DE763773C - Leichtmetallkolben fuer Brennkraftmaschinen mit Ringtraeger - Google Patents

Description

• Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit Ringträger Die im Kolbenbau verwendeten Leichtmetalle verlieren mit steigender Temperatur sehr rasch ihre Härte und ihre Festigkeit. Infolgedessen sind die im oberen Teil des Kolbens liegenden Ringnuten in hohem Maße der Gefahr der Verschleißes und des Ausgeschlagenwerdens ausgesetzt. Man hat daher versucht, in den Leichtmetallkolben Ringträger aus Grauguß oder Stahl einzubauen, also aus Werkstoffen, bei denen ein merkliches Nachlassen von Härte und Festigkeit erst in einem viel höheren Temperaturbereich auftritt. Dabei ist man ursprünglich von dem Gedanken ausgegangen, daß solche Ringträger nicht aus einem durchgehenden Schwermetallring zu bestehen brauchen, weil dadurch das Gesamtgewicht des Kolbens stark vergrößert wird, also ein wesentlicher Vorteil des Leichtmetallkölbens, sein leichtes Gewicht, verlorengeht. Daher wurden zuerst nur mehrere Teilstücke aus Schwermetallen in den oberen Kolbenteil eingegossen und in diesen Teil des Kolbens die Ringnuten eingestochen. Diese Lösung hat nicht befriedigt, weil die einzelnen, nicht untereinander verbundenen eingegossenen Teilstücke aus Schwermetall ihre Lage unter dem Wärmewachstum des Kolbens gegeneinander verschieben.
• Daher wurde später ein vollständig durchlaufender Ring aus Sch-,vermetall, vorzugsleise aus Grauguß oder Stahl vorgesehen. Hierbei treten andere Schwierigkeiten auf, welche darin bestanden, daß einmal das große Gewicht dieser Ringträger im hohen Drehzahlbereich hohe Massenkräfte verursacht, welche den Ringträger im Leichtmetallgrundkörper lockern. Ferner verursachen die verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden zusammengegossenen Werkstoffe Spannungen in ihren Trennflächen, welche sich ebenfalls in einer Lockerung des Ringträgers im Leichtmetallgrundkörper aus-,virken. Es wurde zwar versucht, durch geeignete Auswahl von Werkstoffen sowohl für den Ringträger als auch für den Leichtmetallkörperübereinstimmung in den beiderseitigen Ausdehnungskoeffizienten zu erzielen und damit die genannten Schwierigkeiten zu beheben, jedoch konnte auf diesem Wege der grundsätzliche -Nachteil des hohen Gewichtes dieser Ringträger nicht behoben «-erden. Auch dadurch, daß man den massiven Ringträger aus Schwermetall mit radial gerichteten Einschnitten versehen hat, um das Gewicht etwas zu verringern und die Nachgiebigkeit des Ringträgers zu verbessern., konnten die obenerwähnten ,Yachteile nicht grundsätzlich behoben werden. Die Herstellung solcher elastisch verformbarer Ringträger ist zudem infolge der notwendigen Dreh-und Fräsarbeit verhältnismäßig umständlich und teuer.
• Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß erstens der Ringträger nicht massiv ausgeführt zu werden braucht, weil die Versteifung und Verfestigung des oberen Kolbenteils auch durch einen nicht massiv ausgeführten Ringträger gewährleistet bleibt. Zum zweiten bietet ein nicht massiv ausgeführter Ringträger hinsichtlich seines Gewichtes Vorteile, welche im Leichtmetallkolben ausschlaggebend werden können. Zum dritten kann ein nicht massiv ausgeführter Ringträger so gestaltet werden, daß er auch in radialer Richtung in solchem Maße elastisch nachgiebig ist, daß die verschiedenen Wärmedehnungskoeffizienten des Ringträgerwerkstoffes und des Leichtmetallwerkstoffes sich nicht mehr gegenseitig in unzulässig hohen Spannungen zwischen beiden Körpern auswirken.
• Auf Grund dieser Erwägungen ist der elastisch verformbare Ringträger gemäß vorliegender Erfindung so ausgeführt, daß er aus einem «-ellen- oder zickzackförmig verlaufenden geschlossenen Band aus Stahl oder Eisen besteht.
• Die Vorteile der nach der Erfindung ausgebildeten Ringträger bestehen gegenüber den bekannten vor allem in der großen tangentialen und auch radialen -Nachgiebigkeit bei genügender Festigkeit und Härte der Gesamtkonstruktion, so daß eine Lösung -zwischen dem Ringträger und dem Kolbengrundmetall mit großer Sicherheit ausgeschlossen ist, ferner in dem sehr geringen Gewicht von weniger als 50°1a im Vergleich mit bekannten Ringträgern aus Schwermetall. Auch ist die Herstellung der nach der Erfindung ausgebildeten Ringträger sehr einfach, da der Ringträger z. B. auf einer Biegemaschine aus Stahl- oder Eisenband in einem Arbeitsgang fertiggestellt werden kann. Jedoch kann der ,ti-ellenförmige Ringträger auch durch Guß, beispielsweise in Stahlguß hergestellt «-erden. Die einfache Herstellung des Ringträgers isst besonders für die Massenherstellung von Kolben wertvoll.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Gestaltung und Anbringung eines nach der Erfindung ausgebildeten Ringträgers dargestellt.
• Fig. i und 2 zeigen in senkrechtem Schnitt und in einem Ouerschnitt C-D durch die rechte Hälfte einen Kolben i mit einem Ringträger 2, der für sich in Fig. 3 in einer Ansicht schräg von oben dargestellt ist. Der in Fig. i gezeigte senkrechte -Schnitt ist im Winkel nach A-B in Fig.2 geführt und aufgeklappt dargestellt.
• Der von einem gewellten, geschlossenen Band gebildete Ringträger 2 wird vorgewärmt in die zum Gießen des Kolbens dienende Kokille eingelegt und beim nachfolgenden Guß umgossen. Später werden die Ringnuten d. ausgedreht. Die in Fig. 2 mit 3 bezeichnete Fläche stellt eine der seitlichen Anlageflächen im Ringträger für die oberen und unteren Flanken der nicht gezeichneten Kolbenringe dar, die in den nachträglich eingestochenen Ringnuten .I liegen. Diese vom Ringträger 2 gebildeten Anlageflächen 3 sind groß genug, um auftretenden Verschleiß in der Flanke der Ringnut wirksam zu verhindern; sie können beliebig vergrößert oder verkleinert werden, je nachdem der Abstand von N#\'ellental zu Wellental des Ringträgers vergrößert oder verkleinert wird.
• Der Ringträger ist radial und tangential so nachgiebig, daß er die größereLängendehnung des ihn umgebenden Kolbenwerkstoffes mitmacht, ohne sich von diesem zu lösen. In dem Ringträger kann eine beliebige Anzahl von Kolbenringen angeordnet tverden. vorzugsweise jedoch nur die dem Verbrennungsraum am nächsten liegenden beiden Ringe.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit elastisch verformbarem Ringträger aus Schwermetall, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringträger (2) aus einem wellen- oder zickzackförmig verlaufenden geschlossenen Band aus Stahl oder Eisen besteht. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Französische Patentschriften Nr. .f55 539, 758772-