DE539906C

DE539906C - Leichtumetallkolben fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE539906C
Application number: DEN27556D
Authority: DE
Original assignee: Bohn Aluminum and Brass Corp
Current assignee: Bohn Aluminum and Brass Corp
Priority date: 1927-03-16
Filing date: 1927-07-15
Publication date: 1931-12-03
Also published as: CH137838A; AT125074B; US1731904A; CH135562A; FR647844A; DE521758C; US1732414A

Description

Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen, die aus einem Kopf, und Mantelteilen bestehen, die auf dem größten Teil des Kolbenumfanges voneinander getrennt sind, und bei denen der Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Manteltragflächen durch plattenartige Versteifungen aus einem anderen Werkstoff mit geringerem Ausdehnungskoeffizienten bestimmt wird, sindbekannt. Ebenfalls ist es bekannt, den Mantel zur Regelung der Ausdehnung mit Schlitzen zu versehen. Die vorliegende Erfindung enthält Verbesserungen solcher Kolben hinsichtlich Anordnung und Form der Versteifungen sowie der Schlitze.
Bei den bisher bekannten Kolben sind die Versteifungen in die Halsteile eingegossen. Bei dem Kolben nach der vorliegenden Erfindung ist das über dem Bolzenauge liegende Mittelstück der Versteifungen frei neben dem Halsteil angeordnet, d. h. nicht von dem Material desselben umgeben. Dadurch wird weniger Wärme von den Versteifungen nach dem oberen Ende der Manteltragflächen geleitet. . Die Versteifungen dieses Kolbens werden nicht in der Weise beansprucht, daß sie die senkrecht zur Hubrichtung auf die Manteltragflächen wirkenden seitlichen Druckkräfte aufzunehmen und auf die Halsteile bzw. den Bolzen zu übertragen haben, wie es in der Regel bei anderen Kolben der Fall ist, deren Versteifungen in die Halsteile eingegossen sind. Bei dem vorliegenden Kolben dienen die Versteifungen lediglich dazu, den Abstand der oberen Ränder der Manteltragfläclfen zu bestimmen. Es ist daher die untere Verbindung der Manteltragflächen mit den Halsteilen genügend kräftig ausgeführt, um allen durch die seitlichen Kraftkomponenten auftretenden Beanspruchungen zu genügen.
In den Zeichnungen ist Fig. i eine Ansicht eines Kolbens, teilweise im Schnitt, nach einer Ausführungsform der Erfindung; Fig.2 ein Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. i ; Fig. 3 ein Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. i ; Fig. q. eine Ansicht einer Versteifung; Fig.5 ein Schnitt nach Linie 8-8 der Fig. 2; Fig. 6 ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform, ähnlich Fig.3; Fig. 7 ein Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform und Fig. 8 eine Unteransicht zu Fig.7.
Die an den Kopf anschließenden Halsteile io, die im Innern durch Rippen i i und außen durch eine Rippe 12 verstärkt sind, umschließen die Bolzenaugen 13 und stehen unterhalb derselben durch horizontale, bogenförmige Stege 14 in Verbindung mit dem unteren ringförmigen Mantelteil 15, von dem sich im rechten Winkel zu den Bolzenaugen die ungefähr halbkreisförmigen Manteltragflächen 16 und 17 aufwärts erstrecken. Der ringförmige untere Mantelteil 15 ist unmittelbar unter den zwischen den Halsteilen und den Manteltragflächen befindlichen öffnu gen 2o zweckmäßig durch Wulste 21 verstärkt (Abb. i bis 3 und 5).
Die Versteifungen 2.1 sind von flacher, plattenförmiger Gestalt (Fig.3 und 4.) und an jeder Seite mit einer Kerbe 25 versehen, wodurch Vorsprünge a6 und 27 gebildet werden, die in einem Winkel zu dem Mittelstück stehen (vgl. Fig. 3), und zwar ist der Vorsprung 27 schmaler als der Vorsprung 26. Das gerade Mittelstück ist durch Anordnung kreisförmiger Aussparungen 28 durchbrochen und hat in der Unterkante einen größeren halbkreisförmigen Ausschnitt 29.
Bei der Herstellung des Kolbens werden erst die Versteifungen in die Form gelegt, wo sie durch von der Form getragene und genau in die Löcher 21 passende Formkerne fest in ihrer Lage gehalten und gegen jede Verschiebung beim Gießen gesichert werden. Da der Kolbenkopf am Grunde der Form liegt (also umgekehrt wie in den Zeichnungen), sind die Versteifungen mit den schmalen Vorsprüngen 27 nach oben in der Form angeordnet. Wenn das Metall eingegossen ist, kühlt es schnell ab, so daß, während das verhältnismäßig heiße Metall leicht um die breiten Vorsprünge 26 herumfließt, :es mittlerweile etwas abgekühlt ist, wenn es den Vorsprung 27 erreicht, und infolgedessen nicht so leicht um diesen Vorsprung herum-fließen kann wie um den Vorsprung 26. Durch die verhältnismäßig schmale Gestalt des Vorsprungs 27 wird also das Fließen des Metalls um diesen herum erleichtert. Durch die winklige Stellung der Vorsprünge 26 und 27 wird ein länger haltbarer Verband mit den Mantelflächen erzielt, ohne daß an der Verbindungssteile eine größere Verstärkung der Wand durch weiteres Gußmetall erfolgt (Fig.3).
