DE823076C - Kolbenring aus Leichtmetall - Google Patents

Description

• Kolbenring aus Leichtmetall Als Werkstoffe zur Herstellung von Kolbenringen, insbesondere von solchen für Brennkrafttnaschinen, wurden bis jetzt fast ausschließlich Grauguß und Stahl verwendet. Graugußringe haben vorzügliche Laufeigenschaften, ihre Federkraft ist aber nicht in allen Fällen genügend groß. Stahlringe weisen dagegen eine gute Federkraft auf, dafür lassen aber ihre Laufeigenschaften zu wünschen übrig. Beiden Ringarten gemeinsam ist der Nachteil ihres verhältnismäßig schweren Gewichtes, das insbesondere bei Anwendung dieser Ringe in thermisch hoch beanspruchtenLeichtmetallkolben zum Ausschlagen und zur Zerstörung der Ringnuten führen kann. Ferner ist auch die verhältnismäßig schlechte Wärmeleitfähtigkeit von Eisen und Stahl nachteilig, weil sie den Wärmeübergang vom Kolben zur Zylinderwand erschwert. Es besteht daher schon seit langem der Wunsch nach einem geeigneten Ringwerkstoff, und es ist insbesondere auch die Anwendung von Leichtmetallkolbenringen schon seit langem vorgeschlagen worden, weil man sich von der guten Wärmeleitfähigkeit und dem kleinen spezifischen Gewicht der Leichtmetalle gerade für diesen Verwendungszweck besondere Vorteile versprach. Trotzdem sind Leichtmetallringe in der Praxis bis jetzt nicht benutzt worden, weil sie weder einen genügenden Verschleißwiderstand noch eine genügende Federkraft aufwiesen.
• Den erstgenannten Nachteil kann man in bekannter Weise dadurch beheben, daß man die Laufflächen der Ringe mit einer verschleißfesten Schicht aus Chrom o. dgl. überzieht. Zur Behebung des zweiten Nachteiles wurde in der Patentschrift 7.40 323 vorgeschlagen, einen Leichtmetallring in einen federnden Gußeisen- oder Stahlring einzubetten. Dabei geht jedoch der angestrebte Vorteil der verbesserten Wärmeleitung vom Kolben zum Zylinder verloren, weil gemäß diesem Vorschlag die Wärme im wesentlichen nicht über den Leichtmetallring, sondern über dessen Umhüllung abgeleitet werden muß.
• Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, einen Kolbenring aus Leichtmetall mit einem oder mehreren federnden Elementen aus anderen Metallen so zu kombinieren, daß der Ring mit den federnden Elementen durch Verankerung der letzteren im Leichtmetallwerkstoff eine bauliche Einheit bildet.
• Insbesondere kann man einen oder mehrere federnde ring- oder ringsegmentförmige Schwermetallteile derart in den Leichtmetallkörper einbetten, daß die mit den Kolben in Berührung kommenden Ringflächen mindestens teilweise noch aus Leichtmetall bestehen. Dabei kann das Zusammenbringen der Leichtmetall- und der Schwermetallteile auf irgendeine bekannte Art, z. B. durch Eingießen im Sand-, Kokillen- oder Spritzgußver= fahren, durch Einpressen oder Verschweißen erfolgen, und man kann die gegenseitige Haftung in ebenfalls bekannter Weise dadurch verbessern, daß man die einzufügenden Schwermetallteile vorher mit einem im Ringwerkstoff leicht löslichen oder mit diesem leicht verschweißbaren Überzug versieht.
• Da der Anpreß-drudk der erfindungsgemäßen Ringe im wesentlichen durch die .mit ihnen verbundenen Federn bestimmt ist und da deren geometrische Form mit größerer Freiheit gewählt werden kann als die der Rirqge selbst, besteht nun auch die Möglichkeit, auf verhältnismäßig einfache Weise Ringe herzustellen, deren Anpreßdruck über die ganze Ringlauffläche gleich groß ist, indem man z. B. die Federeinlagen etwa als Körper gleichen Biegewiderstandes ausbildet.
• Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes erhält man beispielsweise dadurch, daß man in einem Leichtmetallring einen oder mehrere ring- bzw. ringsegmenitförmige Einlagen aus rundem oder profiliertem Draht, insbesondere Stahldraht, etwa durch Eingießen einfügt. Dabei können die einzugießenden Drahteinlagen schraubengangartig gestaltet sein. In diesem Falle wird die Herstellung der Ringe im Büchsengießverfahren besonders einfach, weil man dann in die Büchse, aus der die Ringe abgestochen werden sollen, nur eine einzige Einlage in Form einer durchgehenden Drahtwendel einzugießen braucht.
• Den Schlitz sieht man an Ringen mit schraubengangförmigen Drahteinlagen vorzugsweise so vor, daß er im Bereich der Stelle liegt, an der die schraubengangartigen Drahteinlagen die Ringflanken durchdringen bzw. berühren. Man erhält dann im Bereich der Ringstoßenden verliältnismäß'ig dünnwandige Einlagequerschnitte, so d'aß sich die Form der Einlage derjenigen eines Körpers gleichen Biegewiiderstandes nähert.
• Besonders vorteilhaft ist es auch, Schwermetalleinlagen aus einem Metall mit kleinerem Wärmedehnungsheiwe.rt als dem des Ringwerkstoffes mit dem Leichtmetal'lringkörper so zu verbinden, daß sie näher an der Lauffläche als an der Innenfläche des Ringes liegen. In diesem Falle wirken die Ringe als bimetallische Elemente, welche bei Erwärmung die Tendenz haben, ihren Durchmesser zu vergrößern, so daß ein etwaiger durch die Einwirkung höherer Temperaturen verursachter Spannungsabfall dadurch ausgeglichen wird. Eine derartige Bimetallwirkung läßt sich insbesondere auch dann erzielen, wenn man die Laufflächen des Ringes ganz oder teilweise durch eine Schwermetallauflage von entsprechender Stärke bildet.
• Unabhängig von einer solchen zur Bildung eines Bimetallelementes beitragenden Schicht ist es wie bei gewöhnlichen Graugußringen auch bei den erfindungsgemäßen Ringen in vielen Fällen zweckmäßig, die Laufflächen noch mi't einem verschleißfesten Überzug, z. B. in Form einer galvanisch aufgebrachten Chromschicht, zu versehen.
• In der Zeichnung sind zur Veranschaulichung der Erfindung einige Ausführungsbeispiele dargestellt.
• F'ig. i zeigt einen Schnitt durch einen Leichtmetallring i, in welchen eine Einlage 2 ans Stahldraht eingegossen ist. Die Lauffläche des Ringes ist in bekannter Weise mit einer Chromschicht 3 versehen. Fig.2 zeigt einen Schnitt durch eine Leichtmetallbüchse ,I mit einer scliraulr:ngangartig gewundenen Drahteinlage 2, aus welcher durch Abstechen Ringe gemäß Fig.3 hergestellt werden können. Aus Fig.3 ist ersichtlich, daß der Schlitz 5 des Ringes i an der Stelle angebracht ist, an welcher die Drahteinlage 2 angeschnitten, d. h. mit den Ringflanken 6 bündig ist. Die Fig. :f und 5 zeigen im Längs- und Querschnitt einen Ring i, der eine Einlage 2 in Form eines ringförmigen Bleches enthält, in welchem zur besseren Verankerung Aussparungen 7 vorgesehen sind. Beim Beispiel nach Fig. 6 und 7 ist ein ähnliches Blech hochkant so mit (lern Ringkörper i verbunden, daß die Lauffläche des Ringes zum größten Teil durch dieses Blech gebildet ist.
• Die Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung sind selbstverständlich durch die dargestellten Ausführungsbeispiele nicht erschöpft, insbesondere könnte man ein Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7 auch dadurch erhalten, daß man auf den Ring i eine Lauffläche aus Eisen oder Stahl, z. B. im NIetallspritzverfahren, aufbringt.

