DE10016158A1 - Ringnut für einen Ölring mit Spannring eines Kolbens - Google Patents
Ringnut für einen Ölring mit Spannring eines KolbensInfo
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Abstract
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Ringnut 11 für einen zweistückigen Ölring 10 eines Kolbens 20 bereitgestellt, der einen Ringkörper 5 aufweist, der mit einem Spannring 6 ausgestattet ist, wobei der Ringkörper 5 eine obere Außenfläche und eine untere Außenfläche aufweist, die beide orthogonal zu der Achsrichtung des Kolbens 20 sind. Die Ringnut 11 hat eine obere Innenfläche 13 und eine untere Innenfläche 14, wobei beide orthogonal zu der Achsrichtung des Kolbens 20 liegen; eine radial am weitesten einwärts liegende Grundfläche 12, welche die oberen und unteren Innenflächen 13, 14 verbindet und Ölablaufbohrungen 18, die jede eine Öffnung 19 haben, die auf der Grundfläche 12 angeordnet sind. Die Ringnut 11 hat eine axiale Breite, die etwas größer als die Breite des zweistückigen Ölrings 10 ist. Die Ringnut 11 hat radial einwärts gerichtete Enden 15, 16 der oberen und unteren Innenflächen 13, 14 der Ringnut 11, die jeweils radial einwärts um einen ersten vorbestimmten Abstand entfernt von den radial einwärtigen Enden der oberen und unteren Außenflächen des Ringkörpers 5 sind, wenn der Ölring 10 innerhalb der Ringnut 11 montiert ist, so daß die äußere Umfangsfläche des Ringkörpers 5 in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Zylinders 7, der mit dem Kolben 20 in Eingriff steht, ist. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der erste vorbestimmte Abstand vorzugsweise nicht kleiner als 1/300 und nicht größer als 1/100 des Innendurchmessers des ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ringnut für einen Ölring mit einem
Spannring eines Kolbens.
Fig. 1 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht einer veranschaulichenden
Ringnut des Standes der Technik. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind konventionelle
Ringnuten 1 eines Kolbens 20 für Ölringe 10, die jeder einen Spannring 6
aufweisen, von einem rechteckigen Querschnitt entweder mit rechtwinkligen
inneren Ecken oder mit abgerundeten inneren Ecken, wie es in der
Offenlegungsschrift des japanischen Gebrauchsmusters (JP-U) 47-38204 (1972)
vorgeschlagen wird. Eine derartige Ringnut 1 von einem rechteckigen Querschnitt
schließt eine radial am weitesten innere Grundfläche 2, eine obere Innenfläche 3
und eine untere Innenfläche 4 ein, die beide orthogonal zu der axialen Richtung
des Kolbens 20 sind. Die Ringnut 1 hat einen zweiteiligen Ölring 10, der darin
angebracht oder eingeführt ist, wobei der Ölring 10 einen Ringkörper 5 und einen
damit zusammengesetzten Spannring 6 aufweist, mit der axialen Breite der
Ringnut 1, die etwas größer als die Breite des Ringkörpers 5, insbesondere z. B.
um 0,04-0,06 mm, festgesetzt ist.
Wenn in diesem Text "axial" bzw. "radial" verwendet wird, bedeutet dies eine
Assoziation mit der axialen und der radialen Richtung eines Kolbens, in der die
Ringnut gebildet ist, und "einwärts" bedeutet eine Tendenz in Richtung des
Zentrums des Kolbens in radialer Richtung des Kolbens.
Die Grundfläche 2 der Ringnut 1 muß nicht in Kontakt mit dem radial einwärtigen
Ende des Spannrings 6 sein, selbst wenn der Kolben 20 eine oszillierende
Bewegung ausführt, wenn er tatsächlich unter Wärmeausdehnung arbeitet. Aus
diesem Grund ist die Grundfläche 2 radial einwärts in einem Abstand am radial
einwärtigen Ende des Spannrings durch einen vorbestimmten Abstand
angeordnet, z. B. rund 1/200 des Innendurchmessers eines Zylinders 7, der mit
dem Kolben in Eingriff steht, wenn die äußere Umfangsfläche des Ringkörpers 5
in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Zylinders 7 ist.
Eine Öffnung 9 jeder der Ölablaufbohrungen 8, um das Öls innerhalb der Ringnut
1 zu der Ölwanne ablaufen zu lassen, ist in einer Position niedriger als das
Zentrum der axialen Breite der Ringnut 1 auf der Grundfläche 2 oder auf der
unteren Innenfläche 4 der Ringnut 1 vorgesehen.
Der Spannring 6 eines zweiteiligen Ölringes ragt einwärts von dem einwärtigen
oder hinteren Ende des Ringkörpers 5 um einen Abstand heraus, der fast eine
Hälfte des äußeren Durchmessers des Spannringes 6 ist. Deshalb ist der Hohlraum
hinter dem hinteren Ende des Ringkörpers 5 des Ölrings 10 in der Ringnut relativ
groß. Dieser Hohlraum wird wesentlich größer, insbesondere wenn der
Ringkörper dünner ausgeführt wird, um die Konformität des Ölringes zu dem
Zylinder zu verbessern.
