DE617402C

DE617402C - Leichtmetallkolben fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE617402C
Application number: DE1930617402D
Authority: DE
Original assignee: WILHELM SCHIEP
Current assignee: WILHELM SCHIEP
Priority date: 1930-08-20
Filing date: 1930-08-20
Publication date: 1935-08-19

Description

Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen Es ist bekannt, daß Kolben aus Aluminium und Aluminiumlegierungen mit einem größeren Spiel in die Zylinder eingepaßt werden müssen als Graugußkolben, weil der Ausdehnungskoeffizient von Aluminium und Aluminiumlegierungen um ein mehrfaches größer ist, als der von Grauguß. Durch das vergrößerte Spiel verursacht der Leichtmetallkolben vor Erreichung der Betriebstemperatur ein klapperndes Geräusch. Eine weitere Folge ist eine raschere Abnutzung von Zylinderwandung und Kolben.
Diese Nachteile beseitigt die vorliegende Erfindung eines Leichtmetallkolbens, der aus einem zur Aufnahme der Kolbenringe vorgesehenen Kopfstück, dem die Bolzenaugen tragenden Kolbenschaft, aus dem.durch Schlitze zungenförmige Gleitschuhe ausgeschnitten sind, und aus den halbrunden aus einem Baustoff' geringer Wärmeausdehnung hergestellten Tragringen für die Gleitschuhe besteht.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung eines Kolbens dieser Bauart in einem Längs- und in einem Querschnitt dargestellt, und zwar zeigt Abb. r den Längsschnitt und Abb. z den Querschnitt.
In Abb. r bezeichnen d und e die waagerechten und senkrechten Schlitze, die die beiden Gleitschuhe c aus dem vollen Schaft zungenartig ausschneiden; f bezeichnet die beiden halbrunden Tragringe, auf denen die Gleitschuhe in ihrer ganzen Breite aufliegen und die in den Punkten g mit den Gleitschuhen und mit ihren Enden lt in oder über dem Bolzenauge durch Ein- und Umgießen fest verbunden sind.
Die Tragringe f können auch zu einem geschlossenen Ring vereinigt werden, wodurch die Widerstandsfähigkeit des Kolbens gegen Deformierung wesentlich gesteigert wird. Der geschlossene Tragring wird ebenfalls in oder über den Bolzennocken vom Kolbenmaterial umflossen, unterstützt die Gleitschuhe c in gleicher Weise in ihrer ganzen Breite und ist mit den Gleitschuhen ebenfalls nur in den Punkten g fest verbunden.
Der Querschnitt der Tragringe kann jede Form besitzen. Der Querschnitt ist aber stets so zu wählen, daß das Material der Gleitschuhe c, außer in den Punkten g, die Träger f nicht umfließt und dadurch festklemmt. Die Gleitschuhe sollen sich vielmehr auf den Trägern in Richtung des Kolbenumfanges bewegen können, wenn das Material sich infolge Erwärmung ausdehnt.
Vorteilhaft wird der Tragring U-förmig ausgebildet, so daß das Kolbenmaterial in die Aussparung des U hinein-fließen kann. Hierdurch wird eine Verstärkungsrippe gebildet, die die Festigkeit des Kolbens weiter erhöht und die Gleitschuhe gegen Verschiebungen in Richtung der Kolbenachse sichert.
Wird der Querschnitt der Tragringe so ausgebildet, daß die durch das U gebildlete Nut schwalbenschwanzförmig gestaltet ist, so wird damit erreicht, daß die Gleitschuhe bei Wärmeausdehnung zwangsläufig in der durch die Tragringe gebildeten Kreisform geführt werden. _ Der Zweck der aus einem Material geringer Wärmeausdehnung hergestellten Tragringe besteht darin, die Vergrößerung des Kolbenschaftumfanges durch Wärmeausdehnung auf ein bestimmtes Maß zu beschränken. Werden die Tragringe in Form eines geschlossenen Ringes, z. B. aus Invarstahl mit geringeren Ausdehnungskoeffizienten hergestellt, so ergibt sich, daß der durch die Gleitschuhe gebildete Kreis sich in