AT516996B1 - Vorrichtung zur reibungsmessung an einer zylinder-kolben-anordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Reibungsmessung an einer Zylinder- Kolben-Anordnung, wobei ein zumindest einen Kolbenring (3a) aufweisender, hin- und hergehender Kolben (3) in einer Zylinderlaufbuchse (2) angeordnet ist, mit zumindest einem durch einen Dichtring gebildeten ersten Dichtelement (12) zwischen der Zylinderlaufbuchse (2) und einem Zylinderkopf (9), wobei eine Kolbenlauffläche (2a) der Zylinderlaufbuchse (2) gegenüber dem Zylinderkopf (9) abgedichtet ist und das erste Dichtelement (12) zwischen der Kolbenlauffläche (2a) und einem in die Zylinderlaufbuchse (2) hineinragenden Absatz (11) des Zylinderkopfes (9) angeordnet ist. Um die Messgenauigkeit zu erhöhen ist vorgesehen, dass das erste Dichtelement (12) in einer umlaufenden ringförmigen Aufnahmenut (13) eines den Absatz (11) umfassenden Dichtringträgers (14) angeordnet ist, welcher fest mit dem Zylinderkopf (9) verbindbar ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reibungsmessung an einer Zylinder-Kolben-Anordnung, wobei ein zumindest einen Kolbenring aufweisender, hin- und hergehender Kolben in einer Zylinderlaufbuchse angeordnet ist, mit zumindest einem durch einen Dichtring gebildeten ersten Dichtelement zwischen der Zylinderlaufbuchse und einem Zylinderkopf, wobei eine Kolbenlauffläche der Zylinderlaufbuchse gegenüber dem Zylinderkopf abgedichtet ist und das erste Dichtelement zwischen der Kolbenlauffläche und einem in die Zylinderlaufbuchse hineinragenden Absatz des Zylinderkopfes angeordnet ist, wobei das erste Dichtelement in einer umlaufenden ringförmigen Aufnahmenut eines den Absatz umfassenden Dichtringträgers angeordnet ist, welcher fest mit dem Zylinderkopf verbindbar ist.

[0002] Aus der Integration der Kräfte entlang der Kolbenlaufbahn in Zylinderrichtung kann die Reibung zwischen der aus Kolben und Kolbenringen bestehenden Kolbengruppe und der Zylinderlauffläche ermittelt werden.

[0003] Aus der JP 60-031037 A ist eine Messeinrichtung zur Messung der Reibung eines in einer Zylinderlaufbuchse hin- und hergehenden Kolbens bekannt. Dabei ist zwischen dem Zylinderkopf und einem Laufbuchsenträger ein Haltering angeordnet, wobei zwischen dem Haltering und dem oberen Ende der Zylinderlaufbuchse ein Ringspalt ausgebildet ist, welcher durch eine metallische Dichtplatte gefüllt ist.

[0004] Aus der JP 59-088638 A ist eine Einrichtung zur Messung der Kolbenreibung bei einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei die Zylinderlaufbuchse in einem Zylinder angeordnet ist, und wobei zwischen dem Zylinder und der Zylinderlaufbuchse mehrere O-Ringe angeordnet sind.

[0005] Bekannte Einrichtungen zur Reibungsmessung weisen den Nachteil auf, dass die Dichtelemente für die Zylinderlaufbuchse, insbesondere zur Abdichtung zwischen Zylinderlaufbuchse und Zylinderkopf, Kräfte in Richtung der Bewegungsrichtung der Kolbengruppe an der Zylinderlaufbuchse verursachen, welche die Messung und in weiterer Folge die Integration der Kolbengruppenreibung verfälschen.