Fig. 2 ist ein veranschaulichender Graph, der das mit einem tatsächlich
arbeitenden Ölring beobachtete axiale Verhalten, die Reibkraft und die
Trägheitskraft zeigt, und Fig. 3 ist eine schematische Zeichnung, die das
Verhalten des Öls innerhalb einer Ringnut zeigt, die ein Beispiel des Standes der
Technik in (a), (b) und (c), zeigt und eine Ausführungsform in (d), (e) und (f)
zeigt. Wie in Fig. 2 gezeigt, werden, wenn tatsächlich gearbeitet wird, ein Ölring
in einer Ringnut durch eine Reibkraft mit dem Zylinder, eine Trägheitskraft,
verursacht durch die Kolbenbewegung, und ein Gasdruck, verursacht durch die
Verbrennung, beeinflußt. In dem Auspuffhub verbleibt, selbst wenn die
Trägheitskraft aufwärts wirkt, der Ölring 10 auf der unteren Seite der Ringnut 1
während einer bestimmten Periode aufgrund der Reibkraft, wodurch ein Spalt
oberhalb der oberen Fläche des Ölrings 10, wie in Fig. 3(a) gezeigt, verursacht
wird. Zu dieser Zeit befindet sich das Öl in dem Hohlraum hinter dem hinteren
Ende des Ringkörpers in der Ringnut und kommt in den Spalt oberhalb der oberen
Fläche des Ölrings 10. Wenn nachfolgend die Trägheitskraft die Reibkraft
übersteigt und der Ölring 10 sich dadurch zu der oberen Seite der Ringnut 1
bewegt, wird das Öl, das in den Spalt über der oberen Fläche des Ölrings 10
gekommen ist, zu der äußeren Umfangsfläche des Kolbens gepreßt, wie es in Fig.
3(b) gezeigt ist. Nachfolgend, wie es in Fig. 3(c) gezeigt wird, steigt das Öl von
der Ringnut 1 mittels der Trägheitskraft und bewegt sich in Richtung auf die
Verbrennungskammer, um verbrannt zu werden und dort zu verschwinden. Wenn
somit der Hohlraum hinter dem Ölring in der Ringnut groß ist, dann werden das
Volumen des Öls, das in dem Hohlraum existiert und das Volumen des Öls, das
von dem Ölring aufsteigt, ebenfalls groß, wodurch der Ölverbrauch
konsequenterweise ansteigt.
Durchblasendes Gas hat die Wirkung des Blasens des Öls in den Hohlraum hinter
dem Ölring nach unten zu den Ablaufbohrungen. Da jedoch die Hohlraumgröße
groß ist und die Öffnung der Ölablaufbohrung unter dem Spannring angebracht
ist, ist die Abblaufwirkung des durchblasenden Gases eingeschränkt, wodurch
einiges Öl auf der oberen Seite des Hohlraumes zurückgelassen wird.
Die vorliegende Erfindung soll den erhöhten Ölverbrauch aufgrund des
Hohlraums hinter dem Ölring in der Ringnut verhindern. Eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Ringnut für einen zweiteiligen Ölring
bereitzustellen, die geeignet ist, den Ölverbrauch zu vermindern.
Um die obige Aufgabe zu erfüllen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine
Ringnut 11, ein Kolben 20 für einen zweiteiligen Ölring 10 bereitgestellt, der
einen Ringkörper 5 aufweist, der mit einer Spannfeder 6 ausgestattet ist, wobei
der Ringkörper eine obere und eine untere Außenfläche aufweist, wobei beide
orthogonal zu der axialen Richtung des Kolbens liegen. Die Ringnut hat eine
obere Innenfläche 13 und eine untere Innenfläche 14, wobei beide orthogonal zu
der axialen Richtung des Kolbens liegen; eine radial am weitesten einwärts
liegende Grundfläche 12, welche die oberen und die unteren Innenflächen
verbindet, und Ölablaufbohrungen 18, wobei jede eine Öffnung 19 aufweist, die
auf der Grundfläche angeordnet sind. Die Ringnut hat eine axiale Breite, die etwas
größer als die Breite des zweiteiligen Ölrings ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Ringnut
radial einwärts gerichtete Enden 15, 16 der oberen bzw. unteren Innenfläche der
Ringnut auf, die radial einwärts in einem Abstand um einen ersten vorbestimmten
Abstand von den radial einwärts gerichteten Enden der oberen und unteren
Außenflächen des Ringkörpers angeordnet sind, wenn der Ölring innerhalb der
Ringnut montiert ist, so daß die äußere Umfangsfläche des Ringkörpers in
Kontakt mit der inneren Umfangsfläche eines Zylinders 7 ist, der mit dem Kolben
in Eingriff steht, wobei gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung der erste
vorbestimmte Abstand vorzugsweise nicht kleiner als 1/300 und nicht größer als
1/100 des inneren Durchmessers des Zylinders 7 ist.
