DE2211690A1 - Leichtmetallkolben fuer verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Leichtmetallkolben fuer verbrennungskraftmaschinen

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/02—Pistons  having means for accommodating or controlling heat expansion
    • F02F3/04—Pistons  having means for accommodating or controlling heat expansion having expansion-controlling inserts
    • F02F3/045—Pistons  having means for accommodating or controlling heat expansion having expansion-controlling inserts the inserts being located in the crown
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

KARL SCHMIDT GMBH 6 Frankfurt (Main), 8. März 1972
7107 Neckarsulm . DrQ/GKp
Christian-Schmidt-Str. 8/12
Prov. Nr. 6889 KS
Leichtmetallkolben für Verbrennungskraftmaschinen
Die Erfindung betrifft einen Leichtmetallkolben für Verbrennungskraftmaschinen mit einem in der Kolbenkrone eingegossenen aus einem Eisenwerkstoff bestehenden einteiligen Bewehrungselement, das aus einem in der Ringpartie, vorzugsweise im Bereich -der kolbenbodenseitigen Ringnute, angeordneten Ringträger und einem mit diesem durch mehrere speichenartige Arme verbundenen im Kolbenboden angebrachten Bodenstück besteht.
Im allgemeinen ist die Laufdauer von Leichtmetallkolben größer als die der Kolbenringe und Zylinderlaufbahn. Es gibt jedoch Verbrennungskraftmaschinen die entweder ihrer Auslegung nach, z.B. hochbeanspruchte Dieselmotoren, oder des Arbeitsortes wegen, z.B. bei rauhen Betriebsverhältnissen, einen besonders hohen Verschleiß der Ringnuten, insbesondere der kolbenbodenseitigen Ringnute, mit Bruchgefahr der Kolbenringe befürchten lassen oder zeigen.
In den Ringnuten wirken mehrere ungünstige Bedingungen zusammen. Der kolbenbodenseitige Kolbenring wird in axialer und radialer Richtung nahezu vom vollen Verbrennungsgasdruck beaufschlagt. Er gleitet daher auf der'Nutenflanke beim Seitenwechsel des Kolbens mit beträchtlicher Reibung. Der örtliche Berührungsdruck kann zudem durch geringe Verformung erhöht werden, die der Kolben durch Wärmeausdehnung und me cha-, nische Kräfte erleidet..Diese Reibungsbeanspruchungen werden erst dann gefährlich, wenn der Kolbenwerkstoff durch hohe
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Betriebstemperaturen erweicht wird* Er reibt sich dann nicht nur leichter ab, sondern kann auch plastisch verformt, die Ringnute also ausgeschlagen werden. Die erwähnten hohen Temperaturen verschlechtern zudem die Schmierfähigkeit des Öls und begünstigen die Bildung von verschleißfördernden Rückständen aus dem Öl und dsm Kraftstoff. Dazu kann sich besonders beim Betrieb von Motoren in staubiger Umgebung noch Schmutz und schließlich der Eisenabrieb der Kolbenringe und Zylinderwände als Verschleißmittel gesellen.
Für Anwendungsfalle, die einen besonders starken Verschleißangriff der Ringnute erwarten lassen, kann im Leichtmetallkolben ein sogenannter Ringträger vorgesehen werden. Als Werkstoff für derartige Ringträger wird meist austenitisches Gußeisen gewählt, das einen ähnlich hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Leichtnetallkolbenwerkstoff besitzt ,und dadurch die Neigung des Ringträgers zum Lockerwerden vermindert, Darüberhinaus ist es möglich, den Ringträger über eine intermetallische Zwischenschicht beim Eingießen in den Kolbenkörper mit diesem fugenlos zu verbinden (Bensinger, W.D., A. Meier: Kolben, Pleuel und Kurbelwelle bei schneilaufenden Motorenj 2, Aufl., Berlin/Göttingen/ Heidelberg 1961: S. 11).
Um An- und AusSchmelzungen am Kolbenboden bei örtlicher Überhitzung, z.B. unter Vorkammern von Dieselmotoren oder Zündkerzen von Ottomotoren sowie Warmrisse und Brüche im Kolbenboden infolge der Wechselbeanspruchung bei erhöhter Temperatur zu' vermeiden, ist es bekannt, im Kolbenboden in einem mehr oder weniger großen Bereich je nach dem Maß der Temperaturbelastung aus einem Eisenwerkstoff bestehende Einsätze einzupressen, einzugießen oder auch einzuschrauben, Derartige Kolbenausführungen sind jedoch bisher wenig in der Praxis wegen der problematischen
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Verbindungsmöglichkeit der Einsätze mit dem Leichtmetallkolbenwerkstoff erfolgt. Außer dem örtlich begrenzten Schutz des Kolbenbodens muß die im Kolbenwerkstoff liegende der Verankerung dienende Einsatzoberfläche isoliert oder so weit von der thermisch kritischen Stelle entfernt angeordnet sein, daß die Kontaktzone zwischen dem Einsatz und dem Kolbenwerkstoff in einem Temperaturbereich liegt, in" dem die beim Motorbetrieb auftretenden Kräfte aufgenommen werden können,.
