DE2253961B2 - Zweiteiliger metallkolben fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen zweiteiligen Metallkolben für Brennkraftmaschinen mit einem Mantel, der gegenüberliegende Gleitflächen aufweist, einen getrennten Kopf, der eine Krone und sich nach unten erstreckende Kolbenbolzenaugen aufweist, wobei der Mantel und der Kopf derart ausgefluchtet sind, daß eine Kolbenbolzenbohrung ausgebildet wird, die sich durch diese Teile hindurch erstreckt, und mit einer Brücke, die mit ihren Enden im Mantel im Bereich der Gleitflächen verankert ist.

Metallkolben dieser Art werden in den US-PS 22 40 967 und 22 67 724 beschrieben. Diese Brücken dienen im allgemeinen zur Erhöhung der Kolbenfestigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die thermische Belastung derartiger Kolben zu vermindern.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß diese Brücke nach oben umgebogene ölaufnahmekanten aufweist, die zu der Krone hinweisen und die in dichtem Abstand von der Krone angeordnet sind, daß der Raum zwischen der Brücke und der Unterseite der s<> Krone eine Kühlkammer bildet und daß die Brücke eine öffnung aufweist, die ein Eintreten von öl in die Kühlkammer beim Abwärtshub des Kolbens ermöglicht.

In vorteilhafter Weise wird hierdurch eine Kühlkam- s.'i mer unterhalb der Krone des Kopfes geschaffen und durch die Bewegung des Kolbens wird öl in diese Kühlkammer und gegen die Unterseite der Krone gespritzt. Dies führt zu einer höheren thermischen Belastbarkeit als bei bekannten Kolben.

In vorteilhafter Weise können die Enden der Brücke Fingerabschnitte aufweisen, die im Werkstoff des Mantels eingebettet sind. Dadurch wird die Verbindung zwischen der Brücke und dem Mantel verbessert und die Belastbarkeit erhöht. f>s

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert werden. Es F i g. 1 ein Axialschnitt eines zweiteiligen Metallkolbens, wobei der Schnitt so gelegt ist, daß man durch die Kolbenbolzenbohrung blicken kann, und

Fig.2 ein Axialschnitt längs einer Ebene, die gegenüber der Schnittebene von F i g. 1 um 90° gedreht ist.

Der zweiteilige Metallkolben weist einen Kopf 10 und einen Mantel 11 auf. Der Kopf 10 und der Mantel U bestehen aus einem leichten, wärmeleitenden Metall, wie beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung. Der Kopf 10 weist eine ausgesparte Krone 12 auf, in deren Mitte ein konischer Teil 13 angeordnet ist, wie es in Kolben von Hochleistungsbrennkraftmaschinen üblich ist. Der Kopf 10 weist einen Ringabschnitt 14 auf, in dem in üblicher Weise Nuten 15 und 16 für Kolbenringe vorgesehen sind. Der oberste Kolbenring ist in einer Nut 17 angeordnet, die in einem Ringträger 18 ausgebildet ist, der aus Gußeisen od. dgl. besteht. Der Ringträger 18 ist in einer Umfangsnut 19 mit festem mechanischem Sitz angeordnet, wobei die Verbindung zwischen dem Ringträger 18 und der Nut 19 frei von einer metallischen Bindung ist.

Die Krone des Kopfes 10 weist eine nach oben gewölbte Unterseite 20 auf. Der Kopf IC weist ferner nach unten sich erstreckende Kolbenbolzenaugen 21 auf, in denen eine Kolbenbolzenbohrung 22 ausgebildet ist.

Der Mantel 11 weist gegenüberliegende Gleitflächen 36, 37 mit einer Kolbenbolzenbohrung 24 auf, die koaxial zur Kolbenbolzenbohrung 22 des Kopfes 10 verlaufen, wenn der Kopf und der Mantel ineinander eingesetzt sind, wie es in den F i g. 1 und 2 gezeigt ist. In den Kolbenbolzenbohrungen 24 sind Nuten 25 und 26 ausgebildet, welche die nicht dargestellten Verriegelungsringe für den Kolbenbolzen aufnehmen. An dem dem Kopf 10 abgewandten Ende weist der Mantel 11 an seiner Innenseite einen Bund 23 auf.

Zwischen dem Kopf 10 und dem Mantel 11 ist eine Umfangsnut 27 vorgesehen und ferner ein Zwischenraum 29 vorhanden und diese nehmen Relativbewegungen zwischen den beiden Teilen auf. Ein ölkanal 30 ist vorgesehen, der das von der Zylinderwandung durch die Kolbenringe abgestreifte öl aufnimmt.

