Kolbenring Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben ring im allgemeinen und einen Ölabstreifring für eine Brennkraftmaschine im besonderen.
Es ist das Ziel der Erfindung, einen neuen Kolbenring zu schaffen, der besonders als Ölab- streifring geeignet ist und für wirksame Lenkung des Ölflusses sorgt.
Insbesondere soll ein neuer Kolbenring geschaf fen werden, der für die Verwendung als ölabstreif- ring geeignet ist und besonders beim Arbeiten mit hohem Vakuum den ölfluss zwischen den Seiten der Nuten im Kolben und dem Ringbauteil verhin dert.
In der beigefügten Zeichnung sind zwei Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veran schaulicht. Es zeigen: Fig. 1 einen vergrösserten radialen Querschnitt eines erfindungsgemässen Kolbenringes in seiner Stellung innerhalb einer ringförmigen Nut eines Kol bens, Fig.2 eine perspektivische Teilansicht des in Fig. 1 dargestellten Kolbenringes,
Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung einer andern Ausführungsform und Fig.4 einen Teil-Grundriss des in Fig. 3 darge stellten Kolbenringes im Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3.
Bei der üblichen Ringkonstruktion besteht, un abhängig davon, ob es sich um eine Bauart mit einem einzelnen Teil oder mit mehreren Teilen han delt, ein geringes Spiel zwischen dem Ring und den Seiten der Nut im Kolben, damit der Ring freie Ausdehnungsmöglichkeit hat und sich der Zylinder- wandung eng anpassen kann. Es ist jedoch festge stellt worden, dass bei vielen der in Kraftwagen verwendeten neueren Maschinen, bei denen ein Zustand hohen Vakuums vorkommt, sich bei Ver- wendung der üblichen Kolbenringe übermässiger Öl verbrauch ergibt.
Die übliche Konstruktion der Öl- abstreifringe sieht Öffnungen vor, die das von den Zylinderwänden gekratzte Öl in das Innere der Nut und von dort durch vom Bodenteil der Nut aus verlaufende, im Kolben angeordnete Kanäle zum Kurbelgehäuse zurückfliessen, lassen.
Bei genauer Prüfung von Maschinen mit übli chen Kolbenringen ist festgestellt worden, dass der grosse Ölverbrauch eine Folge der Tatsache ist, dass das .auf dem Grund der Nut hinter dem Kolben ring befindliche Öl durch den Spielraum zwischen dem Ring und der Seite der Nut; insbesondere an der obern Seite der Nut, durch das im Zylinder-auf- tretende hohe Vakuum herausgezogen wird.
Das Ausführungsbeispiel stellt daher eine Kolbenring konstruktion dar, die eine Abdichtung an den Seiten der Nut bewirkt, insbesondere an der obern Seite; und die dadurch das Öl daran hindert, an dieser Stelle durch den erwähnten Spielraum nach aussen gezogen zu werden. , Obwohl eine Abdichtung an der obern Seite der Nut ausreicht, um das infolge des hohen Vakuums erfolgende Fliessen von Öl nach aussen zu verhin dern, gibt es zwei Gründe, in der bevorzugten Aus führungsform eine Abdichtung an beiden Seiten der Nut vorzusehen.
So müssen bei einem aus meh reren Einzelheiten bestehenden Kolbenring die ein zelnen Teile zur Abdichtung nur an der obern Seite der Nut in einer vorbestimmten Weise montiert werden, damit. die Abdichtung eher an der obern als an der untern Seite der Nut erfolgt. Falls weiter hin eine Abdichtung an der untern Seite nicht vor gesehen wird, kann mehr Öl in den Innenteil der Nut eindringen, als wenn der Ring eine Abdichtung an der untern Seite vorsähe.
Dadurch, dass man den Ring in bezug auf die beiden Seiten der Nut symmetrisch macht, besteht weniger Gefahr, dass die Elemente des Ringes falsch zusammengebaut werden, und es wird eine Abdichtung an der obern Seite der Nut erreicht, wo sie am nötigsten ist, wie auch der Ring eingesetzt sein mag. Die Ab dichtung an der untern Seite der Nut verhindert auch, dass übermässig viel Öl in den hintern Teil der Nut eindringt.
Die an der Seitenwand der Nut erfolgende Abdichtung muss auch derartig sein, dass sie nicht so viel Reibung erzeugt, dass sich der Ring längs der Zylinderwandung etwa nicht leicht ausdehnen und zusammenziehen könnte. Die Teile des Kolben ringes müssen auch so geformt sein, dass sie sich ohne unnötige Reibung untereinander leicht bewegen können, je nachdem dieses bei der Zusammenzie hung und Ausdehnung erforderlich wird.
Beide hier dargestellten Ausführungsformen ver wenden ein Paar den Zylinder berührende Ringteile. Solche normal hergestellten Ringteile haben zwei Eigenschaften, die sie für richtige Arbeitsweise der hier offenbarten Kolbenringe geeignet machen. So werden die Ringteile der hier in Betracht gezogenen Art gewöhnlich mit abgerundeten Ecken hergestellt. Solche Ecken gleiten leicht an allen Teilen, die sie berührten, entlang und fressen sich nicht fest, wie das bei scharfkantigen Ecken auftreten kann.
