DE7238717U - Preßkolben aus Leichtmetall für Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

KARL SCHMIDT GMBH
7107 Neckarsulm
Christian-Schmidt-Str.

8/12

6 Frankfurt (Main), 19.10.1972 DrQ/GKp

Prov. Nr. 7073 KS

Gekühlter Preßkolben aus Leichtmetall

Die Erfindung betrifft einen gekühlten Preßkolben aus Leichtmetall für Verbrennungskraftmaschinen mit einem im Kolbenkopf, vorzugsweise im Bereich hinter dem Ringfeld zwischen einer im Kolbenkopf angebrachten Ausnehmung und einer in diese Ausnehmung unter Bildung eines ringförmigen Kühlkanals eingesetzten ringförmigen Hülse, die mit dem Kolbenkopf über die ein&nder berührenden den Kühlkanal nicht anschneidenden Flächen mittels eines Ladungsträgerstrahls verschweißt ist.

Es gibt Fälle, in denen man sich mit der Wahl eines Preßkolbens besser gegen eventuell auftretende Schwierigkeiten im Motorbetrieb absichern kann. Der Einsatz von Preßkolben empfiehlt aich deshalb bei Rennmotoren, Flugzeugmotoren, Motoren mit größer Zylinderzahl sowie allgemein hoher mechanischer und thermischer Beanspruchung. Preßkolben weisen ein dichtes und je nach Grad der Verformung auch in dicken Querschnitten feinkörniges Gefüge auf. Um die Festigkeit von Preßkolben zu erhöhen und andererseits ein Festkleben des obersten Kolbenringes beim Überschreiten der Verkokungstemperatur des verfügbaren Schmieröls zu vermeiden, muß in vielen Fällen ein Kühlkanal im Kolbenkopf des Preßkolbens angeordnet werden.

Bei der Herstellung von gekühlten Preßkolben bietet die Anwendung des Schweißers mit Hilfe von Ladungsträger-Strahlen ausgezeichnete Möglichkeiten.

72*1717 Uli. 78

So ist ein Kolben mit im Bereich der Ringzone zwischen einem im Durchmesser verkleinerten Teil des Kolbenkopfs und einer auf diesen aufgesetzten Hülse angeordneten ringförmigen Hohlraum bekannt (DT-PS 1 245 640). Die einander berührenden Flächen des Kolbenkopfs und der Hülse sind mittels eines längs dieser Flächen geführten Ladungsträgerstrahls miteinander verschweißt. Der Kolbenkopf und die Hülse weisen über die Eindringtiefe des LadungsträgerStrahls hinausragende Teile auf, die in dem Bereich zwischen der kleinsten und größten Eindringtiefe so dünnwandig sind, daß in ihnen keine Spannungen auftreten können. Abgesehen davon, daß ein spannungsfreies Verschweißen nie möglich ist, hat diese Ausführung den Nachteil der zerklüfteten Oberfläche des Kühlkanals, wodurch eine optimale Kühlung verhindert wird.

Ei;.! weiterer Vorschlag geht dahin, die einander berührenden und verschweißten Flächen von Kolbenkopf und Hülse gegenüber einander berührenden und nicht verschweißten Flächen oder gegenüber dem Kühlkanal durch ringförmige Einlagen, in welche die Schweißnähte hineinragen, abzusetzen (DT-PS 1 262 071). Hierbei gibt es keine unverschweißten Fugen, von denen Spannungsrisse ausgehen können. Nachteilig ist Jedoch, daß diese Ausführungsform sehr aufwendig ist und bisher keine praktische Anwendung gefunden hat.

Bekannt ist ferner, daß die einander berührenden Flächen des Kolbenkopfs und der aufgesetzten Hülse aus von den Kolbenrändern ausgehenden den Hohlraum nicht anschneidenden Flächenteilen und aus von diesen im Winkel abzweigenden in den Hohlraum einmündenden Flächenteilen bestehen. Die Breite der Flächenteile entspricht derjenigen, der durch Entlangführen des Ladungsträgerstrahls an den erstgenannten Flächenteilen erzielten Schweißnaht (DT-AS 1 251 588).

