DE667004C

DE667004C - Two-metal pistons for internal combustion engines

Info

Publication number: DE667004C
Application number: DEL90965D
Authority: DE
Original assignee: LIGHT PRODUCTION Co Ltd
Current assignee: LIGHT PRODUCTION Co Ltd
Priority date: 1935-09-10
Filing date: 1936-08-18
Publication date: 1938-11-02

Description

Zweimetallkolben für Brennkraftmaschinen Um eine bessere Wärmeableitung aus dem Kolben bei Brennkraftmaschinen zu erreichen, werden die Kolben mit einem aus Gußeisen oder Stahl bestehenden Boden und Mantel sowie einem darin zur Wärmeableitung eingesetzten inneren Kern aus Aluminium oder einem anderen Metall hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Ein bekanntes Beispiel für diese Kolbenform verwendet für den Kolbenboden und-mantel verhältnismäßig dünnes Stahlblech,das imwesentlichen nur eine Hülse für den Aluminiumkern darstellt, um die Laufeigenschaften des Aluminitankerns zu verbessern. Infolge der verschiedenenWärmedehnung der beiden Metalle läßt sich bei einem solchen Vorschlag die Verbindung zwischen den beiden Metallen nicht ausreichend starr genug herstellen. Der Kolben. erhält nicht die ausreichende seitliche Steifigkeit, und es ist keine Gewähr für die dichte Berührung zwischen dem Kern und dem dünnwandigen Blechmantel gegeben. Damit wird aber der schnelle Wärmeübergang gestört. Es ist außerdem bei Kolben für Brenhkraftmasdhinen bekannt, in den Kolben mit verhälthismäßig dickwandigem Boden und Mantel,zwei Lagerschalen einzusetzen, die 'zur Aufnahme des als Kugel gestalteten Pleuelstangenkopfes dienen, um eine bessere Lagerung des letzteren zu erreichen. Hierbei handelt es sich jedoch nicht grundsätzlich um'einen'Kolben mit einem Mantel aus Stahl oder Gußeisen und einem die Wärme gut leitenden Kern.Two-metal pistons for internal combustion engines For better heat dissipation to achieve from the piston in internal combustion engines, the pistons with a made of cast iron or steel base and jacket and a heat dissipation therein used inner core made of aluminum or another metal with high thermal conductivity manufactured. A well-known example of this piston shape is used for the piston crown and -mantel relatively thin sheet steel, which is essentially only a sleeve for represents the aluminum core in order to improve the running properties of the aluminum anchor core. As a result of the different thermal expansion of the two metals Suggestion the connection between the two metals is not sufficiently rigid enough produce. The piston. does not have sufficient lateral stiffness, and there is no guarantee of tight contact between the core and the thin-walled one Given sheet metal jacket. However, this disrupts the rapid heat transfer. It is also known for pistons for Brenhkraftmasdhinen, in the piston with proportionally thick-walled base and jacket, two bearing shells to be used, which 'to accommodate the designed as a ball connecting rod end to better support the latter to reach. However, this is not fundamentally a 'one' piston with a jacket made of steel or cast iron and a core that conducts heat well.

Bei demZweimetallkolben gemäßvorliegender Erfindung ist der äußere, verhältnismäßig ,dünnwandige Kolbenteil durch Flacbgewinde mit dem zweiteiligen Kolbenkern unmittelbar verbunden, der gleichzeitig die beiden Lagerschalen für das bekannte Kugelgelenk der Pleuelstange bildet. Dabei kann der Kern mit seinem oberen Teil in den Kolben eingegossen und der andere Teil des Kerns im Kolben durch Gewinde befestigt sein. Bei dieser Ausgestaltung des Zweimetallkolbens wird eine starre Verbindung zwischen dem Mantel und dem Kern erzielt. Damit ist Gewähr für den guten Wärmeübergang gegeben, der insbesondere unmittelbar vom Kolbenbo#den und Kolbenmantel in den Kern und auch in die Pleuelstange stattfindet. Der Kolben besitzt noch wegen,der Benutzung des Kolbenkerns aus Wärme gut leitendem Metall als Lagerpfanne die Eigenart, daß die äußere Lagerschale des Kolbenkerns bis in den dieKolbenringnuten enthaltenden Kranz zurückgreifend gesichert ist und damit zugleich auch die innere Lagerschale des Kolbenkerns sichert. Diese Verbindung bietet weiterhin die Möglichkeit,' den Kolbenboden verhältnismäßig dünnwandig auszuführen, weil der die Lagerschale bildende -Kern entsprechend kräftig ist, so, daß insbesondere die am Kolbenboden in schnell besonders in den hohem Kern Maße und die auftretende Pleuelstange Wä r' ab- nie geleitet werden kann. Darüber hinaus ist der Vorteil gegeben, daß durch die innige Anpressung zwischen den einzelnen Kolbenteifen infolge der bei der Kolbenbewegung auftretenden wechselseitiggen hohen Drücke keine den guten Wärmeübergang hindernden Luftspalte entstehen können.In the two-metal piston according to the present invention, the outer, relatively thin-walled piston part by Flacbgewinde with the two-part Piston core directly connected, which at the same time the two bearing shells for the known ball joint forms the connecting rod. The core can with its upper Part cast into the piston and the other part of the core in the piston by thread be attached. In this configuration of the two-metal piston, a rigid one Connection between the sheath and the core achieved. This is a guarantee for the good Heat transfer given, in particular directly from the piston crown and piston skirt takes place in the core and also in the connecting rod. The piston still owns because of that Use of the piston core made of heat-conductive metal as a bearing socket the peculiarity, that the outer bearing shell of the piston core into the one containing the piston ring grooves Wreath is backward secured and thus at the same time the inner bearing shell of the piston core secures. This connection still offers the possibility of 'the To make the piston crown relatively thin-walled, because the bearing shell forms Core is correspondingly strong, so that in particular the one on the piston crown in fast especially in the high core dimensions and the connecting rod that occurs would never be can be directed. In addition, there is the advantage that the intimate Contact pressure between the individual piston tires as a result of the piston movement occurring alternating high pressures do not impede the good heat transfer Air gaps can arise.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im senkrechten Schnitt durch einen Kolben dar.The drawing represents an embodiment of the invention in the vertical Section through a piston.

