DE740323C

DE740323C - Kolbenring aus Gusseisen oder Stahl mit einer oder mehreren Einlagen in der Laufflaeche

Info

Publication number: DE740323C
Application number: DEG100850D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Siebel
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1939-10-27
Filing date: 1939-10-27
Publication date: 1943-10-16

Description

Kolbenring aus Gußeisen oder Stahl mit einer oder mehreren Einlagen in der Lauffläche Gegenstand der Erfindung ist ein Kolbenring, insbesondere für Brennkraftmaschinen, aus Gußeisen oder Stahl mit einer oder mehreren Einlagen in der Lauffläche. Es sind bereits Kolbenringe mit solchen Einlagen bekanntgeworden, bei denen die Einlagen aus einem Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften bestanden, also z. B. aus Bronze, Lagermetalls Zink, Kupfer, Graphit oder ähnlichen WerkstofEen. Diese Einlagen sollten verhältnismäßig rasch verschleißen und dabei eine gute Gegeniauffläche an der Zylinderwand erzeugen, so daß dann, wenn der eigentliche Kolbenringwerkstor'f mit ihr in Berührung kommt, jede Gefahr des Fressens beseitigt ist. Zu dem gleichen Zwecke wurden auch schon Einlagen aus Kunststoffen vorgeschlagen. Man .hat ferner schon Kolbenringe hergestellt, bei denen die ganze Lauffläche aus einem weichen, sich leicht abnutzenden Metall beständ, z. B. aus Weißmetall auf einem GuB-eisenkörper.
Es ist auch bereits bekannt, auf Brenn kraftmaschinenkolben aus einer Magnesiumlegierung eine Aluminiumschicht aufzubringen, um den Verschleißwiderstand des Kolbens zu .erhöhen. Dabei wurde die bekannte Tatsache ausgenutzt, daß die Verschleißfestigkeit von Aluminium höher 'ist als die des Magnesiums, ohne daß doch damit die Erkenntnis gegeben war, daß die Verschleißfestigkeit von Leichtmetallegierungen auch besser als die von Gußeisen oder sogar Stahl sein kann. Zwar sind auch ganz aus Leichtmetall hergestellte Kolbenringe bekannt, die aber keine genügende Eigenspannung besitzen und'außerdem geringere Spannungsbeständigkeit haben als Kolbenringe aus Gußeisen, was vor allem bei den ziemlich hohen Temperaturen in Brennkraftmaschiüen nachteilig ist.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, daß die Laufflächeneinlage in dem Kolbenring aus Gußeisen oder Stahl aus einer Leichtmetallegierung besteht, die verschleißfester ist als der Kolbenringwerkstoff. Als Beispiel solcher an sich bekannter Legierungen geben: wir die folgenden an:

3,ß -4,20o Cu

1,3 -1,60i0 Mg

0,3 % Fe

1,8--2,20,0 Ni

Rest Aluminium

oder 1,501o Cu

13,001o Si

I,00% Mg

1,o0/0 Ni

Rest Aluminium.

Durch die Erfindung wird also eine den bekannten Laufflächeneinlagen geradezu entgegengesetzte Lösung vorgeschlagen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die bekannten Einlagen, aus Weichmetall o. dgl., die sich schnell abnutzen, zwar verhältnismäßig rasch eine gute Gegenlauffläche schaffen, daß aber der Ring selbst trotzdem rasch weiter verschleißt, da sich die Verschleißfestigkeit auch des Gußeisenkörpers nach dem Verschleißwiderstand der Einlage richtet, also bei den bekannten Ringen sich verminderte. Bei den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einlagen mit höherem Verschleißwiderstand als der Grundwerkstoff richtet sich der Verschleiß des gesamten Ringes ebenfalls nach dem des Einlagewerkstoffes, der Ring verschleißt also, wie die Praxis und ausgedehnte Versuche erwiesen haben, -langsamer als Ringe ohne solche Einlagen.
Der Nachteil der geringen Spannmöglichkeit von ganz aus Leichtmetall bestehenden Kolbenringen ist bei :dem Ring gemäß der Erfindung unter Wahrung des Vorteils der guten Laufeigenschaften von Leichtmetall beseitigt, da als Spannungsträger ein .bewährter Kolbenringwerkstoff genommen werden kann, z. B. ein Gußeisen bestimmter, an- sich bekannter Analyse, das die Spannung gut hält.
Die Vorteile,der Leichtmetalleinlage gemäß der Erfindung werden dann besonders deutlich, wenn die Einlage etwas aus der Lauffläche vorsteht. Da dann die axiale Höhe des zunächst mit der Zylinderwand in Berührung kommenden Teiles geringer ist als die axiale Höhe des ganzen Kolbenringes, ist die spezifische Flächenpressung an der Berührungsstelle zwischen Zylinder und Kolbenring in der Einlaufzeit entsprechend groß, so daß der Ring von vornherein gut abdichtet und. dadurch das Einlaufen beschleunigt. Dieser Vorteil lädt sich dadurch steigern, daß die .verschleigfestere Einlage auf ihrer mit .der'.Zylinderwand in Berührung kommenden :Fläche in an sich bekannter Weise Drehrillen `aufweist.
In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei. Ausführungsbeispielen erläutert. Der Kolbenring besteht aus zwei Ringen, die fest miteinander verbunden sind, nämlich dem im Querschnitt Uförmigen Ring i aus einem Sondergußeisen und dem Kolbenring 2 aus einer Leichtmetallegierung, die den ringförmigen U-Raum des Ringes i füllt.
Damit dieser verschleißfestere Werkstoff möglichst rasch so weit einläuft, daß der Kolbenring 2 eine einwandfreie Abdichtung bewirkt, steht die Einlage in Abb. i und 2 etwas vor. In Abb. i ist sie außerdem auf ihrer Lauffläche mit Drehriefen 3 versehen.
Mit diesen Ausführungen ist natürlich der Erfindungsgedanke noch nicht erschöpft. Es wäre z. B. ohne weiteres denkbar, die Einlage gegenüber dem Grundwerkstoff zurücktreten zu lassen, so daß sie im Anfang beim Einlaufen des Ringes mit der Zylinderwand noch nicht in Berührung kommt. Weiter würde auch eine Ausführung unter die Erfindung fallen, die neben den bekannten, weniger verschleißfesten Einlagen aus Bronze o. dgl. noch eine oder mehrere verschleißfestere Einlagen im selben Kolbenring vorsieht, etwa derart, daß die Bronzeeinlagen auf der Gegenlauffläche einen guten Laufspiegel erzeugen und dabei natürlich sehr rasch gut dichten, worauf dann nach deinem bestimmten Verschleiß dieser Einlagen erst die verschleißfesteren Einlagen die Zylinderwand berühren und nun den Verschleiß des gesamten Ringes bestimmen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kolbenring aus Gußeisen oder Stahl mit einer oder mehreren Einlagen iri der Lauffläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage aus einerLeichtmetallegierung besteht, die verschleißfester ist als der Kolbenring«erkstoff.
2. Kolbenring nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage aus der Lauffläche vorsteht.
3. Kolbenring nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfestere Einlage auf ihrer mit der Zylinderwand in Berührung kommenden Fläche in an sich bekannter Weise Drehrillen hat. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften Nr. 651496, 416 171, 326 394 399 455, 598 548 britische Patentschrift Nr. 148o des Jahres 194; amerikanische Patentschrift Nr. 2 035 435; Druckschrift »Technisches über Kolbenringe« von Dipl.-Ing. Hans Mundnrf, Stuttgart 1939, Seite II Ziffer 2.