DE10018322C1 - Ölabstreifkolbenring - Google Patents

Abstract

Ölabstreifkolbenring mit zwei, bezogen auf die axiale Bauhöhe des Ringes, asymmetrisch angeordneten Stegen, wobei der dem Kompressionsraum zugewandte Steg etwa auf mittlerer axialer Bauhöhe des Ringes vorgesehen ist, und daß im Ringrückenbereich eine etwa in Ringmitte vorgesehene Feder angeordnet ist (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Ölabstreifkolbenring mit zwei, bezogen auf die axiale Bauhöhe des Ringes, asymmetrisch angeordneten Stegen.

Die US 1346806 betrifft einen Kolbenring der, bezogen auf seine axiale Bauhöhe, mit zwei asymmetrisch angeordneten Laufstegen ausgebildet ist. Der untere Laufsteg ist hierbei, beginnend mit der unteren Stirnfläche, vorgesehen, während der obere, dem Kompressionsraum zugewandte Steg außerhalb der Mittellinie des Ölabstreifringes angeordnet ist und eine Ölsammelnut aufweist.

Die DE-PS 12 42 957 betrifft einen Ölabstreifkolbenring mit zwei, bezogen auf die axiale Bauhöhe des Ringes, asymmetrisch angeordneten Stegen der ringrückenseitig mit einer Feder versehen ist, dergestalt daß die Stege gleichmäßig belastet sind. Im Bereich der unteren, d. h. dem Ölraum zugewandten Stirnfläche, sind in Umfangsrichtung gesehen, Ansätze angeordnet, die Ölabflusskammern bilden.

In beiden Fällen ist eine Torsion des Ölabstreifkolbenringes eher nicht gegeben. Insofern kann es geschehen, daß das Ölabstreifverhalten, bezogen auf die Lebensdauer des Ölabstreifringes, nicht immer optimal ist, wobei unter Umständen größere Ölmengen in Richtung des Kompressionsraumes transportiert werden können.

Durch die US 5618046 ist ein Ölabstreifkolbenring bekannt geworden, der kompressionsraumseitig einen Steg aufweist und ringrückenseitig eine etwa auf halber Höhe des Ringes vorgesehene Spiralfeder trägt. Zwischen der inneren und der äußeren Umfangsfläche ist, in Umfangsrichtung des Ringes gesehen, eine Vielzahl von Durchbrechungen vorgesehen, die abgestreiftes Öl wieder dem Ölraum zuführen sollen. Die dem Kompressionsraum zugewandte obere Stirnfläche ist von der inneren zur äußeren Umfangsfläche konisch abfallend ausgebildet. Infolge seines geometrischen Aufbaues ist dieser Ölabstreifkolbenring nun in der Lage zu tordieren. Beim Aufwärtshub des Kolbens liegt die untere Stirnfläche des Ölabstreifkolbenringes auf der korrespondierenden Kolbennutoberfläche auf, so daß abgestreiftes Öl über den zwischen oberer Strinfläche des Ölabstreifkolbenringes und der gegenüberliegenden Kolbennutoberfläche in den Bereich des Ringrückens gelangen kann. Beim Abwärtshub liegt nun die konisch ausgebildete Stirnfläche an der zugehörigen Oberfläche der Kolbennut an, während abgestreiftes Öl durch die Durchbrechungen hindurch geführt und über die vorgesehenen Ölablaufbohrungen dem Ölraum wieder zugeführt wird. Nachteilig ist hier festzustellen, das der Kolbenring aufwendig in der Fertigung ist. Bedingt durch lediglich einen Laufsteg, in Verbindung mit der ständig gegebenen Torsion, kann es geschehen, daß sich das Laufflächenprofil schnell abnutzt und die Lebensdauer des Ölabstreitkolbenringes verkürzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen im Betriebszustand tordierenden Ölabstreifring dergestalt weiterzubilden, daß bei kostengünstiger Herstellung der Ölhaushalt so reguliert werden kann, daß sich, über die Lebensdauer des Ölabstreifkolbenringes gesehen, ein dauerhaft niedriger Ölverbrauch einstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der dem Kompessionsraum zugewandte Steg etwa auf mittlerer axialer Bauhöhe des Ringes vorgesehen ist, und daß im Ringrückenbereich eine etwa in Ringmitte vorgesehene Feder angeordnet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der erfindungsgemäße Ölabstreifring der im Querschnitt T-förmig ausgebildet ist, ist somit analog zum Gegenstand der US 5618046 tordierbar, beinhaltet jedoch zwei Laufstege, wobei die Kraftkomponente der, insbesondere als Spiralfeder ausgebildeten Feder etwa durch die Mitte des oberen Steges verläuft. Infolge dieser geometrischen Anordnung wird einerseits, eine Optimierung des Ölverbrauches herbeigeführt, und andererseits werden beide Stege in etwa gleichmäßig abgenutzt, wobei sich eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Lebensdauer einstellt.