Ferner ist in dem DT-GM 1 890 021 ein Leichtmetallkolben für Verbrennungskraftmaschinen mit einem eingegossenen Schwermetalleinsatz beschrieben, der aus einem Ringträger und einem mit diesem durch speichenartige Arme verbundenen in den Kolbenboden eingebetteten Teil besteht. Der Schwermetalleinsatz ist zur vermeintlichen Vermeidung von Verbrennungsgas- und/oder Öldurchtritten im Bereich des Kolbenbodens und der Ringpartie mit Hinterschneidüngen oder Labyrinthen versehen. Derartige Maßnahmen sind jedoch unbefriedigend, da durch die vergleichsweise schlechte Abdichtung gegenüber den Verbrennungsgasen eine erhöhte thermische Beanspruchung des Kolbenwerkstoffs erfolgt. *
Um den Durchtritt von Verbrennungsgasen und/oder Öl zu vermeiden, wird vorgeschlagen, bei einem Leichtmetallkolben mit in der Kolbenkrone eingegossenen aus einem Eisenwerkstoff bestehenden einteiligen Bewehrungselement, das aus einem in der Ringpartie angeordneten Ringträger und einem mit diesem durch mehrere speichenartige Arme verbundenen im Kolbenboden angebrachten Einsatz besteht, den Ringträger erfindungsgemäß mit einer sich bis in den Bereich der speichenartigen Arme erstreckenden intermetallischen Zwischenschicht der Zusammensetzung Fe Al mit dem Leichtmetallkolbenkörper zu verbinden»
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Zweckmäßigervreise erstreckt sich die intermetallische Zwischenschicht bis etwa in die Hälfte der speichenartigen Arme. Auf diese Weise wird der Durchtritt von Verbrennungsgasen vom Kolbenboden her oder öl vom Bereich der Ringpartie her vollständig verhindert.
Da der im Kolbenboden angebrachte Einsatzteil nicht mehr vom Kolbenwerkstoff kraftschlüssig umfaßt ist, darf dieser Teil nicht über eine intermetallische Zwischenschicht mit dem Leichtmetallkolbenkörper verbunden werden, da sonst die Gefahr einer Überhitzung des Leichtmetalls bei bleibender Deformation gegeben ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielhaft dargestellt und wird im folgenden näher erläutert:
In der Kolbenkrone" 1 eines Leichtmetallkörpers 2 ist ein aus einem austenitisehen Sondergußeisen bestehendes einteiliges Bewehrungselement eingegossen. Das Bewehrungselement besteht aus einem im Bereich der kolbenbodenseitigen Ringnute 3 angeordneten Ringträger 4 und einem mit diesem durch mehrere speichenartige Arme 7 verbundenen im Kolbenboden 5 angebrachten Einsatz 6.
- 5 Patentansprüche
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Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Leichtmetallkolben für Verbrennungskraftmaschinen mit einem in der Kolbenkrone eingegossenen aus einem Eisenwerkstoff bestehenden einteiligen Bewehrungselement, das aus einem in der Ringpartie, vorzugsweise im Bereich der kolbenbodenseitigen Ringnute, angeordneten Ringträger und einem mit diesem durch mehrere speichenartige Arme verbundenen im Kolbenboden angebrachten Einsatz besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringträger (4) über eine sich bis in den Bereich der speichenartigen Arme (7) erstreckende intermetallische Zwischenschicht der Zusammensetzung Fe Al mit dem Leichtmetallkolbenkörper (2) verbunden ist.
  2. 2) Leichtmetallkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die intermetallische Zwischenschicht bis etwa in die Hälfte der speichenartigen Arme (7) erstreckt.
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    Leerseite
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DE2211690A1 true DE2211690A1 (de) 1973-09-13
DE2211690B2 DE2211690B2 (de) 1979-11-29
DE2211690C3 DE2211690C3 (de) 1980-08-07

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4137887A (en) * 1976-06-11 1979-02-06 Perkins Engines Limited Pistons for internal combustion engines
US4140096A (en) * 1976-03-31 1979-02-20 Perkins Engines Limited Pistons for internal combustion engines
DE102008031863A1 (de) * 2008-07-05 2010-01-07 Mahle International Gmbh Einlegeteil für einen Kolben eines Verbrennungsmotors sowie mit dem Einlegeteil versehener Kolben oder Kolbenkopf

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5425306A (en) * 1993-11-23 1995-06-20 Dana Corporation Composite insert for use in a piston

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4140096A (en) * 1976-03-31 1979-02-20 Perkins Engines Limited Pistons for internal combustion engines
US4137887A (en) * 1976-06-11 1979-02-06 Perkins Engines Limited Pistons for internal combustion engines
DE102008031863A1 (de) * 2008-07-05 2010-01-07 Mahle International Gmbh Einlegeteil für einen Kolben eines Verbrennungsmotors sowie mit dem Einlegeteil versehener Kolben oder Kolbenkopf

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DE2211690C3 (de) 1980-08-07
DE2211690B2 (de) 1979-11-29
FR2176360A5 (de) 1973-10-26

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