[0006] Aus der WO 2012/062 725 A1 ist eine Einrichtung zur Reibungsmessung an einer Zylin-der-Kolben-Anordnung bekannt, wobei ein zumindest einen Kolbenring aufweisender, hin- und hergehender Kolben in einer Zylinderlaufbuchse angeordnet ist. Zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Zylinderkopf ist zumindest ein Dichtelement ausgebildet, wobei eine innere Mantelfläche der Zylinderlaufbuchse gegenüber dem Zylinderkopf abgedichtet ist und das Dichtelement zwischen der inneren Mantelfläche und einem in die Zylinderlaufbuchse hineinragenden Absatz des Zylinderkopfes angeordnet ist. Die Zylinderlaufbuchse ist vom Zylinderkopf weitgehend entkoppelt. Das Dichtelement ist dabei direkt in eine Nut eingebracht, die in den Absatz des Zylinderkopfes eingeformt ist. Auf Grund der räumlichen Enge sind die Nuttiefe und somit die Ringhöhe des Dichtelementes allerdings stark beschränkt. Dies führt zu erheblichen Flankenpressungen des Dichtringes in der Nut, verursacht durch den Gasdruck. Die Kombination aus Flankenpressung und Relativbewegung des Zylinderkopfes und somit der Nut gegen die Zylinderlaufbuchse führt zu erheblichem Verschleiß. In Folge dessen kommt es zu einem Nachlassen der Dichtwirkung und Gasaustritten („blow-out“) aus dem Zylinder. Dies verfälscht sowohl die Verbrennung als auch die Kraftmessung an der Einrichtung.

[0007] Die JP 2010243390 A offenbart eine Vorrichtung zur Reibungsmessung in einem Motor mit einer Zylinder-Kolben-Anordnung. Zwischen der Zylinderbuchse und dem Zylinderkopf ist eine Dichtungsvorrichtung angeordnet. Die Dichtungsvorrichtung weist eine Aufnahmenut zur Aufnahme eines Dichtelementes auf und ist mittels einer Schraube am Zylinderkopf lösbar befestigt. Das Dichtelement dichtet den Zylinderkopf gegenüber der Zylinderlauffläche ab.

[0008] Weitere Einrichtungen zur Reibungsmessung an einer Zylinder-Kolben-Anordnung sind aus den Druckschriften AT 514 582 A4 und AT 514 794 A1 bekannt.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einer Vorrichtung zur Reibungsmessung der eingangs genannten Art die Messgenauigkeit und Dauerfestigkeit zu erhöhen.

[0010] Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Dichtringträger einen Hülsenabschnitt und einen normal zur Achse der Zylinderlaufbuchse ausgebildeten Ringabschnitt aufweist, wobei die Aufnahmenut in dem Hülsenabschnitt ausgeführt ist.

[0011] Dank der Erfindung kann der Verschleiß derartiger Messvorrichtungen reduziert werden, da der Dichtringträger aus einem anderen Material als der Zylinderkopf gefertigt werden kann, was die Verwendung besonders widerstandsfähiger Materialien wie Edel- oder Chromstahl, Gusseisen oder Nirisist erlaubt. Zusätzlich ermöglicht diese Lösung das Aufbringen von Beschichtungen zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit, beispielsweise durch Chrom-Nitrid-Beschichtungen. Des Weiteren ist eine Härtung der besonders belasteten Oberfläche beispielsweise durch Plasma-Nitrieren in einfacher und kostengünstiger weise möglich.

[0012] Durch die feste Verbindbarkeit ist eine hohe Dichtigkeit und gleichzeitig Austauschbarkeit des Dichtringträgers gegeben. Damit kann der Dichtringträger einerseits bei nachlassender Funktionsfähigkeit ersetzt werden, andererseits kann die Messvorrichtung einfach mit verschiedenen Dichtelementvarianten bzw. verschiedenen Zylinderlaufbuchsendurchmessern betrieben werden.

[0013] Das erste Dichtelement kann als Mehrfachdichtring ausgeführt sein. Der Dichtringträger kann durch zumindest eine Schraubverbindung und/oder ein Klebemittel mit dem Zylinderkopf verbunden sein. Auch andere lösbare oder nicht lösbare Verbindungsvarianten sind möglich.