seinem Umfange ebenfalls nur um das gleiche Maß wie der aus Invarstabl hergestellte Tragring durch Wärmeausdehnung vergrößern kann, weil die Gleitschuhe in den Punkten g mit dem Tragring fest verbunden sind, sich im übrigen aber beiderseits von den Punkten g frei ausdehnen und in ihrer Rundung der Zylinderwandung anpassen können. Besitzt der Tragring die bereits erwähnte schwalbenschwanzförmige Nut, .dann wird die- Anpassung der Gleitschuhe bei Wärmeausdehnung seitlich der Punkte g durch die Kreislinie des Tragringes selbst bestimmt.
Werden die Tragringe zweiteilig, wie in der Zeichnung dargestellt, ausgeführt, so ergibt sich, daß der Umfang des Kolbenschaftes bei Wärmeausdehnung bestimmt wird durch das Maß der Ausdehnung des Leichtmetalls zwischen den Punkten h-h und durch die Ausdehnung der Tragringe auf den Entfernungen h-g-h und h-g-h, Die beiden Ausführungsformen mit geschlossenem Tragring oder mit zweiteiligem Tragring ergeben also die Möglichkeit, die Vergrößerung des Kolbenschaftumfanges auf verschiedene Weise und in verschiedenem Ausmaß zu bestimmen.
Durch die Tragringe wird die Ausdehnung des Kolbenschaftes bei der beispielsweise dargestellten Bauart nur in dem oberen, dem Bolzenauge benachbarten Teil beschränkt. Um den Kolbenschaft in seinem unteren Teil die Möglichkeit zu geben, sich bei Wärmeausdehnung dem Zylinderdurchmesser anzupassen, ist der - Schaft in bekannter Weise aufgeschnitten. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß unterhalb des Bolzenauges ein zweites Paar Tragringe oder ein zweiter geschlossener Tragring vorgesehen wird, so daß die Wärmeausdehnung des Kolbenschaftes auf seiner gesamten Länge auf ein bestimmtes Maß festgesetzt wird.
Bei der dargestellten Ausführungsform erfolgt die Herstellung des Kolbens in der Weise, daß der geteilte Tragring oder der geschlossene Tragring auf den Sand- oder Stahlkern aufgeschoben wird, so daß das Kolbenmaterial beim Gießen die Tragringe an den bestimmten Stellen umließt und nach Erkaltung des Materials festhält. In den Punkten g erfolgt. die Verbindung zwischen Kolbenmaterial und Tragring beispielsweise dadurch, daß der Tragring im Punkt.g durchbohrt wird und das Kolbenmaterial durch diese Bohrung hindurch und um den Ring herum ließt. An den Punkten h werden die geteilten Tragringenden zweckmäßig mit Löchern und Zacken versehen, um eine sichere Verbindung zwischen Tragring und Leichtmetall zu gewährleisten. Wird der Tragring geschlossen ausgeführt, so wird er an den Stellen, wo er in oder über den Bolzenaugen zwischen den Punkten h-h eingegossen ist, zweckmäßig ebenfalls mit Löchern und zackenförmigen Ausschnitten versehen. Es ist auch möglich, durch entsprechende Gestaltung von Kern und Form die horizontalen Schlitze d und die vertikalen Schlitze e schon beim Gießen herzustellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit aus dem Kolbenschaft durch Schlitze ausgeschnittenen zungenförmigen Gleitschuhen und aus einem Baustoff geringer Wärmeausdehnung bestehenden Tragringen für die Gleitschuhe, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den Tragringen aufliegenden Gleitschuhe (c) nur in ihrer Mitte (g) mit den Tragringen (f) fest verbunden sind, so daß sie sich beidseitig der Befestigungsstelle frei ausdehnen können. ' '
2. Kolben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragringe (f) auf ihrem' Außenumfang eine Nut. besitzen, in die der Kolbenbaustoff beim Gießen unter Bildung einer rippenartigen Verstärkung der Gleitschuhe hineingießt.
3. Kolben nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist.