CH172801A - Leichtmetallkolben mit Einlage aus Hartmetall. - Google Patents

Description

  Leichtmetallkolben mit Einlage ans Hartmetall.    Leichtmetallkolben erhalten mit grossem  Vorteil in den     Werkstoff    des Leichtmetall  kolberrkörpers eingebettete Einlagen aus här  terein Werkstoff.  



  Diese Einlagen wurden bisher mit ver  hältnismässig grosser Wandstärke ausgeführt  und bildeten einen Ringkörper, in welchem  für die Aufnahme des oder der Kolbenringe  Nuten eingeschnitten sind, so dass ein ein  faches oder mehrfaches     U-Profil    von durch  weg beträchtlicher Dicke entsteht.  



  Für normal     beanspruchte    Motoren haben  sich solche Kolben sehr gut bewährt. Nur  bei besonders stark beanspruchten     Motoren     mit hoher Drehzahl und Kompression ist die  Gewichtsvermehrung, sowie auch die gerin  gere Wärmeleitfähigkeit der Einlage und der  ungünstigere Wärmeübergang vom Leicht  metallkolbenkörper auf die Einlage und von  dieser auf den Kolbenring und den Zylinder  ein gewisser Nachteil.  



  Mechanisch beansprucht werden aber nur  die beiden Flanken des Profils, gegen welche    sich die Kolbenringe beim Betriebe des Kol  bens anlegen. Der     Stegteil    zwischen diesen  beiden Flankenringen hat lediglich die Auf  gabe der Abstandshaltung.  



  Demgemäss wird dieser     Stegteil    zweck  mässig so weit wie nur möglich vermieden,  also nur die beiden Flankenringe, die den  Kolbenring an den beiden Stirnseiten vom  Leichtmetall des Kolbenkörpers trennen, und  einzelne Verbindungsstege zwischen diesen  Flankenringen angeordnet.  



  Hierdurch wird eine beträchtliche Ge  wichtsersparnis und eine ebenfalls nicht zu  unterschätzende     Werkstoffersparnis    erzielt.  An Stelle des in Wegfall kommenden här  teren Werkstoffes von geringerer Wärmeleit  fähigkeit tritt die Leichtmetallegierung des  Kolbenkörpers von grösserer Wärmeleitfähig  keit.  



  Aber nicht nur am     Stegteil    des Profils  kann weitgehend gespart werden, sondern es  lassen sich auch an dem Flankenring, der  dem Kolbenboden zugekehrt ist und gegen-      über dem vom Kolbenboden weiter ab lie  genden Flankenring weniger stark bean  sprucht ist, Einsparungen machen.  



  Vorteilhaft wird au der Einlage zunächst  die zur Aufnahme des Kolbenringes bestimmte  Nut ringsum eingearbeitet und erst dann der       Werkstoff    des     Kolbenringträgers    dort, wo er  nicht unbedingt notwendig ist, weggearbeitet,  z. B. weggefräst.  



  Es ist auch möglich, an Stelle einer rings  um laufenden Einlage nur Segmente zu ver  wenden, die ebenfalls an den wenig bean  spruchten Stellen noch ausgenommen oder  geschwächt sein können.  



       All    Stelle der Einlage von     U-förmigem     Querschnitt     kann    auch nur noch ein Flan  kenring auf der dem Kolbenboden abgekehr  ten Ringseite angeordnet sein.  



  Wenn zwei Flankenringe angeordnet und  durch Stege miteinander verbunden sind,  sind die Stege zweckmässig in der Richtung  der     Kolbenbolzenachse    angeordnet.  



  Einlage und     Leiehtmetallkolbenkörper    be  stehen zweckmässig aus     Werkstoffen        bezw.     Legierungen gleicher Wärmedehnung, damit  ein Lockern des Ringträgers infolge verschie  dener Wärmedehnung .nicht zu befürchten  ist. Dann können nur noch die ausserordent  lich starken Explosionsdrücke auf den Kol  benboden und die damit verknüpften Defor  mationen in der     Kolbenringpartie    ein Lockern  der Einlage herbeiführen.  



  Dieses Lockern wird zweckmässig vermie  den, indem der Werkstoff der Einlage stellen  weise weggenommen wird, so dass hierdurch  ein zahnartiger Eingriff des     Leichtmetallwerk-          stoffes    in die Einlage stattfindet.  



  Mehrere Ausführungsbeispiele des Kolbens  gemäss der Erfindung sind in der Zeichnung  schematisch dargestellt.  



       Fig.    1 zeigt eine Seitenansicht eines Kol  bens;       Fig.    2 ist ein Schnitt nach .der Linie       II-II    der     Fig.    1,       Fig.    3 ein Schnitt durch eine Einlage  nach der Linie     III        III    in der     Fig.    2;         Fig.    4 ist eine Seitenansicht eines zwei  ten Kolbens,       Fig.    5 eine Draufsicht auf eine Einlage,       Fig.    6 ein Querschnitt nach der Linie       VI-VI    in der     Fig.    5;

         Fig.    7 zeigt einen dritten Kolben in Sei  tenansicht;       Fig.    8 ist ein Schnitt nach der Linie       VIII-VIII    in der     Fig.    7,       Fig.    9 ein Querschnitt durch eine Ein  lage dieses Kolbens;       Fig.    10 ist eine Seitenansicht eines vier  teil Kolbens;       Fig.    11 ist ein Schnitt nach der Linie       XI-XI    in der     Fig.    10,       Fig.    12 ein Querschnitt durch eine Ein  lage;