Die Grundfläche 12 der Ringnut umfaßt gemäß der Ausführungsform eine
konkave Oberflächenlinie, die durch eine Erzeugende 17, 21 gebildet wird, die auf
einer Querschnittsebene der Ringnut entlang der Zentrallinie des Kolbens gezogen
ist, wobei die Erzeugende obere und untere Enden aufweist, die koninzident mit
den radial einwärts gerichteten Enden 15, 16 der oberen und unteren Innenfläche
der Ringnut angeordnet sind, und die Erzeugende den Spannring 6, der von dem
radial einwärts gerichteten Ende des Ringkörpers herausragt, umgibt, so daß die
Erzeugende sich in einem Abstand von der Oberfläche des herausragenden
Abschnitts des Spannrings um einen sicheren vorbestimmten Abstand befindet.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der sichere vorbestimmte
Abstand vorzugsweise rund ein Bereich von 1/300 bis 1/100 des inneren
Durchmessers des Zylinders 7.
Obwohl die Ringnut gemäß der vorliegenden Erfindung die gleiche axiale Breite
und radiale Tiefe wie die konventionellen Ringnuten aufweist, hat die Ringnut
gemäß der vorliegenden Erfindung einen wesentlich kleineren Hohlraum hinter
dem Ölring oder dem Ringkörper als die konventionellen Ringnuten. Somit ist das
Ölvolumen, das in dem Hohlraum verbleibt, um zu dem Spalt über der oberen
Fläche des Ringkörpers auszufließen, beträchtlich im Vergleich mit
konventionellen Ringnuten vermindert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die
Öffnung der Ölablaufbohrung ungefähr im Zentrum der axialen Breite der
Ringnut in der Grundfläche der Ringnut angeordnet, welche dem in dem
Hohlraum verbleibenden Öl ermöglicht, in die Ölwanne unter Verwendung der
Abblaswirkung des durchblasenden Gases zurückzukehren.
Jedoch im Fall einer bestimmten Schwierigkeit bei Verwendung der
Abblaswirkung kann sie ähnlich zu konventionellen Ringnuten angeordnet sein,
so daß die Öffnung der Ölablaufbohrung so tief wie die untere Innenfläche der
Ringnut oder selbst tiefer angeordnet ist, um zu ermöglichen, daß das Öl, das
durch den Ölring nach unten abgestreift wird, schnell zu der Ölwanne
zurückgeschickt werden kann.
Somit wird mit der Anordnung, die oben beschrieben ist, gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Ringnut erhalten, die einen Vorteil aufweist, indem das
Ölvolumen, das in dem Hohlraum verbleibt, um zu dem Spalt oberhalb der oberen
Fläche des Ringkörpers zu fließen, beträchtlich im Vergleich zu konventionellen
Ringnuten vermindert ist, wodurch ermöglicht wird, den Ölverbrauch
außergewöhnlich zu reduzieren.
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch
Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die begleitenden
Zeichnungen, die kurz unten beschrieben werden, deutlicher.
Fig. 1 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer veranschaulichenden
Ringnut des Standes der Technik;
Fig. 2 ist ein veranschaulichender Graph, der das axiale Verhalten, die Reibkraft
und die Trägheitskraft, die bei einem tatsächlich arbeitenden Ölring
beobachtet werden, zeigt;
Fig. 3 ist eine schematische Zeichnung, die das Verhalten des Öls innerhalb einer
Ringnut zeigt, die ein Beispiel des Standes der Technik in (a), (b) und (c)
und einem Ausführungsfall in (d), (e) und (f) zeigt;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer veranschaulichenden
Ringnut, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer veranschaulichenden
Ringnut gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 6 ist ein Graph, der die Ergebnisse einer Meßprüfung des Ölverbrauchs mit
Mustern einer konventionellen, einer ersten und einer zweiten
Ausführungsform zeigt;
Fig. 7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer veranschaulichenden
Ringnut gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung; und
Fig. 8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer veranschaulichenden
Ringnut gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
Hiernach wird die vorliegende Erfindung erörtert unter Bezugnahme auf eine
veranschaulichende Ringnut, die auf einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, die in Fig. 4 gezeigt wird, basiert.
Fig. 4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer veranschaulichenden Ringnut
gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 4
gezeigt, weist eine Ringnut 11 eines Kolbens einen zweiteiligen Ölring 10, der
darin montiert oder eingefügt ist, auf, so daß die äußere Umfangsfläche eines
Ringkörpers 5 des Ölrings 10 in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche eines
Zylinders, der mit dem Kolben in Eingriff steht, ist. Die axiale Breite der Ringnut,
die mit dem axialen Abstand zwischen einer oberen Innenfläche 13 und einer
unteren Innenfläche 14 übereinstimmt, die beide orthogonal zu der axialen
Richtung des Kolbens liegen, ist auf die gleiche Breite wie die konventionellen
Ringnuten festgelegt, nämlich geringfügig größer als die axiale Breite des
Ringkörpers 5 des montierten zweiteiligen Ölrings 10, insbesondere auf
0,04-0,06 mm.