Claims (7)

1. PATEN TANSI'RCC 11F: i. Kolbenring aus Leichtmetall, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem oder mehreren federnden Elementen aus anderen Metallen derart kombiniert ist, daß der Ring mit den federnden Elementen durch Verankerung der letzteren im Leichtmetallwerkstoff eine bauliche Einheit bildet.
2. 2. Kolbenring nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere federnde ring- oder ringsegmentförmige Schwerrnetallteile derart in den Leichtlnetallringkörper eingebettet sind, daß die mit denn Kolben in Berührung kommenden Ringflächen mindestens teilweise aus Leichtmetall bestehen.
3. 3. Kolbenring nach den Ansprüchen i und a, gekennzeichnet durch eine derartige Gestaltung und Anordnung der federnden Schwermetallteile, daß die Flächenpressung der Lauffläche des Ringes gegen die Zylinderwand über die ganze Ringlauffläche gleich groß ist. .
4. 4. Kolbenring nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Leichtmetallring einer oder mehrere ring- bzw. ringsegmentförmige Einlagen aus rundem oder profiliertem Draht, insbesondere Stahldraht, eingefügt sind.
5. 5. Kolbenringe nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die Drahteinlagen schraubengangartig gestaltet sind.
6. 6. Kolbenring nach Anspruch 5, dadurch ge-,kennzeichnet, daß der Ringschlitz im Bereich der Stelle vorgesehen ist, an welcher die schraubengangartigen Drahteinlagen dsie Ringflanken berühren.
7. 7. Kolbenring nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeik'hnet, daß Schwermetalleinlagen aus einem Metall mit kleinerem Wärmedehnungsbeiwert als. idem &s Ringwerkstoffes mit dem Leichtmetallriingkörper so verbunden sind, daß sie näher an der Lauffläche als an der Innenfläche des Ringes liegen. B. Kolbenring nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche dies Ringes ganz oder teilweise durch einte Schwermetallauflage gebildet ist. g. Kolbenring mach den Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche in an sich bekannter Weise m!it einer verschleißfesten Schicht aus Chrom o. d!gl. überzogen ist.