DE934027C

DE934027C - Pistons for internal combustion engines

Info

Publication number: DE934027C
Application number: DEK18948A
Authority: DE
Inventors: Walter Gerecke
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1953-07-26
Filing date: 1953-07-26
Publication date: 1955-10-06

Description

Kolben für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Kolben von Brennkraftmaschinen mit einem den Kolben an seiner dem Brennraum zugekehrten Seite mit Zwischenraum umgebenden ungeteilten Feuerring, der an seinem dem Brennraum abgekehrten Ende einen nach innen ragenden Bund aufweist.Pistons for internal combustion engines The invention relates to pistons of internal combustion engines with a piston facing the combustion chamber Side with space surrounding undivided ring of fire, which at its the combustion chamber facing away end has an inwardly protruding collar.

Die Verwendung solcher Feuerringe erforderte im allgemeinen eine mehrteilige Ausführung des Kolbens; der Feuerring wurde in einer zwischen einer Kolbenplatte und dem eigentlichen Kolbenkörper vorgesehenen Nut aufgenommen und die Kolbenplatte mit dem Kolbenkörper durch Schrauben oder ähnliche Verbindungsmittel verbunden.The use of such fire rings generally required a multi-part Execution of the piston; the ring of fire was in one between a piston plate and the actual piston body provided groove and the piston plate connected to the piston body by screws or similar connecting means.

Es sind außerdem ungeteilte Kolben mit Feuerringen bekanntgeworden, bei denen der Feuerring innerhalb der Elastizitätsgrenze unrund verformt und über entsprechende, ebenfalls unrunde Profile am Kolben übergestreift wird. Der Feuerring hat bei dieser Konstruktion in axialer Richtung eine nur geringe Anlagefläche, die einer entsprechend stärkeren Abnutzung ausgesetzt ist.Undivided pistons with rings of fire have also become known, in which the fire ring is deformed out of round and over within the elastic limit corresponding, also non-round profiles on the piston is slipped over. The ring of fire has in this construction in the axial direction only a small contact surface, which is exposed to a correspondingly greater wear.

Man hat auch schon den ungeteilten Feuerring in einem geteilten Ringträger gelagert und diesen mit eingebautem Feuerring in den Kolben eingegossen. Hierbei ergibt sich der Nachteil, daß zwecks Erneuerung des Feuerringes der gesamte Kolben ausgewechselt werden muß.You already have the undivided ring of fire in a divided ring bearer stored and this poured into the piston with built-in fire ring. Here there is the disadvantage that for the purpose of renewing the fire ring, the entire piston must be replaced.

Es sind weiterhin Kolben bekannt mit einem ungeteilten Feuerring, der entweder glatt ausgebildet ist oder mit einem an seinem brennraumseitigen Ende angebrachten, nach innen ragenden Bund auf einem Absatz des Kolbens anliegt. In beiden Fällen wird der Feuerring durch einen nach außen federnden Springring festgehalten, der etwa am kurbelraumseitigen Ende des Feuerringes teils in einer Nut des Kolbens, teils in einer Nut des Feuerringes liegt. Bei einem anderen bekannten Kolben wird der glatte, ungeteilte Feuerring zwischen einem nach innen federnden, brennraumseitig zum Feuerring in eine Kolbennut eingesetzten Springring und einem Absatz .des Kolbens festgehalten. Bei beiden Konstruktionen wird, wie sich im Betrieb, gezeigt hat, der ,offene Springring zu heiß und verliert seine Spannung; er kann daher seine Aufgabe, den Feuerring in seiner Lage festzuhalten, nicht mehr ordnungsgemäß erfüllen. Die Anordnung eines nach innen ragenden Bundes am brennraumseitigen Ende des Feuerringes zum Schutze des tiefer liegenden Springringes vor den heißen Brenngasen hat aber den nachgewiesenen Nachteil, daß infolge der fehlenden Dichtung am entgegengesetzten Ende des Feuerringes Schmieröl in den Spalt zwischen Feuerring und Kolben eindringt und dort verkokt. Dieser'0lkoks verhindert einmal die notwendige radiale Beweglichkeit des Feuerringes und bewirkt außerdem ein Festsitzen des Springringes.There are also known pistons with an undivided ring of fire, which is either smooth or with one at its end on the combustion chamber side attached, inwardly protruding collar rests on a shoulder of the piston. In In both cases the fire ring is held in place by an outwardly resilient spring ring, which is located approximately at the end of the fire ring on the crankcase side in a groove in the piston, partly in a groove of the Fire ring lies. With another well-known The piston becomes the smooth, undivided ring of fire between an inwardly resilient, on the combustion chamber side to the fire ring inserted into a piston groove and a spring ring Paragraph .of the piston held. In both constructions, as is the case in operation, has shown that the open jumping ring is too hot and loses its tension; he can hence its task of holding the ring of fire in its position no longer properly fulfill. The arrangement of an inwardly protruding collar at the end of the combustion chamber the fire ring to protect the lower-lying spring ring from the hot fuel gases but has the proven disadvantage that due to the lack of seal on the opposite At the end of the fire ring, lubricating oil penetrates into the gap between the fire ring and the piston and coked there. This oil coke prevents the necessary radial mobility of the fire ring and also causes the jumping ring to stick.

