DE102009018297A1

DE102009018297A1 - Piston system, particularly for a hydraulic axial piston machine for sealing piston guided in cylinder, has piston with piston groove, in which piston ring is arranged, where another piton ring is arranged coaxially to former piston ring

Info

Publication number: DE102009018297A1
Application number: DE200910018297
Authority: DE
Inventors: Johannes Honnef
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2010-10-28

Abstract

The piston system has a piston (1) with a piston groove (5.1,5.2), in which a piston ring is arranged. Another piton ring is arranged coaxially to the former piston ring. A positive connection is formed between the two piston rings, which prevents a rotation of former piston ring around a common axle and relative to the latter piston ring.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kolbensystem, insbesondere für eine hydraulische Axialkolbenmaschine, zum Abdichten eines in einem Zylinder geführten Kolbens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a piston system, in particular for a hydraulic axial piston machine, for sealing one in a cylinder guided piston according to the preamble of Claim 1.

Aus der DE 24 40 037 A1 ist eine Ringdichtung bekannt, welche paketartig aus mehreren Seite an Seite aneinanderliegenden und konzentrisch zueinander angeordneten Ringen zusammengesetzt ist, welche in radialer Richtung elastisch federnd sind und mit ihren jeweils in der Ringebene liegenden einander zugewandten Stirnseiten gegeneinander anliegen, während die den Außenseiten der beiden äußeren Ringe entsprechenden Paketstirnseiten fest gegen eine Begrenzung einer Ringnut anliegen. Die radial verlaufenden Schlitze der verwendeten geschlitzten und einander angrenzenden Ringe sind dabei über den Umfang gesehen zueinander versetzt angeordnet.From the DE 24 40 037 A1 a ring seal is known, which is packet-like composed of several juxtaposed and concentric rings arranged one another, which are elastically resilient in the radial direction and abut each other with their lying in the plane of the ring facing each other end faces, while the outer sides of the two outer rings corresponding parcel faces firmly against a boundary of an annular groove. The radially extending slots of the slotted and adjacent rings used are arranged offset to one another over the circumference.

Eine relative Rotation der Seite an Seite aneinanderliegenden und konzentrisch zueinander angeordneten Ringe ist durch die kraftschlüssigen Verbindungen zwischen den Ringen zwar erschwert, jedoch nicht sicher verhindert. Um die für die erwünschte optimale Dichtwirkung der in radialer Richtung elastisch federnden Ringe zwingend nötige radiale Beweglichkeit zu gewährleisten, müssen die kraftschlüssigen Verbindungen zwischen den Ringen untereinander und den Begrenzungen der Ringnut derart locker sein, dass eine relative Rotation der Ringe zueinander nicht mehr ausgeschlossen ist. Werden die Stärke der kraftschlüssigen Verbindungen für eine Optimierung der Dichtwirkung reduziert, so können sich aber wieder leichter die relativen Orientierungen der Ringe in Bezug aufeinander ändern. Dadurch können die Schlitze zur Deckung kommen und einen geradlinig verlaufenden Kanal bilden, welcher mit hoher Rate Fluid durchströmen lässt und somit die Dichtwirkung des Systems erheblich verschlechtert. Die Abdichtung ist also entweder nicht optimal oder nicht stabil und ändert sich insbesondere durch Verschleiß.A relative rotation of the side by side contiguous and concentric arranged rings is due to the non-positive Links between the rings, although difficult, but not sure prevented. To the optimum for the desired Sealing effect of elastically resilient rings in the radial direction to ensure absolutely necessary radial mobility, need the frictional connections between the rings with each other and the limitations of the annular groove in such a way be loose, that does not cause a relative rotation of the rings to each other more is excluded. Be the strength of non-positive Compounds optimized for an optimization of the sealing effect, so But again, the relative orientations can become easier of the rings in relation to each other. Thereby can the slots come to cover and a straight running Channel form, which flow through fluid at a high rate leaves and thus the sealing effect of the system considerably deteriorated. The seal is therefore either not optimal or not stable and changes in particular due to wear.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein System zum Abdichten eines in einem Zylinder geführten Kolbens zu schaffen, mit dem auf einfache Weise eine verbesserte und stabile Abdichtung realisiert wird.It is therefore the object of the invention to provide a system for sealing a in a cylinder guided piston, with the realized in a simple way an improved and stable seal becomes.

Die Aufgabe wird in vorteilhafter Weise durch das System nach Anspruch 1 gelöst.The The object is advantageously achieved by the system according to claim 1 solved.

