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Einrichtung zur Prüfung der Federkraft von Kolbenringen.
Um bei Kolbenringen die Gewähr zu haben, dass sie sich nach Einführung in den Zylinder mit der gewünschten Federkraft an die Zylinderwandung anpressen, ist eine Prüfung erforderlich, auch wenn die Ringe mit grösster Sorgfalt, der Berechnung entsprechend hergestellt sind, da namentlich bei gusseisernen Ringen die Federkraft durch die Weichheit des Gusseisens, Lunkerbildungen usw. beinträchtigt sein kann. Insbesondere bei der Massenherstellung der Kolbenringe für Automobilmotoren ist die Prüfung auf gleichmässige Anpressungskraft der Kolbenringe vor ihrer Inbenutzungnahme von Bedeutung.
Nach der Erfindung ist diese Prüfung dadurch leicht ermöglicht, dass der Kolbenring durch eine Spannvorrichtung unter Einschaltung einer Messfeder od. dgl. zusammengedrückt wird, deren Spannung eine Anzeigevorrichtung angibt. Ails der Angabe der Anzeigevorrichtung, die infolge der Einschaltung der Messfeder in einem bestimmten Verhältnis zu der zum Zusammendrücken des Kolbenringes erforderlichen Kraft steht, ist durch Vergleich mit den Angaben, die bei einem einwandfreien Kolbenring gemacht werden, feststellbar, ob der geprüfte Ring die geforderte Anpressungskraft hat, wenn er auf den Durchmesser zusammengedrückt wird, den er im Betriebe haben würde.
Zur Feststellung der bleibenden Formänderung von Kolbenringen hat man bereits vorgeschlagen, die Enden der Ringe einzuspannen und die Ringe abwechselnd zusammen-und auseinander zu biegen.
An der Anzeigevorrichtung kann dabei aber nur der bei der Formänderung des Ringes zurückgelegte
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Um den Kolbenring gleichmässig auf seinem ganzen Umfang zu fassen, so dass er bei der Prüfung genau den gleichen Verhältnissen wie bei seiner Betriebslage unterworfen ist, besteht erfindungsgemäss die Spannvorrichtung aus Winkelhebeln, die um auf einem Kreise liegende Achsen drehbar sind und deren innere Schenkel den zu prüfende Kolbenring aussen umfassen, während an den äusseren Schenkeln eine mit der Messvorrichtung zusammenwirkende Antriebsvorrichtung zu gleichmässiger Drehung der
Winkelhebel angreift. Die freien Enden der inneren Schenkel der Winkelhebel liegen bei ihrer Drehung stets auf einem Kreis, so dass der Kolbenring seine Kreisform bei dem Prüfungsvorgange nicht verliert.
Lässt man dabei die inneren Schenkel sich mit Rollen gegen den Kolbenring legen, so ist die Gewähr gegeben, dass beim Zusammendrücken des Ringes nur radial gerichtete Kräfte auf ihn wirken.
Zur Erzielung der gleichmässigen Drehung aller Winkelhebel erfolgt der Antrieb vorteilhaft mit
Hilfe eines zum Lagerring der Winkelhebel gleichachsigen, drehbaren Ringes, der mit Führungen ver- sehen ist, in welche die äusseren Schenkel die Winkelhebel eingreifen, wobei der Antriebsling mit der
Messvorrichtung zusammenwirkt. Die genau gleichzeitige Drehung der Winkelhebel kann dadurch noch besonders gesichert werden, dass die äusseren Schenkel in die Führungen des Antriebsringes mit Rollen eingreifen, die auf einem zum Lagerringe gleichachsigen Kreise gelagert sind. Zwängungen sind hie- durch bei der Drehung des Antriebsringes vermieden.
Zweckmässig sind am Lagerringe Anschläge vorgesehen, so dass beim Einsetzen des zu prüfenden
Kolbenringes dieser genau zwischen den Winkelhebeln liegt. Un zu vermeiden, dass beim Zusammen- drücker des Kolbenringes die Messung seiner Federkraft durch die Reibung des Ringes an den Anschlag- flächen beeinflusst wird, sind nach der Erfindung die auf einer Seite des Lagerringes angeordneten, von dessen inneren Umfang ausgehenden und nach dem Ringinnern vorspringenden Anschlagflächen schräg nach aussen gerichtet und der Kolbenring kommt dann beim Zusammendrücken sofort ausser Berührung mit den Anschlagflächen und ist während des Prüfvorganges allein durch die Winkelhebel gehalten.