In dem Querschnitt, der in Fig. 5 gezeigt wird, sind die radial einwärts gerichteten
Enden 15, 16 der oberen bzw. unteren Oberflächen 13, 14 der Ringnut radial
einwärts gerichtet um einen ersten vorbestimmten Abstand von den radial
einwärts gerichteten Enden der oberen und unteren Außenflächen des Ringkörpers
beabstandet angeordnet. Der erste vorbestimmte Abstand kann vorzugsweise nicht
kleiner als 1/300 und nicht größer als 1/100 festgesetzt sein, z. B. rund 1/200 des
Innendurchmessers des Zylinders 7 sein.
Die Ringnut 11 weist eine radial am weitesten einwärts gerichtete Grundfläche 12
auf, welche die obere und die untere Innenfläche 13, 14 verbindet. Die
Grundfläche 12 ist eine konkave Oberfläche mit einem rundem Boden, die durch
eine Erzeugende 17 gebildet ist, die auf einer Querschnittsebene der Ringnut
entlang der Zentrallinie des Kolbens gezogen ist. Gemäß dieser ersten
Ausführungsform umfaßt die Erzeugende 17 einen Kreisbogen und zwei axiale
gerade Linien. Der Kreisbogen hat sein Zentrum axial angeordnet, das mit dem
Zentrum der axialen Breite der. Ringnut 11 koinzidiert und radial mit dem
Zentrum des Spannrings 6 koinzidiert, wenn der Ölring 10 innerhalb der Ringnut
11 montiert ist, so daß die äußere Umfangsfläche des Ringkörpers 5 in Kontakt
mit der inneren Umfangsfläche des Zylinders ist, wobei der Kreisbogen einen
Radius aufweist, der um einen zweiten vorbestimmten Abstand größer ist als der
Außenradius des Spannrings 6, wobei der Kreisbogen seine beiden Enden radial
koinzidierend mit den radial einwärts gerichteten Enden 15, 16 der oberen bzw.
unteren Innenfläche der Ringnut angeordnet hat. Der zweite vorbestimmte
Abstand kann vorzugsweise nicht kleiner als 1/300 und nicht größer als 1/100
gesetzt sein, z. B. rund 1/200 des Innendurchmessers des Zylinders 7.
Die zwei axialen geraden Linien der Erzeugenden 17 werden als zwei gerade
Linien definiert, die axial die beiden Enden des Kreisbogens verbinden mit den
radial einwärts gerichteten Enden 15, 16 der oberen bzw. unteren Innenflächen 13,
14 der Ringnut 11.
Wenn die Abblaswirkung des durchblasenden Gases, das über den Druckring
oberhalb des Ölringes fließt, verwendet werden kann, kann die Öffnung 19 der
Ölablaufbohrung 18 auf der Grundfläche 12 vorgesehen werden. Obwohl die
Öffnung 19 höchst vorzugsweise für ihr Zentrum festgelegt werden kann, um mit
dem Zentrum der axialen Breite der Ringnut 11 zu koinzidieren, kann das
Zentrum der Öffnung 19 niedriger als das Zentrum der axialen Breite der
Grundfläche 12 oder auf der unteren Innenfläche 14 der Ringnut 11, ähnlich wie
bei konventionellen Ringnuten, positioniert werden. In dieser Ausführungsform
ist der Hohlraum hinter dem Ölring 10 in Aufwärtsrichtung oder über der Öffnung
19 der Ringnut 11 schmaler als die konventionelle Ringnut 1 mit einem
viereckigen, rechtwinkligen Querschnitt um einen Abschnitt, der schraffiert in
Fig. 4 gezeigt ist.
Wie in Fig. 3(d) gezeigt ist, weist die Ringnut 11 der ersten Ausführungsform
einen kleineren Hohlraum hinter dem Ölring 10 auf als den der konventionellen
Ringnut. Deshalb ist das Öl, das in dem Hohlraum während des Auspuffhubes
existiert, im Volumen kleiner als bei der konventionellen Ringnutanordnung, die
in Fig. 3(a) gezeigt wird. Konsequenterweise, wie in Fig. 3(e) und 3(f) gezeigt
wird, sind in der Ringnut der ersten Ausführungsform sowohl das Volumen des
Öls, das aus der Ringnut zu der äußeren Umfangsfläche des Kolbens gedrückt
wird, aufgrund des Ölrings 10, der sich zu der oberen Seite der Ringnut bewegt,
als auch das Volumen des Öls, das von dem Ölring aufsteigt, ebenfalls kleiner als
solche der konventionellen Ringnutanordnung, die in den Fig. 3(b) und 3(c)
gezeigt werden.
