DE3425227A1

DE3425227A1 - Leichtmetallregelkolben

Info

Publication number: DE3425227A1
Application number: DE19843425227
Authority: DE
Inventors: Rudi 7107 Neckarsulm Nowak
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-09
Filing date: 1984-07-09
Publication date: 1986-01-16

Description

Leichtmetallregelkolben
Die Erfindung betrifft einen gegossenen Leichtmetallregelkolben für Brennkraftmaschinen mit auf dessen Innenumfangslänge der tragenden Schaftflächen angegossenen und in den Naben der Bolzenaugen verankerten segmentartigen, streifenförmigen, vorzugsweise aus Stahl bestehenden, Regelgliedern, die auf nahezu ihrer ganzen Umfangslänge in der ölringnut oberhalb des Kolbenbolzens angestochen und freigelegt sind und auf deren kolbenkopfseitigem Abschnitt sich von der Innenkontur her als Verlängerung des Kolben kopfs zwischen den Naben der Bolzenaugen ein wulstartiger innerer Umguß bis auf 10 bis 50 % ihrer Höhe erstreckt.
Dieser in der DE-AS 10 78 387 beschriebene sogenannte Segmentstreifenkolben vereinigt in sich die thermische und mechanische Belastbarkeit eines Einmetall-Vollschaftkolbens mit dem Vorteil der Laufruhe eines sogenannten Ringstreifenkolbens, bei dem im oberen Schaftende ein Stahlblechring zwischen den Naben der Bolzenaugen und der ölringnut oberhalb des Kolbenbolzens eingegossen ist. Die beiden segmentartigen, streifenförmigen Regelglieder des Segmentstreifenkolbens liegen über der ganzen Innenumfangslänge der tragenden Schaftfläche an und sind in den Naben der Bolzenaugen verankert. Sie haben in der Regel eine radiale Dicke von ca. 1,5 mm und sind auf nahezu ihrer ganzen Umfangslänge bei der Bearbeitung der blringnut oberhalb des Kolbenbolzens absicntlich angestochen und freigelegt. Vom Kolbenkopf her erstreckt sich ein wulstartiger, innerer Umguß bis ca. zur Mitte der Regelglieder.
Durch das Aufschrumpfen des Leichtnetalls auf die Ecegelglieder stellt sich unter Betriebstemperatur in den Abschnitt, in dem die Regelglieder angegossen sind, ein mittlerer Ausdehnungskoeffizient ein, der in Abhängigkeit der Wandstärkenverhältnisse zwischen den Ausdehnung.skoeffizienten von Leichtmetall und Stahl liegt. Das besondere beim Segmentstreifenkolben ist jedoch, daß bei der spanenden Bearbeitung der ölringnut oberhalb des Kolbenbolzens nicht nur die angegossenen IZegelglieder an ihrer Oberkante freigelegt, sondern gleichzeitig auch eine kaum merkbare kleine Trennfuge von ca. 50/im zwischen den Regelglledern und dem innen überstehenden Umguß dadurch geschaffen wird, daß sich die Regelglieder mit dem darauf von außen aufgeschrumpften Leichtmetall nach außen dehnen. Bei Erwärmung dehnt sich der Regelkolben überwiegend in Bolzenebexle und versucht die ursprünglich runde Form anzunehmen. Die Trennfuge im Bereich der Oberkante des Kolbenschaftes wird während der stärkeren Ausdehnuny des Kolbenkopfes kleiner.
Bei höherer thermischer Belastung kommt der innere Umguß vollkommen zur Anlage an die Regelglieder, und es wird eine gute und für diesen Fall erforderliche Abstützung erreicht. Zusätzlich ist eine Brücke zur Weiterleitung der Wärme vom Kolbenkopf zum Kolbenschaft vorhanden, die solange bestehen bleibt, wie dies die hohe Temperatur des Kolbenkopfes erzwingt. Abgesehen davon, daß bei der Fertigung des Segmentstreifenkolbens eine einwandfreie vergieß barkeit mit möglichst yeringem Werkzeugaufwand erforderlich ist, müssen die eingegossenen Regelglieder so verankert sein, daß sie beim Einsatz der SeymentstreifenSiolben in unter erhöhter Belastung und mit erhöhter Drehzahl laufenden modernen Brennkraftmaschinen unter allen Betriebszuständen fest verankert bleiben.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem eingangs beschriebenen Seymentstreifenkolbell die in axialer Richtung verlaufenden Ränder der Regelylieder urster Bildung von mit Leichtmetall ausgefüllten Ausnehmungen profiliert sind.
In Rahmen der Ausgestaltung der Erfindung sind die axial verlaufenden Ränder der Regelglieder spitzzahnförmig, rundzahnförmig, trapezzahnförmig, sägezahnförmig, rechteckzahnförmig oder dergleichen Zahnform profiliert.
In Sonderfällen kann es zweckmäßig sein, wenn die axial verlaufenden Ränder der Regelglieder eine Ausnehmung mit etwa krelsabschnittförmigem Profil aufweisen.
Die fest Verankerung der Regelglieder läßt sich auch dadurch erreichen, daß die In die Naben der Bolzenaugen einzugießenden Abschnitte in ihren axial verlaufenden Randbereiche mit einer senkrecht zu den Rändern verlaufenden Wellung profiliert sind.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen, die nachfolgend erläutert werden, beispielhaft dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines aus Stahl bestehenden Regelyliedes 1, bei dem die axial verlaufenden Ränder der in die Naben der Bolzenaugen einzugießenden Abschnitte 2, 3 ein rundzahnförmiges Profil 4, 5 besitzen.
Fig. 2 eine Seitenansicht des durch das Regelglied gemäß Fig. 1 gelegten Längsschnittes entlang der Schnittlinie A-B.
Fig. 3 eine Seitenansicht eines in die eine Nabe eines Bolzenauges einzugießenden Abschnittes 6 eines Regelgliedes 7, dessen axial verlaufender Rand ein rechteckzahnförmiges Profil aufweist.
Fig. 4 und Fig. 5 jeweils eine Seitenansicht eines in die eine Nabe eines Bolzenauges einzugießenden Abschnittes 9, 10 eines Regelgliedes 11, 12, dessen axial verlaufender Rand ein trapezzahnförmiges Profil 13, 14 aufweist.
Fig. 6 eine Seitenansicht eines in die eine Nabe eines Bolzenauges einzugießenden Abschnittes 15 eines Regelgliedes 16, dessen axial verlaufender Rand eine kreisabschnittförmige Ausnehmung 17 besitzt.
Fig. 7 eine Seitenansicht auf einen Teil des an einer der tragenden Schaftflächen anzugießenden Abschnittes 18 und auf die Stirnseite des in die eine Nabe des Bolzenauges einzugießenden Abschnittes 19 des Regelgliedes 20, wobei der Abschnitt 19 in seinem axial verlaufenden Randbereich mit einer senkrecht zum Rand angeordneten Wellung 21 versehen ist.
Fig. 8 eine Seitenansicht des Abschnittes 19 des gemäß Fig. 7 ausgebildeten Regelgliedes 20.
Durch das erfindungsgemäß gestaltete Regelglied ist eine feste Verankerung im Kolben auch dann gewährleistet, wenn der Segmentstreifenkolben besonderen Belastungen im Motorbetrieb ausgesetzt ist.
- Leerseite -

