DE767039C

DE767039C - Leichtmetallkolben fuer luftgekuehlte Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE767039C
Application number: DEA95407D
Authority: DE
Inventors: Hans Gmoehling
Original assignee: Aluminiumwerke Nuernberg GmbH
Current assignee: Aluminiumwerke Nuernberg GmbH
Priority date: 1942-04-09
Filing date: 1942-04-09
Publication date: 1951-07-26

Description

Leichtmetallkolben für luftgekühlte Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Leichtmetallkolben für luftgekühlte Brennkraftmaschinen. Solche Kolben bestehen ihrem Aufbau nach meist aus zwei Hauptteilen, erstens aus dem Kolbenkopf, der die Kolbenringe trägt und an den mittels Rippen die Bolzennaben angehängt sind, und zweitens aus dem Kolbenschaft, der den Kolben führt. An diesen Kolbenschaft werden besondere Anforderungen gestellt. Er muß die quer gerichteten Kräfte aufnehmen und -#vird außerdem im hohen :Maße für die Wärmeübertragung aus dem Kolbenboden sowie zur Abdichtung gegen durchstreichendeVerbrennungsgase herangezogen. Daher muß ein möglichst gleichmäßiges Anliegen des Kolbenschaftes an die Zylinderwand im Betrieb angestrebt werden.
Um dieses Ziel zu erreichen, hat man den Kolbenschaft vielfach ziemlich dünnwandig ausgebildet, so daß er eine gewisse. Verformbarkeit besitzt und sich allseitig gleichmäßig anlegen kann. Diese Maßnahme führt aber nur unvollkommen zum Ziel, weil derKolbenschaft in sich zu weich wird und nach einiger Betriebszeit an manchen Stellen einzufallen beginnt. Ein Aufschlitzen des Kolbenmantels kann zu dem gleichen Mißstand führen. Man ist daher dazu übergegangen, den an sich schwach ausgebildeten Kolbenschaft an seinem unteren Rande zu versteifen. Eine solche Vers s teifung hat man bei bekannten Leichtmetallkolben beispielsweise durch am unteren Kolbenrand ringsum laufendeRippenbewirkt. Diese gleichmäßige Randverstärkung des Kolbenschaftes erreicht aber nicht in vollem Umfange den gewünschten Zweck, weil im Kolben unter dem Einfluß der Wärme uügleichmäßige Wachstumsverhältnisse auftreten, so daß auch der 'ringsum an seinem unteren Rande verstärkteKolbenschaftwiederum an gewissen Stellen zum Anliegen kommt, während andere Stellen zurückbleiben.
Man hat daher an Stelle einer gleichmäßig ringsum laufenden Verstärkungsrippe auch schon örtlich begrenzte und ungleichmäßigam Rande des Kolbenschaftes verteilte Werkstoffanhäufungen vorgesehen, z. B. in Form von zahlreichen kurzen Blöckchen aus dem Kolbenwerkstoff. Diese stellen aber eine unenv ünschte Belastung des Kolbens dar, ohne infolge der zahlreichen, zwischen je zwei Blöckchen bis zur inneren Kolbenwandung reichenden Einschnitte eine wirksame Randversteifung zu gewährleisten. Bei einer anderen bekannten Ausführung sind unterhalb jeder der beiden Bolzennaben in der Nähe des unteren Schaftrandes je eine Werkstoffanhäufung vorgesehen, die mit der darüberliegenden Nabe durch je eine senkrechte Rippe verbunden ist. Die Anhäufungen haben in diesem Falle die Form von verlaufenden horizontalen Rippen, von denen jede ohne Unterbrechung einen Kreisbogen von etwa i2o bis 130 Winkelgraden umfaßt.
Diese bekannten Bauformen der Randverstärkungen haben sich jedoch unter den besonderen Anforderungen, die im praktischen Betrieb an die Kolben von luftgekühlten Brennkraftmaschinen gestellt werden, nicht bewährt. Durch umfangreiche Versuchsreihen wurde ermittelt. daß es bei Kolben für luftgekühlte Motoren auf ein bestimmtes Breitenmaß der Werkstoffanhäufungen und auf deren besondere Ausbildung und Anordnung in hohem Maße ankommt. um eine zu. starke Versteifung des unteren Kolbenrandes zu vermeiden, die in luftgekühlten Motoren leicht zu einem Fressen der Kolben führt.