Während das Öl, das in dem Hohlraum hinter dem Ölring verbleibt, nach unten zu
den Ölablaufbohrungen durch das durchblasende Gas geblasen wird, vergrößert
sich das Ölvolumen, das in dem Hohlraum hinter dem Ölring während eines
hohen Drehzahlbetriebes verbleibt, weil das Strömungsvolumen des
durchblasenden Gases pro Zyklus fällt, und die Trägheitskraft zu dieser Zeit
ansteigt. Nichtsdestoweniger ist in der Ringnutanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung der Ölverbrauch beträchtlich reduziert im Vergleich zu der
konventionellen Ringnut, weil der Hohlraum der vorliegenden Erfindung kleiner
ist als der der konventionellen Ringnut, wodurch sich ein kleineres Volumen des
verbleibenden Öls in dem Hohlraum hinter dem Ölring ergibt und folglich ein
kleineres Volumen von dem Ölring aufsteigt als das der konventionellen Ringnut.
Als nächstes wird die vorliegende Erfindung weiter beschrieben unter
Bezugnahme auf eine veranschaulichende Ringnut, die auf einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 5 gezeigt ist, basiert.
Wie in Fig. 5 gezeigt, weist eine Ringnut 11 der zweiten Ausführungsform eine
konkave Oberfläche mit flachem Boden auf, die durch eine Erzeugende 21
gebildet wird, die auf einer Querschnittsebene der Ringnut entlang der
Zentrallinie des Kolbens gezogen ist. Gemäß dieser zweiten Ausführungsform
umfaßt die Erzeugende 21 eine axiale gerade Linie und zwei geneigte gerade
Linien, wobei die axiale gerade Linie radial einwärts gerichtet um einen zweiten
vorbestimmten Abstand beabstandet zu dem radial einwärts gerichteten Ende des
Spannringes 6 angeordnet ist. Der zweite vorbestimmte Abstand kann
vorzugsweise nicht kleiner als 1/300 und nicht größer als 1/100 gesetzt sein, z. B.
rund 1/200 des Innendurchmessers des Zylinders 7.
Die beiden geneigten geraden Linien der Erzeugenden 21 sind als zwei gerade
Linien jeweils definiert, deren eines Ende davon koinzidierend mit den radial
einwärts gerichteten Enden 15, 16 der unteren und oberen Innenflächen 13, 14 der
Ringnut 11 angeordnet ist, wobei die zwei geneigten graden Linien jeweils einen
Kreisbogen tangieren und die axiale gerade Linie schneiden. Der Kreisbogen hat
sein Zentrum axial koinzidierend mit dem Zentrum der axialen Breite der Ringnut
11 angeordnet und radial koinzidierend mit dem Zentrum des Spannringes 6,
wenn der Ölring 10 innerhalb der Ringnut 11 montiert ist, so daß die äußere
Umfangsfläche des Ringkörpers 5 in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des
Zylinders 7 ist, wobei der Kreisbogen einen Radius um einen dritten
vorbestimmten Abstand aufweist, der größer ist als der äußere Radius des
Spannringes 6. Der dritte vorbestimmte Abstand kann vorzugsweise nicht kleiner
als 1/300 und nicht größer als 1/100 gesetzt sein, z. B. rund 1/200 des inneren
Durchmessers des Zylinders 7.
Weil die Erzeugende 21 der zweiten Ausführungsform im allgemeinen radial
etwas mehr einwärts relativ zu der Erzeugenden 17 der ersten Ausführungsform
angeordnet ist, ist der obere Hohlraum hinter dem Ölring 10 in der Ringnut 11
etwas größer als der der ersten Ausführungsform. Nichtsdestoweniger ist der
Raum, wenn er mit dem der konventionellen Ringnutanordnung verglichen wird,
durch einen Anteil vermindert, der in Fig. 5 gezeigt wird, was eine beträchtliche
Verminderung des Raumes bedeutet. Somit ermöglicht die Ringnutanordnung der
zweiten Ausführungsform auch, den Ölverbrauch außergewöhnlich zu reduzieren.
Bereiche der Ringnutanordnung und des Betriebs der zweiten Ausführungsform
sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform außer der
Grundflächengestaltung, die oben beschrieben ist.
Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt wird, kann die Grundfläche 12 der
Ringnut 11 angeordnet sein, um eine Erzeugende aufzuweisen, die radial weiter
auswärts als die zweite Ausführungsform ist und trotzdem radial stärker einwärts
gerichtet als die erste Ausführungsform angeordnet ist. Zum Beispiel kann gemäß
eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung die Grundfläche 12 eine
konkave Oberfläche mit rundem Boden sein, die durch eine Erzeugende gebildet
wird, die durch Kombination des gleichen Kreisbogens wie in der ersten
Ausführungsform und der gleichen beiden geneigten geraden Linien tangential zu
dem Kreisbogen wie bei der zweiten Ausführungsform gezogen ist.
Fig. 6 ist ein Graph, der die Ergebnisse einer Meßprüfung des Ölverbrauchs zeigt,
die mit einem 3,1-Liter wassergekühlten Vierzylinder-Reihendieselmotor
durchgeführt ist unter Verwendung von Kolben, die eine Ringnutanordnung
gemäß eines konventionellen Beispiels, einer ersten Ausführungsform bzw. einer
zweiten Ausführungsform aufweisen. Der Graph zeigt, daß der Ölverbrauch
mittels der Ringnut der vorliegenden Erfindung vermindert ist, wobei der
Ölverbrauch um etwa 35% mit der ersten Ausführungsform und um etwa 15% mit
der zweiten Ausführungsform gegenüber der konventionellen Ringnutanordnung
vermindert ist.
