Leichtmetallzylinder für Brennkraftmaschinen, Kompressoren u. dgl.
Die Erfindung betrifft einen Zylinder aus Leichtmetall für Brennkraftmaschinen,
Kompressoren u. dgl. Die Kolben für solche Zylinder werden in der Regel aus Gußeisen
oder aus Leichtmetall hergestellt. Die letzteren dehnen sich infolge ihrer höheren
Erwärmung stärker aus als der Zylinder und verursachen daher einen starken Verschleiß
von Kolben und Zylinder. Däher sind für Leichtmetallkolben schon zahlreiche Maßnahmen
vorgeschlagen worden, um den Durchmesser des Kolbens im Betrieb,dem Durchmesser
der Zylinder anzupassen. Im Verlauf einer längeren Entwicklung hat sich jedoch gezeigt,
daß dies bei der unregelmäßigen Form des Kolbens und infolge seiner hohen. Erwärmung
im Betrieb sehr schwer durchführbar ist und nicht immer zu befriedigenden Ergebnissen
führt.Light metal cylinders for internal combustion engines, compressors and the like.
The invention relates to a cylinder made of light metal for internal combustion engines,
Compressors and the like The pistons for such cylinders are usually made of cast iron
or made of light metal. The latter stretch as a result of their higher ones
They heat up more than the cylinder and therefore cause heavy wear
of piston and cylinder. There are already numerous measures for light metal pistons
has been proposed to be the diameter of the piston in operation, the diameter
adjust the cylinder. In the course of a longer development, however, it has been shown that
that this is due to the irregular shape of the piston and its high height. warming
is very difficult to carry out in operation and results are not always satisfactory
leads.
Nach der Erfindung wird die Aufgabe, die verschiedene Wärmeausdehnung
zwischen einem Kolben und einem Leichtmetallzylinder auszugleichen, dadurch gelöst,
daß die Wärmeausdehnung des Zylinders gehemmt und entsprechend der Wärmeausdehnung
des Kolbens gesteuert wird. Diese Maßnahme ist sowohl bei Verwendung von Gußeisenkolben,
als auch von Leichtmetallkolben anwendbar.According to the invention, the object is the various thermal expansion
to balance between a piston and a light metal cylinder, solved by
that the thermal expansion of the cylinder is inhibited and corresponding to the thermal expansion
of the piston is controlled. This measure is necessary both when using cast iron pistons,
as well as light alloy pistons.
Die Erfindung bedient sich dabei des für Kolben an sich bekannten
Mittels, in den Zylinder ringförmige Einlagen aus Metall mit einem kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten
als dem des Zylinderwerkstoffs einzugießen. Die Einlagen werden ihrer Größe und
Zahl nach so bemessen und so ausgebildet und im Zylinder angeordnet, daß die Ausdehnung
des Zylinders möglichst der des verwendeten Kolbens entspricht und die im Zylinder
entstehenden Dehnungsspannungen in möglichst gleichmäßiger Verteilung von den Einlagen
aufgenommen werden. Zu diesem Zweck werden nach
der Erfindung profilierte
Einlagen bevorzugt. Scheibenförmige Einlagen können z. B. im Profil gewellt werden.
Ferner können die Einlagen vorzugsweise am Innenrand im Profil verbreitert, z. B.
J-, L-, T- oder U-förmig ausgebildet werden. Die Einlagen werden zweckmäßig
mit Durchbrechungen versehen, um sie besser im Zylindermetall zu verankern und den
Fluß des Metalls beim Guß der Zylinder nicht zu behindern. Bei Zylindern mit Kühlrippen
erweist es sich als besonders vorteilhaft, die Einlagen so anzuordnen, daß sie in
die Kühlrippen hineinragen. Siekönnenbeientsprechender Ausbildung auch in Zylinder
ohne Kühlrippen, ferner auch in Anschlußflansche eingegossen werden. Die Befestigung
der Einlagen in der Gußform des Zylinders kann z. B. mittels am Außenrand vorspringender
Stege geschehen. Soweit die Kühlrippen zur Durchführung der Befestigungsschrauben
für den Zylinder eingebuchtet sind, werden die Einlagen an diesen Stellen vorzugsweise
nur mit entsprechenden Bohrungen versehen. Als Metall für die Einlagen kommt hauptsächlich
Eisen oder Stahl in Betracht. Profileinlagen können durch Verformung von Flachmetall
oder durch Gießen oder auch durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden.The invention makes use of the means known per se for pistons of pouring ring-shaped metal inserts with a lower coefficient of thermal expansion than that of the cylinder material into the cylinder. The inserts are sized and numbered according to their size and designed and arranged in the cylinder so that the expansion of the cylinder corresponds as closely as possible to that of the piston used and the expansion stresses arising in the cylinder are absorbed by the inserts as evenly as possible. For this purpose, profiled inserts are preferred according to the invention. Disc-shaped deposits can, for. B. be corrugated in profile. Furthermore, the deposits can preferably be broadened in profile on the inner edge, for. B. J-, L-, T- or U-shaped. The inserts are expediently provided with perforations in order to anchor them better in the cylinder metal and not to hinder the flow of the metal when the cylinder is being cast. In the case of cylinders with cooling fins, it has proven to be particularly advantageous to arrange the inserts so that they protrude into the cooling fins. With the appropriate design, they can also be cast into cylinders without cooling fins, and also into connecting flanges. The attachment of the deposits in the mold of the cylinder can, for. B. done by means of projecting webs on the outer edge. As far as the cooling fins are indented for the implementation of the fastening screws for the cylinder, the inserts are preferably only provided with corresponding bores at these points. The main metal used for the inserts is iron or steel. Profile inserts can be produced by deforming flat metal or by casting or by machining.