[0014] Vorteilhafterweise umgibt dabei der Hülsenabschnitt den in die Zylinderlaufbuchse hineinragenden Absatz des Zylinderkopfes und ist im Wesentlichen normal zum Ringabschnitt ausgebildet. Die Mittelachse des Hülsenabschnitts verläuft dabei parallel zur Achse der Zylinderlaufbuchse. Die Aufnahmenut für das erste Dichtelement ist bevorzugt in einer äußeren Mantelfläche des Hülsenabschnitts angeordnet. Der Dichtringträger weist damit entlang seines Umfangs einen L-förmigen Querschnitt auf, wobei der erste Schenkel durch den Hülsenabschnitt gebildet ist und der Ringabschnitt den zweiten Schenkel bildet. Der eine äußere Mantelfläche des Absatzes umgebende Hülsenabschnitt ist im Wesentlichen normal zum Ringabschnitt ausgebildet. Hülsenabschnitt und Ringabschnitt sind günstigerweise einstückig ausgeführt. In einer Variante der Erfindung sind Hülsen- und Ringabschnitt geteilt bzw. als separate Bauteile ausgeführt. Mit der einstückigen Ausführung lässt sich eine besonders gute Dichtwirkung erreichen; durch die geteilte Version ist die Verwendung eines zusätzlichen ungeteilten Dichtrings möglich, was zusätzliche Vorteile hinsichtlich der Dichtwirkung hat.

[0015] In einer weiteren Variante der Erfindung ist der Ringabschnitt in einer ringförmigen Ausnehmung in einer Zylinderkopfdichtfläche des Zylinderkopfes angeordnet. Die ringförmige Ausnehmung bildet eine Vertiefung in der Zylinderkopfdichtfläche, die im Wesentlichen mit der Form des Ringabschnitts korrespondiert. Vorteilhafterweise ist der Dichtringträger mit seinem Ringabschnitt mittels Befestigungsschrauben am Zylinderkopf angeschraubt. Dadurch lassen sich Dichtwirkung und einfache Montage des Dichtringträgers sicherstellen.

[0016] Um eine noch bessere Verschraubung und Fixierung im Zylinderkopf sicherzustellen, weist der Zylinderkopf zumindest einen Gewindeeinsatz, vorzugsweise aus Stahl, zur Aufnahme zumindest einer Befestigungsschraube auf. Der Gewindeeinsatz kann im Zylinderkopf verklebt oder verschraubt werden, wobei größere Gewindesteigungen verwendet werden können. Gleichzeitig lassen sich dadurch für die Befestigungsschrauben Gewinde mit geringerem Nenndurchmesser bzw. geringerer Gewindesteigung verwenden, die aber dank der widerstandsfähigen Gewindeeinsätze mit höherer Vorspannkraft beaufschlagt werden können. Durch den Gewindeeinsatz kann insbesondere bei aus Aluminium gebildeten Zylinderköpfen eine Beschädigung der Gewinde der Schraubverbindungen bei mehrmaligem Austausch des Dichtringträgers vermieden werden und eine stärkere Anpressung des Dichtringträgers erreicht werden.

[0017] Die Aufnahmenut für das erste Dichtelement ist bevorzugt in einer äußeren Mantelfläche des Hülsenabschnitts angeordnet.

[0018] In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Hülsenabschnitt eine parallel zur Achse der Zylinderlaufbuchse verlaufende äußere Mantelfläche und eine geneigt zur Achse der Zylinderlaufbuchse verlaufende innere Mantelfläche aufweist, wobei der Abstand zwischen innerer Mantelfläche und äußerer Mantelfläche in vom Ringabschnitt wegführender Richtung zunimmt. Dadurch ist es möglich, den Hülsenabschnitt im Bereich der Aufnahmenut für das erste Dichtelement mit einer größeren Materialstärke zu versehen, was eine größere Dimensionierung von Nut und Dichtelement erlaubt bzw. zu einer höheren Widerstandsfähigkeit des Dichtringträgers führt.

[0019] Günstigerweise ist eine äußere Mantelfläche des Absatzes vorzugsweise korrespondierend zur inneren Mantelfläche des Hülsenabschnitts kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei sich ein durch eine Erzeugende des Kegelstumpfes und die Zylinderachse des Zylinders aufgespannter Kegelwinkel zur Seite des Zylinderkopfes hin öffnet. Der Kegelwinkel kann beispielsweise zwischen 5° und 30° betragen. In dieser Ausführungsvariante weist dann der Dichtringträger, vorzugsweise der Hülsenabschnitts des Dichtringträgers, eine entsprechend der äußeren Mantelfläche des Absatzes reziprok kegelig geformte innere Mantelfläche des Absatzes auf, welche die äußere Mantelfläche des Absatzes umfasst. Die konische korrespondierende Form erleichtert die Montage und ermöglich auf einfache Weise eine Zentrierung des Dichtringträgers am Absatz, wobei der Dichtringträger im montierten Zustand am Absatz aufliegt oder zu diesem einen minimalen Abstand aufweisen kann.

