DE810205C - Leichtmetallkolben fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen Gegenstand der Erfindung ist ein Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen. Diese Kolben unterliegen während des Betriebes bekanntlich Temperaturen, die vom Kolbenkopf zum offenen Schaftende stark abfallen. Um zu erreichen, daß die Kolben während ihres Laufes zylindrische Form annehmen und damit eine einwandfreie Abdichtung gegenüber den "Zylinderwänden gewährleisten, werden die Kolben, ihren Wärmeausdehnungskoeffizienten und den Wärmedehnungsverhältnissen ihres Werkstoffes und dem Zylinderwerkstoff entsprechend, ausgebildet. Die Gestalt der Kolben wird so gewählt, daß sie sich nach dem Kopf hin verjüngen und kegelstumpfförmig oder ballig geformt sind.
• Ein bearbeitungsgemäß hergestellter Kolben dieser Ausführungsform erhält insbesondere im oberen 'feil seines Schaftes verhältnismäßig viel Spiel. hierdurch besteht aber die Gefahr, daß die Kolben im kalten Zylinder und auch während aller Betriebszustände des Teillastbereiches nicht mehr störungsfrei arbeiten. Außerdem muß befürchtet werden, daß der steife Kolbenmantel hauptsächlich während des Einlaufens zum Fressen neigt, weil örtliche Druckbeanspruchungen nicht elastisch aufgenommen werden können.
• Um diesen Übelstand zu vermeiden, wurde der Kolbenmantel auf der druckentlasteten Seite geschlitzt. Die Schlitze wurden dabei vorzugsweise U- oder T-förmig geführt. Diese Schlitze sind dabei unter Zuhilfenahme eines oder mehrerer Querschlitze gebildet, indem z. B. ein solcher Querschlitz, der den Kolbenkopf mit seiner Ringpartie vom Schaft trennt, mit zwei Längsschlitzen zusammen die Gestalt eines U-Schlitzes ausmacht. Der in dieser Weise aus dem Mantel ausgeschnittene Teil stellt einen federnden Gleitschuh dar.
• Aber auch diese Maßnahme ist nicht frei von Nachteilen. Vor allem macht sich der durch die verschiedenen Schlitze geschwächte Kolbenmantel vorzugsweise bei längerem Lauf nachteilig bemerkbar, weil der Mantel seine Festigkeit und Form einbüßt und der Kolben alsdann zu klappern beginnt. Außerdem steigt der Ölverbrauch an. Oft wird er so hoch, daß der Motor zerlegt und neue 'Kolbensätze eingebaut werden müssen.
• Um zu verhindern, daß Querschlitzkolben mit einseitig federndem Gleitschuh eine zu große Schwächung des Trägheitsmomentes an der am stärksten auf Biegung beanspruchten Stelle unterhalb des Kolbenbolzenauges und eine unzulässig große elastische Verformung des Kolbenschaftes vorzugsweise unterhalb des Ringteiles erfahreil; wurde auch schon dazu übergegangen, unterhalb des Kolbenbolzenauges eine Randver-rippung vorzusehen, die sich sowohl zum geschlossenen Kolbenschaft als auch zum Kaibenbolzenauge hin erstreckte. Ohne Zweifel gelingt, es hierdurch, eine Verbesserung der Standfestigkeit der freistehenden Mantelteile zu erreichen.
• Es hat sich jedoch bei einer solchen Kolbenausbildung auch gezeigt, daß mitunter die elastischen Eigenschaften der zum Kolbenaufbau verwendeten Leichtmetallegierungen hinter den Erwartungen zurückgeblieben sind, weil die durch besondere Wärmebehandlungsverfahren erreichbaren hohen Elastizitätswerte im Kolbenbaustoff unter dem Einfluß der Betriebstemperaturen mehr oder weniger verlorenge-hen. Daher ist die Fachwelt auch schon dazu übergegangen, einen anderen Weg zur Aufrechterhaltung dauernder elastischer Eigenschaften des Gleitschuhteiles einzuschlagen, indem Federstählglieder vorgesehen wurden. Die letzteren erhielten verschiedenartige Gestalt. In der Regel sind sie platten-, rahmen- oder hügelartig geformt und paarweise so angeordnet, daß sie die Bolzenaugen umfassen und längs der Richtung von Sehnen innerhalb des Kolbens verlaufen, so daß sie den Abstand der Mantelwand an einander gegenüberliegenden Stellen bestimmen. Sie sind zu diesem Zweck in der Mantelwand verankert. Indem diese Federstahlglieder aus einem Werkstoff hergestellt werden,, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner ist als der des Kolbenwerkßtoffes, gelingt es, die Zylinderform des Kolbens während des Laufes zu gewährleisten.