Der erfindungsgemäße Torsionsölabstreifkolbenring weist folgende Funktionseigenschaften auf:

Im Einbauzustand in einer Maschine tordiert der Ölabstreifkolbenring bei der Bewegung des Kolbens in Richtung des unteren Totpunktes, aufgrund der Reibung an der Zylinderwand dergestalt, daß beide Laufstege an der Zylinderwand anliegen können.

Im Verlauf der zum oberen Totpunkt gerichteten Bewegung tordiert der Ölabstreitkolbenring infolge der Reibkraft in umgekehrter Richtung in die Mittellage, wobei der Ölabstreifkolbenring auf den nach oben einseitig balligen Steg auf den vorhandenen Ölfilm aufschwimmen kann.

Somit tritt auch hier eine reibungsarme Bewegung ein. Da der Ölabstreifkolbenring auf dem Ölfilm aufschwimmt, wird nur ein geringer Teil des Öles in Richtung des Kompressionsraumes transportiert. Zur gleichen Zeit kann das Öl bei dieser Bewegungsrichtung aus dem Bereich zwischen den Stegen nach unten in Richtung Ölwanne abfließen. Demzufolge benötigt der erfindungsgemäße Ölabstreifringkolbenring keine Rücklaufbohrungen oder Rücklaufschlitze und ist verglichen mit der US 5618046 preiswerter in seiner Herstellung.

Bei optimaler Ringauslegung stellt sich am unteren Steg eine für den Ölverbrauch ausreichende Pressung ein. Bei den parallel angeordneten Stegen kann sich eine scharfe Unterkante ausbilden und erhalten. Infolge dieses selbstschärfenden Verhaltens der Stegunterkante(n) kann der Ölabstreifkolbenring über eine lange Lebensdauer den Ölverbrauch gut regulieren. Der Ölabstreitkolbenring kann in eine normal ausgelegte Kolbennut eingesetzt werden. Gegebenenfalls kann bei diesem Ölabstreifkolbenring auch aufgrund der stark einseitig wirkenden Ölabstreifwirkung auf Rücklaufbohrungen in der Kolbennut verzichtet werden, so daß der Ölabstreifkolbenring in der Lage ist, bedingt auch Verdichtungskräfte aufzunehmen.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Ölabstreifkolbenringes gegenüber dem Stand der Technik sind wie folgt begründet:

• - einseitig selbstschärfende Stegunterkanten durch asymmetrische Konstruktion.
  Dadurch besitzt der Ring ein Potential zur Reibleistungsreduzierung durch den Einsatz reduzierter Flächenpressung ohne Funktionseinbußen.
• - benötigt nur geringe Reibleistung im Aufwärtshub durch das konstruktionsbedingte Aufschwimmverhalten
• - schiebt weniger Öl als herkömmliche Ölringkonstruktionen in Richtung des Kompressionsraumes
• - kostengünstige Herstellung, da keine Rücklaufquerschnitte benötigt werden
• - bietet gute Voraussetzungen für ein Stahlprofil
• - hat eine gute Flankenabdichtung, da keine Flankenwelligkeit durch Querschnittsstörungen hervorgerufen werden
• - bietet die Möglichkeit einen gut funktionierenden Zweiringkolben auszulegen, da bedingt Verdichtungsdrücke aufgenommen werden können.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines innerhalb eines Zylinderraumes angeordneten Kolbens

Fig. 2 eine Teildarstellung des erfindungsgemäßen Ölabstreitkolbenringes bei der Kolbenbewegung im Aufwärtshub und