[0020] Äußerst vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem Hülsenabschnitt und dem Absatz und/oder zwischen dem Ringabschnitt und dem Zylinderkopf ein Klebe- und/oder Dichtungsmittel angeordnet wird. Dadurch kann einerseits eine besonders dauerhafte Befestigung des Dichtringträgers am Zylinderkopf erreicht werden und andererseits eine gute Dichtwirkung zwischen dem Hülsenabschnitt und dem Absatz bzw. zwischen dem Ringabschnitt und dem Zylinderkopf erzielt werden.

[0021] In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Dichtringträger über eine Labyrinthdichtung gegenüber dem Zylinderkopf abgedichtet ist. In dieser Variante der Erfindung weist der Ringabschnitt auf seiner in Richtung der Achse der Zylinderlaufbuchse dem Zylinderkopf zugewandten Seite zumindest einen oder zumindest eine Dichtungsnutausnehmung auf, und der Zylinderkopf weist an der dem Ringabschnitt zugewandten Seite zumindest eine entsprechend reziprok dazu geformte Dichtungsnutausnehmung bzw. zumindest einen Dichtungsvorsprung auf, wobei jeweils der Dichtungsvorsprung in die entsprechende reziprok geformte Dichtungsnutausnehmung eingreift. Dichtungsnutausnehmungen und Dichtungsvorsprünge können abschnittsweise ausgeführt sein, vorteilhafterweise sind sie aber jeweils umlaufend ausgeführt. Das bedeutet, dass sie sich über den gesamten Umfang des Ringabschnitts bzw. im zugehörigen Bereich des Zylinderkopfes erstrecken. Vorsprung und Nutausnehmung erhöhen einerseits die Dichtwirkung. Andererseits erhöhen ein kragenartiger ringförmiger Vorsprung des Ringabschnitts bzw. das Eingreifen eines derartigen Vorsprungs in eine korrespondierende Nutausnehmung die Steifigkeit des Dichtringträgers im Betrieb.

[0022] Eine weitere Erhöhung der Dichtwirkung kann erzielt werden, wenn zwischen dem Dichtringträger und dem Zylinderkopf zumindest ein zweites Dichtelement - beispielsweise ein O-Ring - angeordnet. Das zweite Dichtelement ist vorteilhafterweise zwischen einer vorzugsweise konisch gestalteten äußeren Randfläche des Ringabschnitts und einem Randbereich der Ausnehmung angeordnet.

[0023] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der nicht einschränkenden Figuren näher erläutert.

[0024] Es zeigen [0025] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Ausführungsvariante in einem Längsschnitt durch einen Zylinder entsprechend der Linie I -1 in Fig. 4, [0026] Fig. 2 das Detail II aus Fig. 1, [0027] Fig. 3 die Vorrichtung in einem Schnitt entsprechend der Linie III - III in Fig. 4, [0028] Fig. 4 den Zylinderkopf aus den Fig. 1 bis 3 in einer brennraumseitigen Ansicht, [0029] Fig. 5 einen Zylinderkopf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Aus- führungsvariante mit demontierten Dichtringträger in einem Schnitt gemäß der Linie V-V in Fig. 7, [0030] Fig. 6 das Detail VI aus Fig. 5, [0031] Fig. 7 den Zylinderkopf aus Fig. 5 mit montiertem Dichtringträger in einer brennraum seitigen Ansicht, [0032] Fig. 8 einen Dichtringträger aus Fig. 7 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht, [0033] Fig. 9 das Detail IX aus Fig. 8 und [0034] Fig. 10 einen Dichtungsträger einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer dritten

Ausführungsvariante in einem Längsschnitt.

[0035] Funktionsgleiche Teile sind in den Ausführungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.

