DE827273C

DE827273C - Leichtmetallzylinder fuer Brennkraftmaschinen, Kompressoren u. dgl.

Info

Publication number: DE827273C
Application number: DEA688A
Authority: DE
Inventors: Otto Gloekler
Original assignee: Aluminiumwerke Nuernberg GmbH
Current assignee: Aluminiumwerke Nuernberg GmbH
Priority date: 1950-01-24
Filing date: 1950-01-24
Publication date: 1952-01-10

Description

Leichtmetallzylinder für Brennkraftmaschinen, Kompressoren u. dgl. Die Erfindung betrifft einen Zylinder aus Leichtmetall für Brennkraftmaschinen, Kompressoren u. dgl. Die Kolben für solche Zylinder werden in der Regel aus Gußeisen oder aus Leichtmetall hergestellt. Die letzteren dehnen sich infolge ihrer höheren Erwärmung stärker aus als der Zylinder und verursachen daher einen starken Verschleiß von Kolben und Zylinder. Däher sind für Leichtmetallkolben schon zahlreiche Maßnahmen vorgeschlagen worden, um den Durchmesser des Kolbens im Betrieb,dem Durchmesser der Zylinder anzupassen. Im Verlauf einer längeren Entwicklung hat sich jedoch gezeigt, daß dies bei der unregelmäßigen Form des Kolbens und infolge seiner hohen. Erwärmung im Betrieb sehr schwer durchführbar ist und nicht immer zu befriedigenden Ergebnissen führt.
Nach der Erfindung wird die Aufgabe, die verschiedene Wärmeausdehnung zwischen einem Kolben und einem Leichtmetallzylinder auszugleichen, dadurch gelöst, daß die Wärmeausdehnung des Zylinders gehemmt und entsprechend der Wärmeausdehnung des Kolbens gesteuert wird. Diese Maßnahme ist sowohl bei Verwendung von Gußeisenkolben, als auch von Leichtmetallkolben anwendbar.
Die Erfindung bedient sich dabei des für Kolben an sich bekannten Mittels, in den Zylinder ringförmige Einlagen aus Metall mit einem kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als dem des Zylinderwerkstoffs einzugießen. Die Einlagen werden ihrer Größe und Zahl nach so bemessen und so ausgebildet und im Zylinder angeordnet, daß die Ausdehnung des Zylinders möglichst der des verwendeten Kolbens entspricht und die im Zylinder entstehenden Dehnungsspannungen in möglichst gleichmäßiger Verteilung von den Einlagen aufgenommen werden. Zu diesem Zweck werden nach der Erfindung profilierte Einlagen bevorzugt. Scheibenförmige Einlagen können z. B. im Profil gewellt werden. Ferner können die Einlagen vorzugsweise am Innenrand im Profil verbreitert, z. B. J-, L-, T- oder U-förmig ausgebildet werden. Die Einlagen werden zweckmäßig mit Durchbrechungen versehen, um sie besser im Zylindermetall zu verankern und den Fluß des Metalls beim Guß der Zylinder nicht zu behindern. Bei Zylindern mit Kühlrippen erweist es sich als besonders vorteilhaft, die Einlagen so anzuordnen, daß sie in die Kühlrippen hineinragen. Siekönnenbeientsprechender Ausbildung auch in Zylinder ohne Kühlrippen, ferner auch in Anschlußflansche eingegossen werden. Die Befestigung der Einlagen in der Gußform des Zylinders kann z. B. mittels am Außenrand vorspringender Stege geschehen. Soweit die Kühlrippen zur Durchführung der Befestigungsschrauben für den Zylinder eingebuchtet sind, werden die Einlagen an diesen Stellen vorzugsweise nur mit entsprechenden Bohrungen versehen. Als Metall für die Einlagen kommt hauptsächlich Eisen oder Stahl in Betracht. Profileinlagen können durch Verformung von Flachmetall oder durch Gießen oder auch durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden.
Die Erfindung ist in der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen dargestellt.
Fig. i zeigt den Grundriß einer flachen Scheibeneinlage; Fig. 2 zeigt die Einlage im Querschnitt nach der Linie A-B; die Fig.3, 4 und 5 zeigen verschieden profilierte Einlagen im Querschnitt; Fig.6 zeigt einen Zylinder mit eingegossenen Einlagen in einem senkrechten Mittelschnitt.
