DE517122C

DE517122C - Pistons made of light metal, consisting of a head and surface areas, which are separated from each other on the largest part of the piston circumference and only connected by neck parts

Info

Publication number: DE517122C
Application number: DEN27555D
Authority: DE
Original assignee: Bohn Aluminum and Brass Corp
Current assignee: Bohn Aluminum and Brass Corp
Priority date: 1927-07-12
Filing date: 1927-07-12
Publication date: 1931-01-31

Description

Bei Leichtmetallkolben, bei denen die Kolben aus einem Werkstoff mit größerem Ausdehnungskoeffizienten als dem des Zylindermetalls hergestellt sind, ist die Regelung der Ausdehnung dieser Kolben erforderlich. Diese Regelung findet am wirksamsten durch an sich bekannte zwischen den Mantelflächen sich erstreckende Versteifungen statt, welche aus einem Werkstoff mit geringerem Ausdehnungskoeffizienten als dem des Kolbenmetalls bestehen und zwischen den sich gegenüberliegenden Mantelflächen eines Kolbens angeordnet sind, wobei die Mantelflächen auf dem größten Teil des Kolbenumfangs voneinander getrennt sind und lediglich durch Halsteile verbunden sind. Durch die gemäß der Erfindung erfolgende Regelung der Ausdehnung wird erreicht, daß sowohl beim wenig erhitzten Kolben, wie er in der Anfangslage des in Betrieb befindlichen Motors vorhanden ist, eine dichte und nichtklappernde Lage des Kolbens gesichert bleibt, und weiter, daß auch bei höherer Tourenzahl des Motors entsprechend einer stärkeren Erhitzung des Kolbens immer die geeignete! Anpassung an den Zylinderblock, in dem der Kolben geführt wird, bestehen bleibt, indem die Distanzstücke oder die besondere Ausbildung der Kolbenmantelteile auf diese Wärme-Verhältnisse abgestimmt sind.For light metal pistons, in which the pistons are made of a material with a larger coefficient of expansion than that of the cylinder metal, it is necessary to regulate the expansion of these pistons. These Regulation takes place most effectively through known between the lateral surfaces extending stiffeners instead, which are made of a material with a lower coefficient of expansion exist than that of the piston metal and are arranged between the opposing lateral surfaces of a piston are, with the jacket surfaces on the largest part of the piston circumference from each other are separated and are only connected by neck parts. By regulating the expansion according to the invention it is achieved that both in the slightly heated piston and in the initial position of the engine in operation is present, a dense and non-rattling one The position of the piston remains secured, and furthermore that even with a higher number of revolutions of the motor, depending on the increased heating of the piston, always the appropriate one! Adaptation to the cylinder block in which the piston is guided is retained by the spacers or the special design of the piston skirt parts to these heat conditions are matched.

Kurz zusammengefaßt handelt es sich also um folgende Vorteile: Die Herstellung des Kolbens aus Leichtmetall vermindert das hin und her gehende Gewicht, so daß die Maschine dadurch mit viel größerer Geschwindigkeit ohne übermäßige Schwingungen arbeiten kann. Die Vorteile einer mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Maschine sind bekannt.In short, the advantages are as follows: The production of the Piston made of light metal reduces the reciprocating weight, so that the machine thus work at a much greater speed without excessive vibrations can. The advantages of a machine operating at high speed are known.

Die Leichtmetalle haben auch bessere wärmeleitende Eigenschaften, so daß daraus hergestellte Kolben die durch die Verbrennung erzeugte Hitze schneller an das Kühlmittel abgeben.The light metals also have better heat-conducting properties, so that from it manufactured pistons transfer the heat generated by the combustion to the coolant more quickly hand over.

Es besteht nun die Gefahr bei diesen Leichtmetallkolben, daß sie vor dem Heißwerden des Motors klappern werden, weil sie, wenn sie genau in derselben Weise wie gewöhnliche Gußeisenkolben ausgeführt sind, wegen ihres hohen Ausdehnungsgrades sehr lose im Zylinder eingepaßt werden müssen.There is now a risk with these light metal pistons that they will get hot the engine will rattle because if they are exactly in the same way as ordinary Cast iron pistons are made, because of their high degree of expansion must be fitted loosely in the cylinder.

Gemäß der Erfindung ist es jedoch durch die Anwendung von Stahlversteifungen möglich, die Kolben in kaltem Zustand sehr eng anzupassen und dadurch das Klappern ganz-Hch auszuschließen. Gleichzeitig laufen sich die Kolben aber auch nicht fest, wenn der Motor heiß wird.According to the invention, however, it is possible through the use of steel stiffeners adjust the pistons very tightly when cold and thereby the rattling very high to exclude. At the same time, however, the pistons do not get stuck when the Engine gets hot.

