DE102007057959A1 - Piston ring i.e. oil scraper ring, for use in internal combustion engine, has bending provided in area of each joint end and running transverse to bar, where passage opening is attached to bending - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenrings für einen Verbrennungsmotor aus einem flachen Metallfederband mit einem von zwei einander gegenüberliegenden Stoßenden gebildeten Ringstoß, wobei der Kolbenring Abschnitte aufweist, die durch einen Steg verbunden und zu einem radial nach außen offenen U-förmigen Querschnitt gebogen sind und die Mantelflächen zum tribologischen Kontakt mit einer Zylinderlauffläche aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Kolben für einen Verbrennungsmotor, der mindestens einen solchen Kolbenring aufweist.The The present invention relates to a piston ring for a Internal combustion engine of a flat metal spring band with one of formed two opposing butt ends Ring joint, wherein the piston ring has sections through connected to a web and to a radially outwardly open U-shaped cross-section are bent and the lateral surfaces for tribological contact with a cylinder surface exhibit. The present invention further relates to a piston for an internal combustion engine, the at least one such Having piston ring.
Kolbenringe sind in umlaufende Kolbenringnuten aufgenommen, die in der Mantelfläche eines Kolbens eingearbeitet sind. Kolbenringe haben in einem Verbrennungsmotor die Aufgabe, den Verbrennungsraum gegenüber dem Kurbelgehäuseraum abzudichten und den Wärmefluss vom Kolben zum Zylinder zu gewährleisten. Eine zusätzliche Aufgabe besteht darin, das für die Schmierung nicht benötigte Öl an seinem Durchtritt vom Kurbelgehäuseraum zum Verbrennungsraum zu hindern und für einen gleichmäßigen Ölfilm auf der Zylinderlauffläche zu sorgen. Dazu ist es notwendig, dass die Kolbenringe an der Zylinderlauffläche und an der Flanke der Kolbennut anliegen. Die radiale Anlage an der Zylinderlauffläche wird im Allgemeinen durch die eigene Federkraft des Kolbenrings bewirkt.piston rings are incorporated in circumferential piston ring grooves, which in the lateral surface a piston are incorporated. Piston rings have in an internal combustion engine the task, the combustion chamber with respect to the crankcase space seal and heat flow from the piston to the cylinder to ensure. An additional task exists in it, the oil not needed for lubrication at its passage from the crankcase space to the combustion chamber to prevent and for a uniform oil film to provide on the cylinder surface. For this it is necessary that the piston rings on the cylinder surface and on the Flank of the piston groove abut. The radial contact with the cylinder surface is generally due to the own spring force of the piston ring causes.
Diese
Aufgabe wird besonders gut durch so genannte „U-Flex-Kolbenringe"
erfüllt, wie sie bspw. in der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen gattungsgemäßen Kolbenring derart weiterzubilden, dass er mit möglichst geringem Aufwand in der Kolbenringnut eines Kolbens angeordnet und befestigt werden kann.The Object of the present invention is thus to provide a generic Further develop piston ring such that it with as possible little effort in the piston ring groove of a piston and arranged can be attached.
Die Lösung besteht in einem Kolbenring mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 Der erfindungsgemäße Kolbenring zeichnet sich dadurch aus, dass der Kolbenring im Bereich jedes Stoßendes jeweils eine quer zum Steg verlaufende Aufbiegung aufweist, der mindestens eine Durchgangsöffnung zugeordnet ist. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Kolben für einen Verbrennungsmotor, bei dem in mindestens einer Kolbenringnut ein erfindungsgemäßer Kolbenring aufgenommen und mittels eines Befestigungselements gehalten ist, das in den Durchgangsöffnungen aufgenommen und im Bereich der Aufbiegungen fixiert ist.The Solution consists in a piston ring with the features of Patent claim 1 The piston ring according to the invention is characterized by the fact that the piston ring in the area of each Each having a transversely extending to the web bumping, the at least one passage opening is assigned. object The present invention is further a piston for a Internal combustion engine, wherein in at least one piston ring groove an inventive Received piston ring and held by a fastener is that received in the through holes and in the area the bends is fixed.
