DE3231998A1

DE3231998A1 - Kolben mit einlage

Info

Publication number: DE3231998A1
Application number: DE19823231998
Authority: DE
Inventors: Kenneth John Tamworth Staffordshire Jones
Original assignee: AE PLC
Current assignee: AE PLC
Priority date: 1981-08-28
Filing date: 1982-08-27
Publication date: 1983-03-10
Also published as: FR2512114B1; JPS62758U; IT1153719B; US4488522A; DE3231998C2; IT8223021A0; FR2512114A1; JPS6313405Y2

Description

Die Erfindung betrifft Kolben für Verbrennungsmotoren, die Einlagen umfassen, wie etwa Kolbenringeinlagen oder Kolbenkopfeinlagen, aus einem widerstandsfähigeren Material als dem Material des Rests des Kolbens.

Dort, wo ein Kolben aus Leichtmetall wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, kann ein Kolbenring nicht in einer Kolbenringnut aufgenommen werden, die unmittelbar am Leichtmetall ausgebildet ist. Dies liegt daran, daß die Kolbenringe aus einem Material auf Eisenbasis bestehen, welches das Leichtmetall rasch verschleißen würde. Es ist dementsprechend üblich, in den Kolben eine kreisringförmige Kolbenringeinlage einzubringen, welche eine Stirnfläche aufweist, die bündig in die Kolbenwand übergeht, und die aus einem Material auf Eisengrundlage wie austenitischem Gußeisen hergestellt ist. Eine Kolbenringnut ist in der Einlage ausgebildet, und die Einlage, die aus einem härteren Material besteht als der Rest des Kolbens, ist besser in der Lage, dem

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vom Kolbenring ausgehenden Verschleiß zu widerstehen.

Allgemein sind derartige Einlagen unterhalb der Höhe de.s Kolbenkopfes derart angeordnet, daß sie, von der die

Nut tragenden Oberfläche abgesehen, vom Material des Rests des Kolbens umgeben sind. Somit wird die Kolbenringeinlage zuverlässig im Kolbenkörper gehalten.

Es wurde allerdings schon vorgeschlagen, die Kolben- * ringnut so dicht wie nur möglich zum Kolbenkopf hin zu verlagern. Dies bewegt allerdings umgekehrt den Kolbenring so nahe wie möglich zum Kolbenkopf, was den Vorteil aufweist, daß man den "Totraum", der sich rund·um

die Kolbenwand oberhalb des Kolbenrings und unterhalb *

des Niveaus des Kolbenkopfes erstreckt, auf ein Mindestmaß verringert. Demzufolge verringert dies das Volumen des Treibstoff-Luft-Gemischs, welches sich in diesem Raum ansammelt und dessen unvollständige Verbrennung

den Wirkungsgrad des Motors verringert. 20

Um dies zu erhalten, ist es erforderlich, die Kolbenringeinlage so weit wie nur möglich zum Kopf des Kolbens hin zu verlagern. Dies wird dadurch vorgenommen, daß man die Einlage in einer Falz hält, die sich rund um

den Kolbenkopf derart erstreckt, daß die eine Oberfläche der Einlage einen Umfangsabschnitt der Oberfläche des Kolbenkopfes bildet. Da die Einlage nun nicht länger mehr vom Rest des Kolbens umgeben ist, tritt somit das

_ori Problem auf, die Kolbenringeinlage daran zu hindern,

sich vom Rest des Kolbens in axialer Richtung abzutrennen, d.h, vom Ende des Kolbens abzurutschen.

Ein früherer Vorschlag zum überwinden dieses Problemes „c war es, die Einlage radial am Kolbenkopfende enger auszubilden als an jenem Ende, das vom Kolbenkopfende entfernt ist, so daß die,Einlage in einem Falz sitzt, dessen Radialfläche in einer Ebene liegt, die allgemein senkrecht zur Kolbenachse steht, und deren Gesamtfläche

sich unter einem Winkel von weniger als 90° zur Radialfläche erstreckt. Somit liegt eine wirksame, mechanische, gegenseitige Sperrung zwischen eier Einlage und dem Rest des Kolbens in einer axialen Richtung vor, welche die S Einlage daran hindert,.abzurutschen. Dies hat allerdings den Nachteil, daß der enge_ Weg für die Wärmeleitung axial vom Kolbenkopf nach unten durch das Kolbenmaterial, und der sich erweiternde. Weg für die Wärmeleitung axial nach unten vom Kolbenkopf durch die Einlage, die Ursache dafür bilden, daß sich "heiße Stellen" am Kolbenkopf ausbilden, welche die enge, ringförmige Kante beschädigen können, welche zwischen der sich axial erstreckenden Oberfläche der Falz und der Oberfläche des Kolbenkopfes gebildet ist.

Zufriedenstellende Wärmeleitung kann erreicht werden, wenn die radialen und axialen Flächen allgemein senkrecht zueinander stehen. Es wurde bereits in Betracht gezogen, daß selbst in Abwesenheit einer wirksamen, mechanischen, gegenseitigen Sperrung zwischen Einlage und Kolben bei derartigen Anordnungen die Einlage durch eine metallurgische Verbindung in ihrer Position gehalten wird, obwohl dann eine Übergangsfläche zwischen der Einlage und dem Kolben vorliegt. Die neuere Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß di.ese Verbindung, wenn sie vorliegt, nicht ausreicht, um das Abrutschen der Einlage zu verhindern.

Zusätzlich sind Leichtmetallkolben für bestimmte Ver- ^O wendungsfälle wie etwa bei Dieselmotoren mit einer Verbrennungsmulde im Kolbenkopf versehen. Die Kante zwischen dem oberen Ende der Mulde und der Kolbenkopf-Oberfläche des Kolbens an dem Eintritt in die Mulde ist dünn und ist den nachteiligen Bedingungen ausgesetzt, welche im Verbrennungsraum auftreten. Unter diesen Bedingungen neigt eine Kante aus Aluminium oder Aluminiumlegierung dazu, Risse zu erhalten, und die sind ganz und gar unerwünscht.

Um dieses Problem zu überwinden, wurde vorgeschlagen, in den Kolbenkopf eine Einlage aus einem Material aufzunehmen, welches beständiger ist gegenüber den Bedingungen im Verbrennungsraum als das Aluminium oder die Aluminiumlegierung des Kolbens. Eine solche Einlageist derartig angeordnet, daß die Kante zwischen der Mulde und der Kolbenkopffläche durch die Einlage gebildet ist. Frühere Vorschläge zum Befestigen derartiger Einlagen im Kolbenkopf haben eine Schrauben-. gewindeverbindung und die Verwendung eines Halteringes umfaßt, welche an einem Teil festgeschweißt war, welches einteilig mit dem Körper ausgebildet war.

Beide diese Vorschläge' haben Nachteile; der Schraubengewinde-Eingriff ist schwierig, da der Kolben und die Einlage allgemein unterschiedliche Ausdehnungekoeffizienten aufweisen und ein Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Gewinde verhältnismäßig schwach ist. Wo ein geschweißter Haltering verwendet wird,, ist es er- \ forderlich, eine Einlage aus Eisenmetall in den Körper aus Aluminium oder Aluminiumlegierung einzugießen und dann den Ring an der Einlage aus Eisenmetall anzuschweißen. Das Eingießen der Einlage aus Eisenmetall ist schwierig, und es liegen auch Schwierigkeiten vor, sicherzustellen, daß die Kolbenkopfeinlage durch den geschweißten Ring zusammengedrückt wird. . -

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein. Kolben für einen Verbrennungsmotor vorgesehen:^ mit einem Leichtmetallkörper und einer Einlage aus einem widerstandsfähigeren Material als dem des Leichtmetallkörpers, wobei die Einlage eine Oberfläche umfaßt,,die in eine : hiermit zusammenwirkende Fläche des Kolbenkörpers eingreift, und die Oberfläche der Einlage Ί sowie die des Kolbens mit mindestens einem Vorsprung und einer Aus- · , sparung ausgebildet sind, welche ineinander greifen und derart angeordnet sind, daß slie die Abtrennung der Ein- , lage vom Kolbenkörper in einer Richtung parallel zur

Kolbenachse verhindern.

Es ist auch ein Problem bei Kolben gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, daß die Einlage·relativ zum Kolbenkörper sich drehen kann. Dies kann dort Probleme verursachen, wo Einlage und Kolbenkörper endbearbeitet werden.

Deshalb umfaßt bevorzugt die Einlage eine Oberfläche, welche in eine mit ihr zusammenwirkende Oberfläche des Kolbenkörpers eingreift, wobei die Oberflächen von Einlage und Kolbenkörper mit mindestens einem Vorsprung und einer Aussparung versehen sind, welche einander sperren und derart angeordnet sind, daß sie die Drehung der Einlage relativ zum Kolbenkörper um die Kolbenachse verhindern.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Ein-. lage für einen Kolben eines Verbrennungsmotors vorge-. sehen,' welche ein Teil aus einem Material auf Eisengrundlage umfaßt, mit mindestens einer Oberfläche, welche mit mindestens einer Aussparung versehen ist, um eine mechanische bzw. formschlüssige, gegenseitige Sperrwirkung mit mindestens einem entsprechenden Vorsprung an einem Kolbenkörper zu bilden, um die Relativbewegung zwischen der Einlage und dem Kolbenkörper in mindestens einer Richtung parallel zur Kolbenachse ' zu verhindern.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, wobei man eine Einlage in eine Kolbenform einlegt und dann die 'Form mit einem geschmolzenen Leichtmetall derart füllt, daß das Metall in mindestens eine Aussparung eintritt, und daß man das geschmolzene Metall sich dann derart verfestigen läßt, daß das Metall in der mindestens einen Aussparung einen Vorsprung bildet, der eine formschlüssige Ver-

bindung bzw. einen Sperreingriff "hiermit bildet, um die'- ■ Relativbewegung zwischen der Einlage und dem gegossenen Kolbenkörper in mindestens einer Richtung parallel zur Kolbenachse zu verhindern.
. . . _ .

Es folgt eine beispielhafte, detailliertere Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird, in ■ welchen:
Fig. 1 ein vertikaler Schnitt.durch einen Teil einer

ersten Ausführungsform eines Kolbens für eines Verbrennungsmotor ist,
Fig. 2 eine Perspektivansicht von unten her auf eine-Kolbenringeinlage ist, die im Kolben der¹ Fig". 1 eingeschlossen werden soll,

Fig. 3 ein Schnitt durch die Einlage der· Fig. 2 an der ■

Linie X-X der Fig. 4 ist,
Fig. 4 eine Ansicht der Einlage der Fig/ 2 und 3 längs

des Pfeiles B der Fig. 3 ist, ' . ·

Fig. 5 eine Ansicht der Einlage der Fig. 2 bis 4 läng"s ^;.

des Pfeiles A"in Fig. 3 ist,

Fig. 6A, 6B, bC und 6D Ansichten von Querschnitten,vierer Alternativformen de,r Einlage der Fig. 1 bis £ zeigen,

Fig. 7 die Ansicht eines Querschnitts eines Kolbenköpf-' endes einer zweiten Form eines Kolbens für meinen Verbrennungsmotor ist, ,

Fig. 8 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Kolbens

ider Fig. 7 ist, wie dort bezeichnet, Fig. 9 eine Ansicht längs des Pfeiles A in Fig. 6 ist, . Fig. 10 ein Querschnitt durch das Kopfende einer drittelt Ausführungsform eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor ist, ■ " ' ^; Fig. 11 eine Ansicht von unten her auf eine. Einlage des ' Kolbens der Fig. 10 ist,

Fig. 12 ein Querschnitt durch das Kopfende einer vierten Ausfuhrungsform eines Kolbens für einen Verbren-nungsmotor ist, ■ '

, 1 Fig. 13 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Kolbens der Fig. 12 ist,
Fig. 14 eine Ansicht längs des Pfeils B der Fig. 12 auf eine Einlage des Kolbens der Fig. 12 und . ist, und

Fig. 15 ein Querschnitt der Einlage der Fig. 14 längs der Linie A-A in Fig. 12 ist.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen; der Kolben ist aus einem Leichtmetall wie etwa Aluminium oder einer . Aluminiumlegierung gegossen und ist mit einem Kolbenkopf 10 und einer Kolbenwand 11 ausgebildet. Der Kolben umfaßt eine Kolbenringeinlage 12, welche aus einem Material auf Eisenbasis wie etwa austenitischem Gußeisen gefertigt ist. Die Einlage 12 umfaßt in endbearbeitetem Zustand eine Kolbenringnut 13 zur Aufnahme eines Kolbenrings (nicht gezeigt) mit L-förmigem Quer- » schnitt, wobei das horizontale Glied sich in die Nut

hinein erstreckt und das vertikale Glied sich nach 20" oben erstreckt, um im wesentlichen auf einer Höhe mit dem Kolbenkopf zu enden.

Es wird nun auf die Fig. 2 bis 5 Bezug genommen; die Kolbenringeinlage 12 ist derart gegossen, daß sie einen allgemein rechteckigen Querschnitt (sh. Fig. 3) aufweist, dessen Gesamtabmessungen größer sind als die erforderlichen Endabmessungen der Einlage (welche strichpunktiert in Fig. 3 gezeigt sind). Die Einlage 12 weist parallele, mit Axialabstand angeordnete,

^ow obere und untere, sich radial erstreckende Flächen 14 und 15 auf, sowie parallele, radiale, innere und äußere, sich radial erstreckende Flächen 16, 17. Wie in Fig. 3, 4 und 5 zu sehen ist, sind die untere, sich radial erstreckende Fläche 15 und die innere, sich axial erstreckende Fläche 16 mit einem Netz von Aussparungen versehen, welche durch zwei parallele, jedoch mit Abstand angeordnete ümfangsaussparungen 18a, 18b, 19a, 19b an jeder Oberfläche gebildet sind.

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die eine Vielzahl von mit Winkelabstand angeordneten ■ Aussparungen 20 schneiden, welche sich radial längs der unteren Oberfläche 15 und axial längs der Innen- ■ ; oberfläche 16 derart erstrecken, so daß jedeAussparung 20 in einer Ebene liegt, welche die Kolbenachse aufnimmt«·. Die Enden dieser mit Winkelabstand angeordneten Aussparungen 20' enden an der axial oberen und radial ' ..-■ äußeren Umfangsaussparung 18a, 19a,derart, daß sie sich nicht bis zu den gegenüberliegenden Kanten dieser Flächen erstrecken. ' .·, '· '.

Die Aussparungen 18a, 18b, 19a, 19b, 20 können durch \\ Guß oder durch spanende Bearbeitung oder durch Guß_?mit Endbearbeitung gebildet werden. Einige d.ie.ser ,Aussparungen können auch gegossen und andere spanend eingebracht sein. Die Aussparungen 18a, 18b, 19a, 19b, 20 , weisen allgemein halbkreisförmigen Querschnitt auf und können beispielsweise dann 0,5 mm tief sein,, wenn die _t. Kolbenringeinlage 12 einen Durchmesser von 120 mm auf-,

weist. ' ■ . '

Die Einlage 12 wird in der Form,<'.die in den Fig. 2 bis 5 gezeigt ist, in eine Kolbenform eingesetzt, und ge- schmolzenes Leichtmetall wird in die Form gegossen. · Wenn das geschmolzene Material sich verfestigt/ dann kann Druck auf das Metall in einer Preßgußtechnik ausgeübt werden, um die Innenporen bzw; Lunker im Guß- .'·■".," kolben zu verringern. Das geschmolzene Material wird '·' besonders dann, wenn es unter Druck steht, in die Aus-* sparungen gepreßt, und die netzwerkartige, gegenseitige" Verbindung zwischen den Aussparungen trachtet danach, sicherzustellen, daß geschmolzenes Metall in alle Aus- '-. sparungen eintritt. Wenn sich das Metall verfestigt - '■."■' hat, dann werden der gegossene Kolbenkörper und die-Einlage aus der. Form entnommen. .Weil die Aussparungen 20 kurz vor der Außenoberfläche des Kolbens enden, . erreicht kein geschmolzenes Metall diese Flächen über die Aussparungen 20. . *

Die Form .und die Einlage 12 sind derart angeordnet,

daß der Kolbenkörper mit einer L-förmigen Falz- bzw. . einer >Fuge 21 gegossen wird, welche sich rund um den Kolbenkopf erstreckt. Der Falz 21 weist eine sich radial erstreckende Fläche 22 auf, welche mit der unteren Fläche 15 der Einlage zusammenwirkt, sowie eine sich axial erstreckende Fläche 23, welche mit der inneren Fläche 16 der Einlage zusammenwirkt (sh. .Fig. 1). Vorspringende Wülste aus Kolbenmaterial erstrecken sich in die Aussparungen 18a, 18b, 19a, 19b und 20, um eine mechanische, formschlüssige, sperrende Verbindung zwischen dem Kolbenkörper und der Einlage 12 zu bilden. Die Vorsprünge und Aussparungen bilden somit ein formschlüssiges Netzwerk.

Nach dem Guß werden Kolbenkörper und Einlage endbearbeitet, indem man den bisher gegossenen Kolben um seine Achse in Drehung versetzt, sowie durch eine axiale Translationsbewegung eines Werkzeugs längs des Kolbens.

Die Einlage 12 wird derart spanend bearbeitet, daß man die Kolbenringnut 13 bildet, und wird an der oberen, sich radial erstreckenden Einlagenoberfläche 14 .- derart spanend bearbeitet, daß diese bündig mit dem • . Kolbenkopf 10 abschließt, so daß diese Fläche 14 einen 25. Umfangsabschnitt der Kolbenkopffläche bildet.

Jede Tendenz der Einlage 12, sich relativ zum Rest des Kolbens während einer derartigen, spanenden Bearbeitung zu drehen, wird durch die formschlüssige Verbindung zwischen den Aussparungen 20 und den hiermit zusammen-, wirkenden VorSprüngen an der Oberfläche der Falz 21 verhindert. In einem Beispiel hat diese gegenseitige, formschlüssige Verbindung sich als stark genug herausgestellt, um einem Drehmoment von 20 t bzw. 20 mt

³^ - zu widerstehen.

Wenn der Kolben in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors eingesetzt wird, dann wird jeder Neigung der Einlage 12,

- 10 -

vom Kolben in axialer Richtung abzuspringen,- dur.ch den Eingriff zwischen den Ringaussparungen 19a, 19b und den hiermit zusammenwirkenden Vorsprüngen am Falz· 21 entgegengewirkt. Bei einem Beispiel hat dieser Eingriff sich als stark genug herausgestellt, um einem Zug

von 9 t zu widerstehen. , ■* . -

Der allgemein rechteckige Querschnitt der Einlage 12 gestattet eine befriedigende Wärmeübertragung nach, ■, ' unten vom Kolbenkopf 10 weg, und zwar ohne Ausbildung "heißer Stellen". Zusätzlich verringert die Anbringung des obersten Kolbenrings nahe dem Kolbenkopf 10 die Menge des Treibstoff-Luft-Gemischs rund um die Kolbenwand, wodurch die Leistung des Motors erhöht wird. Zu-/ nahmen von bis zu 6 kW wurden erreicht. : . ■

Die der Drehung widerstehenden Aussparungen 20 können weggelassen werden, wie auch die Umfangsaussparungen 18a und 18b an der unteren radialen Einlagenfläche 15. Die Aussparungen 19a, 19b an der inneren axialen

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Einlagenfläche 16 brauchen nicht durchgehend zu ,sein; sie können auch in Form von mit Winkelabstand .angeordneten Abschnitten ausgebildet sein. Es kann nur · ' eine derartige Aussparung vorgesehen sein. . . ....-■ Eine einzige Aussparung oder eine Gruppe von Aussparungen und mit diesen in Sperreingriff stehenden Vor-r ^; Sprüngen kann sowohl der Drehung als auch der Axialbe- ' wegung der Einlage 12 widerstehen. Solche. Aussparungen können an der inneren axialen Einlagenfläche 16' vorgesehen sein und können sich parallel zueinander zwischen der unteren und oberen Kante dieser Fläche erstrecken. .

Die Fig. 6A, 6B, 6C und 6D zeigen vier Querschnitte von· Alternativausbildungen der Einlage 12, wobei Teilen/ " .-' die den Fig. 1 bis 5 sowie den Fig. 6A, 6B,, 6C und '.6D -\ gemeinsam sind, dieselben Bezugszeichen,gegeben sind.; \ diese Teile sind nicht im einzelnen beschrieben.

In Fig. 6Α weist die Einlage T2a einen allgemein trapezförmigen Querschnitt auf, wobei die untere Fläche eine größere Abmessung in radialer Richtung aufweist "als die Oberfläche 14. Die Einlage 12a weist Aussparungen 18a, ^:T8b, 19a, 19b und 2Q in derselben Anordnung wie die entsprechenden Teile beim iusfiihrungsbeispiel der Fig. 1 bis 5 auf. Der trapezförmige Querschnitt der Einlage stellt sicher, daß, wenn sie in einen Kolben eingegossen wird, die Form der Einlage:!sicherstellt, 10' ■ daß sie sich nicht axial bezüglich dem Rest des Kolbens bewegt. ~'"^i: -".

In Fig. 6B weist die Einlage 12b einen ähnlichen trapezförmigen Querschnitt auf wie die Einlage 12a der Fig. 6a. Die untere Fläche 15 ist frei von Aussparungen, aber Aussparungen 19a, 19b und 20 sind an der Innenfläche vorgesehen, doch in diesem Fall sind lediglich vier sich der Drehung wiedersetzende Aussparungen 2Ö vorgesehen, welche mit gleichem Winkelabstarid rund um die Einlage 12b vorgesehen sind.

In Fig. 6C weist die Einlage 12c allgemein dieselbe Ausbildung auf-,wie die Einlage 12b der Fig. 6B. In dieser Einlage T2c sind allerdings die ringförmigen Aussparungen 19a, 19b, 19c, I9d durch vier mit Abstand . angeordnete Gänge eines wenäelförmigen Gewindes ausgebildet.

In Fig. 6D weist die Einlage T2d allgemein dieselbe Ausbildung" auf wie die Einlage 12b und 12c der Fig. 6B und 6C. Die ringförmigen Aussparungen T9a, 19b, 19c sind allerdings mit steileren Seiten 19e, 19f, 19g zu den Oberseiten ihrer oberen TSnden hin versehen, so daß diese Seiten 19e, 19f in jeweiligen Ebenen ■ - liegen,, die allgemein senkrecht zur Achse der Einlage 12d stehen. Diese Seiten 19f, T9g liefern eine noch

wirksamere, gegenseitige Sperrwirkung mit dem Vor-. - sprung am gegossenen Kolben, so daß der relativen

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Axialbewegung zwischen der Einlage 12d und dem des Kolbens ein noch besserer Widerstand entgegenge- _; bracht wird. _t , /

Es wird als nächstes auf die Fig. 7 bis.9,Bezug ge- · nommen; der Kolben 210 ist aus einem Leichtmetall ·' wie etwa Aluminium oder Aluminiumlegierung gegossen und ist mit einem Kolbenkopf 211 und, einer Kolb^enwand ausgebildet, von welcher ein Teil an der Stella '212-gezeigt ist. Der Kolbenkopf 211 ist mit einer:-Ver*- *-'· j^ brennungsmulde 213 ausgebildet, deren Durchmesser vptti _" Einlaß 214 her bis zu einem Maximum .zunimmt, bevor er. ν bis zum Boden der Mulde 213 abnimmt. ' :

Eine Einlage 215 aus Material auf Eisenbasis wie etwa austehitischem Gußeisen ist rund um den Einlaß zur" Mulde 213 vorgesehen. Die Einlage 215 ist allgemein ringförmig in· der Form und ist mit axial oberen und '·' unteren Flächen 216, 217 sowie radial inneren und äußeren Flächen 218 und 219 versehen. Die obere Fläche 216 geht bündig in eine Endfläche 220 des Kolbenkopfes * 211 über, und die Innenfläche 218 bildet einen Teil der Oberfläche der Verbrennungsmulde 213. Zusätzlich bilden die Oberfläche 216 und die Innenfläche 218'

/" 25 zwischeneinander eine Kante 221, welche sich.rund um . ' den Einlaß der Verbrennungsmulde 213 erstreckt.

Die Einlage 215 ist aus Material auf Eisengrundlage so' gegossen, daß sie einen Querschnitt aufweist, dessen Gesamtabmessungen größer sind als die geforderten Endabmessungen der Einlage. Wie aus den Fig. 8 und 9 zu sehen ist, ist die Unterfläche 217 und die Außenfläche 219 mit einem Netz von Aussparungen versehen, die durch eine ümfangsaussparung 222 an der unteren Fläche

^5 217 und zwei parallele, jedoch mit Abstand angeordnete Umfangsaussparungen 223a, 223b an der Außenfläche 219 · gebildet sind. Diese Flächen schneiden einander mit | mehreren, mit Winkeläbstand angeordneten Aussparungen 224,

welche sich radial längs der unteren Fläche 217 erstrekken, sowie axial längs der Außenoberfläche 219, und zwar derart, daß jede Aussparung in einer Ebene liegt, die die Kblbenachse umfaßt. Die Enden dieser mit Winkelabstand angeordneten Aussparungen 224 enden an der axial oberen und der radial inneren Umfangsaussprung 223a, 222, so daß sie sich nicht bis zu den Kanten dieser Flächen erstrecken.

■ Die Aussparungen 222, 223a, 223b, 224 können durch Guß, durch spanende Bearbeitung oder durch Guß mit spanender Nachbearbeitung gebildet werden. Einige der Aussparungen • können auch gegossen und andere spanend bearbeitet . s^ein. Die Aussparungen weisen einen allgemein halb-.15". kreisförmigen Querschnitt auf und können beispielsweise 0;5 mm tief sein.

Die Einlage 215 wird in der in Fig. 8 und 9 gezeigten

Form in eine Koibenform eingelegt, und geschmolzenes -.Leichtmetall wird in die Form eingegossen. Wenn das - geschmolzene Metall sich verfestigt, dann kann Druck -auf das Metall bei einer Preßgußtechnik ausgeübt «, werden, um Poren bzw. Innenlunker im gegossenen Kolben ' . zu verringern. Das geschmolzene Metall wird besonders dann, wenn es unter Druck steht, in die Aussparungen

gepreßt, und-die netzwerkartige gegenseitige Verbindung zwischen den Aussparungen trachtet danach, sicherzustellen, daß das geschmolzene Metall in alle Aussparungen .ein- * tritt.-Wenn sich das Metall verfestigt hat, dann wer- ^⁰ den." der gegossene Kolbenkörper und die Einlage aus der -Form entfernt. Weil die mit Winkelabstand angeordneten Aussparungen 224 kurz vor der Außenfläche des Kolbens enden, erreicht kein geschmolzenes Metall diese Flächen über die Aussparungen 224.

.35 ·.·■■'

Die Form und* die Einlage, 214 sind derart angeordnet, daß der Kolbenkörper mit einer Kolbenmulde 213 und einer L-förmigen Falz bzw.* Fuge 225 gegossen wird, die sich

rund um den Eintritt in die Verbrennungsmuldö 213 erstreckt. Die Falz 225 hat eine siph radial erstreckende Fläche 226, welche mit der unteren Einlagefläche 217 zusammenwirkt, sowie eine sich axial erstreckende Fläche 227, welche mit der inneren- Einlageflache 219 zusammenwikt (sh. Fig. 7 und 8). Vorspringende Wülste aus Kolbenmetall erstrecken -sich in die Aussparungen 222, 223a, 223b, 224 hinein, um eine mechanische/ formschlüssige, sperrende Verbindung zwischen dem KoI-benkörper und der Einlage zu- liefern..Die Vorsprünge dieser Aussparungen bilden somit ein formschlüssiges Netzwerk. ".·',' ' ^:

Nach dem Guß werden Kolben und Einlage spanend dadurch enöbearbeitet, daß man den bisher gegossenen Kolben um seine Achse dreht und längs der Innenseite der Mulde., 213 ein Werkzeug in axialer Richtung'und guer zur Endfläche 220 des Kolbenkopfes .211 das Werkz*eug'radial bewegt. Jede Neigung der Einlage 215, sich, relativ zum Rest des Kolbens während einer derartigen,Bearbeitung zu drehen, wird durch den gegenseitigen sperrenden Eingriff zwischen den Aussparungen 224"und den damit zusammenwirkenden Vorsprüngen an der Oberfläche der Falz 225 verhindert. ,.-.,.

Wenn der Kolben in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors eingesetzt wird, dann wird jeder Neigung der Einlage 215, vom Kolben "in einer axialen Richtung abzuspringen, durch den Eingriff zwischen den .ring-

"^ förmigen Aussparungen 223a, .223b und den. damit zusammenwirkenden Vorsprüngen des Falze's 225· entgegengewirkt. Jeder Neigung der Einlage, öich .radial oder axial zu bewegen, wird auch durch eine metallurgische Verbindung Widerstand entgegengesetzt,- und zwar an der libergangsflache von Kolben und Einlage.' Da die Kante 221 rund um den Eintritt in die Verbrennungsmulde 213 aus dem Material der Einlage gebildet ist, weist es eine verringerte Neigung zur Rissebildurtg auf, yergli-

■ · chen mit solchen Kanten, die aus dem Kolbenmaterial hergestellt sind. Ferner ermöglicht der allgemein rechteckige Querschnitt der Einlage die zufriedenstellende Wärmeübertragung nach unten vom Kolbenkopf weg, und zwar ohne Ausbildung heißer Stellen.

Es wird als nächstes auf die Fig. 10 und 11 Bezug genommen; der dritte Kolben 50 umfaßt einen Kolbenkopf 51 und eine Kolbenwand, von welcher ein Teil an der ¹^ Stelle 52 gezeigt ist. Der Kolbenkopf 51 umfaßt eine Verbrennungsmulde 53, deren Durchmesser sich bis zu einem Höchstwert vom Einlaß aus aufweitet und dann wieder bis zum Boden der Mulde 53 abninmt.Die Mulde 53 wird von einer tassenförmigen Einlage 54 begrenzt, welche aus Material auf Eisenbasis hergestellt ist> wie beispielsweise austenitischem . Gußeisen. Die Einlage 54 begrenzt in ihrem fertiggestellten Zustand eine Kante 55, welche sich rund um den Einlaß zur Mulde 53

erstreckt.
20

Die Kolbenkopfeinlage 54 ist so gegossen, daß sie Abmessungen aufweist, welche größer sind als die geforderten Endabmessungen der Einlage. Die Einlage weist eine ebene-obere Fläche 57 und innere und äußere Flächen 58, 59 auf. Die Kante 55 ist zwischen der oberen Fläche 57 und der inneren Fläche 58 gebildet. Die Oberfläche 57 geht beim endbearbeiteten Kolben bündig in die Oberfläche des Koibenkopfes 51 über. Die Außenoberfläche 59

der Einlage"* 54 ist mit einem Netz an Aussparungen vcr-30

sehen, welche durch drei parallele, jedoch mit Abstand angeordnete ümfangsaussparungen 61a, 61b und 61c gebildet sind, die eine Vielzahl mit Winkelabstand angeordneter Aussparungen 62 schneiden, die sich zwisöhen

der untersten und obersten Umfangsaussparung 61a, 61c 35

derart erstrecken, daß jede Aussparung 62 in einer Ebene liegt, welche auch die Kolbenachse enthält. Die Enden dieser mit Winkelabstand angeordneten Aussparungen 62 enden an der obersten und untersten Umfangsaus-

sparung 61, 61c, so daß sie sich nicht bis'zur oberen Oberfläche 57 der Einlage 54 er strecken. \ ,,

Die Aussparungen 61/ 61b, 61c und 62 können.durch Guß ■ oder durch spanende Bearbeitung oder durch Guß mit spanender Nachbearbeitung'gebildet"werden. Einige _s der Aussparungen können auch gegossen.und andere spanend bearbeitet sein. Die Aussparungen weisen allgemein halbkreisförmigen Querschnitt auf und können beispielsweise Oy5 mm tief sein. ^ ' ·· .''■'·" '" ' ■ , '

Die Einlage wird in der Gestalt, die in,Pig. ΪΟ und 11

ν gezeigt ist, in eine Kolbenform .eingelegt, und. geschmolzenes Leichtmetall wird in die Form gegossen:-Wenn das geschmolzene Material sich verfestigt, dann kann Druck auf das Metall in einer Preßgußtechnik ausgeübt werden, um die Poren bzw. Innenlunk-er im'gegossenen Kolben zu verringern. Das geschmolzene.Metall wird insbesondere dann, wenn es-unter Druck steht,, in die Aussparungen ■ gepreßt, und die netzartige; gegenseitige Verbindung zwischen den Aussparungen trachtet danach, sicherzustellen, daß geschmolzenes Metall in alle Aussparungen eintritt. Wenn sich das geschmolzene Material verfestigt hat, dann werden der gegossene Kolben.und die / 25 Einlage aus der.Form entfernt.. Weil die mit Winkelabstand angeordneten Aussparungen 62 kurz vor der Außenoberfläche des Kolbens enden, erreicht,]<ein geschmolzenes Metall diese Oberfläche über die Aussparungen 62.

Der gegossene Kolben ist somit mit einer Vertiefung 65 ausgebildet, in welcher die Einlage 54 aufgenommen ist. Die Vertiefung 6 5 weist eine Form „auf, die der Form der Außenoberfläche 59 der Einlage 53 entspricht, und vorspringende Wülste aus Kolbenmaterial an dieser Oberfläche erstrecken sich in die Aussparungen 61a, 61b, 61c und 62 hinein, um eine mechanische,, formschlüssige Verbindung, zwischen dem Kolbenkörper und der Einlage zu. liefern. Die Vorsprürige und Aussparungen

bilden somit ein formschlüssiges Netz.

Nach dem Guß werden Kolben und Einlage spanend endbearbeitet, und zwar durch die Drehung des bislang ge- ° gosseneri Kolbens um seine Achse sowie durch die axiale Translationsbewegung längs des inneren der Einlage 54 mittels eines Werkzeugs sowie dessen radiale Querbewegung längs des kopfseitigen Endes des Kolbens, so daß die obere Fläche 57 der Einlage bündig in den KoI-benkopf übergeht. Jede Neigung der Einlage 54, sich relativ zum Rest des Kolbens während einer derartigen spanenden Bearbeitung zu drehen, wird durch den wechselseitigen Eingriff zwischen den Aussparungen 62 und den hiermit zusammenwirkenden Vorsprüngen an der Oberfläche der Aussparung 65 verhindert.

Wenn der Kolben in einen Zylinder eines Verbrennungs-. . motors eingeführt wird, wie etwa einen Dieselmotor, dann wird jeder Neigung der Einlage, vom Kolben in

axialer Richtung abzuspringen, durch den Eingriff zwischen den ringförmigen Aussparungen 61a, 61b, 61c und den damit zusammenwirkenden Vorsprüngen an der Vertiefung 65 entgegengewirkt. Der allgemein konstante Querschnitt der Einlage 54 ermöglicht die zufriedenstellende Wärmeübertragung nach unten vom Kolbenkopf weg, ohne die Ausbildung heißer Stellen.

Als nächstes wird auf die Fig. 12 bis 15 Bezug genommen; der vierte Kolben 100 umfaßt einen Kolbenkopf 30

101 sowie eine Kolbenwand, von welcher ein Teil an der Stelle"102 gezeigt ist. Der Kolbenkopf umfaßt eine Verbrennungsmulde 103, deren Durchmesser sich vom Eintritt aus aufweitet und dann zum Boden der Mulde 103 wieder abnimmt.

Eine Einlage 104 aus Material auf Eisenbasis wie austenitischem Gußeisen ist vorgesehen, deckt das kopfseitige Ende des Kolbens 100 ab und bildet eine

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V ti * · .-

Kolbenringnut "105. Die Einlage 104·'ist .in der Form allgemein kreisringförmig und ist, mit 'einer oberen und unteren, sich radial erstreckenden Fläche 106, 107 sowie mit radialen inneren und'äußeren Flächen' 108, versehen. Die obere Fläche 106 bildet das" Kopfende des Kolbens und die Innenfläche 1-08 bildet einen Teil der Mulde 103 und begrenzt auch" zusammen mit der oberen · Fläche 106 eine Kante 110, welche sich rund um den Eintritt in die Verbrennungsmulde .103 erstreckt. In die Außenfläche 109 ist die Kolbenringnut 105 eingeformt.

' ''- ? ■ f Eine kreisringförmige Rippe 111 erstreckt sich von der

unteren Fläche 107 nach unten und weist .,allgemein rechteckigen Querschnitt auf,"mit Seiten 112 und einer unteren Fläche 113. Jede Seite 112 ist mit zwei parallelen, aber mit Abstand angeordneten, kreisringförmigen Aussparungen 114 ausgebildet, während mehrere, mit Winkelabstand angeordnete; radiale Aussparungen 115 sich von der unteren Oberfläche 107 bis zu einer Seite der Rippe 111 erstrecken, dann die·eine Seite 112 nach unten, quer über die untere Fläche 113, die" andere Seite 112'nach oben, um an der unteren Oberfläche an der anderen Seite¹ der Rippe 111 zu.enden (sh.. Fig. und 10). Die ringförmigen und radialen Aussparungen { ²^ bilden ein Gitter oder Netz. ·

Die Aussparungen 114 und 115 können durch' Guß oder durch spanende Bearbeitung oder durch ,Guß mit spanender Nachbearbeitung gebildet werden. Einige der Aussparungen ■·-«■■..

können auch gegossen und andere spanend tiearbeitet sein. Die Aussparungen weisen· allgemein halbkreisförmigen Querschnitt auf und können bespielisweise 0,5 mm tief sein.· , . '·' . '

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Die Einlage wird in· der in Fig.· 12 und 15 gezeigten Gestalt in eine Kolbenform eingelegt, und geschmolzenes Leichtmetall wird in die Form eingegossen.· Wenn das geschmolzene Material sich verfestigt, dann kann

Druck auf das Metall in.einer Preßgußtechnik ausgeübt werden, um die Poren in gegossenen Kolben zu verringern. Das geschmolzene Material wird besonders dann, wenn es unter Druck steht, in die Aussparungen gepreßt, und die netzartige,,gegenseitige Verbindung zwischen den Aussparungen trachtet danach, sicherzustellen, daß das geschmolzene Material in alle Aussparungen eintritt. Wenn das geschmoLzerie'Material sich verfestigt hat, dann werden der gegossene Kolben und die Einlage aus der Form entnommen. Weil die-mit Winkelabstand angeordneten Aussparungen 115 kurz vor der Außenfläche des Kolbens enden, erreicht kein geschmolzenes Material diese Fläche über, die Aussparungen 115.. ..- -..,;■ -:

Der Gußkolben ist somit, mit einer Nut 116 ausgebildet, in welcher die Rippe 111 aufgenommen ist. Die Nut weist eine alig.emein-rechteckige Form auf ,welche der Form der Rippe 131 entspricht, und vorspringende Wülste aus Kolbenmaterial an dieser Oberfläche erstrecken sich in die Aussparungen 114, 115, um einen mechanischen Formschluß zwischen dem Kolbenkörper und der Einlage herzustellen. Die Vorsprünge und Aussparungen bilden somit ein formschlüssiges Hetz.*-. : - _;

Nach dem Guß werden Kolben und Einlage dadurch endbearbeitet, daß man den bisher gegossenen Kolben um seine Achse in Drehung versetzt, sowie durch die axiale Translationsbewegung eines Werkzeuges längs der Innenseite des Kolbens -und der Einlage 104 und der radialen

Translationsbewegung des Werkzeuges längs der oberen Oberfläche 106 der Einlage. Die Ringnut 105 kann ebenfalls endbearbeit werden. Jede Neigung der. Einlage 104, sich relativ zum Rest des Kolbens während einer derartigen spanenden Bearbeitung zu drehen, wird durch

den gegenseitigen Eingriff zwischen den Aussparungen 114, 115 und den damit zusammenwirkenden Vorsprüngen an·'der Oberfläche der Nut 116 verhindert*

Wenn der Kolben in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors eingeführt wird, wie etwa eines Dieselmotor dann wird jeder Neigung der Einlage, vom Kolben in axialer Richtung abzuspringen, durch den Eingriff zwischen den ringförmigen Aussparungen 114 und den damit zusammenwirkenden Vorsprüngen an der Nut 116 entgegengewirkt. Der allgemein konstante Querschnitt der Einlage 104 ermöglicht: die zufriedenstellende Wärmeübertragung nach unten vom Kolbenkopf weg, ohne die Bildung heißer. Stellen. ^

Die nachfolgenden Alternativmerfcnale beziehen sich auf v alle vier Ausführungsbeispiele des oben beschriebenen

Kolbens, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

15

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Einlagen 112, 214, 54 und 104 mit den Vorsprüngen ausgebildet sein könnten, für den Eingriff mit Aussparungen, die während des Gießens des Kolbens gebildet werden.

Zusätzlich können die der Drehung Widerstand leistenden Aussparungen 20, 221, 62, 115 weggelassen werden.

Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 6A und 7 bis 9 kann die Umfangsnut oder die Umfangsnuten 18a, / 25 18b, 222 an der unteren Fläche 115, 217 der Einlage 12, 215 weggelassen werden.

Bei jedem Ausführungsbeispiel brauchen die Aussparungen nicht durchgehend zu sein, sondern sie könnten auch in mit Abstand angeordneten Sektionen angeordnet sein. Zusätzlich kann bereits eine einzige Aussparung oder eine einzige Gruppe von Aussparungen und hiermit in gegenseitigem Eingriff stehende· Vorsprünge · sowohl der Drehung als auch der axialen Bewegung der Einlage 12, 215, 54, 104 widerstehen.

Wenn die Einlage aus einem anderen Material als austenitischem Gußeisen hergestellt ist, dann sollte das

gewählte Material einen Ausdehnungskoeffizienten bei der Betriebstemperatur des Kolbens aufweisen, der mit jenem des Materials des Kolbens selbst vergleichbar ist. 5 Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen liegt eine metallurgische Verbindung vor, die zwischen den zusammenwirkenden Flächen von Kolben und Einlage erzeugt wurde, sowie auch die gegenseitige, formschlüssige Verbindung zwischen den Aussparungen und VorSprüngen. In Fällen, in welchen es erwünscht ist, die Wärmeübertragung von der Einlage auf den Kolbenkörper auf ein Mindestmaß zu verringern, kann die metallurgische Verbindung weggelassen werden, wobei die Einlage am Kolbenkörper lediglich durch die formschlüssig ineinander eingreifenden Aussparungen und Vorsprünge gesichert wird.

Claims

Ansprüche

Kolben für einen Verbrennungsmotor, mit einem Leichtetallkörper und einer Einlage aus einem widerstandsfähigeren Material als dem des Leichtmetallkörpers, wobei die Einlage eine Oberfläche aufweist, welche mit einer hiermit zusammenwirkenden Fläche des Kolbenkörpers in Eingriff steht,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagefläche und die Kolbenfläche (15, 22; 16, 23; 217, 226; 219, 227; 159, 165; 112, 116) mit mindestens einem Vorsprung und einer mit diesem in Sperreingriff stehenden Aussparung (18a, 18b; 19a, 19b; 223a, 223b; 161a, 161b, 161c, 113) ausgebildet und derart angeordnet sind, daß sie die Abtrennung der Einlage vom Kolbenkörper in einer Richtung parallel zur Kolbenachse verhindert.

TELEFON (O ») 33 2BO3

TELEX 03-3OMO

TELtGSAMME: ΜΟΝΑΡΑΤ^β
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagefläche (16, 219, 159, 112) und die Kolbenkörperfläche (23, 227, 165, 116) kreisringförmige Flächen sind, welche zur Kolbenachse koaxial sind.
3. Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Flächen einen konstanten Radius längs ihrer axialen Längenerstreckung aufweisen.
4. Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Flächen einen veränderlichen Radius längs ihrer axialen Längenerstreckung aufweisen.
5. Kolben nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei ringförmige Aussparungen vorliegen (19a, 19b; 223a, 223b; 161a, 161b; 113, 114) und miridestens zwei hiermit in Sperreingriff stehende, ringförmige Vorsprünge.
6. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung oder jede Aussparung (18a, 18b; 19a, 19b; 223a, 223b; 161a, 161b, 161c; 113) an der Einlagefläche (15, 16; 217, 219; 159; 112) und der oder jeder hiermit in Sperreingriff stehende Vorsprung an der Kolbenkörperfläche (22, 23; 226, 227; 165; 116) ausgebildet ist.
7. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage eine Oberfläche (15, 16; 217, 219; 159; 112) umfaßt, welche mit einer zusammenwirkenden Fläche (22, 23; 226, 227; 165; 116) des Kolbenkörpers in Eingriff steht, und daß die Einlagefläche und die Kolbenkörperfläche mit mindestens einem Vorsprung und einer hiermit in Sperreingriff stehenden Aussparung (20; 224; 165; 114) ausgebildet sind, welche derart angeordnet sind, daß sie die Drehung der Einlage relativ zum Kolbenkörper um die Kolbenachse verhindern.
8. Kolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine die Drehung verhindernde Aussparung und der zugehörige Vorsprung gleich sind der mindestens einen die axiale Abtrennung verhindernden Aussparung und dem zugehörigen Vorsprung.
9. Kolben nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine die Drehung verhindernde Aussparung und der zugehörige Vorsprung getrennt von der mindestens einen die axiale Abtrennung verhindernden Aussparung und dem zugehörigen Vorsprung .ausgebildet sind. :
10. Kolben nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine die Drehung verhindernde Aussparung und der zugehörige Vorsprung von einer Vielzahl von Aussparungen (20; 224; 165; 114} an der Einlage und durch hiermit zusammenwirkende Vorsprünge am Kolben gebildet sind, und daß jede Aussparung und jeder Vorsprung in einer Ebene liegen, welche die Kolbenachse enthaltend die Aussparungen mit Winkelabstand rund um die Einlage angeordnet sind.
11. Kolben nach Anspruch 10V dadurch gekennzeichnet, ²^ daß jede der Drehung widerstehende Aussparung, endet, bevor sie eine Außenfläche des Kolbens erreicht.
12. Kolben nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch

gekennzeichnet, daß mindestens eine die Drehung ver-

hindernde Aussparung und der zugehörige Vorsprung an einer Einlagefläche und einer .Kolbenkörperfläche vorgesehen sind, welche sich gegenüber jener: Einlagefläche und Kolbenkörperfläche unterscheidet, an welcher die mindestens eine die axiale Trennung verhindernde Aussparung und der zugehörige Vorsprung vorgesehen sind. ν .
13. Kolben nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen von Einlage und Kolbenkörper, an welchen die mindestens eine, die Drehung verhindernde Aussparung und der zugehörige Vorsprung vorgesehen sind, in jeweiligen Ebenen senkrecht zur Kolbenachsen liegen.
14. Kolben nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine, die Drehung verhindernde Aussparung und der zugehörige Vorsprung an derselben Oberfläche von Einlage und Kolbenkörper ausgebildet sind, wie die mindestens eine die axiale Abtrennung verhindernde Aussparung und der zugehörige »Vtar sprung.
15. Kolben nach Anspruch 14 sowie 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Aussparungen (18a, 18b; 19a, 19b; 223a, 223b; 161a, 161b, 161c; 113) und die Aussparungen (20; 224; 165; 114), die in Ebenen liegen, die die Kolbenachse enthalten, einander schneiden, um ein Netz oder Gitter zu bilden.·
16. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (12) eine ringförmige Einlage ist, welche mit Radialabstand zueinander eine Innen- und Außenfläche (16, 17) und mit Axialabstand zueinander eine Ober- und Unterfläche (14, 15) aufweist, daß in der Außenringfläche eine Kolbenringnut (13) ausgebildet ist,, daß die Innen- und Unterfläche mit den zusammenwirkenden Flächen (22, 23) eines Falzes bzw. einer Fuge mit L-förmigem Querschnitt in Eingriff stehen, die sich rund um einen Kopf eines Kolbenkörpers erstrecken, und daß die hiermit zusammenwirkenden Oberflächen mit einem Netzwerk oder Gitter von miteinander in Eingriff stehenden Aussparungen und Vorsprüngen (18a, 18b; 19a, 19b; 20) versehen sind, um die axiale Abtrennung sowie die Relativdrehung von Einlage und Kolbenkörper zu verhindern.

— 5 —
17. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage eine Kolbenkopfeinlage (215; 154; 104) ist, welche im Kopf des Kolbens derart angeordnet ist, daß zwei benachbarte Flächen der Einlage eine Umfangskante (221; 155; 110) des Einlasses •in eine Kolbenmulde bilden.
18. Kolben nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (215) allgemein kreisringförmige Gestalt aufweist und in einer Falz bzw. Fuge (225) mit L-förmigem Querschnitt angeordnet ist, welche im Kolbenkörper ausgebildet ist, und sich rund um den Einlaß in die Kolbenmulde erstreckt, und daß die Fuge und die mit der Fuge in Eingriff stehende Oberfläche oder Oberflächen (217, 219) der Einlage mit einander gegenseitig hintergreifenden Aussparungen und Vorsprüngen (223a, 223b; 224) ausgebildet sind, um die axiale Abtrennung und die Relativdrehung von Einlage und Kolbenkörper zu verhindern.
19. Kolben nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (154) allgemein schüsseiförmig ist und in den Kolben eingesetzt ist, wobei eine Innenfläche (58) der Einlage die Verbrennungsmulde begrenzt und die Aussparungen und Vorsprünge (161a, 161b, 161c; 162) an der Außenfläche (59) der Einlage und an der hiermit zusammenwirkenden Oberfläche des Kolbenkörpers ausgebildet sind.
20. Kolben nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einlage (104) allgemein ringförmige Gestalt aufweist und mit einer nach unten stehenden, kreisringförmigen Rippe (111) versehen ist, welche in einer entsprechenden Ringnut (116) im Kolbenkörper aufgenommen ist, und daß die Vorsprünge und die Aussparungen (114, 115) an den Rippenflächen und den Nutflächen ausgebildet sind.

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21. Einlage für einen Kolben für einen Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Teil aus einem Material auf Eisenbasis aufweist, mit mindestens einer Oberfläche. (15, 22, 16, 23; 217, 226; 219, 227; 159, 165; 112, 116), welche mit mindestens einer Aussparung (18a, 18b; 19a, 19b; 223a, 223b; 161a, 161b, 161c; 113) versehen ist, um eine mechanishhe, formschlüssige Sperrverbindung mit mindestens einem entsprechenden Vorsprung an einem Kolbenkörper zu bilden, um die Relativbewegung zwischen der Einlage und dem Kolbenkörper in mindestens einer Richtung parallel zur Kolbenachse zu verhindern.
22. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst eine Einlage nach Anspruch 21 in eine Kolbenform einsetzt und dann die Form mit geschmolzenem Leichtmetall derart füllt, daß das Metall in die mindestens eine Aussparung eintritt, und daß man das geschmolzene

Metall dann derart verfestigen läßt, daß das Metall in der mindestens einen Aussparung einen Vorsprung bildet, der einen formschlüssigen Sperreingriff hiermit bildet, um die Relativbewegung zwischen Einlage ·

und gegossenem Kolbenkörper in mindesteas einer Rich-25

tung parallel zur Kolbenachse zu verhindern.