Die scheibenförmige, flache Ringeinlage nach Fig. i ist an zahlreichen Stellen durch die Bohrungen 2 durchbrochen, die dazu dienen, die Einlage im Zylindermetall sicher zu verankern und den Fluß des Metalls beim Gießen nicht zu behindern. An der Stelle des Steuerungsgestänges ist die Einlage entsprechend der Querschnittsform des Zylinders in einer Kreissehne abgeschnitten. Die Bohrungen 3 sind zur Durchführung der Schraubenbolzen zur Befestigung des Zylinders vorgesehen. Zur Verbindung mit der Gußform dienen die Stege 4. Eine größere Hemmung der Wärmeausdehnung des Zylinders wird mit den profilierten Ringeinlagen nach den Fig. 3, 4 und 5 erzielt. In Fig. 3 ist die außen flache Einlage am Innenrand halbrund umgebogen. Die scheibenförmige Ringeinlage nach Fig. 4 zeigt ein gewelltes Profil, während die Ringeinlage nach Fig. 5 beide Profile vereinigt und damit eine erhöhte Wirkung hat. Die Profileinlagen sind in gleicher Weise wie die flache Einlage nach Fig. i und 2 mit den Durchbrechungen 2, die Einlagen nach Fig. 3 und 5 außerdem am Innenrand mit den Durchbrechungen 5 versehen, die bei der Einlage nach Fig. 5 konisch .geformt sind. Fig. 6 zeigt verschiedene Einlagen als Beispiele in ihrer Lage im Zylinder. Die Einlagen entsprechen denen der Fig. 3, 4 und 5. Während die Innenränder der Einlagen knapp hinter der Zylinderwandung liegen, reichen die Außenränder bis in die Spitzen der Kühlrippen. Die in folgenden Kühlrippen anzuordnenden Einlagen «-erden entsprechend den abnehmenden Durchmessern der Kühlrippenspitzen verkleinert. Neben der Querschnittstärke, der Ausdehnung, der Art des Profils und der Wahl des Metalls hat man es durch die Anzahl der einzugießenden Einlagen in der Hand, die Wärmeausdehnung des Zylinders der Ausdehnung des Kolbens anzupassen und die Spannungen im Zylinder ohne schädliche Verziehungen in gleichmäßiger Verteilung aufzunehmen. Für Zylinder mit dünnen Wandstärken kleinerer Leistung oder in schmalen Randzonen von Zylindern mit Kühlrippen können auch zylinderförmige Einlagen verwendet werden. Ebenso kann eine einzige durchgehende zylindrische Einlage den Zweck der Erfindung erfüllen. Für kleinere Zylinder kann es ferner vorteilhaft sein, die Einlagen gleichzeitig als Kühlrippen auszubilden und an der äußeren Zylinderwandung aus dem Zylinder herausragen zu lassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Zylinder für Brennkraftmaschinen, Kompressoren u. dgl. mit in die Zylinderwand eingegossenen ringförmigen Einlagen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zylindern aus Leichtmetall ringförmige Einlagen aus einem Metall mit einem kleineren Wärmeaus-dehnungskoeffizienten als dem des Zylinderwerkstoffs eingegossen sind, welche die Wärmeausdehnung des Zylinders hemmen.
2. Leichtmetallzylinder nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen ihrer Größe und Zahl nach so bemessen und so ausgebildet und im Zylinder angeordnet sind, daß die Ausdehnung des Zylinders möglichst der des verwendeten Kolbens entspricht und die im Zylinder entstehenden Dehnungsspannungen in möglichst gleichmäßiger Verteilung von den Einlagen aufgenommen werden.
3. Leichtmetallzylinder nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen einen profilierten Querschnitt aufweisen.
4. Leichtmetallzylinder nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß scheibenringförmige Einlagen mit gewelltem Profil vorgesehen sind.
5. Leichtmetallzylinder nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, ,daß die Einlagen vorzugsweise am Innenrand im Profil verbreitert, z. B. J-, L-, T- oder U-förmig ausgebildet sind.
6. Leichtmetallzylinder nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen mit Durchbrechungen versehen sind.
7. Leichtmetallzylinder nach den Ansprüchen i bis 5, .dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen in die Kühlrippen des Zylinders hineinragen. B. Leichtmetallzylicider nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen am Außenrand vorspringende Stege zur Befestigung in der Gußform aufweisen. g. Leichtmetallzylinder nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen mit Bohrungen zur Durchführung der Befestigungsschrauben für den Zylinder versehen sind. i o. Leichtmetallzylinder nach den An-Sprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß profilierte Einlagen durch Verformung von Flachmetall, durch Gießen oder durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt sind. i i. Leichtmetallzylinder nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen aus der Zylinderwand seitlich vorragen und selbst als Kühlrippen dienen. Angezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 477 323.