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Zur Messung der Federkraft des Kolbenringes wird zweckmässig zwischen die Spannvorrichtung und einen Druckknopf eine Messfeder eingeschaltet, die durch den Druckknopf zusammengedrückt wird und die Spannvorrichtung betätigt, wobei die Spannung der Feder durch eine Anzeigevorrichtung an- gezeigtwird.
Eine besonders einfache und gedrungene Bauart erhält die ganze Prüfvorrichtung. wenn Mess- vorrichtung und Spannvorrichtung zu einer Vorrichtung miteinander vereinigt werden. Zu diesem Zwecke
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ein mit der Anzeigevorrichtung verbundenes Zahnrad, das in eine mit dem Antriebsring gelenkig verbundene Zahnstange eingreift.
Um zugleich feststellen zu können, welcher Drehwinkel des Antriebsringes zu einer bestimmten Kraft der Messfeder gehört, wirkt der Antriebsring mit einer seinen Drehwinkel angebenden Anzeigevorrichtung zusammen. Vorteilhaft ist auch diese Anzeigevorrichtung mit der SpannvolTichtung vereinigt, indem im Lagergehäuse des Antriebsringes ein mit der Anzeigevorrichtung verbundenes Zahnrad gelagert ist, in das ein am Antriebsring angebrachtes Zahnsegment eingreift.
Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Kontrollvorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Fig. 1 ist ein Längsschnitt nach der Linie C-D der Fig. 2, die einen Querschnitt nach der Linie A-B der Fig. 1 dargestellt.
An dem Gehäuse 1 ist ein vorspringender Ringansatz 2 vorgesehen, der am äusseren Umfange eine Ringnut 3 hat, in welcher Winkelhebel 4, 5 drehbar gelagert sind, deren Drehachse 6 auf einem Kreise liegen. Die inneren Schenkel 4 der Winkelhebel tragen gleich grosse Rollen 7, deren innere Scheibenteile
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Drehachsen 9 auch auf einem Kreise liegen. Die äusseren Schenkel 5 tragen Rollen 10, deren Drehachsen 11 auf einem mit dem Ringansatz 2 gleichachsigen Kreise liegen und mit Spiel zwischen Vorsprüngen 12 eines Ringes 13 greifen, der gleichachsig mit dem Ringansatz 2 im Gehäuse 1 auf Kugeln 14 leicht drehbar
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bei der Drehung der Winkelhebel 4, 5 zu erzielen.
Am Ring 13 ist ein Arm 15 befestigt, dessen äusseres Ende als Zahnbogen 16 ausgebildet ist. Die
Verzahnung dieses Bogens greift in ein im Gehäuse 1 gelagertes Zahnrädchen 17 ein. Auf der Drehachse des Zahnrädchens sitzt ein Zeiger 18, der auf einer am Gehäuse 1 angebrachten Teilung 19 spielt.
In einer Aussparung 20 eines Auges 21 des Gehäuses 1 ist ferner ein Kolben 22 längsverschiebbar gelagert, dessen äusseres Ende als ein Druckknopf 23 ausgebildet ist und dessen inneres Ende einen abge- setzten rohrförmigen Teil 24 bildet, der sich im Auge 21 führt und als Lager für eine längsverschiebbare
Stange 26 dient. Diese Stange ist an einem Ende mit einer Gabel 26 an dem Arm 15 angelenkt, wobei die
Gabel in ein Langloch 27 des Armes eingreift, am andern Ende ist die Stange 25 als Zahnstange 28 aus- gebildet, deren Verzahnung in ein Zahnrädchen 29 eingreift, das im Kolben 22 gelagert ist.
Auf der Achse des Zahnrädchens sitzt ein Zeiger 30, der auf einer ebenfalls am Kolben 22 angebrachten Teilung 31 spielt.
Im rohrförmigen Teil 24 ist eine Messfeder 32 angeordnet, deren eines Ende sich gegen den Kolben 22 und deren anderesEnde sich gegen die Gabel 26 der Stange 25 stützt. Im Auge 21 ist eine Rückstellfeder 33 für den Druckknopf 23 angeordnet.
Der Ringansatz 2 ist auf einer Seite durch eine Wand 34 geschlossen. Diese Wand ist mit Schräg- fläche 35 als Anlage für den zu prüfenden Kolbenring 36 versehen. Diese Fläche geht von den Aus- sparungen 8 am inneren Umfange des Ringansatzes 2 aus und wird durch die Mantelflächen eines Kegels gebildet, dessen Spitze auf der Seite der Wand 34 liegt.
Bei der dargestellten Lage ist der Druckknopf 23 durch die Rückstellfeder 33 in die Ruhelage gebracht, bei welcher der Berührungskreis der innersten Punkte der Rollen 7 am grössten ist. Der zu prüfende Kolbenring 36 wird von der Seite her in den Lagerring 2 der Winkelhebel 4, 5 eingesetzt (Fig. 2), bis er an die kegelförmige Fläche 35 der Wand 34 anschlägt. Er liegt dann in gleicher Flucht mit den
Rollen 7 der Winkelhebel. Wird nun der Druckknopf 23 von Hand nach links gedrückt, so wird durch den Kolben 22 die Messfeder 32 zusammengedrückt und durch die Feder der Ring 13 gedreht. Diese Drehung hat zur Folge, dass durch die Vorsprünge12 alle Rollen 10 der Winkelhebel bewegt und dadurch diese um ihre Achsen 6 gedreht werden u. zw. gleichzeitig und um das gleiche Mass.
Auch die inneren
Rollen 7 werden daher gleichmässig nach innen bewegt, so dass ihre innersten Punkte stets einen Kreis begrenzen. Die Rollen 7 legen sich auf den Kolbenring 36 und drücken diesen allmählich auf seinem ganzen Umfang gleichmässig zusammen.
Bei der Drehung der Winkelhebel 4, 5 wälzen sich die Rollen 10 auf den Anschlagflächen der
Vorsprünge 12 ab, so dass Zwängungen vermieden sind und die genau gleichzeitige und gleichmässige
Bewegung aller Winkelhebel gesichert ist. Die inneren Rollen 7 wälzen sich auf den Kolbenring 36 ab, so dass bei dem Prüfungsvorgange nur radial gerichtete Kräfte auf den Kolbenring wirken, so dass dieser seine Kreisform beibedält.
Der Drehwinkel des Antriebringes 13, also das Mass, auf das der Kolbenring 36 bei seiner Betriebs- lage im Zylinder zusammengedrückt sein würde, wird durch den Zeiger 18 auf der Teilung 19 angegeben.
Die zu jeder Stellung dieses Zeigers gehörige Kraft, welche zum Zusammendrücken des Kolbenringes 36
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auf den dem Drehwinkel entsprechenden Durchmesser erforderlich ist, also der Summe der Einzelkräfte der auf den Kolbenring wirkenden Rollen 7 entspricht, wird durch den Zeiger 30 auf der Teilung 31 angezeigt. Bei der Verschiebung des Druckknopfes 23 nach links bewegt sich zwar auch die Stange 25 in diesem Sinne, bleibt jedoch in dem Masse gegenüber dem Druckknopf zurück, als der Widerstand wächst, den die Feder 32 bei der Drehung des Antriebsringes 13 zu überwinden hat. Dieser Widerstand entspricht aber der jeweiligen Zusammenpressung des Kolbenringes. 36. Das Zahnrädchen 29 wird daher durch die Zahnstange 28 entgegengesetzt zum Sinne des Uhrzeigers gedreht.
Die Feder 32 ist geeicht und die Teilung 31 kann entweder unter Berücksichtigung der verschiedenen Übersetzungsverhältnisse, die zum Zusammendrücken des Kolbenringes 36 erforderlichen Kräfte angeben oder auch nur die gewünschte Normalkraft mit dem zulässigen Abweichungsbereich, so dass aus der Über- oder Unterabweichung erkannt werden kann, ob der Ausschluss des Kolbenringes zu erfolgen hat.
Der Druekknopf 23 geht beim Loslassen unter Wirkung der Rückstellfeder 33 in die Ruhelage zurück, bei welcher der Kolbenring 2 entfernt werden kann.
Während des Prüfungsvorganges ist der Kolbenring 36 ausschliesslich durch die Rollen 7 gehalten, da der Ring beim Zusammendrücken infolge der kegelförmigen Ausgestaltung der Anschlag- fläche 35 von dieser sofort frei kommt. Die Messung wird daher nicht durch eine zusätzliche Lagerreibung des Kolbenringes beeinflusst.
Der Lagerring für die Winkelhebel und der Antnebsring können natürlich auch getrennt von- einander angeordnet sein, auch kann die Ausbildzng der Messvorrichtungen für die Winkelhebel verschieden sein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Prüfung der Federkraft von Kolbenringen, gekennzeichnet durch eine Spann- vorrichtung, durch die der Kolbenring unter Einschaltung einer Messfeder (32) od. dgl. zusammen- gedrückt wird, deren Spannung durch eine Anzeigevorrichtung (30, 31) angegeben wird.
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Device for testing the spring force of piston rings.
In order to have the guarantee that piston rings will press against the cylinder wall with the desired spring force after insertion into the cylinder, a test is required, even if the rings are manufactured with the greatest care according to the calculation, as in the case of cast iron rings the Spring force can be affected by the softness of the cast iron, the formation of cavities, etc. Particularly in the mass production of piston rings for automobile engines, it is important to check that the piston rings are evenly pressed on before they are used.
According to the invention, this test is easily made possible in that the piston ring is compressed by a tensioning device with the involvement of a measuring spring or the like, the tension of which is indicated by a display device. As a result of the indication of the indicating device, which, as a result of the switching on of the measuring spring, is in a certain ratio to the force required to compress the piston ring, it can be determined by comparison with the information provided for a faultless piston ring whether the tested ring has the required contact pressure when compressed to the diameter it would have in the plant.
In order to determine the permanent change in shape of piston rings, it has already been proposed to clamp the ends of the rings and to bend the rings alternately together and apart.
On the display device, however, only the amount covered during the change in shape of the ring can be used
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In order to grasp the piston ring evenly over its entire circumference, so that it is subject to exactly the same conditions during the test as in its operating position, the clamping device according to the invention consists of angle levers which can be rotated about axes lying on a circle and whose inner legs close encompass the testing piston ring on the outside, while on the outer legs a drive device interacting with the measuring device for uniform rotation of the
Angle lever attacks. The free ends of the inner legs of the angle levers always lie on a circle when they are rotated, so that the piston ring does not lose its circular shape during the testing process.
If you let the inner legs rest against the piston ring with rollers, this ensures that only radially directed forces act on it when the ring is compressed.
In order to achieve uniform rotation of all angle levers, the drive is advantageously carried out with
With the help of a rotatable ring coaxial with the bearing ring of the angle levers, which ring is provided with guides into which the outer legs of the angle levers engage, the drive unit with the
Measuring device cooperates. The precisely simultaneous rotation of the angle levers can be particularly ensured that the outer legs engage in the guides of the drive ring with rollers that are mounted on a circle that is coaxial with the bearing rings. This avoids constraints when rotating the drive ring.
Appropriately, stops are provided on the bearing rings so that when the to be tested is inserted
Piston ring this lies exactly between the angle levers. In order to avoid that when the piston ring is compressed, the measurement of its spring force is influenced by the friction of the ring on the stop surfaces, according to the invention those are arranged on one side of the bearing ring, starting from its inner circumference and protruding towards the inside of the ring Stop surfaces directed obliquely outwards and the piston ring then immediately comes out of contact with the stop surfaces when pressed together and is held solely by the angle lever during the testing process.
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To measure the spring force of the piston ring, a measuring spring is expediently switched between the tensioning device and a push button, which is compressed by the push button and the tensioning device is actuated, the tension of the spring being indicated by a display device.
The entire test device has a particularly simple and compact design. when measuring device and clamping device are combined to form one device. For this purpose
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a gear connected to the display device which engages in a toothed rack connected to the drive ring.
In order to be able to determine at the same time which angle of rotation of the drive ring belongs to a certain force of the measuring spring, the drive ring interacts with a display device indicating its angle of rotation. This display device is also advantageously combined with the clamping device, in that a gearwheel connected to the display device is mounted in the bearing housing of the drive ring and engages a toothed segment attached to the drive ring.
In the drawing, an embodiment of the control device according to the invention is shown. FIG. 1 is a longitudinal section on line C-D of FIG. 2, showing a cross section on line A-B of FIG.
On the housing 1, a projecting ring extension 2 is provided, which has an annular groove 3 on the outer circumference, in which angle levers 4, 5 are rotatably mounted, the axis of rotation 6 of which lie on a circle. The inner legs 4 of the angle levers carry the same size rollers 7, the inner disc parts
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Axes of rotation 9 also lie on a circle. The outer legs 5 carry rollers 10, the axes of rotation 11 of which lie on a circle coaxial with the ring attachment 2 and engage with play between projections 12 of a ring 13, which is easily rotatable on the same axis with the ring attachment 2 in the housing 1 on balls 14
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to achieve in the rotation of the angle lever 4, 5.
An arm 15, the outer end of which is designed as a toothed arch 16, is attached to the ring 13. The
The toothing of this arc engages in a toothed wheel 17 mounted in the housing 1. A pointer 18 is seated on the axis of rotation of the toothed wheel and plays on a graduation 19 attached to the housing 1.
In a recess 20 of an eye 21 of the housing 1, a piston 22 is also mounted in a longitudinally displaceable manner, the outer end of which is designed as a push button 23 and the inner end of which forms a stepped tubular part 24 which is guided in the eye 21 and as a bearing for one that can be moved lengthways
Rod 26 is used. This rod is articulated at one end with a fork 26 on the arm 15, the
Fork engages in an elongated hole 27 of the arm, at the other end the rod 25 is designed as a toothed rack 28, the toothing of which engages in a toothed wheel 29 which is mounted in the piston 22.
A pointer 30 sits on the axis of the toothed wheel and plays on a graduation 31 also attached to the piston 22.
A measuring spring 32 is arranged in the tubular part 24, one end of which is supported against the piston 22 and the other end against the fork 26 of the rod 25. A return spring 33 for the push button 23 is arranged in the eye 21.
The ring attachment 2 is closed on one side by a wall 34. This wall is provided with an inclined surface 35 as an abutment for the piston ring 36 to be tested. This area starts from the recesses 8 on the inner circumference of the ring extension 2 and is formed by the lateral surfaces of a cone, the tip of which lies on the side of the wall 34.
In the position shown, the push button 23 is brought into the rest position by the return spring 33, in which the contact circle of the innermost points of the rollers 7 is greatest. The piston ring 36 to be tested is inserted from the side into the bearing ring 2 of the angle levers 4, 5 (FIG. 2) until it strikes the conical surface 35 of the wall 34. He is then in the same line as the
Rolls 7 of the bell crank. If the push button 23 is now pressed to the left by hand, the measuring spring 32 is compressed by the piston 22 and the ring 13 is rotated by the spring. This rotation has the consequence that all rollers 10 of the angle lever are moved by the projections 12 and thereby these are rotated about their axes 6 and the like. between simultaneously and by the same amount.
Even the inner ones
Rollers 7 are therefore evenly moved inwards so that their innermost points always delimit a circle. The rollers 7 lie on the piston ring 36 and gradually press it together evenly over its entire circumference.
When the angle lever 4, 5 is rotated, the rollers 10 roll on the stop surfaces of the
Projections 12 from, so that constraints are avoided and exactly simultaneous and uniform
Movement of all angle levers is secured. The inner rollers 7 roll on the piston ring 36, so that only radially directed forces act on the piston ring during the testing process, so that it retains its circular shape.
The angle of rotation of the drive ring 13, that is to say the amount to which the piston ring 36 would be compressed in its operating position in the cylinder, is indicated by the pointer 18 on the graduation 19.
The force associated with each position of this pointer, which is used to compress the piston ring 36
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on the diameter corresponding to the angle of rotation is required, i.e. corresponds to the sum of the individual forces of the rollers 7 acting on the piston ring, is indicated by the pointer 30 on the graduation 31. When the push button 23 is shifted to the left, the rod 25 also moves in this direction, but remains behind the push button as the resistance that the spring 32 has to overcome when the drive ring 13 rotates increases. However, this resistance corresponds to the compression of the piston ring. 36. The toothed wheel 29 is therefore rotated by the toothed rack 28 in the opposite direction to the clockwise direction.
The spring 32 is calibrated and the division 31 can either indicate the forces required to compress the piston ring 36, taking into account the various transmission ratios, or only the desired normal force with the permissible deviation range, so that it can be recognized from the over or under deviation whether the exclusion of the piston ring must take place.
When released, the push button 23 returns to the rest position under the action of the return spring 33, in which the piston ring 2 can be removed.
During the testing process, the piston ring 36 is held exclusively by the rollers 7, since the ring is immediately released from the stop surface 35 when it is compressed due to the conical configuration of the stop surface 35. The measurement is therefore not influenced by additional bearing friction of the piston ring.
The bearing ring for the angle levers and the drive ring can of course also be arranged separately from one another, and the design of the measuring devices for the angle levers can also be different.
PATENT CLAIMS:
1. Device for testing the spring force of piston rings, characterized by a tensioning device, by means of which the piston ring is compressed using a measuring spring (32) or the like, the tension of which is indicated by a display device (30, 31).