Der Erfindungsgedanke besteht insbesondere darin, daß die den Abstand zwischenThe idea of the invention is in particular that the distance between

den sich gegenüberliegenden Manteltragflächen regelnden Versteifungen paarweise angeordnet und von plattenartiger Gestalt sind und sich gänzlich über den Bolzenaugen der Halsteile befinden.the opposing jacket wings regulating stiffeners arranged in pairs and are plate-like in shape and extend entirely over the bolt eyes of the Neck parts are located.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen veranschaulicht, und zwar stellt Abb. ι eine Ansicht eines Kolbens dar. Abb. 2 ist eine Ansicht, teilweise im Schnitt im rechten Winkel zu Abb. 1. Abb. 3 ist ein Mittelschnitt im rechten Winkel zu Abb. 2, Abb. 4 ein Querschnitt des Kolbens, Abb. S ein Querschnitt einer anderen Ausführungsform und Abb. 6 ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform. Abb. 7 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Kolben in anderer Ausführungsform. Abb. 8 ist eine Ansicht desselben, teilweise im Schnitt im rechten Winkel zu Abb. 7, und Abb. 9 ist eine Einzelao ansicht der bei der vorerwähnten Ausführungsform angewendeten Versteifung.In the drawing some embodiments are illustrated, namely represents Fig. Ι is a view of a piston. Fig. 2 is a view, partially in section on the right Angle to Fig. 1. Fig. 3 is a center section at right angles to Fig. 2, Fig. 4 a cross section of the piston, Fig. S a cross section of another embodiment and Fig. 6 is a cross section of a further embodiment. Fig. 7 is a vertical one Section through a piston in another embodiment. Fig. 8 is a view of the same, partly in section at right angles to Fig. 7, and Fig. 9 is a single ao view of the stiffening used in the aforementioned embodiment.

In der Zeichnung bezeichnet 10 einen Kolbenkopf, der von beliebiger Form sein kann; an den Kopf schließen sich die Halsteile 11 «5 an, welche die Bolzenaugenlappen enthalten. Die Halsteile 11 sind in einem Stück mit dem Kopf ι ο und dem Mantel 12 gegossen, der jedoch von den Halsteilen ii und dem Kopf 10 getrennt ist, mit Ausnahme an jedem unteren Halsteilende, wo der Mantel 12 und die Halsteile ι1 noch aus einem zusammenhängenden Stück bestehen oder auf andere Weise, wie bei 13 gezeigt, fest miteinander verbunden sind. Die Verbindung zwischen dem Kopf I ο und den Halsteilen 11 ist durch eine Rippe 14 (außen) und eine Rippeis (innen) verstärkt. Diese beiden Rippen bilden zusammen ein Stück, das sich, in der Längsrichtung zum Bolzenaugenlappen im Halsteil 11 unmittelbar über der Bolzenaugenlappenachse erstreckt, wodurch eine starke Stützung vom oberen Ende des Kopfes 10 zum Halsteil 11 geschaffen ist. Eine ähnliche Rippe 16 erstreckt sich von dem unteren Halsteil nach Ί5 dem unteren Mantelteil 12 und geht in einen Steg 17 (Abb. 3) über, um die Verbindung zwischen dem Bolzenaugenlappen und dem Kolbenmantel zu verstärken. Zur weiteren Verstärkung des oberen Endes des Mantels 12 ist ein Paar Versteifungen 18 aus einem Werkstoff, z.B. Stahl, der sich verhältnismäßig wenig im Vergleich zu dem Material der übrigen Kolbenteile ausdehnt, angeordnet. Die Versteifungen 18 können, wie aus Abb. 4 ersichtlich, an den Enden abgebogen, sein, um sie in Vorsprünge des Mantels 12 einzubetten. Jede Versteifung 18 kann auch in ihrem Mittelteil mit einer Einbuchtung 19 oder einer anderen Unebenheit versehen sein; mit der sie in dem Bolzenaugenlappen oder in einem damit fest verbundenen Teil eingebettet ist, um mit dazu beizutragen, daß die Halsteile 11 und die Mantelteile 12 in richtiger Lage zueinander gehalten werden.In the drawing, 10 denotes a piston head, which can be of any shape; the neck parts 11-5, which contain the bolt eye flaps, adjoin the head. The neck parts 11 are cast in one piece with the head ι ο and the jacket 12, the but from the neck parts ii and the head 10 is separated, except at each lower neck portion where the jacket 12 and the Neck parts ι1 still consist of a coherent piece or in another way, as shown at 13, are firmly connected to each other. The connection between the head I ο and the neck parts 11 is through a rib 14 (outside) and a Rippeis (inside) reinforced. These two ribs together form a piece that extends lengthways to the bolt eye lobe in the neck part 11 directly above the bolt eye lobe axis extends, creating a strong support from the top of the head 10 to the neck portion 11 is created. A similar rib 16 extends from the lower neck part to Ί5 the lower shell part 12 and goes into a Web 17 (Fig. 3) over to the connection between the stud eye lobe and the Reinforce piston skirt. To further strengthen the upper end of the jacket 12 is a pair of stiffeners 18 from one Material, e.g. steel, which is relatively little in comparison to the material the remaining piston parts expands, arranged. The stiffeners 18 can, as from Fig. 4 can be seen, bent at the ends, in order to place them in projections of the jacket 12 to embed. Each reinforcement 18 can also have an indentation 19 in its central part or some other bump; with which they are in the bolt eye flap or is embedded in a permanently connected part to help ensure that the Neck parts 11 and the shell parts 12 in the correct Position to each other.