Wie vorher beschrieben, kann die Ölablaufbohrung tiefer als die untere
Innenfläche der Ringnut sein. Während die Ringnut 11 gemäß einer dritten bzw.
einer vierten Ausführungsform, die in den Fig. 7 bzw. 8 gezeigt wird,
Grundflächen 12 ähnlich der ersten bzw. der zweiten Ausführungsform
anwenden, kann die Öffnung 19 der Ölablaufbohrung 18, wie in den Fig. 7 und 8
gezeigt, in einer Position, die sich tiefer als die untere Innenfläche 14 der Ringnut
11 erstreckt, angeordnet sein.
Es ist anzumerken, daß während die dritte und vierte Ausführungsform, die in den
Fig. 7 und 8 gezeigt werden, die Grundflächen der ersten bzw. zweiten
Ausführungsformen verwenden, ist diese Verwendung nur für
Veranschaulichungszwecke, wodurch die Anwendung der ersten und vierten
Ausführungsformen nicht auf die ersten bzw. zweiten Ausführungsformen
beschränkt sind, sondern sie kann für irgendwelche Ausführungsformen und
Verbesserungen dazu der vorliegenden Erfindung durchgeführt sein, so daß z. B.
eine Öffnung 19 der vierten Ausführungsform, die in Fig. 8 gezeigt wird,
angewandt werden kann mit einer derartigen Ringnut 11 der zweiten
Ausführungsform, wie sie in Fig. 4 gezeigt wird.
Somit wird mit der Anordnung, die oben beschrieben ist, gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Ringnut erhalten, die einen Vorteil aufweist, in dem der
Ölverbrauch außergewöhnlich vermindert wird, weil das Volumen des in dem
Hohlraum hinter dem Ölring verbleibenden Öls auf der Grundfläche der Ringnut
beträchtlich vermindert wird aufgrund der einzigartigen und erfindungsgemäßen
Gestaltung der Grundfläche der Ringnut, die den Hohlraum vermindert, und
folglich das Volumen des Öls, das von der Ringnut aufsteigt, beträchtlich
vermindert im Vergleich mit konventionellen Ringnuten auch wegen einer
verbesserten Anordnung der Öffnung der Ölablaufbohrung in der Grundfläche,
was den Effekt des Abblasens des Öls, das in dem Hohlraum hinter dem Ölring in
der Ringnut verbleibt, um das Volumen des aufsteigenden Öls zu vermindern.
Während fundamentale neue Merkmale der Erfindung, angewandt auf bevorzugte
Ausführungsformen davon beschrieben wurden, ist es verständlich, daß
unterschiedliche Modifikationen und Änderungen an derartigen
Ausführungsformen durch den Fachmann in der Technik durchgeführt werden
können, ohne von der Grundidee der Erfindung abzuweichen. Es ist deshalb unser
Bestreben, nur durch den der hier beigefügten Ansprüche angezeigten
Schutzbereich begrenzt zu werden.
Bezugssymbole- und -nummern in den beschreibenden Ansprüchen, die hier
beigefügt sind, dienen nur dem Zweck, ein besseres Verständnis der vorliegenden
Erfindung zu haben und sind nicht als Begrenzung des Schutzes der vorliegenden
Erfindung in irgendeiner Weise zu interpretieren.
Claims (11)
1. Ringnut (11) eines Kolbens (20) für einen Ölring (10), der einen
Ringkörper (5) aufweist, der mit einem Spannring (6) ausgestattet ist,
wobei der Ringkörper (5) eine obere Außenfläche und eine untere
Außenfläche aufweist, wobei beide orthogonal zu der Axialrichtung des
Kolbens (20) liegen, die Ringnut (11) eine obere Innenfläche (13) und eine
untere innere Oberfläche (14) aufweist, wobei beide orthogonal zu der
axialen Richtung des Kolbens (20) liegen; eine radial am weitesten
einwärts gerichtete Grundfläche (12), welche die oberen und die unteren
Innenflächen (13, 14) verbindet; und Ölablaufbohrungen (18), wobei jede
eine Öffnung (19) aufweist, die auf der Grundfläche (12) angeordnet ist,
wobei
die radial einwärts gerichteten Enden (15, 16) der oberen und unteren Innenflächen (13, 14) der Ringnut (11) jeweils radial einwärts gerichtet durch einen vorbestimmten Abstand von den radial einwärts gerichteten Enden der oberen und unteren Außenflächen des Ringkörpers (5) beabstandet sind, wenn der Ölring (10) innerhalb der Ringnut (11) montiert ist, so daß die äußere Umfangsfläche des Ringkörpers (5) in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche eines Zylinders (7) ist, der mit dem Kolben (20) in Eingriff ist, und
wobei die Grundfläche (12) umfaßt:
eine konkave Oberfläche, die von einer Erzeugenden (17, 21) gebildet wird, welche auf einer Querschnittsebene der Ringnut (11) entlang der Zentrallinie des Kolbens (20) gezogen wird, wobei die Erzeugende (17, 21) hiervon ein unteres und ein oberes Ende aufweist, die mit den radial einwärts gerichteten Enden (15, 16) der oberen und unteren Innenflächen (13, 14) der Ringnut (11) koinzidieren, und die Erzeugende (17, 21) den Spannring (6) umgibt, der von dem radial einwärts gerichteten Ende des Ringkörpers (5) herausragt, so daß die Erzeugende (17, 21) von der Oberfläche des herausragenden Bereichs des Spannrings (6) durch einen sicheren vorbestimmten Abstand entfernt ist.