Es ist eine Brücke 31 vorgesehen, und diese Brücke weist einen nach oben gewölbten mittleren Abschnitt 32 auf und zwei nach oben sich erstreckende ölaufnahmekanten 33 und 34, die in F i g. 2 zu erkennen sind. Die Brücke 31 besteht aus Stahl oder einem anderen Material, welches einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der geringer ist als der der Aluminiumlegierung, aus dem der Kopf 10 und der Mantel U bestehen. Die Enden der Brücke 31 weisen Fingerabschnitte 35 auf, um die Verankerung der Enden der Brücke 31 im Metall des Mantels 11 zu erleichtern. Diese Verankerung erfolgt in der Nähe der Gleitflächen 36 und 37 durch Eingießen. Die Brücke 31 weist eine oder mehrere öffnungen 38 auf, so daß bei jedem Abwärtshub des Kolbens öl in eine Kühlkammer 39 eintreten kann, die zwischen der Oberseite der Brücke 31 und der Unterseite 20 der Krone 12 des Kopfes 10 vorgesehen ist. Bei jedem Abwärtshub des Kolbens tritt öl in die Kühlkammer 39 ein und wird gegen die Unterseite des Kopfes 10 geschleudert. Bei jedem Aufwärtshub des Kolbens tritt das Öl, welches Wärme von der Krone 12 aufgenommen hat, durch die Zwischenräume 40 aus, die zwischen den nach oben umgebogenen mittleren ölaufnahmekanten 33 und 34 und den gegenüberliegenden Seitenwandungen des

Kopfes 10 vorhanden sind.

Die Brücke 31, die einen geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als die Aluminiumteile des Kolbens aufweist, begrenzt die Größe der thermischen Ausdehnung des Mantels 11 aus Aluminium. Der verminderte Mantelspielraum, der auf diese Weise ermöglicht wird, vermindert das Geräusch, das erzeugt wird, wenn die Oberseite des Mantels 11 alternierende Seiten der Zylinderbohrung berührt, wenn die Seitenschublasten ihre Richtung umkehren. Der verminderte Mantelspielraum verringert auch die Kavitationserosionen, die am äußeren Umfang von nassen Zylinderauskleidungen auftreten, wie sie in Hochleistungsbrennkraftmaschinen verwendet werden.

Die Brücke 31 vergrößert die Festigkeit an der Oberseite des Mantels 11 und ermöglicht die Aufnahme der Seitenschublasten, wie sie in Brennkraftmaschinen auftreten, ohne daß ein Ausfall stattfindet oder daß eine übermäßige Verbiegung oder Auslenkung erfolgt.

Bei dem Kolben werden der Kopf 10 und der Mantel 11 in ihrer richtigen Arbeitslage in bezug aufeinander durch den Kolbenbolzen und die Zylinderbohrung gehalten. Jeder Teil ist jedoch frei, sich um den Kolbenbolzen in dem Ausmaß zu drehen, der durch den Spielraum zwischen der Zyiinderbohrung und den äußeren Umfangen eines jeden der Teile vorhanden ist. Dadurch wird ganz erheblich die axiale Fehlfluchtung des Ringabschnittes des Kopfes 10 vermindert, die bei üblichen einteiligen Kolben auftritt, und es wird ermöglicht, daß die Kolbenringe eine wirksamere Dichtung aufrechterhalten, und hierdurch werden das Durchblasen und der Ölverbrauch vermindert. Das Vorhandensein der Brücke 31 ergibt ferner die Festigkeit, die erforderlich ist, um den Seitenschublasten zu widerstehen, und ferner kann durch diese Brücke 31 an der Oberseite des Mantels 11 die thermische Ausdehnung beherrscht werden, wobei eine zusätzliche Festigkeit erzielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Zweiteiliger Metallkolben für Brennkraftmaschinen mit einem Mantel, der gegenüberliegende Gleitflächen aufweist, einem getrennten Kopf, der S eine Krone und sich nach unten erstreckende Kolbenbolzenaugen aufweist, wobei der Mantel und der Kopf derart ausgefluchtet sind, daß eine Kolbenbolzenbohrung ausgebildet wird, die sich durch diese Teiie hindurch erstreckt, und mit einer ι« Brücke, die mit ihren Enden im Mantel im Bereich der Gleitflächen verankert ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Brücke (31) nach oben umgebogene ölaufnahmekanten (33, 34) aufweist, die zu der Krone (12) hinweisen und die in dichtem Abstand von der Krone (12) angeordnet sind, daß der Raum zwischen der Brücke (31) und der Unterseite der Krone (12) eine Kühlkammer (39) bildet und daß die Brücke (31) eine Öffnung (38) aufweist, die ein Eintreten von öl in die Kühlkammer (39) beim Abwärtshub des Kolbens ermöglicht.

2. Zweiteiliger Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Brücke (31) Fingerabschnitte (35) aufweisen, die im Werkstoff des Mantels (11) eingebettet sind.