Bei dieser AusfUhrungsform werden jedoch infolge der einzuhaltenden Toleranzen der an den Flächenteilen entlanglaufenden Schweißnähte die vom Kühlkanal winklig abzweigenden in den Kühlkanal mündenden Flächenteile nicht in jedem Falle mit-verschweißt. Wenn andererseits die Schweißnähte zu dicht am Kühlkanal vorbeigeführt werden, so schmilzt der zwischen Kühlkanal und Schweißnaht liegende Werkstoff, verursacht durch die verschlechterte Wärmeleitung in diesem Bereich, auf und dringt in den Kühlkanal ein.

Es wurde nun gefunden, daß eine solche Erscheinung mit Sicherheit vermieden werden kann, wenn die den Kühlkanal nicht anschneidenden Flächen in einem solchen Abstand vom Kühlkanal verlaufen, daß die im Winkel - aus fertigungstechnischen Gründen vorzugsweise 90° - von diesen abzweigenden in den Hohlraum mündenden Flächen teile, die im Bereich der geringsten Spannungen des Kühlkanals angeordnet sind, eine solche Breite besitzen, daß der Abstand zwischen dem Kühlkanal und der Schweißnaht wenigstens der Breite der Schweißnaht entspricht, vorzugsweise aber im Bereich zwischen der einfachen und der doppelten Breite der Schweißnaht liegt.

Nach dem Stand der Technik ist es üblich, die ringförmige Hülse auf den im Durchmesser entsprechend verkleinerten Kolbenkopf aufzusetzen. Es ist jedoch auch möglich, bei Kolben mit einer Brennmulde die Ausnehmung brennmuldenseitig am Kolbenkopf anzuordnen, in die dann die ringförmige Hülse eingesetzt ist.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und wird im folgenden näher erläutert·

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kolben im Bereich des Kolbenkopfes·

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich einer Schweißnaht.

Der Teillängsschnitt durch einen Preßkolben 1 im Bereich des Kolbenkopfes 2 zeigt eine vom Kolbenboden her radial angebrachte Ausnehmung 3, in die eine ringförmige Hülse 4 unter Bildung eines Kühlkanals 5 eingesetzt ist. Die sich berührenden den Kühlkanal 5 nicht anschneidenden Flächen zwischen Kolbenkopf 2 und ringförmiger Hülse 5 sind über die Schweißnähte 6 miteinander verbunden. Die im Winkel von den Schweißnähten abzweigenden in den Kühlkanal 5 einmündenden Flächenteile 7 sind nicht miteinander verschweißt und haben eine Breite, die der Breite 8 der Schweißnaht 6 entspricht.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß der Ladungsträgerstrahl durch die erfindungsgemäße Anordnung der zu verschweißenden Flächenteile in einem solchen Abstand am Kühlkanal vorbei geführt wird, daß kein Aufweichen des im Bereich de» Kühlkanals liegenden Kolbenwerkstoffs erfolgt. Eine Gefährdung des Kolbens durch Spannungsrisse, die von den unverschweißten Flächenteilen ausgehen könnten, wird dadurch vermieden, daß durch bekannte Untersuchungsmethoden am Kühlkanal Bereiche mit vernachlässigbar kleinen Spannungen ermittelbar sind, in denen diese Flächenteile angeordnet werden.

- 5 Schutzansprüche

723J7172IS.78

Claims (2)

1. - 5¹.¹

   SCHUTZANSPRÜCHE

   li WGekühlter Preßkolben aus Leichtmetall für Verbrennungskraftmaschinen mit einem im Kolbenkopf, vorzugsweise im Bereich hinter dem Ringfeld zwischen einer im Kolbenkopf angebrachten Ausnehmung und einer in diese Ausnehmung unter Bildung eines ringförmigen Kühlkanals eingesetzten ringförmigen Hülse, die mit dem Kolbenkopf über die einander berührenden den Kühlkanal nicht anschneidenden Flächen mittels eines Ladungsträgerstrahls verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kühlkanal (5) nicht anschneidend3n Flächen in einem solchen Abstand von diesem verlaufen, daß die im Winkel davon abzweigenden in den Kühlkanal (5) einmündenden Flächenteile (7), die vorzugsweise im Bereich der geringsten Spannungen des Kühlkanals (5) angeordnet sind, eine solche Breite (8) besitzen, daß der Abstand zwischen dem Kühlkanal (5) und der Schweißnaht (6) wenigstens der Breite der Schweißnaht (6) entspricht.
2. 2) Gekühlter Preßkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht (6) im Bereich der einfachen und der doppelten Breite der Schweißnaht (6) liegt.

   72M7172I.S.W