die radial einwärts gerichteten Enden (15, 16) der oberen und unteren Innenflächen (13, 14) der Ringnut (11) jeweils radial einwärts gerichtet durch einen vorbestimmten Abstand von den radial einwärts gerichteten Enden der oberen und unteren Außenflächen des Ringkörpers (5) beabstandet sind, wenn der Ölring (10) innerhalb der Ringnut (11) montiert ist, so daß die äußere Umfangsfläche des Ringkörpers (5) in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche eines Zylinders (7) ist, der mit dem Kolben (20) in Eingriff ist, und
wobei die Grundfläche (12) umfaßt:
eine konkave Oberfläche, die von einer Erzeugenden (17, 21) gebildet wird, welche auf einer Querschnittsebene der Ringnut (11) entlang der Zentrallinie des Kolbens (20) gezogen wird, wobei die Erzeugende (17, 21) hiervon ein unteres und ein oberes Ende aufweist, die mit den radial einwärts gerichteten Enden (15, 16) der oberen und unteren Innenflächen (13, 14) der Ringnut (11) koinzidieren, und die Erzeugende (17, 21) den Spannring (6) umgibt, der von dem radial einwärts gerichteten Ende des Ringkörpers (5) herausragt, so daß die Erzeugende (17, 21) von der Oberfläche des herausragenden Bereichs des Spannrings (6) durch einen sicheren vorbestimmten Abstand entfernt ist.
2. Ringnut (11) nach Anspruch 1, wobei der erste vorbestimmte Abstand
nicht kleiner als 1/300 und nicht größer als 1/100 des Innendurchmessers
des Zylinders (7) ist.
3. Ringnut (11) nach Anspruch 2, wobei der sicher vorbestimmte Abstand
nicht kleiner als 1/300 und nicht größer als 1/100 des Innendurchmessers
des Zylinders (7) ist.
4. Ringnut (11) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Erzeugende
(17) umfaßt:
einen Kreisbogen, der sein Zentrum axial koinzidierend mit dem Zentrum der axialen Breite der Ringnut (11) angeordnet hat und radial koinzidiert mit dem Zentrum des Spannrings (6), wenn der Ölring (10) innerhalb der Ringnut (11) montiert ist, so daß die äußere Umfangsfläche des Ringkörpers (5) in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Zylinders (7) ist, wobei der Kreisbogen einen Radius aufweist, der um einen zweiten vorbestimmten Abstand größer ist als der Außenradius des Spannrings (6), wobei der Kreisbogen seine beiden Enden radial koinzidierend mit den radial einwärts gerichteten Enden (15, 16) der oberen bzw. unteren Innenfläche (13, 14) der Ringnut (11) angeordnet hat; und
zwei axiale gerade Linien, welche die beiden Enden des Kreisbogens mit den radialen einwärts gerichteten Enden (15, 16) der oberen bzw. unteren Innenflächen (13, 14) der Ringnut (11) axial verbinden.
einen Kreisbogen, der sein Zentrum axial koinzidierend mit dem Zentrum der axialen Breite der Ringnut (11) angeordnet hat und radial koinzidiert mit dem Zentrum des Spannrings (6), wenn der Ölring (10) innerhalb der Ringnut (11) montiert ist, so daß die äußere Umfangsfläche des Ringkörpers (5) in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Zylinders (7) ist, wobei der Kreisbogen einen Radius aufweist, der um einen zweiten vorbestimmten Abstand größer ist als der Außenradius des Spannrings (6), wobei der Kreisbogen seine beiden Enden radial koinzidierend mit den radial einwärts gerichteten Enden (15, 16) der oberen bzw. unteren Innenfläche (13, 14) der Ringnut (11) angeordnet hat; und
zwei axiale gerade Linien, welche die beiden Enden des Kreisbogens mit den radialen einwärts gerichteten Enden (15, 16) der oberen bzw. unteren Innenflächen (13, 14) der Ringnut (11) axial verbinden.
5. Ringnut (11) nach Anspruch 4, wobei der zweite vorbestimmte Abstand
nicht kleiner als 1/300 und nicht größer als 1/100 des Innendurchmessers
des Zylinders (7) ist.
