In this case, the combustion chamber can be provided either completely or partially in the carrier.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der anliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispxels näher erläutert. In den Figuren 1 und 2 sind teilweise Kolbenlängsschnitte vom oberen Kolbenbereich gezeigt, die zwei verschiedene Ausführungs-The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the accompanying drawing. In the figures 1 and 2 piston longitudinal sections are partially shown from the upper piston area, the two different execution

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möglichkeiten des Kolbens nach der Erfindung darstellen sollen.to represent possibilities of the piston according to the invention.

Gemäß Figur 1 besteht ein Leichtmetallkolben 1, z.B. aus einer Aluminiumlegierung, aus einem wannfesten Körper 2 in Form einer flachen Scheibe, die den Kolbenboden bildet. Der Körper 2 ist durch· eine Mehrzahl Nieten (3) an einen Träger (4) befestigt,der ebenfalls die Form einer flachen Scheibe aufweist und der aus einer Aluminiumlegierung besteht. Der Träger 4 kann aus der gleichen Aluminiumlegierung bestehen wie der übrige Kolbenkörper 5, kann aber auch aus einer anderen Aluminiumlegierung bestehen, und zwar aus einer solchen, daß der Träger 4 mittels einer unlösbaren Verbindung mit dem übrigen Kolbenkörper verbunden werden kann.According to Figure 1, a light metal piston 1, e.g. made of an aluminum alloy, consists of a body 2 fixed to the bowl in the form of a flat disc that forms the piston crown. The body 2 is fastened to a carrier (4) by a plurality of rivets (3), the also has the shape of a flat disc and which is made of an aluminum alloy. The carrier 4 can consist of the same Aluminum alloy, like the rest of the piston body 5, can but also consist of another aluminum alloy, namely from one such that the carrier 4 by means of a permanent connection can be connected to the rest of the piston body.

Die Nieten 3 ragen durch fluchtende Löcher 6 in dem warmfesten Körper 2 und in dem Träger 4, wobei die Löcher entsprechend in der oberen Fläche des Körpers und in der unteren Fläche des Trägers 3 mit Senkungen 6a und 6b versehen sind, um die normalen Köpfe 3a und die gemachten Köpfe 3b der Nieten aufzunehmen, und zwar derart, daß die Köpfe fluchtend geplant werden können. Die untere Fläche des Trägers 4 ist mit der oberen Fläche des übrigen Kolbenkörpers 5 unlösbar verbunden und zwar mittels Elektronenstrahlschweißens oder mittels Diffusionsbindung, wie es bei 7 angedeutet ist.The rivets 3 protrude through aligned holes 6 in the heat-resistant Body 2 and in the carrier 4, the holes correspondingly in the upper surface of the body and in the lower surface of the carrier 3 are provided with countersinks 6a and 6b to receive the normal heads 3a and the made heads 3b of the rivets, in such a way that that the heads can be planned in alignment. The lower surface of the carrier 4 is with the upper surface of the rest of the piston body 5 permanently connected by means of electron beam welding or by means of diffusion bonding, as indicated at 7.

Bei dem Ausführungsbeispxel nach Figur 2, in welchem gleiche Teile gemäß Figur 1 gleiche Bezugsziffern tragen, ist der Kolben 8 mit einer Ausnehmung 9, die eine Verbrennungskammer bildet,ver-In the exemplary embodiment according to FIG. 2, in which the same Parts according to Figure 1 bear the same reference numerals, is the piston 8 with a recess 9, which forms a combustion chamber,

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sehen, wobei sich die Kammer durch den wannfesten Körper 2 und durch den Träger 4 hindurcherstreckt sowie in den übrigen Kolbenkörper hineinreicht. Somit weisen der warmfeste Körper 2 und der Träger 4 Ringform auf, um Umfangswandungen der Verbrennungskammer 9 zu bilden, wobei der warmfeste Körper 2 eine Verstärkung um den oberen Bereich der Kammer 9 herum bildet.see, the chamber extending through the body 2 fixed to the bowl and through the carrier 4 as well as into the rest of the piston body reaches in. Thus, the heat-resistant body 2 and the carrier 4 have a ring shape around circumferential walls of the combustion chamber 9 to form, wherein the heat-resistant body 2 forms a reinforcement around the upper region of the chamber 9 around.

