DEP0052005DA - In Leichtmetallkolben eingefügter Kolbenringträger - Google Patents

Description

Es ist bekannt, insbesondere bei durch hohe Drücke und Temperaturen stark beanspruchten Leichtmetallkolben für Dieselmotoren in der obersten Ringnute Kolbenringträger aus verschleissfesterem Material, z.B. aus Gusseisen, vorzusehen. Diese Kolbenringträger werden beim Giessen oder Pressen der Kolben eingefügt und bestehen im allgemeinen aus Ringen von U-förmigem Querschnitt, die man auch schon zur besseren Verankerung im Kolbenkörper mit nasenartigen Ansätzen versehen hat. Um die unvermeidliche Gewichtserhöhung zu verringern wurden in dem die Nutengrund-Fläche abdeckenden Basisteil dieser Kolbenringträger Bohrungen oder Aussparungen vorgesehen.

Bei den seither üblichen Kolbenringträgern war aber die erwünschte Wärmeableitung vom Kolbenboden und vom oberen Schaftteil zur Zylinderwand dadurch nachteilig beeinträchtigt, dass der gegenüber dem Kolben eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweisende Kolbenringträger in dieser Hinsicht ein hemmendes Zwischenglied zwischen dem Kolben und dem Kolbenring darstellt.

Es wurde nun herausgefunden, dass das Ausschlagen der Ringnuten auch durch eine Teilbewehrung ihrer Flächen wirksam verhindert werden kann, und dass es möglich ist, derartige Teilbewehrungen bei geeigneter Formgebung so fest im Kolbenkörper einzubetten, dass auch bei höchsten Betriebsbeanspruchungen keine Lockerung der eingefügten Bewehrungen eintritt. Diese Teilbewehrungen ergeben unter Herbeiführung einer beachtlichen Gewichtsverminderung die Möglichkeit zu einem nunmehr nur noch ganz unbedeutend eingeschränkten Wärmefluss vom Kolben über den Kolbenring zur Zylinderwand. Es ergibt sich der weitere Vorteil, dass bei den neuen Teilbewehrungen verschiedenartige Gestaltungsmöglichkeiten durchführbar sind, und zwar sowohl bezüglich der Anordnung der Bewehrungsabschnitte als auch bezüglich der Ausbildung der Verankerungsteile.

Der erfindungsgemässe Kolbenringträger kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, dass er aus einer Mehrzahl von im Bereich der obersten Ringnute liegenden und radial angeordneten Segmentstücken besteht, deren Querschnitt sich nach innen zu zweckmässigerweise gabelartigen Verankerungen mit abgewinkelten Enden verjüngt. Die Erfindung sieht vor, dass die Segmentstücke vor und beim Zusammenfügen mit dem Leichtmetallkolben durch einen Steg in Verbindung stehen, der derart kreisbogenförmig angeordnet ist, dass er den beim Ausstechen der Kolbenringnute entstehenden Ringraum einnimmt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Querschnitt des kreisbogenförmigen Steges über die horizontalen Erzeugenden der auszustechenden Kolbenringnute nach oben und/oder nach unten hinausragen, sodass nach dem Ausstechen der Ringnute sich ringsumlaufende Flankenbewehrungen ergeben. Da erfindungsgemäss die untere Nutenflanke den stärksten

Schlagbeanspruchungen ausgesetzt ist, wird vorzugsweise der Steg so bemessen, dass sich nach erfolgter Bearbeitung des Kolbens eine Bewehrung der unteren Nutenflanke ergibt.

In bekannter Weise kann der feste Zusammenhalt zwischen dem Kolbenkörper und dem Ringträger noch gefördert und eine gewisse Verbesserung des Wärmeabflusses herbeigeführt werden, indem durch eine entsprechende Festlegung der Legierungskomponenten beider Teile eine Angleichung der Wärmeausdehnungskoeffizienten bewirkt wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig.1 zeigt hälftig einen Längsschnitt durch den oberen Teil eines fertig bearbeiteten Leichtmetallkolbens mit eingefügtem Kolbenringträger und hälftig den Leichtmetallkolben mit Kolbenringträger in Ansicht,

Fig.2 ist ein Querschnitt nach Linie A-A der Fig.1,

Fig.3 stellt den Kolbenringträger vor dem Zusammenfügen mit dem Leichtmetallkolben in Ansicht von oben dar,

Fig.4 ist ein Querschnitt durch den Kolbenringträger nach Linie B-B der Fig.3, und

Fig.5 zeigt in einem Teilquerschnitt nach Linie C-C der Fig.1 einen in den Kolben eingefügten Kolbenringträger mit gabelartigen Verankerungen seiner Segmentstücke, die durch einen ringscheibenartigen, die untere Flankenbewehrung der Kolbenringnute bildenden Steg verbunden sind.

Die beim Giessen oder Pressen des Leichtmetallkolbens 1 in diesen eingefügten Kolbenringträger 2 bestehen aus einer Mehrzahl von im Bereich der obersten Kolbenringnute 3 radial angeordneten Segmentstücken 4. Der Querschnitt dieser Segmentstücke 4 verjüngt sich nach innen zur Verankerungen 5, deren Enden 6 abgewinkelt sind, um die Verankerungswirkung zu erhöhen. Die Segmentstücke 4 des Kolbenringträgers 2 stehen vor und während dessen Einfügung in den Leichtmetallkolben 1 durch einen kreisbogenartigen Steg 7 in Verbindung, der so angeordnet ist, dass er im bearbeitungsfertigen Kolben den bei Ausstechen der Kolbenringnute 3 entstehenden Ringraum einnimmt, so dass er beim Bearbeiten des Leichtmetallkolbens entfernt wird. Um auf der erfahrungsgemäss am stärksten beanspruchten unteren Ringnutenflanke 8 eine diese ringsum bedeckende Bewehrung 9 zu erhalten, wird der Querschnitt des Steges 7 so gewählt, dass er den Querschnitt der Kolbenringnute 3 nach unten überragt.

Claims (4)

1.) In Leichtmetallkolben eingefügter Kolbenringträger, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer Mehrzahl von vorzugsweise gusseisernen, im Bereich der obersten Kolbenringnute (3) liegenden und radial angeordneten Segmentstücken (4) besteht, deren Querschnitt sich nach innen zu zweckmässigerweise gabelartigen Verankerungen (5) mit abgewinkelten Enden (6) verjüngt.

2.) In Leichtmetallkolben eingefügter Kolbenringträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentstücke (4) vor und während der Vereinigung mit dem Leichtmetallkolben durch einen Steg (7) in Verbindung stehen, der derart kreisbogenförmig angeordnet ist, dass er den beim Ausstechen der Kolbenringnute (3) entstehenden Ringraum einnimmt.

3.) In Leichtmetallkolben eingefügter Kolbenringträger nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des kreisbogenförmigen Steges (7) über die horizontalen Erzeugenden der auszustechenden Kolbenringnute (3) nach oben und/oder nach unten hinausragt, sodass nach dem Ausstechen der Kolbenringnute (3) ringsumlaufende Flankenbewehrungen (9) entstehen.

4.) In Leichtmetallkolben eingefügter Kolbenringträger nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Festlegung der Komponenten der Legierungen der Werkstoffe des Kolbens und des Ringträgers in bekannter Weise eine Angleichung der Wärmeausdehnungskoeffizienten herbeigeführt wird.