DE566738C

DE566738C - Leichtmetallkolben fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE566738C
Application number: DE1930566738D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1929-06-19
Filing date: 1930-06-20
Publication date: 1932-12-20

Description

Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen Leichtmetallkolben mit ringförmigen Eiseneinlagen, die dem größeren Ausdehnungsbestreben des Leichtmetalls entgegenwirken sollen, sind bekannt.
Infolge der bloß einschnürenden Wirkung solcher Ringe treten verz.iehungen des Kolbenmantels auf und insbesondere nach längerer Betriebsdauer auch Lockerungen der Einlagen.
Die Erfindung bezweckt, diese nachteiligen Folgen des Zusammenwirkens der beiden Metalle zu vermeiden, und besteht im wesentlichen darin, daß mit dem Kolbenmantel geteilte Metallringe von kleinerem Ausdehnungskoeffizienten als demjenigen des Mantelbaustoffes so verbunden sind, daß sie mit der Mantelwandung einen Bimetallkörper bilden, der sich bei Erwärmung krümmt und eine Formänderung des Mantels bewirkt. Anstatt die Ausdehnung des Kolbens wie bisher zu unterdrücken, wird gemäß der Erfindung das ungleiche Ausdehnungsbestreben der beiden Metalle an jeder Stelle der Einlage zur Erzielung der gewünschten Formänderung nutzbar gemacht. Gegebenenfalls kann die Einrichtung so getroffen sein, daß die Ausdehnung schon bei ihrem Entstehen durch Formänderung aufgehoben wird, so daß der Kolben also trotz wechselnder Temperaturen seine Form nicht ändert. Durch ungleiche Stärke der Kolbenwandung bzw. der Einlage können besondere Wirkungen erzielt werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in drei beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt. Die Abb. i und z veranschaulichen in zwei zueinander senkrechten Schnitten zwei Ausführungsformen (in Abb. 2 je zur Hälfte ersichtlich). Abb. 3 zeigt diese beiden Ausführungsformen je zur Hälfte im Querschnitt. Abb. q. zeigt die dritte Ausführungsform im Querschnitt.
In den Abb. i und a bezeichnet i den Kolbenboden, a den Schaft, 3 die Bolzenaugen. Wenn diese eine- größere Masse darstellen, so können sie, um die bimetallische Wirkung nicht zu hemmen, vom Schaft durch Schlitze .l. getrennt sein (Abb. a links). Der Mantel selbst hängt infolge Anordnung eines über einen großen Teil des Kolbenumfanges sich erstreckenden Schlitzes 5 nur auf einem kleinen Teil seines Umfanges mit dem Boden zusammen, doch erhält der in dieser Weise mehrfach geschlitzte Kolben durch den Kolbenbolzen genügende Festigkeit.
Das zweite Metall von geringerer Wärmeausdehnung, z. B. Eisen, ist in Form zweier Ringe 6, 6' vorgesehen, die an der Innenseite des Schaftes eingegossen sind. Die Form der längs ihres Umfanges nicht geschlossenen Einlagen kann verschieden sein, so können sie als ein- oder mehrteilige ebene oder schraubenförmige Ringe oder Hülsen von gleichbleibendem oder veränderlichem OOuerschnitt ausgeführt sein. Bei Verwendung zweier Metalle, die miteinander keine feste Haftverbindung eingehen, wie z. B. Aluminium und Eisen, können die zu verbindenden Teile mechanische Verankerungsmittel, wie Zähne, Widerhaken, Verankerungsrippen u. dgl., aufweisen oder mit einem lötmetallartigen Belag versehen sein. Die Einlagen können bereits vor dem Guß oder, wenn ihre Schlitze mit denen des Mantels decken, erst am fertigen Kolben geschlitzt werden.
Die bimetallische Ausbildung bewirkt bei Erwärmung des Kolbens, daß der Mantel aus Leichtmetall entsprechend der bei geraden Bimetallstreifen auftretenden Durchbiegung eine schärfere Krümmung erfährt, die die Vergrößerung des Durchmessers ausgleicht. Es treten nämlich in jedem Umfangsteile des von der Einlage und der Kolbenwandung gebildeten bimetallischen Körpers schärfere Krümmungen auf, deren Summe die gesamte Formänderung des Kolbens ergibt, die auf Kosten der Breite des Schlitzes 7 geht. Der wesentliche Vorteil hierbei ist, daß keine Verziehungen des Kolbenmantels,. sondern nur stetige Formänderungen auftreten. Es fehlt nämlich eine den ganzen Kolbenmantel umfassende Spannung im Sinne einer Umschnürung, da nur an jedem einzelnen Punkte des Verbundkörpers die durch die bimetallische Wirkung bedingten, verhältnismäßig kleinen örtlichen Spannungen auftreten, die auch zu einer Lockerung der Einlage nicht ausreichen. Mit Rücksicht auf die im Betriebe unveränderliche Form des Kolbens kann dessen Spiel im Zylinder gering gehalten werden.
Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 ist die Wandstärke des Mantels ungleich stark gehalten.
Sie nimmt, vom Schlitz 7 ausgehend, gleichmäßig zu und erreicht ihr größtes Maß gegenüber dem Schlitz. Hierdurch wird dem Umstande Rechnung getragen, daß die Dehnungsspannungen und damit die Kontraktion im gleichen Sinne zunehmen. Bei geeigneter Wahl der Wandstärken kann man erreichen, daß die zylindrische Form der Außenfläche des Kolbens im Betriebe erhalten bleibt.
Bei der Ausführungsform nach Abb. 4 ist der ungeschlitzte Kolbenschaft 2 oval ausgebildet und besitzt wieder ungleiche Wandstärke. Das größte Spiel mit Rücksicht auf die ovale Form sowie die größte Wandstärke befinden sich an den Bolzenaugen. Die Einlagen 6 können gleiche oder ungleiche Wandstärke besitzen. Bei Erwärmung verursacht die gegen die Teile des Schaftes mit geringerer Wandstärke gerichtete Formänderung ein Einziehen des Mantels an diesen Stellen unter gleichzeitiger Ausbauchung der an den Bolzenaugen gelegenen Stellen. Die Anordnung kann so getroffen werden, daß der Kolbenschaft im Betriebe eine vollkommen zvlindrische Außenfläche erhält.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen, dessen Mantel aus -zwei Metallen von verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten besteht, gekennzeichnet durch mit dem Mantel (2) verbundene geschlitzte Metallringe (6, 6') von kleinerem Ausdehnungskoeffizienten als demjenigen des Mantelbaustoffes, die mit der Mantelwandung einen Bimetallkörper bilden, d er sich bei Erwärmung krümmt und eine Formänderung des Mantels bewirkt.
2. Leichtmetallkolben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Kolbenschaft und Einlagen an denselben Stellen (bei 7) geschlitzt sind.
3. Leichtmetallkolben nach Anspruch i, dadurch .gekennzeichnet, daß der Schaft eine sich stetig ändernde Wandstärke besitzt, die ,an zwei einander gegenüberliegenden, zwischen den Bolzenaugen befindlichen Stellen ihr Höchst- bzw. Mindestmaß erreicht (Abb.3). q.. Leichtmetallkolben nach Anspruch i mit ovaler Außenfläche, dadurch gekennzeichnet, däß die Wandstärke des Schaftes und gegebenenfalls auch die der Einlagen von den Bolzenaugen nach beiden Richtungen stetig abnimmt (Abb. q.).