• Der Einbau derartiger Regulierglieder ist jedoch vielfach schwierig und bei Kolben mit einseitig vorgesehenem Gleitschuh nicht in der bisher durchgebildeten Gestaltung unbedingt erforderlich.
• Erfindungsgemäß wird bei enfm Gleitschuhkolben, dessen federnder Schaftteil vom Kolbenkopf durch einen Querschlitz getrennt ist, an den sich beiderseits Längsschlitze anschließen, auf der so entstehenden Gleitschuhseite, die beim Aufwärtsgang lediglich die Kräfte aufzunehmen hat, die durch den Kompressionsdruck wirksam werden, ein Federstahlglied so angeordnet, daß es den unteren Teil der Kolbenbolzenaugen mit der gleitschuhförmig gestalteten Mantelwand verbindet. Statt Stahl können auch andere Werkstoffe hoher Elastizität, die absolute Gewähr dafür geben, daß die Federung auch unter lang einwirkenden Betriebstemperaturen nicht leidet, vorgesehen sein. Je ein solches Glied wird zweckdienlich an je einem Kolbenbolzenauge vorgesehen.
• Die Abbildungen stellen ein Ausführungsbeispiel dar.
• Die Abb. i zeigt einen Kolben im Längsschnitt; die Abb. 2 ist ein Schnitt in der Richtung A-B; die Abb. 3 veranschaulicht einen Querschnitt in Richtung C-D.
• Der Kopf 2 eines Leichtmetallkolbens für Brennkraftmaschinen ist mittels Rippen i mit den Kolbenbolzenaugen 3 verbunden. Auf der druckentlasteten Seite ist der Kopf 2 vom Kolbenschaft 7 durch einen Querschlitz 4 getrennt, dem sich beiderseits Längsschlitze 5 anschließen, die sich nach abwärts bis zur Unterkante der Bolzenbohrung erstrecken. Dieser gleitschuhförmige Mantelteil 8 ist durch Glieder aus Stahr oder einem anderen federnden metallischen Werkstoff mit dem unteren Teil der Kolbenbolzenaugen verbunden. Die Glieder 6 sind unterhalb der Bolzenbohrungen in den Nabenwerkstoff eingegossen und auf diese Weise verankert. In diesem Teil des Kolbens ist noch eine hohe Festigkeit vorhanden, weil die Betriebstemperaturen daselbst unzulässig höhe Werte nicht mehr annehmen. Die Federglieder 6 sind zweckdienlich so gestaltet, daß insbesondere dem oberen Teil des gleitschuhförmigen Mantelteiles 8 hohe Elastizität gegeben wird. Die Befestigung der Glieder 6 mit den Seitenteilen der gleitschuhförmigen Mantelwand erfolgt durch Eingießen in daselbst angeordnete wulstartige Verdickungen 9.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit einseitig federndem Gleitschuh, der vom Kolbenkopf durch einen Querschlitz getrehnt ist, an den sich beiderseits Längsschlitze anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß Federglieder (6) nur unterhalb der Kolbenbolzenaugen (3) vorgesehen sind und sich einseitig nach der Gleitschuhwand (8) erstrecken.
2. 2. Leichtmetallkolben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Federglieder (6) im unteren Teil der Kolbenbolzenaugen ,(3) einerseits und in der Mantelwand des Gleitschuhes (8) andererseits eingegossen sind.
3. 3. Leichtmetallkolben nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gleitschuhförmige Mantelwand (8) gegenüber dem unteren Teil der Kolbenbolzenaugen wulstartige Verdickungen (9) aufweist, in welchen die Federglieder (6) verankert sind.