Die zwangläufige Regelung der Ausdehnung im unteren Mantelteil ist von geringerer Bedeutung; dies geschieht gemäß, der Erfindung _ nicht durch Versteifungen, weil dadurch die Bauart unnötig erschwert werden würde. Dieser Teil des Mantels 12 kann zu einer ovalen Form geschliffen werden, damit das Metall unter den Bolzenaugenlappen sich ausdehnen kann. Es können auch andere Mittel angewendet werden, um eine Ausdehnung zu ermöglichen, z. B. Anordnung von Schlitzen 19', die sich von dem unteren Ende des Mantels 12 aufwärts erstrecken. Die Temperatur des unteren Mantelteiles 12 ist niedrig im Vergleich zu anderen Teilen des Kolbens, und der Druck am unteren Mantel ist daher auch verhältnismäßig gering. Wenn Schlitze angewendet werden, so erstrecken sich diese zweckmäßig bis ungefähr zur Hälfte des Mantels hinauf. In einigen Fällen sind keine Schlitze oder Unterbrechungen am unteren Mantelteil nötig, da nur ein kleiner Teil der Wärme des KolbenkopfesThe inevitable regulation of the expansion in the lower part of the shell is less Meaning; According to the invention, this is not done by stiffeners, because they do so the design would be made unnecessarily difficult. This part of the jacket 12 can too be ground to an oval shape so that the metal under the stud eye lobes can be can expand. Other means can be used to provide a stretch to enable e.g. B. Arrangement of slots 19 'extending from the lower end of the shell 12 extend upward. The temperature of the lower shell part 12 is low compared to other parts of the piston, and the pressure on the lower jacket is therefore also relatively low. If slots are used, so extend This expediently up to about half of the jacket. In some cases no slots or interruptions are necessary on the lower part of the shell, as only one small part of the heat of the piston head

10 nach dem Mantel 12 gelangen kann; der Spielraum kann am oberen Mantelende so eng gemacht werden, daß am unteren Mantelende .ein etwas größerer Spielraum ermöglicht wird. In dem Falle ist der Mantel 12 ohne Schlitze oder Vorsprünge konisch ausgebildet 10 can get to the jacket 12; the Clearance can be made so tight at the upper end of the jacket that at the lower end of the jacket . a slightly larger margin is made possible. In that case the jacket is 12 conical without slots or projections

Ob der untere Mantelteil einen vollständigen Kreis bildet oder durch Schlitze 19' unterbrochen ist, immer wird die allgemeine Form die eines Kreisringes mit aufwärts gerichteten Mantelflächen sein, die durch Hohlräume getrennt sind, welche, wie aus den Abbildungen ersichtlich, breiter sind als die Halsteile 11.Whether the lower shell part forms a complete circle or is interrupted by slots 19 ' is, the general shape is always that of a circular ring with upward-pointing Be lateral surfaces that are separated by cavities, which, as from the Illustrations can be seen, are wider than the neck parts 11.

In der Ausführungsform gemäß Abb. 5 sind die Versteifungen 20 gekrümmt. Bei dieser Form biegen sich die Versteifungen, da der Kopf 10 bei seiner Ausdehnung die HalsteileIn the embodiment according to FIG. 5, the stiffeners 20 are curved. At this Shape, the stiffeners bend, since the head 10 extends the neck parts

11 nach außen drückt; die Versteifungen 20 sind aber derart ausgebildet, daß sie der Auswärtsbewegung der Mantelflächen 21 widerstehen und somit bewirken, daß die Ausdehnung des Mantels sehr gering ist.11 pushes outwards; the stiffeners 20 but are designed in such a way that they prevent the outward movement of the lateral surfaces 21 resist and thus cause that the expansion of the jacket is very small.