[0036] Die in den Figuren jeweils gezeigte Einrichtung 1 zur Reibungsmessung der Reibungskräfte an einer Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem in einer Zylinderlaufbuchse 2 hin- und hergehenden Kolben 3 weist ein Grundaggregat 4, eine Grundplatte 5, einen Sensorträger 6 zur Aufnahme von 3-D-Kraftsensoren 7, einen Laufbuchsenträger 8 und einen Zylinderkopf 9 auf, wobei die Zylinderlaufbuchse 2 am Laufbuchsenträger 8 befestigt ist. Der Kolben 3 weist einen oder mehrere Kolbenringe 3a auf. Zwischen der Zylinderlaufbuchse 2 und dem Laufbuchsenträger 8 ist ein Kühlflüssigkeitsmantel 10 ausgebildet, welcher mit Zu- und Abflussleitungen 10a, 10b verbunden ist. Mit Bezugszeichen 2a ist die Achse der Zylinderlaufbuchse 2 bezeichnet.

[0037] Der Zylinderkopf 9 weist einen in die Zylinderlaufbuchse 2 hineinragenden scheibenförmigen Absatz 11 auf. Der Absatz 11 ist gegenüber der Kolbenlauffläche 2b der Zylinderlaufbuchse 2 über ein durch einen Dichtring gebildetes erstes Dichtelement 12 abgedichtet, welches ähnlich einem Kolbenring durch die Gaskräfte gegen die Kolbenlauffläche 2b der Zylinderlaufbuchse 2 gepresst wird. Durch die spezielle Abdichtung mittels des ringförmigen ersten Dichtelementes 12 und des Absatzes 11 im Zylinderkopf 9 wird verhindert, dass die Gaskräfte axial auf die Zylinderlaufbuchse 2 einwirken. Somit haben diese auch keinen direkten Einfluss auf das Messergebnis und es werden primär die Reibungskräfte des Kolbens 3 bzw. die Kolbenseitenkräfte auf die Kraftsensoren 7 übertragen. Die Zylinderlaufbuchse 2 ist somit vom Grundaggregat 4 und vom Zylinderkopf 9 weitgehend entkoppelt und ist nur durch das erste Dichtelement 12 und die Kraftsensoren 7 an diese angebunden.

[0038] Das erste Dichtelement 12 kann als Mehrfachdichtring, beispielsweise als Doppelring, ausgebildet sein, wie in Fig. 10 dargestellt ist.

[0039] Das erste Dichtelement 12 ist gemäß der Erfindung in einer umlaufenden ringförmigen Aufnahmenut 13 eines den Absatz 11 umfassenden Dichtringträgers 14 angeordnet, welcher fest mit dem Zylinderkopf 9 verbindbar ist, beispielsweise durch Verschrauben oder Verkleben.

[0040] Der im Wesentlichen ringförmige Dichtringträger 14 kann aus Edelstahl oder Gusseisen gefertigt sein. Der konzentrisch zur Zylinderlaufbuchse 2 ausgebildete bzw. angeordnete Dichtringträger 14 weist entlang seiner Umfangsrichtung einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel auf, wobei der erste Schenkel durch einen Hülsenabschnitt 15 und der zweite Schenkel durch einen Ringabschnitt 16 gebildet ist. Hülsenabschnitt 15 und Ringabschnitt 16 sind einteilig ausgeführt, wobei der flache Ringabschnitt 15 im Wesentlichen normal zur Achse 2a der Zylinderlaufbuchse 2 und der die äußere Mantelfläche 11a des Absatzes 11 umgebende Hülsenabschnitt 15 im Wesentlichen normal zum Ringabschnitt 16 ausgebildet ist. Die Aufnahmenut 13 für das erste Dichtelement 12 ist im Hülsenabschnitt 15, speziell in einer äußeren Mantelfläche 15a des Hülsenabschnitts 15 eingeformt.

[0041] Die Zylinderkopfdichtfläche 17 des Zylinderkopfes 9 weist eine ringförmige Ausnehmung 18 zur Aufnahme des Ringabschnitts 16 des Dichtringträgers 14 auf. Die Ausnehmung 18 weist dabei einen Randbereich 18a auf, der im Wesentlichen parallel zur Achse 2a der Zylinderlaufbuchse 2 verläuft, und einen parallel zur Zylinderkopfdichtfläche 17 verlaufenden Boden. Der Ringabschnitt 16 des Dichtringträgers 14 ist dabei über zumindest eine Schraubverbindung 19 am Zylinderkopf 9 befestigt. Dazu sind gemäß einer ersten Variante (siehe z.B. Fig. 10) Befestigungsschrauben 19a in im Zylinderkopf 9 ausgeführte Gewinde verschraubt. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, können im Bereich der Ventilöffnungen 20 der Gaswechselventile der Zylinder-Kolben-Anordnung mehr Schraubverbindungen 19 vorgesehen sein als im Bereich der zwischen den Ventilöffnungen 20 liegenden Ventilbrücken 21, um die im Bereich der Ventilöffnungen 20 auftretenden höheren Belastung aufzunehmen.