Aus den .angeführten Gründen gewährleisten die bekannten Befestigungsarten von Feuerringen an Kolben von Brennkraftmaschinen keine genügende Betriebssicherheit des Kolbens.For the reasons given, ensure the known types of attachment rings of fire on pistons of internal combustion engines do not provide sufficient operational reliability of the piston.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Feuerring und den Kolben derart auszubilden, daß sich der Feuerring mit seinem nach innen ragenden Bund einerseits gegen einen Absatz des Kolbens, andererseits gegen einen innenspannenden Bordring mit U-förmigem Querschnitt und nach innen gekehrten Schenkeln abstützt, der nach Einsetzen des Feuerringes unter elastischer Verformung über einen Bund des Kolbens gestreift wird.According to the invention it is proposed that the fire ring and the piston are designed in this way train that the fire ring with its inwardly protruding collar on the one hand against a shoulder of the piston, on the other hand against an internally tensioning rim with a U-shaped cross-section and inwardly facing legs, which after Insertion of the fire ring with elastic deformation over a collar of the piston is grazed.

Bei dem U-förmigen Bordring ist die wärmeabführende Berührungsfläche mit dem Kolben bzw. mit dem Schwermetallringträger fast so groß wie die wärmeaufnehmende Berührungsfläche mit den Brenngasen, so,daß .der Bordring keine überhöhte, seine Elastizität vermindernde oder gar aufhebende Temperatur annehmen kann.The U-shaped rim is the heat-dissipating contact surface with the piston or with the heavy metal ring carrier almost as large as the heat-absorbing one Contact surface with the fuel gases, so that .the rim ring did not exaggerate his May assume a temperature that reduces or even eliminates elasticity.

Weitere Merkmale der Erfindung (Gegenstände der Unteransprüche und des Anspruches 5), welche nur in Verbindung mit dem beschriebenen Haupt-Erfindungsgedanken (Patentanspruch i) unter Schutz gestellt sind, lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen ersehen, in welcher das Ausführungsbeispiel eines Kolbens mit der erfindungsgemäßen Feuerringbefestigung näher erläutert ist.Further features of the invention (subjects of the dependent claims and of claim 5), which only in connection with the described main inventive concept (Claim i) are protected can be derived from the following Description of the drawings, in which the embodiment of a piston is explained in more detail with the fire ring attachment according to the invention.

Abb. i zeigt im Axialschnitt,den neuen Kolben; Abb. 2 zeigt den elastischen Bordring im Schnitt; Abb.3 zeigt das Aufbringen des elastischen Bordringes auf den Kolben mittels einer für die Erfindung besonders geschaffenen Vorrichtung, In Abb. i ist der Kolben i mit einem angegossenen Kolbenringträger 2 versehen.- Dieser trägt den Feuerring 3 und den Bordring 4. Der Feuerring 3 besitzt an seinem dem Brennraum abgekehrten Ende einen nach innen ragenden Bund 5, mit dem er sich einerseits gegen den Absatz 6 des Kolbens, andererseits gegen den Bordring 4 abstützt. Der Bordring 4 hat U-förmigen Querschnitt und sitzt mit Vorspannung auf einem Bund 7 des Kolbens. Er stützt sich mit seinem Steg 8 auf die äußere Zylinderfläche 9 des Kolbenbundes 7 ab, während seine Stege io radiales Spiel gegen den Kolben aufweisen.Fig. I shows in axial section, the new piston; Fig. 2 shows the elastic Bordring in section; Fig.3 shows the application of the elastic rim to the Piston by means of a device specially created for the invention, in Fig. i, the piston i is provided with a cast-on piston ring carrier 2. This carries the fire ring 3 and the rim ring 4. The fire ring 3 has on its the combustion chamber remote end an inwardly protruding collar 5, with which it is on the one hand against the paragraph 6 of the piston, on the other hand, is supported against the rim 4. The rim 4 has a U-shaped cross section and is seated with prestress on a collar 7 of the piston. It is based with its web 8 on the outer cylinder surface 9 of the piston collar 7, while its webs have io radial play against the piston.

Die Abb. 2 zeigt den Bordring 4, der zur Erzielung der erforderlichen Elastizität mit Einschnitten i i und 12 versehen ist, die in durch seine Achse gehenden Ebenen liegen und abwechselnd von seinen beiden Schenkelseiten 13 und 14 ausgehen.Fig. 2 shows the rim 4, which is necessary to achieve the required Elasticity is provided with incisions i i and 12 passing through its axis Lay planes and go out alternately from its two leg sides 13 and 14.