Fig. 3 eine Teildarstellung des erfindungsgemäßen Ölabstreifkolbenringes bei der Kolbenbewegung im Abwärtshub.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines innerhalb eines Zylinderraumes 1 angeordneten Kolbens 2, welcher zwei Kompressionskolbenringe 3, sowie einen Ölabstreitkolbenring 4 trägt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen den erfindungsgemäßen Ölabstreitkolbenring 4 einerseits bei der Kolbenbewegung im Aufwärtshub (Fig. 2) und andererseits bei der Kolbenbewegung im Abwärtshub (Fig. 3). Der Ölabstreifkolbenring 4 weist bezogen auf seine axiale Bauhöhe zwei asymmetrisch angeordnete Laufstege 5, 6 auf. Im Bereich des Ringrückens 7 ist eine Spiralfeder 8 angeordnet. Der dem Kompressionsraum 9 zugewandte obere Laufsteg 6 ist etwa auf halber axialer Höhe des Ölabstreifkolbenringes 4 vorgesehen, während der untere dem Ölraum 10 zugewandte Steg 5 im Bereich der unteren Stirnfläche 11 des Ölabstreifkolbenringes 4 endet. Die dem Brennraum 9 zugewandte obere Laufflächenkante 12 des Laufsteges 6 ist ballig ausgebildet, während die untere Laufflächenkante 13 scharfkantig ausgebildet ist. Die Laufflächenkanten 14, 15 des unteren Steges 5 sind beide scharfkantig ausgebildet. Die radiale Wirkungslinie 8', der Spiralfeder 8 läuft etwa auf halber axialer Höhe 6' des oberen Steges 6. Beim Aufwärtshub des Kolbens 2 (Fig. 2), tordiert der Ölabstreifkolbenring 4 aufgrund der Reibung an der Zylinderwand 16 derart, daß der Ölabstreifkolbenring 4 mit dem nach oben einseitig balligen Bereich 12 des Steges 6 auf den vorhandenen Ölfilm aufschwimmen kann. Da der Ölabstreifkolbenring 4 auf dem Ölfilm aufschwimmt, wird nur ein geringer Teil des Öles in Richtung des Kompressionsraumes 9 transportiert. Zur gleichen Zeit kann das Öl bei dieser Bewegungsrichtung aus dem Bereich zwischen den Stegen 17 nach unten, in Richtung des Ölraumes 10, abfließen.

Bei der Bewegung des Kolbens 2 nach unten (Fig. 3) tordiert der Ölabstreifkolbenring 4 aufgrund der Reibung an der Zylinderwand 16 dergestalt, daß beide Stege 5, 6 an der Zylinderwand 16 anliegen können. Bei den parallel angeordneten Stegen 5, 6 kann sich eine scharfe Unterkante 13, 15 ausbilden und erhalten. Infolge dieses selbstschärfenden Verhaltens der Stegunterkanten 13, 15 kann der Ölabstreifkolbenring 4 über eine lange Lebensdauer den Ölverbrauch gut regulieren. Ein Potential zur Reduzierung der Flächenpressung und somit zur Reduzierung der Reibleistung ist durch diese Konstruktion gegeben. Die Kolbennut 18, in welche der Ölabstreitkolbenring 4 eingesetzt wird, kann normal ausgelegt werden, wobei gegebenenfalls bei dem Ölabstreifkolbenring 4 aufgrund der stark einseitig wirkenden Ölabstreifwirkung auf an sich übliche Rücklaufbohrungen in der Kolbennut 18 verzichtet werden kann. Der Ölabstreifkolbenring 4 zeichnet sich durch eine geringe radiale Wandstärke und somit durch eine geringe Umfangssteifigkeit aus, wobei ebenfalls keine Dränagen oder Schlitze zwischen den Stegen 5, 6 gegeben bzw. notwendig sind.

Die Laufflächenbereiche 19, 20 der Stege 5, 6 sind vorzugsweise verchromt und profilgeschliffen.

Der Ölabstreitkolbenring 4 kann sowohl ein Gußring als auch ein Stahlring sein.

Claims (6)

1. Ölabstreitkolbenring mit zwei, bezogen auf die axiale Bauhöhe des Ringes, asymmetrisch angeordneten Stegen (5, 6), dadurch gekennzeichnet, daß der dem Kompressionsraum (9) zugewandte Steg (6) etwa auf mittlerer axialer Bauhöhe des Ringes (4) vorgesehen ist, und daß im Ringrückenbereich (7) eine etwa in Ringmitte vorgesehene Feder (8) angeordnet ist.

2. Ölabstreifkolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirklinie (8') der insbesondere als Spiralfeder ausgebildeten Feder (8) auf der Mittellinie (6') des oberen Steges (6) verläuft.

3. Ölabstreifkolbenring nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Steg (6) kompressionsraumseitig (9) ballig (12) und ölraumseitig (10) scharfkantig (13) ausgebildet ist.

4. Ölabstreifkolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Ölraum (10) zugewandte untere Steg (5) im Bereich der unteren Stirnfläche (11) des Ringes (4) endet, und daß beide Laufflächenkanten (14, 15) scharfkantig ausgebildet sind.

5. Ölabstreifkolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (4) im Bereich (17) zwischen den Stegen (5, 6), in radialer Richtung gesehen, ungeschlitzt ausgebildet ist.

6. Ölabstreifkolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Laufflächenbereiche (19, 20) der Stege (5, 6) mit einer verschleißfesten Beschichtung, insbesondere einer Laufflächenverchromung, versehen sind.