DE924297C

DE924297C - Kolben fuer Brennkraftmaschinen, insbesondere fuer Zweitaktmaschinen

Info

Publication number: DE924297C
Application number: DEM10203A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dieter Dipl-Ing Bensinger; Erich Dr-Ing Koch
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1951-07-08
Filing date: 1951-07-08
Publication date: 1955-08-22

Description

Kolben für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Zweitaktmaschinen Die Erfindung bezieht und beschränkt sich auf einstückige Kolben für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Zweitaktmaschinen, deren Manteltragflächen durch quer zur Kolbenlängsachse gerichtete, sich nur oberhalb der Tragflächen erstreckende Durchbrechungen derart vom -Kolbenkopf abgetrennt sind, daß Kolbenkopf und Kolbenmantel nur im Bereich der Nahenzonen fest miteinander verbunden sind.
Solche Kolben sind mit Manteldurchbrechungen von meist mehreren Millimetern Breite unter der Bezeichnung »quer geschlitzte Kolben« bekanntgeworden und haben sich in vielen Fällen außerordentlich gut bewährt. Sie können mit verhältnismäßig engen Spielen eingebaut werden, weil bei ihnen die starke Wärmedehnung des Kolbenbodens nur auf die den Bolzennaben benachbarten Zonen des Kolbenmantels übertragen wird. Die abgetrennten Tragflächenteile bleiben kühler, dehnen sich weniger stark aus und werden unter der Wirkung des Zuges der sich stärker dehnenden Nabenteile abgeflacht und relativ nach innen gezogen. Dieser erwünschten und günstigen Wirkung stehen jedoch auch Nachteile gegenüber: Erstens können in manchen Fällen durch die Wanddurchbrechungen Gas- und Ölverluste entstehen. Deshalb sind Querschlitze der bisher üblichen Art, insbesondere bei Kolben für Zweitaktmotoren, nicht anwendbar. Zweitens leidet durch die Ouerschlitze die Stabilität des Kolbenbodens, der dann nur noch von den Nabenabstützungen getragen wird. Die oberhalb der abgetrennten Tragflächen liegenden Bodenteile sind nicht abgestützt und müssen gegen unzulässige Durchbiegung durch entsprechende Wandabmessungen und Verrippungen geschützt werden. Dadurch wird das Kolbengewicht in unerwünschter Weise erhöht.
Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile bei Kolben der eingangs geschilderten Bauart dadurch vermieden, daß die sich oberhalb der Tragflächen erstreckenden Durchbrechungen nach Art von Querspalten ausgeführt sind, deren Begrenzungsflanken sich mindestens während des Arbeitshubesaufeinander abstützen, so daß, obwohl der Wärmedurchgang gedrosselt und eine gewisse Beweglichkeit der abgetrennten Teile gewährleistet ist, doch noch eine Abstützung des Kolbenkopfteiles über dessen ganzen Umfang ermöglicht und ein unzulässig großer Gas- oder Öldurchtritt verhindert wird.
Beispielsweise kann man eine derartige Abtrennung durch in den Kolbenkörper eingefügte, insbesondere eingegossene Einlagen bewirken, die aus mit dem Kolbenwerkstoff nicht verschweißenden Stoffen bestehen oder die Verschwei.ßung verhindernde Überzüge aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es, die Verschweißung nur gegenüber dem Kopfteil des Kolbens zu verhindern, dagegen gegenüber dem Schaftteil eine Verschweißung zuzulassen öder eine formschlüssige Verbindung des Schaftteiles mit den Einlagen vorzusehen. Dabei ergibt sich die Möglichkeit, die eingefügten Einlagen zur Hemmung der Wärmedehnung der Manteltragflächen mit hinzuzuziehen, indem man an Stelle von nur im Bereich - der zu bildenden Durchbrechungen angeordneten Einlagen, z. B. eine Einlage in Form eines geschlossenen Ringes, vorsieht, der so in den Kolbenkörper eingegossen ist, daß die Manteltragflächen durch ihn vom Kolbenkopf getrennt sind, daß aber zwischen diesen Manteltragflächen und den mit ihnen in Berührung stehenden Ringteilen eine feste Verbindung besteht.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Leichtmetallkolben mit eingegossenem Stahlring, hälftig in Ansicht und hälftig im Längsschnitt; Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach der LinieII-II in Fig. i ; Fig. 3 stellt hälftig in Ansicht und hälftig im Längsschnitt einen Kolben mit einem Querspalt in Form eines Risses dar.