Wie in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind auch hier die normalen Köpfe 3a und die diesen gegenüberliegenden gemachten Köpfe 3b der Nieten 3 in Senkungen 6a bzw. 6b der fluchtenden Löcher 6, durch welche die Nieten ragen, vorgesehen.As in the exemplary embodiment according to FIG. 1, the normal heads 3a and those opposite them are also made here Heads 3b of the rivets 3 are provided in depressions 6a and 6b, respectively, of the aligned holes 6 through which the rivets protrude.

In beiden Ausführungsformen weisen die auf einem Kreis angeordneten Nieten vorzugsweise einen gleichen Abstand voneinander auf, und die Größe, Anzahl und Anordnung der Nieten ist derart, daß sie eine ausreichende Festigkeit vorsehen, um den warmfesten Körper bezüglich der während des Kolbenbetriebes entstehenden Trägheitskräfte fest zu verankern.In both embodiments, the points arranged on a circle Rivets are preferably equidistant from one another, and the size, number and arrangement of the rivets is such that they provide sufficient strength to the heat-resistant body with respect to the inertia forces generated during piston operation to anchor firmly.

Es ist ersichtlich, daß es mittels der Erfindung möglich ist, einen Kolbenboden mit einem warmfesten Körper aus einem Material zu versehen, welches selbst nicht mit dem übrigen Körper des Kolbens verträglich ist bzw. nicht geeignet ist, um zwischen diesen beiden. Teilen eine unlösbare Verbindung zu schaffen unter der Voraussetzung, daß keine Schraubverbindungen angewendet werden, um den warmfestenIt can be seen that it is possible by means of the invention, a To provide the piston head with a heat-resistant body made of a material which itself is not compatible with the rest of the body of the piston is or is not likely to move between these two. Sharing to create an indissoluble connection, provided that that no screw connections are used to ensure the heat-resistant

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Körper in seiner Lage dauerhaft zu befestigen.To permanently fix the body in its position.

Während besondere Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist es klar, daß verschiedene Abänderungen vorgenommen werden können, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen.While particular embodiments have been described, is it will be understood that various changes can be made without departing from the spirit of the invention.

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Claims (10)