Im Gegensatz zum Feuerring, der zur Erzielung guter Laufeigenschaften auf dem Werkstoff der Zylinderlaufbahn aus Guß oder anderem harten Material hergestellt werden muß, kann der Bordring aus einem beliebigen Werkstoff; z. B. aus Stählen von hoher Festigkeit, hergestellt werden.In contrast to the fire ring, which is used to achieve good running properties made of cast iron or other hard material on the material of the cylinder liner must be, the rim can be made of any material; z. B. made of steels of high strength.

Der Innendurchmesser des Steges des Bordringes in ungespanntem Zustand ist etwas kleiner gewählt als der Durchmesser der äußeren Zylindermantelfläche des Kolbenbundes, über den der Bordring gestreift wird. Die Schenkel des eingesetzten Bordringes müssen, wie schon erwähnt, radiales Spiel gegen den Kolben aufweisen. Bei dieser Ausbildung behält der Bordring nach dem Überstreifen noch eine nach innen gerichtete Spannung. Die hierdurch bewirkte satte Berührung der Innenfläche seines Steges mit der äußeren Zylindermantelfläche des Kolbenbundes gewährleistet eine besonders gute Wärmeableitung zum Kolben und verhindert in verstärktem Maße eine Überhitzung des Bordringes.The inside diameter of the rib of the rim in the untensioned state is chosen to be slightly smaller than the diameter of the outer cylinder surface of the Piston collar over which the rim is slipped. The legs of the inserted As already mentioned, the flange ring must have radial play against the piston. With this training, the rim still retains one inward after it has been slipped on directed tension. The resultant full contact with the inner surface of his Web with the outer cylinder surface of the piston collar ensures a particularly good heat dissipation to the piston and prevents a Overheating of the rim.

In Abb. 3 ist die Vorrichtung zum Zusammenbau des Kolbens gezeigt; sie besteht aus einer kegeligen Spreizglocke 15, die mit ihrem Rand 16 auf der Seite ihres größten Durchmessers hinter die Innenseite 17 des oberen Schenkels io des Bordringes 4 greift. Die Spreizglocke 15 und damit der Bordring 4 werden aufgespreizt durch Hineinziehen der kegeligen Scheibe 18 in den inneren kegeligen Raum der Spreizglocke 15. Das Anziehen der kegeligen Scheibe 18 erfolgt durch Anziehen der Mutter i9 mittels des Handhebels 2o; die Mutter i9 steht mit der Gewindespindel 2i, die mit der kegeligen Scheibe 18 fest verbunden .ist, im Eingriff. -In Fig. 3 the device for assembling the piston is shown; it consists of a conical expansion bell 15, which with its edge 16 on the side their largest diameter behind the inside 17 of the upper leg io des Bordringes 4 engages. The expanding bell 15 and thus the rim 4 are expanded by pulling the conical disk 18 into the inner conical space of the expanding bell 15. The tapered washer 18 is tightened by tightening the nut i9 by means of of the hand lever 2o; the nut i9 stands with the threaded spindle 2i, the one with the tapered one Disk 18 firmly connected .is, in engagement. -

Claims

1 ATTENTION CLAIMS: i. Pistons for internal combustion engines with a den Piston on 'its side facing the combustion chamber with an interspace surrounding undivided Fire ring, the one protruding inward and through an elastic ring-shaped Member has axially retained collar at its end facing away from the combustion chamber, characterized in that this holding member as an internally tensioning rim (4) with U-shaped cross-section and inwardly facing legs (io) is carried out, the after inserting the fire ring (3) under elastic deformation over a collar (7) of the piston (i) is touched.

2. Piston according to claim i, characterized characterized in that the rim (4) made of steel of high strength and provided with incisions (11, 12) to achieve the required elasticity which lie in planes passing through its axis and alternate from its both leg sides (13, 14) go out.

3. Piston according to claim i or 2, characterized characterized in that the inner diameter of the web (8) of the flange ring (4) in unstressed Condition of the rim is slightly smaller than the diameter of the outer cylinder surface (9) of the piston collar (7) and that the legs (io) of the flange ring (4) used have radial play against the piston (i).

4. Piston according to one of the claims i to 3, characterized in that the for receiving the fire ring (3) and the Edge ring (4) serving piston part as in the piston (i) cast ring carrier (2) is made of a material of great hardness and wear resistance.

5. Device for assembling the piston according to one of claims i to 4, characterized by a conical expansion bell (15) which with its edge (16) on the side of its largest diameter behind the inside (17) of the upper leg (io) of the Edge ring (4) engages and the diameter of which can be increased at the point (16) in contact with the edge ring (4) by pulling a conical disc (18), which is connected to a threaded spindle (21), into the inner conical space the expanding bell (15). Energized publications:. USA. Patent No. 1,986 48 o.