         Fig.    13 zeigt einen fünften Kolben in  Seitenansicht       Fig.    14 ist ein Schnitt nach der Linie       XIV-XIV    in der     Fig.    13,       Fig.    15 ein Querschnitt durch eine Ein  lage dieses Kolbens;       Fig.    16, 17 und 18 zeigen drei weitere  Kolben in Seitenansicht;       Fig.    19 ist ein Schnitt nach der Linie       XIX-XIX    in der     Fig.    18,       Fig.    20 ein Querschnitt durch eine Ein  lage des Kolbens nach     Fig.    18;       Fig.    21 zeigt einen weitern Kolben in  Seitenansicht;

         Fig.    22 ist ein Schnitt nach der Linie       XXII-XXII    in der     Fig.    21;       Fig.    23 ist ein weiterer Kolben in Sei  tenansicht,       Fig.    24 ein Schnitt nach der Linie       XXIV-XXIV    in der     Fig.    23       Fig.    25 zeigt eine Variante in der Dar  stellungsweise der     Fig.    24;       Fig.    26 zeigt einen weitem Kolben in  Seitenansicht;       Fig.    27 ist ein Schnitt nach der Linie       XXVII-XXVII    der     Fig.    26.  



  Gemäss     Fig.    1 bis 3 bildet die Einlage b  im Kolbenkörper     a    einen     durehlaufenden    Ring       voll        ursprünglich        U-förmigem    Querschnitt,      dessen Flanken jedoch teilweise weggeschnit  ten sind, so dass nur die Stellen c, c stehen  geblieben sind, in den Zonen d jedoch die       Flanken    des     Einlageprofils    entfernt sind.  



       Na(-,h        Fig.    4 bis 6 weist die ringförmige  Einlage nur an den mit c bezeichneten Stel  len das volle     U-Profil    auf, während bei e die  Flankenteile fehlen und ferner den Steg bei  derseitig um die Flankendicke in der Höhe  verkleinert ist.  



       Gemäss        Fig.    7 bis 9 sind an der     ringför-          inigen    Einlage an den Stellen e ebenfalls  sowohl die Flanken als auch der Steg in  der Breite der Flankendicke weggenommen.  Die     Ausnehmungen    e, e sind jedoch auf der       Kolbenbodenseite        lind    auf der andern gegen  einander versetzt.

           Gemäss        Fig.    10 bis 12 sind Teile der       Flanken    und Teile des Steges weggenommen,  und zwar derart, dass dieser an den flanken  losen Stellen e nur in der Breite der Ring  nute durchgeführt und an den mit Flanken  segmenten versehenen Stellen c in der Breite  der Ringnute bis auf die  < in den Segmenten       notwendigen    Verbindungen     ausgespart    ist.  



  Nach     Fig.    13 bis<B>15</B> ist in den Kolben  körper     ca    eine ringförmige Einlage b einge  baut, die zwei Kolbenringe aufnimmt. Die  Stege der ringförmigen Einlage b sind an  den Stellen     f'    ausgespart. Der Kolben nach       Fig.    16 besitzt eine entsprechende Einlage     b     für nur einen Kolbenring.  



  Gemäss     Fig.    17 ist von den beiden Flan  ken     g        bezw.        h    der     E        inlage        b    die dem Kol  benboden zugekehrte Flanke h wesentlich  dünner als die Flanke     g.    Dies ist deshalb  zulässig, weil die     Kolbenringnut    sich regel  mässig nach der dem Kolbenboden abgekehr  ten Seite zu ausschlägt, also dort am meisten  beansprucht wird.  



  Nach     Fig.    18 bis 20 nimmt die Einlage  b ebenfalls zwei Kolbenringe auf. An den  Stellen k sind die Stege und ein Teil der  Flanken weggenommen, so dass an den Flan  kenflächen der Ringnut der Werkstoff des  Kolbenkörpers zutage tritt, also die     Ringnut       teilweise im Leichtmetall, teilweise in der  Einlage verläuft.  



  Gemäss     Fig.    21 und 22 sind statt eines  durchlaufenden Ringes nur Ringsegmente b'  als Einlagen für den Kolbenring eingesetzt.  



  Damit die einzelnen Ringsegmente b' ge  gen Herausfallen und Lockerwerden geschützt  sind, werden sie nach     Fig.    23 und 24 nach  Art eines Schwalbenschwanzes nach innen  breiter.  



  Statt je eines Schwalbenschwanzes sind  nach     Fig.    25 an jedem Ringsegment b' deren  zwei angeordnet.  



  Damit beim Giessen des Kolbens diese  Ringsegmente in richtiger Lage und in rich  tigem Abstand zueinander gehalten werden,  sind sie gemäss     Fig.    26 und 27 durch einen  Drahtring     i    verbunden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Leichtmetallkolben mit Einlage aus Hart metall zum Verhindern des Ausschlagens der Kolbenringnut, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartmetalleinlage zwecks Gewichtser sparnis das Leichtmetall nicht an allen Stel len der Kolbenringnut im selben Abstand von diesem hält. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Leichtmetallkolben nach dem Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwi schen ringförmigen Flanken der Hartmetall einlage nur einzelne Verbindungsstege als Abstandhalter belassen sind. 2. Leichtmetallkolben nach dem Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass an der Hartmetalleinlage Segmente von ring förmigen Flanken angeordnet sind. 3.

   Leichtmetallkolben nach dem Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Kolbenboden zunächst liegende Flanke der Hartmetalleinlage schwächer als eine von ihm abgekehrte Flanke ist.