Die Manteltragflächen 16 und 17 sind von den Halsteilen und von dem Bolzenauge durch Öffnungen 2o getrennt. Dieser Abstand wird von vornherein durch die Gestalt der Gußform gebildet. Dagegen wird die Trennung der Manteltragflächen vom Kolbenkopf zweckmäßig erst am fertigen Gußstück vorgenommen, nämlich dann, wenn auch die Kolbenringnuten 18 eingeschnitten werden. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Schlitz i g, der die Manteltragflächen vom Kopf abtrennt, auf den Grund der unteren Kolbenringnut 18 anzuordnen: (Fig. i und 2).
Die oberen Enden der Manteltragflächen 16 und 17 werden von den oberen Halsteilen i i abgetrennt durch Einschneiden der Schlitzlöcher 35, die dann die Öffnungen 2o mit Schlitz i9 verbinden (Fig. 2). Das Schneiden -der Schlitzlöcher 35 ist aber nur dann möglich, wenn nicht die Versteifungen 2q. hindernd im Wege stehen, sondern ihre obere Kante genügend tief angeordnet ist. Eine besonders zweckmäßige Form einer Versteifung stellt Fig. q. dar, bei der die Oberkante in der Mitte höher als an beiden Enden ist. Dadurch wird das Einschneiden der Schlitzlöcher 3 5 ermöglicht, ohne daß die Versteifung mit Rücksicht auf den. unteren halbkreisförmigen Ausschnitt 29 in der Mitte verschmälert und damit in ihrer Festigkeit geschwächt wird.
Die bisher beschriebenen Ausführungsformen der Versteifungen bewirken eine zwangsläufige Beschränkung der Ausdehnung des Kolbens. Bei der in Fig.6 gezeigten Ausführungsform wirken die Versteifungen als Zwischenstücke, die ein Zusammenziehen des Kolbens verhindern, wenn der Motor kalt wird. Bei dieser Ausführungsform sind die Enden der Versteifungen kuppelförmig abgerundet (Teil 3 i ). Beim Gießen des Kolbens werden diese abgerundeten Enden nicht in die Mantelflächen eingegossen und erhalten somit keine zwangsläufige Verbindung mit denselben. Wenn der Kolben nach Fig. 6 nach dem Gießen sich abkühlt, hat der Mantel das Bestreben, sich zusammenzuziehen, aber die Versteifungen wirken als Zwischenstücke und spreizen die Manteltragflächen auseinander, so daß. sie immer den gewünschten Kolbendurchmesser aufrechterhalten, auch wenn der Kolben erkaltet ist. Es besteht also :eine gewisse Spannung zu den Manteltragflächen 16 und 17, die auch dann nicht gänzlich aufhört, wenn der Kolben im Gebrauch heiß wird; denn die Arbeitstemperaturen werden immer noch niedriger- als die Gießtemperaturen sein.
Die Anbringung von Schlitzen im Kolbenmantel zur weiteren Regelung seiner Ausdehnung ist an sich bekannt. Bei der Ausführungsform nach Abb. 7 und 8 erstreckt sich ein Schlitz 3¢ von dem unteren 'Rand des Mantels auch noch durch die unteren Hälften des Bolzenauges 13. Zweckmäßig geht dieser Schlitz nur durch den äußeren Teil der unteren Hälfte des Bolzenauges 13, während der innere Wandtuigstei132 verstärkt und mit einem zylindrischen Hohlraum 33 versehen ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit zwei zwischen den Manteltragflächen liegenden, plattenartigen Versteifungen aus einem anderen Baustoff als dem des Kolbens, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungen (2¢) mit ihrem Mantelteil frei liegend über den Bolzenaugen (13) angeordnet sind (Fig. 1 bis 3).
2. Kolben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kante jeder Versteifung (24) in der Mitte höher ist als an den beiden Enden (Fig. 4).
3. Kolben nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Versteifung an den Enden mehrere ungleich breite Vorsprünge (26, 27) besitzt (Fig. 4). 4.` Kolben nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungen an der Unterkante mit einer halbkreisförmigen Aussparung (29) versehen sind (Fig.
4).
5. Kolben nach Anspruch i bis ¢, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter Schlitz (34) sich aufwärts vom unteren Mantelrande durch die untere Hälfte des Bolzenauges (13) erstreckt (Fig.7 und 8).
6. Kolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz -(34) sich nur durch den äußeren Teil der unteren Hälfte des Bolzenauges (13) erstreckt, dessen innerer Wandungsteil (32) verstärkt ist (Fig. 7 und 8).