[0042] Bei einem Zylinderkopf 9 aus Aluminium kann zur Aufnahme der beispielsweise durch Senkkopfschrauben gebildeten Befestigungsschrauben 19a der Schraubverbindung 19 in den Zylinderkopf 9 ein Gewindeeinsatz 19b - beispielsweise aus Stahl - eingearbeitet sein. Die Gewindeeinsätze 19b können mit dem Zylinderkopf 9 verklebt, verschraubt oder in anderer Weise befestigt sein. Bei Verschraubung können hohe Gewindeneigungen vorgesehen sein, um eine solide Verankerung der Gewindeeinsätze 19b zu gewährleisten. Für das Gewinde der Befestigungsschrauben 19a können dann kleinere Neigungen vorgesehen sein. Dadurch ist gewährleistet, dass die notwendige Vorspannkraft der Befestigungsschrauben 19a durch den Zylinderkopf 9 schadlos aufgenommen werden kann und dass ein mehrmaliges Tauschen des Dichtringträgers 14 ohne nachteilige Folgen bleibt. Mit Bezugszeichen 19c sind abgesenkte Bohrungen zur Aufnahme der Befestigungsschrauben bezeichnet.

[0043] Zusätzlich zur Schraubverbindung 19 kann zwischen dem Ringabschnitt 16 und dem Zylinderkopf 9 und/oder zwischen dem Hülsenabschnitt 15 und dem Absatz 11 ein Klebe-und/oder Dichtungsmittel 22, beispielsweise ein Silikonkleber, angebracht sein.

[0044] In den in den Fig. 1 bis 9 dargestellten Ausführungsvarianten ist des Weiteren der Dichtringträger 14 über eine Labyrinthdichtung 23 gegenüber dem Zylinderkopf 9 abgedichtet, wobei der Ringabschnitt 16 auf der dem Zylinderkopf 9 zugewandten Seite einen kragenartig umlaufenden ringförmigen Dichtungsvorsprung 23a und der Zylinderkopf 9 an der dem Ringabschnitt 16 zugewandten Seite eine entsprechend reziprok dazu geformte umlaufende ringförmige Dichtungsnutausnehmung 23b aufweist, wobei der Dichtungsvorsprung 23a in die entsprechende reziprok geformte Dichtungsnutausnehmung 23b eingreift. Einerseits ergibt sich dadurch eine bessere Dichtwirkung - im Betrieb verspannen sich der Dichtungsvorsprung 23a des z.B. aus Stahl bestehenden Dichtringträger 14 und die Dichtungsnutausnehmung 23b des z.B. aus Aluminium bestehenden Zylinderkopfes 9 und dichten so zusätzlich ab - andererseits bewirkt der Dichtungsvorsprung 23a eine zusätzliche Versteifung des Dichtringträgers 14. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind Dichtungsvorsprünge 23a und Dichtungsnutausnehmungen 23b jeweils umlaufend ausgeführt - in Varianten der Erfindung können Sie aber auch nur abschnittsweise verlaufen, bzw. können umlaufende Nutausnehmungen 23b und abschnittsweise Dichtungsvorsprünge 23a zum Einsatz kommen.

[0045] Alternativ oder zusätzlich kann zwischen dem Dichtringträger 14 und dem Zylinderkopf 9 zumindest ein zweites Dichtelement 24 angeordnet sein, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Dabei ist das durch einen O-Ring gebildete zweite Dichtelement 24 beispielsweise zwischen einer konisch gestalteten bzw. angefasten äußeren Randfläche 16a des Ringabschnitts 16 und einem Randbereich 18a der Ausnehmung 18 angeordnet. Die äußere Randfläche 16a des Ringabschnitts ist dabei in vom Kolben 3 wegführender Richtung zusammenlaufend ausgeführt. Das bedeutet, dass der Durchmesser des Ringabschnitts 16 nahe dem Kolben 3 größer ist als an seiner vom Kolben 3 abgewandten Seite. Dadurch wird eine gute Abdichtung durch das zweite Dichtelement 24 sichergestellt und es kann verschiebungssicher positioniert werden.

