DE742969C

DE742969C - Leichtmetallkolben fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE742969C
Application number: DESCH124591D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Kraemer
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1942-04-05
Filing date: 1942-04-05
Publication date: 1944-05-27

Description

Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen Leichtmetallkolben haben im allgemeinen den Nachteil, daß sie in glattschaftiger Ausführung, insbesondere bei .ruhig laufenden Motoren, nicht mit einem derartig .engen Spiel eingebaut werden können, (daß ihr Schaft vollkommen klapperfrei läuft. Um diesen Nachteil zu beheben, ist eine große Anzahl verschiedenartiger' Kolbenausführungen bereits praktisch erprobt und eingebaut worden. Es ist ferner auch bekannt, Kolben am .Schaft längs und quer zu schlitzen. Auch glattschuftige Kolben ohne Durchbrüche mit U-förmig geschlitzten Mantelflächen am tragenden Kolbenschaft sind schon .durchgebildet -worden. Alle diese Kolben wiesen jedoch den Nachteil auf, daß sie insbesondere infolge der Eigenart der benutzten Aluminiumlegierungen im betriebswarmen Zustand sich bleibend derart verformen, daß nach geraumer Zeit ein klapperfreier Lauf nicht mehr gewährleistet werden konnte. Die Schaftteile, die vorwiegend auf der entlasteten Seite des Kolbens geschlitzt sind, fallen nämlich ein, da sie während des Betriebes ihre Elastizität verlieren. Das Unvermögen, eine federnde Beanspruchung-dauernd aufzunehmen, ist in der Hauptsache darauf zurückzuführen, daß der Teildes Kolbenschaftes, ,der am höchsten beansprucht ist, auch zumeist in der Höhe des Kolbenbolzenauges zu heiß wird und die Kolben daher nach einiger Zeit ihr elastisches Arbeitsvermögen, das durch eine Wärmeh-ehandlung des Kolbenwerkstoffes besonders hervorgabracht'wurde; verlieren.
U-förmig geschlitzte Kolben, also solche mit einem einseitig federnden Gleitschuh, .der vom Kolbenkopf durch einen Schlitz getrennt ist, haben den Vorteil, daß sie die am höchsten beanspruchten Stellen bei ,der elastischen Verformung in einem Gebiet aufweisen, das nicht mehr unzulässig ;heiß wird. Weiterhin wird ,durch die Federwirkung :des Schaftes oberhalb des Kolbenbolzens unter dem Ringteil das kleinstmögliche Spiel erreicht. Hierdurch ist ein vollkommen ruhiger Lauf des Kolbens erzielbar.
Dennoch zeigten sich Nachteile insofern auch bei diesen Kolben, als bei der Gefahr einer leichten Überbeanspruchung das geringe Laufspiel unterhalb des Ringteiles verloren g ing.
Dieser Mangel wird erfindungsgemäß bei Leichtriietallkolben für Brennkraftmasc:hinen mit einseitig federndem Gleitschuh, der vom Kolbenkopf durch einen Schlitz getrennt ist und dessen am höchsten auf Biegung beanspruchte Stelle unterhalb des Kolbenbolzenauges liegt, dadurch behoben, daß an dieser Stelle am Gleitschuh eine besondere Rattd-@:errippung vorgesehen ist, die sich sowohl zum geschlossenen Schaftteil als auch zum Kolbenbolzenauge hin erstreckt. Auf diese Weise wird ein so großes Trägheitsnionient erhalten, daß der Kolben auch im betri.ebswarinen Zustand keine bleibende Verformung mehr erfährt. Der Querschnitt des Schaftes ist an der am höchsten beanspruchten Stelle so gestaltet, daß die elastische Verformung des Kolbenschaftes unterhalb des Ringteiles nur noch so groß wird, daß hierdurch eine unzulässig hohe Temperaturdehnung des Kolbenwerkstoffes ini betriebswarmen Zustand ausgeglichen -,werden kann.
Die wenig hoch beanspruchte Seite des Kolbenschaftes, die beim Aufwärtsgang lediglich die Kräfte aufzunehmen hat, die durch den Kompressionsdruck entstehen, ist federnd ausgebildet. Die in den Kolbenwerkstoff aufzunehmende Federungsarbeit wird bei der Verwendung insbesondere von hoch siliciumhaltigen Leichtmetallwerkstoffen, die auch gleichzeitig eine sehr gute `Varinliärte aufweisen, so gering gehalten, daß dieselbe in einem entsprechend bemessenen Querschnitt des Kolbenschaftes dauernd aufgenommen wird. Um .dies zu erreichen, ist weiterhin die Schaftunterkante des Kolbens verhältn.isiniil.iig fest und kräftig ausgebildet. Das Kolbenbolzenauge ist durch eine starke Verrippung, die zum Teil doppel-T-förinig ausgeführt wird, mit dem Schaftunterteil verh.unden.
Die Abbildungen stellen ein Ausführungsbeispiel dar.
Die Abb. i zeigt einen Kolben teils im Schnitt, teils in Ansicht längs zum Kolbenbolzen.
Die Abb. -a veranschaulicht denselben Kolben, jedoch um go° gedreht, ebenfalls teils in Ansicht, teils im Schnitt.
Die Abb. 3 läßt einen Schnitt in Richtung A-B quer zum Kolbenschaft durch die elastische Schafthälfte erkennen.
Der nicht federnde Teil a des Kolbenschaftes, der in Abb. i und 2 im Schnitt dargestellt ist, bildet mit dem Ringteil ein Ganzes. Der Wärinefließquerschnitt ist so bemessen, daß der größte Teil der nicht von den Kolbenringen abgeführten Wärme auf den mit guter U-ärmeüberleitung an der Zylinderwand anliegenden tragenden Teil des Kolbenschaftes abgeleitet «>erden kann.
Das Kolbenbolzenauge ist durch Rippen b finit dem Kolbenoberteil verbunden. Der Schaft selbst ist durch rechtwinklig zur Schaftlängsachse geführte Rippen c mit dein Kolbenbolzenauge und der elastische Teil d des Kolbenschaftes durch besonders kräftige Rippen e mit dem Schaftunterteil und dem Kolbenbolzenauge verbunden und durch einen Querschlitz f von dem Ringteil getrennt.
Durch die Rippen e wird dem Kolben ein genügend großes Trägheitsmoment an der Cbergangsstelle des federnden Schaftteiles in den geschlossenen Teil des Schaftes, der unterhalb des Kolbenbolzenauges liegt, gegeben. Unterhalb des Kolbenbolzenauges ist ferner der Querschnitt g doppel-'f-förmig ausgebildet. Hierdurch wird nicht nur eine gute Verbindung zwischen dein Auge und dem geschlossenen Schaftunterteil hergestellt, sondern auch der Verlauf der Rippe e zum Schaft einerseits und zum Kolbenbolzena.uge andererseits an der Stelle lt, so ausgebildet, daß auch liier keine Spannungsspitze auftreten kann, die etwa eine bleibende Formveränderung rles federnden Schaftes d hervorrufen würde.
Der Kolben ist im Ausführungsbeispiel als 1#ensterkolben dargestellt. Die Fenster i sind links und rechts neben den Kolbenbolzenaugen vorgesehen. Da jedoch auf der Seite fles Kolbenschaftes, die den Normaldruck auf die Zvlinderwand weiterleitet, ein Fenster nicht unbedingt erforderlich ist, kann er auch einseitig ausgeführt werden, so daß die vorgesehene starke Verrippung zur Aufrechterhaltung der Elastizität des federnden Schaftteiles nur an dieser Seite des Kolbenschaftes vorgesehen wird. Die geschlossene Schaftseite könnte in- diesem Fall auch vollkommen ohne jede Verrippung im Innern ausgeführt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Leichtmetallkolben für Breimkraftniaschinen mit einseitigem, federndem Gleitschuh, der vom Kolbenkopf durch einen Schlitz getrennt ist und dessen am höchsten auf Biegung beanspruchte Stelle unterhalb des Kolbenbolzenauges liegt, dadurch gekennzeichnet, daß an dieser Stelle am Gleitschuh eine besondere Randverrippung (e) vorgesehen ist, die sich sowohl zum geschlossenen Schaftteil als auch zum Kolbenbolzenauge hin erstreckt.
2. Leichtmetallkolben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur die federnde Schaftseite einseitig verrippt ist und die den Normaldruck aufnehmende Seite des Kolbenschaftes geschlossen ohne Fenster ausgeführt wird. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift ...... Nr. 630 441; französische - ...... - 7o1939