Der erfindungsgemäße Kerngedanke besteht darin, im Bereich der Stoßenden Aufbiegungen mit zugeordneten Durchgangsöffnungen vorzusehen und zur Befestigung des Kolbenrings in der Kolbenringnut eines Kolbens ein Befestigungselement durch die Durchgangsöffnungen hindurch zu führen und im Bereich der Aufbiegungen zu fixieren. Dies erlaubt eine schnelle und einfache Befestigung des erfindungsgemäßen Kolbenrings in der Kolbenringnut. Der Verzicht auf eine Feder führt ferner zu einer deutlichen Verringerung des Gewichts des erfindungsgemäßen Kolbens. Der Aufbau des erfindungsgemäßen Kolbenrings erlaubt zudem eine Vielzahl von Variationen hinsichtlich der Ausgestaltung der Aufbiegungen sowie der Form und der Zuordnung der Durchgangsöffnungen. Dies erlaubt eine optimale Anpassung des erfindungsgemäßen Kolbenrings an unterschiedliche Kolbentypen. Der erfindungsgemäße Kolbenring ist zudem durch an sich bekannte Umformverfahren besonders einfach und kostengünstig herstellbar.Of the core idea according to the invention consists in Area of bumpy bends with associated passage openings provide and for fixing the piston ring in the piston ring groove a piston, a fastener through the through holes pass through and fix in the area of the bends. This allows a quick and easy attachment of the invention Piston ring in the piston ring groove. The waiver of a spring leads Furthermore, a significant reduction in the weight of the invention Piston. The structure of the piston ring according to the invention also allows a variety of variations in terms of design the bends and the shape and the assignment of the through holes. This allows an optimal adaptation of the invention Piston ring to different piston types. The inventive Piston ring is also special by per se known forming process easy and inexpensive to produce.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Further developments emerge from the subclaims.
Die mindestens eine Durchgangsöffnung kann abhängig von den Erfordernissen im Einzelfall eine beliebige, frei wählbare Form haben. Sie kann bspw. als Durchgangsbohrung, Schlitz oder Aussparung ausgebildet sein.The At least one passage opening can be dependent from the requirements in the individual case any, freely selectable Have shape. It can, for example, as a through hole, slot or recess be educated.
Die im Bereich der Stoßenden vorgesehenen Aufbiegungen können in einer beispielhaften Ausführungsform derart ausgebildet sein, dass jedes Stoßende radial nach außen abgewinkelt ist und im radial nach außen ragenden Bereich mindestens eine Durchgangsöffnung aufweist. Diese Ausgestaltung ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar.The In the area of the buttocks provided bends can formed in such an embodiment in an exemplary embodiment be that each butt end angled radially outward is and in the radially outwardly projecting region at least one Has passage opening. This embodiment is special easy and inexpensive to produce.
Die Aufbiegungen können in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform derart ausgebildet sein, dass im Bereich jedes Stoßendes eine quer zum Steg verlaufende Aufwölbung vorgesehen ist, unter der eine Durchgangsöffnung hindurch läuft. Auch diese Ausführungsform ist insbesondere bei den typischen „U-Flex-Kolbenringen" sehr einfach und kostengünstig herstellbar.The Bends may be in another exemplary embodiment be formed such that in the region of each butt end a transversely extending to the web buckle is provided under which passes through a through hole. Also this embodiment is particularly in the typical "U-Flex piston rings" very easy and inexpensive to produce.
Die Aufbiegungen können schließlich in einer anderen denkbaren Ausführungsform derart ausgebildet sein, dass im Bereich jedes Stoßendes eine quer zum Steg verlaufende Aufwölbung vorgesehen ist und jeder Aufwölbung zwei Durchgangsöffnungen zugeordnet sind. Diese Zuordnung kann bspw. dadurch vorgenommen werden, dass die Aufwölbungen zwei radial nach außen ragende, mit einer Brücke verbundene Schenkel aufweist und die Durchgangsöffnungen in den Schenkeln angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform lässt sich das Befestigungselement, das zur Befestigung des erfindungsgemäßen Kolbenrings in der Kolbenringnut dient, besonders sicher und zuverlässig fixieren.The bends may finally in another conceivable embodiment of such be formed, that in the region of each butt end a transverse to the web extending bulge is provided and each bulge are associated with two through holes. This assignment can be made, for example, by the bulges having two legs projecting radially outwards and connected to a bridge, and the passage openings being arranged in the legs. In this embodiment, the fastening element, which serves to fasten the piston ring according to the invention in the piston ring groove, can be fixed particularly securely and reliably.