Die Erfindung ist in der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen
dargestellt.The invention is shown in the drawing in a few exemplary embodiments
shown.
Fig. i zeigt den Grundriß einer flachen Scheibeneinlage; Fig. 2 zeigt
die Einlage im Querschnitt nach der Linie A-B; die Fig.3, 4 und 5 zeigen verschieden
profilierte Einlagen im Querschnitt; Fig.6 zeigt einen Zylinder mit eingegossenen
Einlagen in einem senkrechten Mittelschnitt.Fig. I shows the plan view of a flat pane insert; Fig. 2 shows
the insert in cross section along the line A-B; Figures 3, 4 and 5 show differently
profiled inserts in cross section; Fig.6 shows a cylinder with cast
Deposits in a vertical center cut.
Die scheibenförmige, flache Ringeinlage nach Fig. i ist an zahlreichen
Stellen durch die Bohrungen 2 durchbrochen, die dazu dienen, die Einlage im Zylindermetall
sicher zu verankern und den Fluß des Metalls beim Gießen nicht zu behindern. An
der Stelle des Steuerungsgestänges ist die Einlage entsprechend der Querschnittsform
des Zylinders in einer Kreissehne abgeschnitten. Die Bohrungen 3 sind zur Durchführung
der Schraubenbolzen zur Befestigung des Zylinders vorgesehen. Zur Verbindung mit
der Gußform dienen die Stege 4. Eine größere Hemmung der Wärmeausdehnung des Zylinders
wird mit den profilierten Ringeinlagen nach den Fig. 3, 4 und 5 erzielt. In Fig.
3 ist die außen flache Einlage am Innenrand halbrund umgebogen. Die scheibenförmige
Ringeinlage nach Fig. 4 zeigt ein gewelltes Profil, während die Ringeinlage nach
Fig. 5 beide Profile vereinigt und damit eine erhöhte Wirkung hat. Die Profileinlagen
sind in gleicher Weise wie die flache Einlage nach Fig. i und 2 mit den Durchbrechungen
2, die Einlagen nach Fig. 3 und 5 außerdem am Innenrand mit den Durchbrechungen
5 versehen, die bei der Einlage nach Fig. 5 konisch .geformt sind. Fig. 6 zeigt
verschiedene Einlagen als Beispiele in ihrer Lage im Zylinder. Die Einlagen entsprechen
denen der Fig. 3, 4 und 5. Während die Innenränder der Einlagen knapp hinter der
Zylinderwandung liegen, reichen die Außenränder bis in die Spitzen der Kühlrippen.
Die in folgenden Kühlrippen anzuordnenden Einlagen «-erden entsprechend den abnehmenden
Durchmessern der Kühlrippenspitzen verkleinert. Neben der Querschnittstärke, der
Ausdehnung, der Art des Profils und der Wahl des Metalls hat man es durch die Anzahl
der einzugießenden Einlagen in der Hand, die Wärmeausdehnung des Zylinders der Ausdehnung
des Kolbens anzupassen und die Spannungen im Zylinder ohne schädliche Verziehungen
in gleichmäßiger Verteilung aufzunehmen. Für Zylinder mit dünnen Wandstärken kleinerer
Leistung oder in schmalen Randzonen von Zylindern mit Kühlrippen können auch zylinderförmige
Einlagen verwendet werden. Ebenso kann eine einzige durchgehende zylindrische Einlage
den Zweck der Erfindung erfüllen. Für kleinere Zylinder kann es ferner vorteilhaft
sein, die Einlagen gleichzeitig als Kühlrippen auszubilden und an der äußeren Zylinderwandung
aus dem Zylinder herausragen zu lassen.The disk-shaped, flat ring insert according to Fig. I is numerous
Make broken through the holes 2, which are used to insert the cylinder metal
to anchor securely and not to hinder the flow of the metal during casting. At
the place of the control linkage is the insert according to the cross-sectional shape
of the cylinder cut off in a chord. The holes 3 are for implementation
the screw bolt is provided for fastening the cylinder. To connect with
The webs 4 are used for the casting mold. A greater inhibition of the thermal expansion of the cylinder
is achieved with the profiled ring inserts according to FIGS. 3, 4 and 5. In Fig.
3, the outer flat insert is bent over in a semicircle on the inner edge. The disc-shaped
Ring insert according to FIG. 4 shows a corrugated profile, while the ring insert according to
Fig. 5 combines both profiles and thus has an increased effect. The profile inserts
are in the same way as the flat insert according to Fig. i and 2 with the openings
2, the deposits according to FIGS. 3 and 5 also on the inner edge with the openings
5, which are conical .geformt in the insert according to FIG. 5. Fig. 6 shows
various inserts as examples in their position in the cylinder. The deposits correspond
those of Figs. 3, 4 and 5. While the inner edges of the deposits just behind the
Cylinder wall, the outer edges extend into the tips of the cooling fins.
The inlays to be arranged in the following cooling fins «- earth according to the decreasing
Reduced the diameters of the cooling fin tips. In addition to the cross-sectional thickness, the
Extent, the type of profile and the choice of metal you get it by the number
of the deposits to be poured in hand, the thermal expansion of the cylinder of expansion
of the piston and the tensions in the cylinder without damaging distortions
evenly distributed. For cylinders with thin walls, smaller ones
Power or in the narrow edge zones of cylinders with cooling fins can also be cylindrical
Deposits are used. A single continuous cylindrical insert can also be used
fulfill the purpose of the invention. It can also be advantageous for smaller cylinders
be to train the deposits at the same time as cooling fins and on the outer cylinder wall
to protrude from the cylinder.