Die Ausführungsform gemäß Abb. 6 ist ähnlich wie die in Abb. 5 gezeigte, nur mit der Abweichung, daß die Versteifungen 22 in winkliger Form mit einem geraden, in den Halsteilen eingebetteten Teil und mit geraden Teilen im Winkel zu dem erstgenannten Teil ausgebildet sind, welche von den Halsteilen 11 zu den Mantelflächen 23 sich erstrecken. Die Wirkungsweise ist ähnlich wie die bei der Anordnung gemäß Abb. 5.The embodiment according to Fig. 6 is similar to that shown in Fig. 5, with the difference that the stiffeners 22 in an angled shape with a straight part embedded in the neck parts and with straight parts at an angle to the former Part are formed which extend from the neck parts 11 to the lateral surfaces 23 extend. The mode of operation is similar to that of the arrangement according to Fig. 5.

Die in den Abb. 7, 8 und 9 gezeigte Bau-The construction shown in Figs. 7, 8 and 9

art stellt eine andere Ausführungsart zur Befestigung des unteren Mantelteiles an dem unteren Teil der Halsteile dar. Die Rippe 13' erstreckt sich stegartig seitwärts, wodurch die Rippe 16 und der Steg 17 gemäß Abb. ι sich erübrigen. Diese Ausführungsform zeigt auch eine anders gestaltete Versteifung 18', die die Bolzenaugenlappen umhüllt. Die Form der Versteifung kann je nach den Kolben von verschiedenen Abmessungen leicht abgeändert werden. Um den unteren Mantelteil zu schwächen, ist der Schlitz ig", der sich bis fast zu der oberen Kante des 'Mantels erstreckt, nur an einer Seite des Mantels vorgesehen.art represents another embodiment for attaching the lower shell part to the the lower part of the neck parts. The rib 13 'extends sideways like a web, whereby the rib 16 and the web 17 according to Fig. Ι superfluous. This embodiment also shows a differently designed stiffener 18 ', which envelops the stud eye lobes. The shape of the stiffener can vary can be easily modified according to the pistons of different dimensions. To weaken the lower part of the jacket is the Slit ig "which extends almost to the top edge of the 'mantle, only on one Side of the jacket provided.

Wie deutlich aus den Zeichnungen ersichtlich, ist an den oberen Enden der gegenüberliegenden Hauptmantelflächen eine nach innen gerichtete Rippe 25 vorgesehen, die zur weitereii Verstärkung dieser Mantelflächen dient. Durch diese Rippe wird jedes in der Mitte der Mantelflächen auftretende Bestreben, der Druckbelastung nachzugeben, verhindert, und die Mantelflächen werden in der richtigen Rundung zwecks gleichmäßigen Anpassens an die Zylinderwandung gehalten.As can be clearly seen from the drawings, is at the upper ends of the opposite Main circumferential surfaces an inwardly directed rib 25 is provided, which for further ii Reinforcement of these lateral surfaces is used. This rib makes each one in the middle the lateral surfaces occurring efforts to yield to the pressure load prevents, and the outer surfaces are rounded in the right way for the purpose of even adaptation held the cylinder wall.

In den gezeigten Ausführungsbeispielen können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne daß man sich von dem Erfindungsgedanken entfernt.Various changes can be made in the exemplary embodiments shown without departing from the idea of the invention.

Claims

Patent claims:

i. Pistons made of light metal, consisting of a head and jacket surfaces, which are separated from each other on the largest part of the piston circumference and only connected by neck parts, and in which the distance between the opposite jacket bearing surfaces is determined by stiffeners extending between the same and made of one material are formed with a lower coefficient of expansion than that of the shell raw material, characterized in that the spacing-determining, paired stiffeners (18 ) of plate-like shape lie entirely over the bolt eyes of the neck parts (11).

2. Piston according to claim 1, characterized in that the stiffeners (18) provided with projections (19) enclosed by the material of the neck parts are.

3. Piston according to claim 2, characterized in that the projections (19) are formed by indentations of the stiffeners i'18) running parallel to the piston axis.

4. Piston according to claim 1, characterized in that the jacket with the rib connecting the lower end of each neck part (13'j, web-like above of the jacket end forming a closed ring connects the opposing jacket wings.

5. Piston according to claim 1 to 4, characterized in that the jacket support surfaces have an inwardly directed rib (25) at their ends facing the head.

1 sheet of drawings