Claims

P ATENTANSPRUCIIE X Leichtmetallregelkolben für Brennkraftmaschinen mit auf dessen Innenumfangslänye der tragenden SchaftfläcXen angegossenen und in den llaben der Bolzenaugen verankerten segmentartigen, streifenförmigen, vorzugsweise aus Stahl bestehenden, Regelgliedern, die auf nahezu ihrer ganzen Umfangslänge in der ölringnut oberhalb des olbenbolzens angestochen und freigelegt sind und auf deren kolbenkopfseitigem Abschnitt sich von der Innenkontur her als Verlängerung des Kolbenkopfs zwischen den Naben der Bolzenaugen ein wulstartiger inner er Umguß bis auf 10 bis 50 % ihrer Höhe erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die in axialer Richtung verlaufenden Ränder der in die Naben der Eolzenaugen einzugießenden Abschnitte (2, 3, 6, 9, 10, 15, 19) der Regelglieder (1, 7, 11, 12, 16, 20) unter Bildung von mit dem Leichtmetall ausgefüllten Ausnehmungen profiliert sind.
2. Leichtmetallregelkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in axialer Richtung verlaufenden Ränder der Regelglieder ((1, 7, 11, 12, 16, 20) ein spitzzahnförmiges, rundzahnförmiges, trapezzahnförmigens, sägezahnförmiges, rechteckzahnförmiges oder der gleichen Profil (4, 5, 8, 13, 14) aufweisen.
3. Leichtmetallregelkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in axialer Richtung verlaufenden Ränder der Regelglieder (1, 7, 11, 12, 16, 20) eine Ausnehmung (17) mit etwa kreisabschnittförmigem Profil aufweisen.
4. Leichtmetallregelkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randbereiche der in die Naben der Bolzenaugen einzugießenden Abschnitte (19) der Regelglieder (20) in ihren Randbereichen mit einer senkrecht zu den axial verlaufenden Rändern angebrachten Wellung (21) profiliert sind.