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Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit Schwermetalleinlagestreifen
Die Erfindung betrifft einen Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit zwei
vom Kolbenkopf durch Querschlitze oder Durchbrechungen getrennten Manteltragflächen,
zwischen denen sich auf jeder Nabenseite ein Schwermetallstreifen erstreckt.
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Die Schwermetallstreifen, die gegenüber dem Kolbenwerkstoff einen
wesentlich geringeren Ausdehnungskoeffizienten haben, sollen im Betriebszustand
dehnungshemmend auf den Kolbenmantel einwirken, mit dem Ziel, daß der Kolben mit
geringern Spiel eingebaut werden kann, ohne daß sich während des Betriebes bei Erwärmung
des Kolbens Betriebsstörungen ergeben. Eine weitere Aufgabe der Schtvermetallstreifen
besteht darin, die Festigkeit des Kolbenkörpers gegen die im Betrieb auftretenden
DruckbeanspruchiLingen zu erhöhen.
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Es sind bereits Kolben bekanntgeworden, bei denen sich die dehnungshemmenden
Schwermetalleinlagestreifen entweder nur oberhalb oder nur unterhalb der Nabenbohrung
erstreckten. Es hat sich nun gezeigt, daß diese Anordnung der Einlagestreifen den
Nachteil haben kann, daß deren dehnungshemmende und versteifende Wirkung sich im
wesentlichen nur im oberen bzw. unteren Teil des Kolbenschaftes äußert und daß die
Kolben deshalb ballig werden und die genaue
Führung im Zylinder
verlieren. Die oberhalb der Nabenbohrun- sich erstreckenden Streifen sind zumeist
in den Nabenabstützungen zum Kolbenboden verankert und deshalb den innerhalb der
Abstützungen während des Betriebes sich auswirkendenWärmc-und Druckbeanspruchungen
ausgesetzt, wodurch ihre die Schaftdehnung regelnde Wirkun noch mehr beeinträchtigt
wird. Bei 9 11 Kolben mit verhältnismäßig kleiner Kompressionshöhe, bei welchen
also die Bolzennaben dicet an den Kolbenkopf anschließen, er-U - zeiten,
die "eben sieh ferner Einbauschwierigl, zumeist konstruktive Veränderungen des Schaftteiles
des Kolbens notwendig machen. Dies bringt deshalb besondere Schwierigkeiten mit
sich, weil die Manteltragflächen einerseits bis zu einem gewissen Grade elastisch,
andererseits aber auch gegen Bruchgefalir versteift werden sollen und weil außerdem
die Forderung nach geringstem Gewicht erfüllt werden MUß.
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Eine weitere bekannte Kolbenkonstruktion sieht Streifeneinlagen vor,
die sich als sog. Breitplatteil oberhalb und unterhalb der Nabenbohrungen erstrecken,
wobei ihre Seitenteile ebenfalls ober- und-unterhalb einer durch die Nabenmitte
gehenden Querschnittsebene auf ihrer 2anzen Länge in den Mante 1-tragflächen vcrankert
sind. Dadurch werden zwar Verformungen des Kolbenschaftes vermieden, dafür muß aber
der Nachteil in Kauf genommen werden, daß die breiteren Streifen höheres Kolbengewicht
ergeben und t# g
daß der Verbrauch an Streifenmaterial unerwünscht hoch wird,
insbesondere deshall), weil die notwendigen Ausstanzungen erheblichen Schrottanfall
mit sich bringen.
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Ferner wurde schon vorgeschlagen, sowohl oberhalb der Nabenbohrun-en
als auch unterhalb voll ihnen Streifeneinlagen anzuordnen, die aegebenenfalls durch
Lingsstege zu einem Rahmen vureinigt wurden. Auch diese Konstruktionen haben den
Nachteil unerwünschten Materialverbrauches. Sie sind auch schwieriger herzustellen,
weil bei voneinander getrennten Streifen mehrfache Festhaltungen innerhalb der Gießeinrichtungen
vorgesehen werden müssen.
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Die Erfindung betrifit eine neuartige Einfügung schmaler Einlagestreifen,
durchwelche die bei den seitheri-en Ausführungsformeii auftretenden Nachteile wirksam
behoben -%Ä-erden. Sie kennzeichnet sich durch die Ver-%vendung bügelförmiger Einlagestreifen,
die d F
ie J olzennaben von unten umfassen und deren in den Manteltragflächen
verankerte Seitenteile oberhall) einer durch die Nabenmitte 'gehenden Querschnittsebenc
beginnen und ich nach unten bis in den Bereich der Ecken der Manteldurchbrechungen
erstrekken. Dabei kann der unterhalb der Nabeiibohrung liegende. Mittelteil der
Einlagestreifen teilweise in die Nabe eingreifen.
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#3ei stark beanspruchten Motorkolben wird neben den sich voll den
Bolzennaben aus seitlich erstreckenden Verbindun-sste-en zum Mantel noch ein Steg
vorgesehen der die Bolzennaben mit der Mitte der bandarti-en Mantelteile zwischen
denTra-flächen verbindet.
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Zur C-Ibertragung besonders hoher Seitenkräfte können all den Streifen
noch Ansätze vor-eselien sein, die sich mit ui-n-ebo-ciieii Eilden gegen die Bolzennaben
abstützen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Motorkolben hälftig in einem parallel zu den Nabenendflächen
-cführten Längsschnitt und hälftig in Seitenansicht, während Abb. 2 &ne Draufsicht
auf einen Einlagestreifen darstellt, wobei in strichpunktierten Linien Ansätzc angedeutet
sind. die in busolideren Fällen vorgesehen werden können.
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Abb. - ist eine Seitenansicht des in Abh. 2 «ezel#-teii
Streifens.
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Die Ringzone i des Kolbens steht über Abstützungen 2 mit den Bolzennaben
3 ill Verbindung. Durch Querschlitzung 4 und Manteldurchbrechungen
5 sind die durch bandartige Mantelteile 6 verbundenen Manteltragflächeii,-
von der Kolbeiiriiig;,#-)nc i ge-Z> JD trennt. Ihre Verbindung mit den Bolzennaben
erfolgt durch Stege 8, die mit voll deii Naben3 zu den bandartigen Mantelteilen
(i führenden Siegen 9 in Verbindung stehen können. Die bügelförmigen Einlagestreifen
io setzen sich aus dem unterhalb der Bolzenbohrung 12 liegenden Mittelteil i i und
den Seitenteilen 13 zusammen, an deren Enden an sich bekannte Abbiegungen 14 zur
besseren Verankerung im Kolbenwerkstoff vorgeschon sind. Auch der mittlere Streifenteil
i i kann zur Verankerung im Stogg mit Ansätzen 15 versehen sein.
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Die senkrechten und waa '-erechteii Begrenzungen de# 2Janteldurchbrechungen
stoßen in den vorztigsi#,eise ausgerundeten Ecken 16 zusammen.
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Zum Zwecke der übertragung bes.)iiders hoher Seitenkräfte, können
die Einlag estreifen io noch mit Ansätzen i-, versehen sein, deren umgebogene Enden
18 gegen die Nabel) 3 abt' z# C
stützbar sind.