[0046] Die äußere Mantelfläche 11a des Absatzes 11 ist bei den in den Fig. 5 bis 10 dargestellten Ausführungsvarianten kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei sich der durch eine Erzeugende 11 b des Kegelstumpfes und die Achse 2a bzw. einer Parallelen 2a' zur Achse 2a der Zylinderlaufbuchse 2 aufgespannter Kegelwinkel α zur Seite des Zylinderkopfes 9 hin öffnet. Der

Kegelwinkel α beträgt zwischen etwa 5° und 30°, beispielsweise 10°.

[0047] Der Hülsenabschnitt 15 des Dichtringträgers 14 weist eine entsprechend der äußeren Mantelfläche 11a des Absatzes 11 ein reziprok kegelig geformte innere Mantelfläche 15b auf, welche die äußere Mantelfläche 11a des Absatzes 11 umfasst. Die innere Mantelfläche 15b ist gegenüber der Achse 2a bzw. einer dazu Parallelen 2a' ebenfalls um das Ausmaß des Kegelwinkels α geneigt. Die äußere Mantelfläche 11a des Absatzes 11 und die innere Mantelfläche 15b des Hülsenabschnitts 15 bilden somit einen abdichtenden Kegelsitz. Darüber hinaus erleichtert der Kegelsitz die Montage und ermöglicht eine einfache Zentrierung des Dichtringträgers 14 am Absatz 11 des Zylinderkopfes 9.

[0048] Mit anderen Worten weist also der Hülsenabschnitt 15 eine parallel zur Achse 2a der Zylinderlaufbuchse 2 verlaufende äußere Mantelfläche 15a und eine geneigt zur Achse 2a der Zylinderlaufbuchse 2 verlaufende innere Mantelfläche 15b auf, wobei der Abstand zwischen innerer Mantelfläche 15b und äußerer Mantelfläche 15a in vom Ringabschnitt 16 wegführender Richtung zunimmt. Damit ergibt sich die kegelig ausgeführte Form des Hülsenabschnitts 15. Im dargestellten Ausführungsbespiel ist die äußere Mantelfläche 11a des Absatzes entsprechend korrespondierend ausgeführt.

[0049] Die kegelige Form der inneren Mantelfläche 15b des Hülsenabschnittes 15 ermöglicht eine ausreichend große Wandstärke des Hülsenabschnitts 15 im Bereich der Aufnahmenut 13. Zylinderkopfseitig kann durch den kegelstumpfförmigen Absatz 11 eine Verdeckung der Ventilbereiche verhindert werden. Grundsätzlich ist aber auch eine zylindrische Ausführung möglich, wie in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist. In nicht dargestellten Varianten können auch entweder nur der Absatz 11 bzw. nur der Hülsenabschnitt 15 kegelig ausgeführt sein.

[0050] Damit ergibt sich ein sehr verschleißfester Dichtringträger 14, der im Bedarfsfall einfach getauscht werden kann. Dies ermöglicht es unter anderem verschieden ausgeführte Dichtungsträger 14, beispielsweise unterschiedliche Nut- oder Kolbendurchmesservarianten, bei ein und demselben Zylinderkopf 9 zu testen.

[0051] Durch den Einsatz des Dichtringträgers 14 und die beschriebenen Maßnahmen kann ein praktisch verschleißfester Betrieb sichergestellt werden und Gasaustritte aus dem Zylinder („blow-out“) der Zylinder-Kolben-Anordnung können zuverlässig verhindert werden.