Auf Grund dieser Erfahrungen ist bei dem nach der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Leichmetallkolben die Verstärkung des unteren Schaftrandes so ausgebildet, daß neben je. einer am Schaftrand unterhalb jeder Bolzennabe angeordneten Werkstoffanhäufung, deren Breite der N abenbreite entspricht und die gegebenenfalls mit der darüberliegend.en Bolzennabe durch eine Rippe verbunden ist, beiderseits nur je eine weitere kleinere Werkstoffanhäufung in der Weise vorgesehen ist, daß jede Gruppe von drei Verstärkungen innerhalb eines Kreissegments liegt, welches einerseits von einer Sehne und andererseits von einem Bogenabschnitt des Kolbenumfanges begrenzt ist, dessen Pfeilhöhe etwa der Länge der Bolzennabe entspricht. Die so ausgebildeten Kolben haben sich in luftgekühlten Motoren unter den härtesten Beanspruchungen bewährt.
In der Zeichnung ist ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Kolben dargestellt. Fig. i zeigt den Kolben in senkrechtem Schnitt: Fig.2 zeigt den Kolben von unten gesehen.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist ein Kolben von der Bauart. bei welcher die Bolzenaugen 2 durch Rippen i mit dem Kolbenboden verbunden und gleichzeitig mit dem Kolbenschaft vergossen sind. Entlang des unteren Schaftrandes befinden sich Werkstoftanhäufungen,4 und 3. Die Anhäufungen. liegen unterhalb der Naben 2 und entsprechen ungefähr der Breite dieser Taben. Sie sind mit den Nahen 2 durch senkrechte Rippen 3 verbunden. Beiderseits der Aussteifungen .f liegen in der Nähe des unteren Schaftrandes je eine weitere Werkstoffanhäufung 5, die sich aber nur so weit erstrecken. daß sämtliche Werkstoffanhäufungen 4 und ; in Kreissejmenten liegen, welche einerseits von einer die inneren Nabenenden berührenden Sehne und anderseits von einem Bogenabschnitt des Kolbenumfanges begrenzt sind. dessen Pfeilhöhe etwa der Länge der Bolzennaben entspricht.
Die unterbrochenen und nur an gewissen Teilen des Kolbenumfanges angeordneten Aussteifungen ergeben bei der oben angegebenen und. aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführung hinsichtlich der Elastizität erliehliclie Vorteile gegenüber den bekannten Schaftversteifungen. Man erhält nach der Erfindung einen Kolbenschaft, welcher an der Habenseite eine verhältnismäßig große Steifigkeit, aber doch noch eine gewisse Elastizität aufweist, während der Schaft auf der Druck-und Gegendruckseite eine große Elastizität besitzt, die es gestattet, daß der Kolben sich im Betriebe der Zvliiiderwand in der erwünschten Weise anpaßt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Leichtmetallkolben für luftgekühlte Brennkraftmaschinen mit durch örtlich berenzte Werkstoffanhäufungen untere5 halb der Naben verstärktem unteren Schaftrand, dadurch gekennzeichnet, daß neben je einer am Schaftrand unterhalb jeder Bolzennabe angeordneten Werkstoffanhäufung, deren Breite der Nabenbreite entspricht und die gegebenenfalls mit der darüberliegenden Bolzennabe durch eine Rippe verbunden ist, beiderseits nur je eine weitere kleinere Werkstoffanhäufung in der Weise vorgesehen ist, daß jede Gruppe von drei Verstärkungen innerhalb eines Kreissegments liegt, welches einerseits von einer Sehne und anderseits von einem Bogenabschnitt des Kolbenumfanges begrenzt ist, dessen Pfeilhöhe etwa der Länge der Bolzennabe entspricht. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Nr. 5o9 I99 ; französische Patentschrift Nr. 76o 523; USA.-Patentschrift Nr. 2 i8o 521.