Der die einzelnen Abschnitte verbindende Steg kann mit Aussparungen versehen sein, um die Flexibilität des Metallfederbands zu erhöhen und das Biegen zum fertigen Kolbenring zu erleichtern. Die Aussparungen können in besonders vorteilhafter Weise mit abgerundeten Ecken gebildet werden, um die während des Motorbetriebs auftretenden Belastungen zu reduzieren und Rissbildungen zu vermeiden. Als besonders wirksam hat sich dabei eine Ausbildung abgerundeten Ecken in Form zweier unterschiedlicher, ineinander übergehender Radien R1 und R2 ergeben. Diese Form kann, wenn dies gewünscht ist, weiter optimiert werden, indem die Radien R1 und R2 so gebildet werden, dass das Verhältnis von R1 zu R2 1 zu 2 bis 1 zu 4, vorzugsweise 1 zu 3 beträgt.Of the The individual connecting bridge can with recesses Be provided with the flexibility of the metal spring band to increase and facilitate bending to the finished piston ring. The recesses can be in a particularly advantageous manner be formed with rounded corners to the while reduce engine loads and cracking to avoid. As particularly effective while training rounded corners in the form of two different, merging into each other Radii R1 and R2 result. This form can if desired is to be further optimized by forming the radii R1 and R2 be that the ratio of R1 to R2 is 1 to 2 to 1 too 4, preferably 1 to 3.
Die Mantelflächen der Abschnitte können bspw. gerade oder bogenförmig gestanzt ausgebildet sein. In letzterem Fall erübrigt sich die Gestaltung der Kontur der Mantelfläche durch Läppen oder Schleifen, wodurch ein im Stand der Technik bisher notwendiger Arbeitsschritt zur Anpassung der Kontur der Mantelfläche an die Rundung der Zylinderlauffläche wesentlich reduziert wird oder sogar ganz wegfällt. Falls eine Oberflächenfeinbearbeitung gewünscht ist, könnte ein derartiger Arbeitsgang mit deutlich reduziertem Aufwand beibehalten werden. Ferner wird der Einlaufprozess deutlich verkürzt. Außerdem sorgt der optimierte tribologische Kontakt für einen sicheren, weniger störanfälligen Motorbetrieb. Die Bogenform der Mantelfläche kann um bis zu ±20% von der Bogenform der Zylinderlauffläche abweichen.The The lateral surfaces of the sections can, for example, straight or be formed punched arcuate. In the latter Case, the design of the contour of the lateral surface is unnecessary by lapping or grinding, creating a state of the art previously necessary step to adapt the contour of the lateral surface significantly reduced to the rounding of the cylinder surface will or will be completely eliminated. If a surface finish desired, could such an operation be maintained with significantly reduced effort. Furthermore, the Enema process significantly shortened. In addition, the optimized tribological contact for a safe, less fault-prone engine operation. The arch form of Cloak area can be up to ± 20% of the arch shape deviate from the cylinder surface.
Ferner kann die Mantelfläche auch im Querschnitt abgeschrägt gestanzt ausgebildet sein. Dies wirkt sich positiv auf das Einlaufverhalten des erfindungsgemäßen Kolbenrings aus, so dass die Einlaufzeit während des Betriebs des Verbrennungsmotors verkürzt und der Ölverbrauch in der Einlaufphase des Verbrennungsmotors verringert wird. Zusätzlich können in einem Fertigbearbeitungsschritt die im Querschnitt abgeschrägt ausgebildeten Mantelflächen teilweise abgeflacht werden.Further the lateral surface can also be beveled in cross section be formed punched. This has a positive effect on the run-in behavior of the piston ring according to the invention, so that the break-in period during the operation of the internal combustion engine shortened and the oil consumption in the warm - up phase of Internal combustion engine is reduced. In addition, you can in a finishing step, beveled in cross-section trained lateral surfaces are partially flattened.
Als Ausgangsmaterial für die Herstellung des erfindungsgemäßen Kolbenrings kann insbesondere ein Stahlfederband verwendet werden.When Starting material for the preparation of the inventive Piston ring can be used in particular a steel spring band.
Der erfindungsgemäße Kolbenring wird insbesondere als Ölabstreifring verwendet.Of the Piston ring according to the invention is particular used as an oil scraper ring.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in einer schematischen, nicht maßstabsgetreuen Darstellung:One Embodiment of the present invention is in Below with reference to the accompanying drawings closer explained. They show in a schematic, not to scale Presentation:
Der
erfindungsgemäße Kolbenring
Zur
Fixierung des Befestigungselements
Die
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - EP 1369626 A2 [0003] - EP 1369626 A2 [0003]
- - US 3787059 A [0003] - US 3787059 A [0003]
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