Der Kolben a besteht aus Gußeisen oder aus Stahl. Kopf und Mantel des Kolbens haben eine verhältnismäßig dünne Wandung, wogegen der die Kolbenringe aufnehmende Kranz a' wesentlich stärker bemessen ist. In diesen Kolben ist der Kern c, d aus Aluminium o. dgl. eingesetzt.The piston a is made of cast iron or steel. The head and jacket of the piston have a relatively thin wall, whereas the ring a 'which receives the piston rings is dimensioned to be considerably larger. The core c, d made of aluminum or the like is inserted into this piston.

Der innere Kern bildet das Lager für die Kugelzapfenverbindung b der Pleuelstange und besteht aus den beiden Teilen c und d, die in den Gußeisenkolben eingesetzt sind, und zwar mit einem äußeren Gewinde, das in das innere Gewinde innerhalb des Kolbenringkranzes eingreift. Das zur Anwendung kommende Gewinde hat zweckmäßig rechteckigen Querschnitt, wodurch die einzelnen Teile dicht miteinander verbunden werden können. Dieses Gewinde hat den zusätzlichen Vorteil, daß es wohl in axialer Richtung völlig dicht schließt, jedoch eine leichte seitliche Bewegung, also ein gewisses Atmen der Kolbenteile zuläßt, um die verschiedenen Dehnungswerte der Metalle auszugleichen. Der obere Kernteil C kann mit seiner Bodenflädlie an der äußeren Bodenfläche des Gußeisenkopfes anliegen -oder auch einen geringen Abstand von ihm haben. Der eine Kernteil d besitzt einen Ansatz, mit dem er in die entsprechende Aussparung des anderen Teils c eingreift. Es kann jedoch auch jede gleichwertige Anordnung Anwendung finden.The inner core forms the bearing for the ball and socket connection b of the connecting rod and consists of the two parts c and d, which are inserted into the cast iron piston, with an external thread that engages the internal thread inside the piston ring collar. The thread used has an expediently rectangular cross-section, so that the individual parts can be tightly connected to one another. This thread has the additional advantage that it closes completely tightly in the axial direction, but allows a slight lateral movement, that is, a certain breathing of the piston parts, in order to compensate for the different elongation values of the metals. The upper core part C can rest with its bottom surface on the outer bottom surface of the cast iron head - or also have a small distance from it. One core part d has an approach with which it engages in the corresponding recess of the other part c. However, any equivalent arrangement can also be used.

Die Umfangsberührung zwischen Kern und Kolben kann sich axial über die ganze Länge des Kolbenringkranzes erstrecken. Es ist be-- kannt, daß annähernd 8o 11/0 der dem Kolbenboden mitgeteilten Wärme durch den Kolbenringkranz abgeleitet werden. Die Umfangsberührung kann sich jedoch nur auf einen Teil,der axialenLänge desKolbenringkranzes ,erstrecken oder auch auf eine größere Länge, wenn es gewünscht ist. In anderen Fällen braucht der obere Kolbenkern nicht mit Gewinde einzugreifen, sondern er kann mit Kolben-ringen versehen sein, welche sich gegen die innere Fläche des äußeren Kolbens legen. Ein solcher innerer Kolbenkern 'kann dann, wie oben erläutert, durch den in den äußeren Kolben einge#schraubten inneren Kolbenteil d gehalten sein.The circumferential contact between the core and the piston can extend axially over the entire length of the piston ring rim. It is sawn - known that approximately 11/0 8o of the provided heat from the piston crown are derived by the piston ring rim. However, the circumferential contact can only extend over part of the axial length of the piston ring rim, or over a greater length if so desired. In other cases, the upper piston core need not be threaded, but can be provided with piston rings which rest against the inner surface of the outer piston. Such an inner piston core can then, as explained above, be held by the inner piston part d screwed into the outer piston.

Bei einer abweichenden Ausführung kann der obere Teil des inneren Kernes in den Kolben eingegossen sein, der dem ersteren dann als Form dient. Auch kann der innere Kernteil d auf denZapfenteil c geschraubt sein, anstatt daß er in den Kolben eingeschraubt ist, wie dargestellt.In a different embodiment, the upper part of the inner core can be cast into the piston, which then serves as a mold for the former. Also, the inner core part d can be screwed onto the pin part c instead of being screwed into the piston as shown.

Es ist jedoch ersichtlich, daß die vorbeschriebenen Einzelheiten der Bauart -nur zur Erläuterung gegeben sind und keine Ab- grenzung bedeuten sollen.It is apparent, however, that the above details of the design are given -only to be illustrative and are not intended to delimitation.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Zweimetallkoiben for internal combustion engines with an existing cast iron or steel bottom and jacket and an inserted therein for heat dissipation inner core of aluminum or other metal of high Wärmeleitfähigkei ', t characterized in that the outer thin-walled piston part (a) by a flat thread with the two-piece piston core ( c, d) is directly connected, which at the same time forms the two bearing shells for the known ball joint (b) of the connecting rod.

2. Piston according to claim i, characterized in that the core with its upper part (c) is cast into the piston and the other part (d) of the core is fastened by thread.