Beim Beispiel nach den Fig. i und 2 ist die Trennung der Manteltragflächen i VOM Kopfteil 2 des Kolbens durch einen eingegossenen Stahlring 3 bewirkt. Dieser Ring ist im Bereich der Nebenabstützungen 4 fest im Kolbenwerkstoff verankert, und er ist auch mit den Tragflächen i durch in deren Wand eingreifende Ansätze 5 formschlüssig verbunden. Die in Fig. 2 durch Punktierung gekennzeichneten Teile des Ringes 3 wurden vor dem Einlegen in die Gießform mit einer starken Grafitschicht belegt, welche eine Bindung mit den darüber liegenden Zonen des Kolbenkopfes 2 ve@rhindert.
Im Betrieb verhält sich dieser Kolben ähnlich -,vie ein gewöhnlicher quer geschlitzter Kolben, d. h. die quer zur Bolzenachse erfolgende ra-dialeDehnung des Kolbenkopfes wird wegen der Unterbrechung durch den Einlagering 3 nicht auf die Manteltragflächen i übertragen, und diese bleiben infolge Unterbrechung des Wärmeflusses auch verhältnismäßig kühl. Die in Richtung der Bolzenachse erfolgende Radialdehnung des Kolbenkopfes wird dagegen über die Nebenabstützungen 4 auf den Kolbenschaft übertragen, sa daß sich dessen den Naben 6 benachbarte Teile verhältnismäßig stark dehnen. Die zwischen den Naben liegenden Tragflächenteile i werden dadurch, soweit der Zusammenhang mit dem Kopfteil .2 unterbrochen ist, gestreckt oder mit anderen Worten relativ nach innen gezogen. Diese Wirkung wird durch den Einlagering 3 noch verstärkt, der wegen der Verankerung in den Manteltragflächen an den Stellen 5 schon an sich dehnungshemmend wirkt und der außerdem ebenfalls den oben geschilderten Einflüssen unterliegt.
Beim Beispiel nach Fig. 3 ist eine Abtrennung der Manteltragflächen i vom Kolbenkopf 2 durch zwischen je zwei Abbohrlöchern 7 verlaufende Risse 8 bewirkt. Um diese Risse zu bilden, wurden zunächst zwischen den Abbohrlöchern verlaufende Kerben 9 angebracht. Die vollständige- Abtrennung wurde dann vollends durch Aufsprengen bewirkt. Die so entstandenen Risse 8 gewährleisten zwar eine gegenseitige Verschiebbarkeit des Kolbenkopfes 2 und der Manteltragflächen i, und sie hemmen auch den Wärmefluß zwischen den beiden Teilen, der Kolbenkopf 2 kann sich aber dennoch gegen diese Teile abstützen, und es werden durch die Risse 8 auch keine unzulässig großen Öffnungen für einen etwaigen Öl- oder Gasdurchtritt geschaffen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einstöckiger Brennkraftmaschinenkolben, insbesondere für Zweitaktmaschinen, dessen Manteltragflächen durch quer zur Kolbenlängsachse gerichtete, sich nur oberhalb der Tragflächen erstreckende Durchbrechungen derart vom Kolbenkopf abgetrennt sind, daß Kolbenkopf und Kolbenmantel nur im Bereich der Nebenzonen fest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Durchbrecahungen nach Art von Querspalten ausgeführt sind, deren Begrenzungsflanken sich aufeinander abstützen.
2. Kolben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der Manteltragflächen durch in den Kolbenkörper eingefügte, insbesondere eingegossene Einlagen bewirkt ist, die aus mit dem Kolbenwerkstoff nicht verschweißenden Stoffen bestehen oder die Verschweißung verhindernde Überzüge aufweisen.
3. Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen mit dem Schaftteil des Kolbens verschweißt oder formschlüssig verbunden, mit dem Kopfteil dagegen im Bereich der zu bildenden Abtrennungen nicht fest verbunden sind.
4. Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einlage in Form eines geschlossenen Ringes (3) so in den Kolbenkörper eingefügt, z. B. eingegossen ist, daß die Manteltragflächen (i) durch die Einlage vom Kolbenkopf (2) getrennt sind, daß aber zwischen den Manteltragflächen (i) und den über ihnen liegenden Ringteilen eine feste Verbindung besteht.
5. Kolben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Durchbrechungen in Form von Rissen (8) vorgesehen sind, deren Bi.ldiung z. B. durch kerbartige Einschnitte in den zu durchbrechenden Wandteilen begünstigt sein kann. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften \7r. 355 072, 736 68o.