Bei der Herstellung von Ringteilen dieser Art erhält man den Metallrohling in der Form eines geraden Strei fens, der auf die gewünschte Länge geschnitten und dann hochkant gebogen wird, so d'ass er im wesent lichen einen Kreis bildet, wenn er im Zylinder eingeschlossen ist. Bei diesem Biegen wird das Metall am innern Umfang der Ringteile zusammengedrückt, während das Metall am äussern Umfang gestreckt wird. Das gibt dem Ringteil im allgemeinen die Tendenz, eine konische Form anzunehmen.
Diese Tendenz wird bei den vorliegenden Ausführungs formen dazu verwendet, die Ringteile vorzugsweise mit ihrem innern Umfang gegen die Seitenwände der Nut in Anlage zu bringen.
In beiden hier dargestellten Ausführungsformen umfasst der Kolbenring ein Paar solcher Ringteile mit einem Abstandhalter, um die Ringteile in axialem Abstand in der Nähe der Seitenwände der Nut zu halten. Trotz der hier dargestellten Ausführungs formen mit einem Paar Ringteile kann natürlich auch ein Kolbenring verwendet werden, der nur aus einem einzigen Ringteil und einer Spreiz- und Halte vorrichtung an einer Seitenwand der Nut besteht.
Bei beiden Konstruktionsformen des Kolbenringes, also mit zwei oder nur einem Ringteil, kann eine Spreiz- und Haltevorrichtung entweder von der in Umfangsrichtung sich ausdehnenden Art sein oder einen gesonderten Abstandhalter oder ein einstel lendes Element und eine Feder umfassen.
In der Zeichnung ist eine Zylinderwand mit 10 und ein mit einer Kolbenringnut 12 versehener Kolben mit 11 bezeichnet. Am Grunde der Nut 12 kann eine Anzahl Abflusslöcher vorgesehen werden, von denen eines bei 13 angedeutet ist, wobei die Abtlusslöcher dazu dienen, das sich ansammelnde Öl durch den Kolben zum Kurbelgehäuse der Ma schine zurückzuleiten.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungs form umfasst ein Paar Ringteile 14, die an den Seitenwänden der Nut - angeordnet sind und in dieser Stellung durch eine Spreiz- und Haltevorrich tung erhalten werden, die aus einem allgemein mit 15 bezeichneten, umfänglich ausdehnbaren Teil besteht. In der bevorzugten Ausführungsform besteht der Teil 15 aus einer Vielzahl in umfänglichem Abstand angeordneter U-förmiger Stege 16, die durch zwei in axialem Abstand befindliche Reihen von Ringabschnitten 17 verbunden sind. Der Teil 15 wird zwischen die beiden Ringteile 14 eingeführt und hält diese an den gegenüberliegenden Seitenwänden der Nut.
Die axiale Höhe des Teils 15 zuzüglich der Dicke der beiden Ringteile 14 ist so bemessen, dass normalerweise ein geringer Spielraum zwischen den Ringteilen und den Seitenwänden der Nut be stünde, falls die Ringteile flach an den Seiten des Teils 15 lägen.
Ein solcher Spielraum würde es normalerweise ermöglichen, dass Öl aus dem innern Teil der Nut über den obern Ringteil 14 herausgezogen würde, wenn im Maschinenzylinder ein hohes Vakuum auftritt. Um dieses zu verhindern, wird die Spreiz- und Haltevorrichtung 15 so geformt, dass sie wenig stens den obern Ringteil und vorzugsweise beide Ringteile sich auf die betreffende angrenzende Seite der Nut stützen lässt.
Vorzugsweise stützen sich die Ringteile nur an ihrem innern Umfang gegen die Seiten der Nut, so dass sich keine übermässige Rei bung ergibt, obwohl an diesem Punkt Abdichtung erzielt wird.
Zu diesem Zweck ist die Spreiz- und Haltevor richtung so eingerichtet, dass sie sowohl radial nach aussen als auch axial auf den innern Umfang der Ringteile drückt. Um diese Wirkung zu erzielen, sind die Ringabschnitte 17 bei beiden Ringteilen am innern Rand so gebogen, dass die abgebogenen Randpartien 20 unter der Spreizkraft des Teils 15 in einem Winkel ,a (Fig. 1) in bezug auf die Kolben achse gegen die Ringteile 14 drücken. Somit übt das Spreiz- und Halteorgan 15 sowohl eine radial nach aussen gerichtete Kraftkomponente auf die Ringteile 14 aus, so dass diese sich dem Umriss der Zylinderwand anpassen, wie auch eine axial auf den innern Umfang des Ringteils gerichtete Kraft komponente.
Wegen der vorher beschriebenen Ten denz der Ringteile eine konische Form anzuneh men, ergibt die durch das Teil 15 auf die Ringteile ausgeübte axiale Kraft, d'ass der Ringteil, wie in Fig. 1- klar dargestellt, eine konische Gestalt erhält. Daher drückt nur der innere Umfangs- oder Kanten teil der Ringteile 14 gegen die Seitenwand der Nut, um die Abdichtung zu erzielen, und es ergibt sich sehr wenig Reibung, so dass sich die Ringteile leicht ausdehnen und zusammenziehen können, um dem Umriss der Zylinderwände zu folgen.
Die abge rundete innere, auf die Randpartien 20 der Ring abschnitte 17 drückende Kante der Ringteile bewirkt auch eine nur sehr geringe Reibung, so dass der Teil 15 sich in Umfangsrichtung leicht ausdehnen und daher umfänglich in bezug auf die Ringteile während der Ausdehnung und der Zusammenziehung bewegen kann. Die äussere abgerundete Kante der Ringteile bietet eine leicht gleitende, gegen die Zylinderwand drückende Oberfläche, unabhängig davon, ob der Ringteil flach an den Seiten des Teils 15 liegt oder konisch ausgebildet ist, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Die in Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in Fig. 1 und 2 gezeigten und arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise, mit Ausnahme, dass die Spreiz- und Haltevorrichtung einen Ab standhalterteil 21, der zwischen die beiden Ring teile eingefügt ist, um diese an den Seitenwänden der Nut zu halten, und eine Feder 22 umfasst, die eine Kraft auf den Ringteil ausübt, die sowohl eine Komponente radial nach aussen als auch eine solche in axialer Richtung aufweist. Im vorliegenden Falle ist der Abstandhalterteil 21 als ein Gusseisenring dargestellt, der mit einer Umfangsnut 23 versehen ist, die zwei den Zylinder berührende Flansche 24 bildet.
Von der Nut 23 aus verläuft nach innen eine Anzahl Bohrungen 25, die es ermöglichen, dass- das zwischen den beiden Ringteilen abgekratzte Öl zum innern Teil der Kolbennut gelangt. Die An pressfeder 22 besteht aus einer Anzahl Teile 26, die sich gegen den Boden der Kolbennut stützen, und einer Anzahl mit den Teilen 26 abwechselnden Teile 27, die nach aussen gebogen sind, um gegen.' den innern Umfang der Leisten 14 zu drücken.;
Um die Ringteile 14 nach aussen zu drücken und gleichzeitig eine Abdichtung zwischen deri Ringteilen und den Seiten der Kolbennut zu be wirken, sind die Teile 27 der Feder 22 in einem Winkel zur Kolbenachse nach innen gebogen, wie bei 30 dargestellt ist.
So presst die Feder 22 unter dem nach aussen gerichteten Druck mit ihren Rand partien 30 die Ringteile nach aussen und an ihrem innern Umfang in Richtung gegen die Seitenwände der Kolbennut, nur damit die Abdichtung an den Seitenwänden der Nut erreicht wird.. Die abgerun dete innere Kante der Ringteile ermöglicht es diesen, auf den Seitenwänden der Nut und den Rand partien 30 der Feder leicht zu gleiten, während die abgerundeten äussern Kanten der Ringteile es ihnen ermöglichen, auf der Zylinderwand und den Seitenoberflächen des Abstandhalters 21 leicht zu gleiten.
In beiden, in der Zeichnung dargestellten Aus führungsformen ist der Winkel der gebogenen Rand partien 20 und 30 derartig, dass die Hauptkompo nente der von Spreiz- und Haltevorrichtung auf die Ringteile ausgeübten Kraft in radialer Richtung verläuft. Dadurch wird ein guter Kontakt zwischen den Ringteilen und der Zylinderwand sichergestellt, wo die dichtende oder schabende Wirkung des Ringes am nötigsten ist. An den Seiten der Nut kann genügende Abdichtung mit geringer Kraft erzielt werden, und der Winkel der Randpartien 20 und 30 in den betreffenden Ausführungsformen ist so ausgebildet, dass eine Kraftkomponente entspre chender Grösse erzielt wird..
Es ist festgestellt wor den, dass Maschinen verschiedener Bauart verschie dene Winkel für diese Teile benötigen, doch wird in allen geprüften Maschinen die Hauptkraftkömpo- nente radial ausgeübt und die kleinere Kraftkompo nente axial. Im vorliegenden Falle beträgt der Winkel der abgebogenen Randpartien 20 und 30 in bezug auf die Kolbenachse ungefähr 15 , doch ist die Erfindung keinesfalls auf diesen Winkel be schränkt.
Aus der vorangehenden .Beschreibung ist es offensichtlich, dass ein neuartiger Kolbenring ge schaffen worden ist, der als Ölabstreifring verwen det werden kann und der für die Lenkung des Öl flusses besonders wirksam ist. Da die Ringteile beider Ausführungsformen eine Abdichtung an den Seiten der Nut bewirken, wird das Öl daran ge hindert, durch hohes Vakuum vom Grund der Nut in den Zylinder gezogen zu werden. Obwohl die Ringteile die Seiten der Rille berühren, wird un nötig hohe Reibung zwischen den Ringteilen und den Seiten sowie zwischen den Ringteilen und an dern Teilen des Kolbenringes vermieden.