Patentanwälte
Dr. Ηλι^ο W.!ck?nPatent attorneys
Dr. Ηλι ^ ο W.! Ck? N Dipl.-Ing. Tho :i --'. Wanten ,, -Ai, 1975Dipl.-Ing. Tho: i - '. Shrouds ,, -Ai, 1975 Dipl.-Chem. Dr. V... ■-> Q Laufer
Musterbahn 1 - Wüü Lübeck 1Dipl.-Chem. Dr. V ... ■ -> Q Laufer
Sample track 1 - Wüü Lübeck 1 Anmelder: Wellworthy Limited, of Lymington Hampshire, SO4 9YE, EnglandApplicant: Wellworthy Limited, of Lymington Hampshire, SO4 9YE, England PatentansprücheClaims yLeiehtmetallkolben, der einen Kolbenboden mit einem warmfesten Körper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenboden einen Träger (4) aus einem Material umfaßt, das vom Material des warmfesten Körpers (2) verschieden, jedoch mit dem übrigen Kolbenkörper (5) unlösbar verbindbar ist, daß der warmfeste Körper (2) mit dem Träger (4) zusammengenietet ist und daß der "Trägermit deP übrigem Kolbenkörper (5) unlösbar verbunden ist.yAlloy metal piston, which has a piston crown with a heat-resistant Has body, characterized in that the piston head comprises a carrier (4) made of a material that is different from the material of the heat-resistant body (2) different, but with the rest of the piston body (5) is inextricably connectable that the heat-resistant Body (2) is riveted together with the carrier (4) and that the "carrier with the rest of the piston body (5) is inextricably connected. 2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4) mit dem übrigen Kolbenkörper (5) durch Diffusionsbindung verbunden ist.2. Piston according to claim 1, characterized in that the carrier (4) is connected to the rest of the piston body (5) by diffusion bonding. 3. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger3. Piston according to claim 1, characterized in that the carrier (4) mit dem Kolbenkörper (5) durch Elektronenstrahlschweißung verbunden ist. ·(4) is connected to the piston body (5) by electron beam welding. · 4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der warmfeste Körper (2) und der Träger (4) durch eine Mehrzahl Nieten (3) miteinander verbunden sind, wobei die Nieten in Löchern (6) vorgesehen sind, die sowohl im Körper (2) als4. Piston according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the heat-resistant body (2) and the carrier (4) are connected to one another by a plurality of rivets (3), the rivets in holes (6) are provided both in the body (2) as 909817/0888909817/0888 auch im Träger (4) vorgesehen sind.are also provided in the carrier (4). 5. Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet/ daß diejenigen Enden der Löcher (6), die von den Anlageflächen des Körpers (2) und des Trägers (4) entfernt liegen, mit Senkungen (6a, 6b) versehen sind, um die normalen Köpfe (3a) und die gemachten Köpfe (3b) der Nieten aufzunehmen.5. Piston according to claim 4, characterized / that those Ends of the holes (6) from the contact surfaces of the body (2) and the carrier (4) are remote, provided with indentations (6a, 6b) are to receive the normal heads (3a) and the made heads (3b) of the rivets. 6. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der warmfeste Körper (2) oder der Träger (4) eine Mehrzahl von Zapfen aufweisen, die vom Körper bzw. vom Träger ausgehen und in entsprechende Löcher der anderen Teiles eingreifen, wobei die Zapfen an ihrem Ende gemachte Köpfe bilden, wodurch der warmfeste Körper am Träger mittels der Zapfen angenietet ist.6. Piston according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the heat-resistant body (2) or the carrier (4) have a plurality of pins which extend from the body or from the carrier and engage in corresponding holes of the other part, the pegs forming made heads at their end, whereby the heat-resistant body is riveted to the carrier by means of the tenons. 7. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der warmfeste Körper (2) als auch der Träger (4) eine Mehrzahl vorstehender Zapfen aufweisen, die in entsprechende Löcher des jeweils anderen Teiles eingreifen, wobei die Zapfen an ihren Enden mit gemachten Köpfen versehen sind, wodurch der warmfeste Körper und der Träger mittels der Zapfen zusammengenietet sind.7. Piston according to one of claims 1 to 3, characterized in that that both the heat-resistant body (2) and the carrier (4) have a plurality of protruding pins which are in corresponding Engage holes of the other part, the pins are provided at their ends with made heads, whereby the Heat-resistant body and the carrier are riveted together by means of the pegs. 8. Kolben nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Enden der Löcher, die von der gegenseitigen Anlagefläche8. Piston according to claim 6 or 7, characterized in that those Ends of the holes by the mutual abutment surface — 3 —- 3 - 909817/0868909817/0868 des Körpers (2) und des Trägers (4) entfernt liegen, angesenkt sind, um die gemachten Köpfe der Zapfen aufzunehmen.of the body (2) and the carrier (4) are removed, countersunk are to accommodate the made heads of the tenons. 9. Kolben nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der warmfeste Körper (2) die gesamte Oberfläche eines .Flachkopfkolbens (1) bildet.9. Piston according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that that the heat-resistant body (2) forms the entire surface of a flat head piston (1). 10. Kolben nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der warmfeste Körper (2) eine Verstärkung um den Rand einer Verbrennungskammer (9) in dem Kolben (8)10. Piston according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the heat-resistant body (2) has a reinforcement around the edge of a combustion chamber (9) in the piston (8) bildet, wobei die Kammer z.B. teilweise in den Träger (4) hineinreicht. forms, the chamber e.g. partially extending into the carrier (4). 909817/0868909817/0868
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