6. Ringnut (11) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Erzeugende
(21) umfaßt:
eine axiale gerade Linie, die radial einwärts gerichtet entfernt durch einen zweiten vorbestimmten Abstand von dem radial einwärts gerichteten Ende des Spannrings (6) angeordnet ist; und
zwei geneigte gerade Linien, die jeweils ein Ende aufweisen, das mit den radial einwärts gerichteten Enden (15, 16) der oberen und unteren Innenfläche (13, 14) der Ringnut (11) koinzidierend angeordnet ist, wobei die zwei geneigten geraden Linien jeweils Tangenten an einen Kreisbogen sind und die axiale gerade Linie schneiden, wobei der Kreisbogen sein Zentrum axial koinzidierend mit dem Zentrum der axialen Breite der Ringnut (11) angeordnet hat, und radial mit dem Zentrum des Spannrings (6) koinzidiert, wenn der Ölring (10) innerhalb der Ringnut (11) montiert ist, so daß die äußere Umfangsfläche des Ringkörpers (5) in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Zylinders (7) ist, wobei der Kreisbogen einen um einen dritten vorbestimmten Abstand größeren Radius aufweist als den Radius des Spannrings (6).
eine axiale gerade Linie, die radial einwärts gerichtet entfernt durch einen zweiten vorbestimmten Abstand von dem radial einwärts gerichteten Ende des Spannrings (6) angeordnet ist; und
zwei geneigte gerade Linien, die jeweils ein Ende aufweisen, das mit den radial einwärts gerichteten Enden (15, 16) der oberen und unteren Innenfläche (13, 14) der Ringnut (11) koinzidierend angeordnet ist, wobei die zwei geneigten geraden Linien jeweils Tangenten an einen Kreisbogen sind und die axiale gerade Linie schneiden, wobei der Kreisbogen sein Zentrum axial koinzidierend mit dem Zentrum der axialen Breite der Ringnut (11) angeordnet hat, und radial mit dem Zentrum des Spannrings (6) koinzidiert, wenn der Ölring (10) innerhalb der Ringnut (11) montiert ist, so daß die äußere Umfangsfläche des Ringkörpers (5) in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Zylinders (7) ist, wobei der Kreisbogen einen um einen dritten vorbestimmten Abstand größeren Radius aufweist als den Radius des Spannrings (6).
7. Ringnut (11) nach Anspruch 6, wobei zweite bzw. dritte vorbestimmte
Abstände nicht kleiner als 1/300 und nicht größer als 1/100 des
Innendurchmessers des Zylinders (7) sind.
8. Ringnut (11) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Erzeugende
umfaßt:
einen Kreisbogen, der ein Zentrum aufweist, das axial koinzidierend mit dem Zentrum der axialen Breite der Ringnut (11) angeordnet ist und radial mit dem Zentrum des Spannrings (6) koinzidiert, wenn der Ölring (10) innerhalb der Ringnut (11) montiert ist, so daß die äußere Umfangsfläche des Ringkörpers (5) in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Zylinders (7) steht, wobei der Kreisbogen einen um einen zweiten vorbestimmten Abstand größeren Radius aufweist als den Außenradius des Spannrings (6); und
zwei geneigte gerade Linien, deren jeweils eines Ende mit den radial einwärts gerichteten Enden (15, 16) der oberen und unteren Innenflächen (13, 14) der Ringnut (11) koinzidierend angeordnet ist, wobei die zwei geneigten geraden Linien jeweils eine Tangente zu dem kreisförmigen Bogen bilden.
einen Kreisbogen, der ein Zentrum aufweist, das axial koinzidierend mit dem Zentrum der axialen Breite der Ringnut (11) angeordnet ist und radial mit dem Zentrum des Spannrings (6) koinzidiert, wenn der Ölring (10) innerhalb der Ringnut (11) montiert ist, so daß die äußere Umfangsfläche des Ringkörpers (5) in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Zylinders (7) steht, wobei der Kreisbogen einen um einen zweiten vorbestimmten Abstand größeren Radius aufweist als den Außenradius des Spannrings (6); und
zwei geneigte gerade Linien, deren jeweils eines Ende mit den radial einwärts gerichteten Enden (15, 16) der oberen und unteren Innenflächen (13, 14) der Ringnut (11) koinzidierend angeordnet ist, wobei die zwei geneigten geraden Linien jeweils eine Tangente zu dem kreisförmigen Bogen bilden.
9. Ringnut (11) nach Anspruch 8, wobei der zweite vorbestimmte Abstand
nicht kleiner als 1/300 und nicht größer als 1/100 des Innendurchmessers
des Zylinders (7) ist.
10. Ringnut (11) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die
Ölablaufbohrungen (18) jeweils eine Öffnung (19) aufweisen, die auf der
Grundfläche (12) nahe dem Zentrum der axialen Breite der Ringnut (11)
angeordnet sind.
11. Ringnut (11) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die
Ölablaufbohrungen (18) jeweils eine Öffnung (19) aufweisen, die sich zu
der unteren Innenfläche (14) der Ringnut (11) erstreckend und diese
kreuzend angeordnet ist.
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