Claims (15)

1. Patentansprüche

   1. Vorrichtung (1) zur Reibungsmessung an einer Zylinder-Kolben-Anordnung, wobei ein zumindest einen Kolbenring (3a) aufweisender, hin- und hergehender Kolben (3) in einer Zylinderlaufbuchse (2) angeordnet ist, mit zumindest einem durch einen Dichtring gebildeten ersten Dichtelement (12) zwischen der Zylinderlaufbuchse (2) und einem Zylinderkopf (9), wobei eine Kolbenlauffläche (2b) der Zylinderlaufbuchse (2) gegenüber dem Zylinderkopf (9) abgedichtet ist und das erste Dichtelement (12) zwischen der Kolbenlauffläche (2b) und einem in die Zylinderlaufbuchse (2) hineinragenden Absatz (11) des Zylinderkopfes (9) angeordnet ist, wobei das erste Dichtelement (12) in einer umlaufenden ringförmigen Aufnahmenut (13) eines den Absatz (11) umfassenden Dichtringträgers (14) angeordnet ist, welcher fest mit dem Zylinderkopf (9) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringträger (14) einen Hülsenabschnitt (15) und einen normal zur Achse (2a) der Zylinderlaufbuchse (2) ausgebildeten Ringabschnitt (16) aufweist, wobei die Aufnahmenut (13) in dem Hülsenabschnitt (15) ausgeführt ist.
2. 2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenabschnitt (15) den in die Zylinderlaufbuchse (2) hineinragenden Absatz (11) des Zylinderkopfes (9) umgibt und im Wesentlichen normal zum Ringabschnitt (16) ausgebildet ist.
3. 3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringabschnitt (16) in einer ringförmigen Ausnehmung (18) in einer Zylinderkopfdichtfläche (17) des Zylinderkopfes (9) angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringträger (14) mit seinem Ringabschnitt (16) am Zylinderkopf (9) angeschraubt ist.
5. 5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (9) zur Aufnahme zumindest einer Befestigungsschraube (19a) zumindest einen Gewindeeinsatz (19b) - vorzugsweise aus Stahl - aufweist.
6. 6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmenut (13) in einer äußeren Mantelfläche (15a) des Hülsenabschnitts (15) angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenabschnitt (15) eine parallel zur Achse (2a) der Zylinderlaufbuchse (2) verlaufende äußere Mantelfläche (15a) und eine geneigt zur Achse (2a) der Zylinderlaufbuchse (2) verlaufende innere Mantelfläche (15b) aufweist, wobei der Abstand zwischen innerer Mantelfläche (15b) und äußerer Mantelfläche (15a) in vom Ringabschnitt (16) wegführender Richtung zunimmt.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Mantelfläche (11a) des Absatzes (11) - vorzugsweise korrespondierend zur inneren Mantelfläche (15b) des Hülsenabschnitts (15) - kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei sich ein durch eine Erzeugende (11b) des Kegelstumpfes und die Achse (2a) der Zylinderlaufbuchse (2) aufgespannter Kegelwinkel (a) zur Seite des Zylinderkopfes (9) hin öffnet, und wobei vorzugsweise der Kegelwinkel (a) zwischen 5° und 30° beträgt.
9. 9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hülsenabschnitt (15) und dem Absatz (11) und/oder zwischen dem Ringabschnitt (16) und dem Zylinderkopf (9) ein Klebe- und/oder Dichtungsmittel (22) angeordnet ist.
10. 10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringabschnitt (16) auf seiner dem Zylinderkopf (9) zugewandten Seite zumindest einen umlaufenden Dichtungsvorsprung (23a) oder zumindest eine umlaufende Dichtungsnutausnehmung, und der Zylinderkopf (9) an der dem Ringabschnitt (16) zugewandten Seite zumindest eine entsprechend reziprok dazu geformte umlaufende Dichtungsnutausnehmung (23b) bzw. zumindest einen umlaufenden Dichtungsvorsprung aufweist, wobei je weils der Dichtungsvorsprung (23a) in die entsprechende reziprok geformte Dichtungsnutausnehmung (23b) eingreift.
11. 11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtungsvorsprung (23a) und/oder Dichtungsnutausnehmung (23b) jeweils umlaufend ausgeführt sind.
12. 12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Dichtringträger (14) und dem Zylinderkopf (9) zumindest ein zweites Dichtelement (24) angeordnet ist.
13. 13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dichtelement (24) zwischen einer vorzugsweise konisch gestalteten äußeren Randfläche (16a) des Ringabschnitts (16) und einem Randbereich (18a) der Ausnehmung (18) angeordnet ist.
14. 14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (12) als Mehrfachdichtring ausgebildet ist.
15. 15. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringträger (14) aus Edelstahl oder Gusseisen besteht. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen