DE7526314U - Egossener aluminium-tauchkolben mit gepressten bolzennabenbereichen - Google Patents
Egossener aluminium-tauchkolben mit gepressten bolzennabenbereichenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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- F02F3/0084—Pistons the pistons being constructed from specific materials
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
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MAHLE GMBH, 7000 Stuttgart 50, Pragstrasse 26-46
Gegossener Aluminium- Tauchkolben mit gepreßten Bolzennabenbereichen
Die Erfindung betrifft einen aus einer Aluminiumlegierung gegossenen Tauchkolben für Verbrennungsmotor, insbesondere
Dieselmotore, mit zur Vermeidung von Spaltbrüchen gepreßten Materialbereichen an den Lagerflächen der Bolzennaben.
Bei hochbelasteten Motoren, wie z.B. Dieselmotoren, können
in den zum Kolbenboden gelegenen Lagerbereichen der Bolzennaben sogenannte Spalt- oder Nabenbrüche auftreten. Ihren
Ausgangspunkt haben solche Nabenrisse meist einige mm von der Nabeninnenkante entfernt. Ihre Entstehungsursache ist im
Zusammenwirken von Nabe und Bolzen zu suchen. Durch die Ver- \ formung des Bolzens und der Nabe können trotz zulässiger
/ mittlerer rechnerischer Flächenpressung örtlich erheblich
höhere Pressungen auftreten. Durch eine Bolzenabplattung bei höherer Belastung wird die Nabe zusätzlich auch noch
verspannt. In Umfangsrichtung werden dadurch in der Auflagefläche
hohe Zugspannungen hervorgerufen.
Zur Vermeidung der genannten Nabenrisse wurden bereits zahlreiche Vorschläge zur konstruktiven Auslegung der Naben
sowie zur richtigen Auswahl des Nabenwerkstoffes und dessen
EP-PF/FL ^ ,
18.8.75
7528314
Verarbeitung gemacht. Insoweit sind auch seit langem die guten Eigenschaften eines Materials mit Preß- oder Schmiedegefüge
hinsichtlich eines hohen Widerstandes gegen Nabenanrisse bekannt. Andererseits hat sich aber gezeigt, daß Schmiede- oder
Preßgefüge einen geringeren Verschleißwiderstand als Gußgefüge haben; eine Armierung der Kolbenringnuten, bei gepreßten Kolben,
z.B. durch Ringträger, jedoch herstellungsseitig nicht ganz unproblematisch ist.
Außerdem läßt sich bei Kolben mit Preß- oder Schmiedegefüge durch die aufgrund der Kolbenform meist in sehr engen Grenzen
vorgegebene Knetrichtung nur schwer ein solcher Metallkornfaserverlauf erzielen, daß er zur Vermeidung von Anrissen
tatsächlich positiv beitragen kann.
So ist beispielsweise aus der DT-AS 21 30 736 ein geschmiedeter
Kolben bekannt, bei dem die Wandungen, die die inneren Enden der Kolbenbolzenaugen begrenzen, konvergierend zum
Kopfabschnitt hin geneigt sind, wobei in diese schrägen Wandungen im Bereich der Nabenbohrungen vom offenen Schaftende
des Kolbenrohlings her Aussparungen eingepreßt werden. Diese Aussparungen enden dabei derart im zum Kolbenkopf gelegenen
Bereich der Nabenbohrungen, daß in dem dortigen Abschnitt ein kreisförmiger in ümfangsrichtung der Nabenbohrung verlaufender
Metallkornfaserverlauf erreicht wird. Dieser Kolben hat jedoch den Nachteil, daß auch die Kolbenlaufflächen aus
dem hierfür nicht optimalen Schmiedegefüge bestehen.
Darüber hinaus sind auch Kolben mit Gußgefüge bekannt, bei denen allein die Nabenbohrungen im Lagerbereich gepreßt sind.
Nach der DT-PS 11 84 570 wird zu diesem Zweck ein Stempel von außen in die Nabenbohrungen eingeführt und dabei Gußmaterial
radial über den Bohrungsumfang am inneren Ende der Bohrung hinaus verdrängt. Im Gegensatz zu der auf einem zum Kolbeninneren gelegenen Teilbereich gepreßten Bolzennabe nach DT-AS
21 30 736 ist der hier erzielbare' Metallkornfaserverlauf im
Grunde nicht zur Erhöhung des Widerstandes gegen Nabenanrisse geeignet. Denn erreicht wird nur ein sich jeweils parallel zur
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Bohrung erstreckender Faserverlauf. Die Nabenanrisse verlaufen jedoch ebenfalls in dieser Richtung und können daher in ihrer
Ausbildung und Ausbreitung nicht behindert werden.
Diesen Nachteil bei einem gegossenen Kolben mit gepreßten Nabenbereichen zu beheben, ist die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung.
Gelöst wird sie dadurch5 daß die gepreßten Bereiche der Nabenbohrungen
aus einem bereits vor seinem endgültigen Verbund in dem übrigen Gußgefüge verpreßten Material einer Aluminiumlegierung
bestehen.Die gepreßten und gegossenen Bereiche können insbesondere aus der gleichen Aluminiumlegierung bestehen.
Häufig ist es ausreichend, wenn lediglich Teilbereiche der Lagerfläche der Nabenbohrung aus dem erfindungsgemäß vorgepreßten
Material bestehen. Diese Teilbereiche können z.B. einmal nur die zum Kolbenboden gerichteten oberen Lagerflächen
sein oder vielfach auch hiervon nur die zum Kolbeninneren gelegenen Abschnitte.
Der Vorteil eines derart aufgebauten Kolbens liegt in erster Linie darin, daß das Pressen der entsprechenden Nabenbereiche
außerhalb des Kolbens und damit unabhängig von dem angrenzenden Gußmaterial erfolgen kann. Dabei kann der Metallkornfaserverlauf
auf einfache Weise so ausgerichtet werden, daß er bevorzugt nicht in Nabenrißrichtung zu liegen kommt. Der Faserverlauf
wird daher am besten in Umfangsrichtung der Nabenbohrung
gerichtet sein.
Nach einem Ausführungsbeispiel kann ein erfindungsgemäßer
Kolben beispielsweise folgendermaßen aufgebaut sein.
Als Material soll eine eutektische Al-Si- Legierung dienen, aus dem der Kolben im wesentlichen durch Gießen hergestellt
wird. Die Nabenbereiche sollen lediglich auf ihren oberen
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Lagerbereichen und auch dort wiederum nur auf dem inneren
Drittel der Bohrungslänge ein Preßgefüge aufweisen. Hergestellt soll das Preßgefüge dadurch werden, daß bereits vor
dem eigentlichen Gießen des Kolbens aus dem gleichen Material eine zylindrische Schale mit einem Drittel des Nabenbohrungsumfanges
mit aus dem Außenumfang herausragenden Verankerungselementen, wie z.B. Schwalbenschwänzen, gepreßt wird. Bei dem
Pressen muß darauf geachtet werden, daß sich ein Faserverlauf in ümfangsrichtüng der Zylindersehale einstellt. Die
Zylinderschale wird sodann in die Kolbengießform an derjenigen Stelle, an der im Nabenbereich ein Preßgefüge gewünscht wird,
das ist der zum Kolbenkopf weisende obere Lagerbereich, eingelegt und mit dem übrigen Kolbenmaterial umgössen, so daß es
mit diesem fest integriert ist.
Unter Verwendung des gleichen obengenannten Werkstoffes, nämlich einer Al-Si- Legierung (Mahle 124) mit 12 % Si, für
das Guß- und Preßgefüge läßt sich durch einen rundum eingearbeiteten Preßgefügebereich beispielsweise eine Steigerung
des Widerstandes gegen Nabenanrisse von etwa 15 % gegenüber einem Kolben aus gleichem Material ohne Preßgefüge im Nabenbereich
erzielen. Bei Verwendung der ubereutektxschen Al-Si-Legierung (MAHLE 138) mit 18 % Si beträgt die Widerstandssteigerung
sogar über 20 %.
Verwendet man andererseits zur Erzeugung des Preßgefüges neben einer Al-Si- Legierung für das Gußgefüge des Kolbens eine
Al-Cu- Legierung, so läßt sich der Widerstand gegenüber dem reinen Gußgefüge der Al-Si- Legierung sogar um bis zu 60 %
steigern.
In der Zeichnung ist eine Ausführung der Erfindung dargestellt, bei der die gepreßten Nabenbereiche des nur teilweise wiedergegebenen
Kolbens 1 durch, eingesetzte zylindrische Büchsen 2 gebildet werden, in denen dann die Kolbenbolzen 3 gelagert sind.
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Claims (6)
- Schutzansprüchel.JAus einer Aluminiumlegierung gegossener Tauchkolben für ^-^ Verbrennungsmotore, insbesondere Dieselmotore3 mit zur Vermeidung von Spaltbrüchen gepreßten Materialbereichen an den Lagerflächen der Bolzennaben, dadurch gekennzeichnet, daß diese Bereiche (2) aus einem bereits vor seinem endgültigen Verbund in dem übrigen Gußgefüge gepreßton Material einer Aluminiumlegierung bestehen.
- 2. Gegossener Tauchkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß die gepreßten Nabenbereiche (2) aus der gleichen Aluminiumlegierung bestehen wie der gesamte Kolben.
- 3. Gegossener Tauchkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß nur zum Kolbenboden weisende obere Lagerflächenbereiche der Naben aus gepreßtem Material bestehen.
- 4. Gegossener Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß nur ein zum Kolbeninneren gelegener Lagerflächenbereich der Bolzennaben gepreßt ist.
- 5. Gegossener Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die gepreßten Bolzennabenbereiche (2) mit dem übrigen Kolbenmaterial umgössen sind.
- 6. Gegossener Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Metallkornfaserverlauf in den gepreßten Materialbereichen (2) in Umfangsrichtung der Nabenbohrung verläuft.7526314 10.02.77
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE7526314U DE7526314U (de) | 1975-08-20 | 1975-08-20 | Egossener aluminium-tauchkolben mit gepressten bolzennabenbereichen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE7526314U DE7526314U (de) | 1975-08-20 | 1975-08-20 | Egossener aluminium-tauchkolben mit gepressten bolzennabenbereichen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE7526314U true DE7526314U (de) | 1977-02-10 |
Family
ID=31960843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE7526314U Expired DE7526314U (de) | 1975-08-20 | 1975-08-20 | Egossener aluminium-tauchkolben mit gepressten bolzennabenbereichen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE7526314U (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3706940C1 (de) * | 1987-03-04 | 1988-04-21 | Alcan Aluminiumwerke | Kolben fuer Brennkraftmaschinen |
-
1975
- 1975-08-20 DE DE7526314U patent/DE7526314U/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3706940C1 (de) * | 1987-03-04 | 1988-04-21 | Alcan Aluminiumwerke | Kolben fuer Brennkraftmaschinen |
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