Das erfindungsgemäße Kolbensystem zum Abdichten eines in einem Zylinder geführten Kolbens umfasst einen Kolben mit einer Kolbennut, in der ein erster Kolbenring angeordnet ist, und einen zweiten Kolbenring, der koaxial in Bezug auf eine gemeinsame Achse angeordnet ist. Das System zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass zwischen dem ersten Kolbenring und dem zweiten Kolbenring eine mittelbare oder unmittelbare formschlüssige Verbindung ausgebildet ist, welche eine Rotation des ersten Kolbenrings um die gemeinsame Achse und relativ zu dem zweiten Kolbenring verhindert. Dadurch ist sichergestellt, dass die Kolbenringe sich zur optimalen Abdichtung radial ausdehnen können, während die relative Position der Kolberinge und damit ihrer Schlitze dennoch unverändert bleibt. Durch die unveränderte relative Position der Kolbenringe ist ferner sichergestellt, dass sich nicht überlappende Schlitze der Kolbenringe zur Bildung eines fluiddurchlässigen Kanals annähern können. Dadurch ist die optimale Dichtwirkung auch stabil, wenn durch Verschleiß das Spiel der Kolbenringe in der Nut zunimmt.The piston system according to the invention for sealing a in a cylinder guided piston comprises a piston with a piston groove in which a first piston ring is arranged, and a second piston ring coaxial with respect to a common one Axis is arranged. The system is characterized in particular by this from that between the first piston ring and the second piston ring formed an indirect or immediate positive connection which is a rotation of the first piston ring to the common Axis and relative to the second piston ring prevented. Thereby it is ensured that the piston rings are for optimum sealing can expand radially, while the relative Position of Kolberinge and thus their slots still unchanged remains. Due to the unchanged relative position of the piston rings It also ensures that there is no overlap Slits of the piston rings to form a fluid-permeable channel can approach. This is the optimal sealing effect also stable when worn by the play of the piston rings in the groove increases.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems ausgeführt.In the dependent claims are advantageous developments of According to the invention executed system.

Vorzugsweise ist an dem ersten Kolbenring eine erste Ausnehmung und/oder eine erste Erhebung mit einem Flächenelement zum Übermitteln einer Tangentialkraft ausgebildet, dessen Normalenvektor eine Tangentialkomponente aufweist. Die Tangentialkraft wirkt mittelbar über ein Zwischenelement oder unmittelbar entweder von dem ersten Kolbenring auf den zweiten Kolbenring oder von dem zweiten Kolbenring auf den ersten Kolbenring ein. Auf diese Weise können der erste Kolbenring und der zweite Kolbenring mittels der Tangentialkraft mittelbar oder unmittelbar Kräfte, insbesondere Tangentialkräfte, aufeinander ausüben.Preferably is on the first piston ring, a first recess and / or a first survey with a surface element for transmission a tangential force whose normal vector is a tangential component having. The tangential force acts indirectly via a Intermediate element or directly either from the first piston ring on the second piston ring or of the second piston ring on the first piston ring. That way, the first one Piston ring and the second piston ring by means of the tangential force directly or indirectly forces, in particular tangential forces, on each other exercise.

Vorzugsweise ist die erste Ausnehmung und/oder die erste Erhebung auf einer dem zweiten Kolbenring zugewandten Seite des ersten Kolbenrings ausgebildet. Dadurch können der erste Kolbenring und der zweite Kolbenring z. B. mittels Tangentialkräften unmittelbar Kräfte aufeinander ausüben. Die beiden Kolbenringe sind dann auch in derselben Nut angeordnet.Preferably is the first recess and / or the first survey on a second piston ring facing side of the first piston ring formed. This allows the first piston ring and the second piston ring z. B. by tangential forces directly to each other. The two piston rings are then too arranged in the same groove.

Analog ist vorzugsweise ist an dem zweiten Kolbenring eine zweite Ausnehmung und/oder eine zweite Erhebung mit einem Flächenelement zum Übermitteln einer Tangentialkraft ausgebildet, dessen Normalenvektor eine Tangentialkomponente aufweist. Die Tangentialkraft wird in diesem Fall mittels des Flächenelements der zweiten Ausnehmung und/oder der zweiten Erhebung aufgenommen oder übermittelt. Der erste und der zweite Kolbenring können dadurch auf einfach Weise mittelbar oder unmittelbar Kräfte, z. B. Tangentialkräfte, aufeinander ausüben.Analogous is preferably on the second piston ring, a second recess and / or a second survey with a surface element designed to transmit a tangential force whose Normal vector has a tangential component. The tangential force is in this case by means of the surface element of the second Recess and / or the second survey recorded or transmitted. The first and the second piston ring can thereby simply way indirectly or directly forces, eg. B. Tangential forces, to each other.

Vorzugsweise ist die zweite Ausnehmung und/oder die zweite Erhebung auf einer dem ersten Kolbenring zugewandten Seite des zweiten Kolbenrings ausgebildet. Ein unmittelbares Ausüben der Tangentialkraft von dem ersten Kolbenring auf den zweiten Kolbenring bzw. in entgegengesetzter Richtung ist dadurch auf einfache Weise ermöglicht.Preferably, the second recess and / or the second elevation is on one of the first Piston ring facing side of the second piston ring formed. An immediate exerting the tangential force of the first piston ring on the second piston ring or in the opposite direction is thereby made possible in a simple manner.

Vorzugsweise ist die erste Ausnehmung und/oder die zweite Ausnehmung als Rille in radialer Richtung ausgebildet. Dadurch ist mit einfachen Mitteln ein Flächenelement zum Übermitteln einer Tangentialkraft ausgebildet, dessen Normalenvektor eine Tangentialkomponente aufweist.Preferably is the first recess and / or the second recess as a groove formed in the radial direction. This is done with simple means a surface element for transmitting a tangential force formed, whose normal vector has a tangential component.

Vorzugsweise ist die erste Erhebung und/oder die zweite Erhebung als Rillen-Komplement in radialer Richtung ausgebildet. Dadurch ist ein weiteres Flächenelement mit Normalenvektor mit Tangentialkomponente ausgebildet, welches besonders einfach mit einer Ausnehmung als Nut in radiale Richtung in einem anderen Kolbenring zum Übermitteln einer Tangentialkraft zusammenwirken kann.Preferably is the first survey and / or the second survey as a groove complement in formed radial direction. This is another surface element formed with normal vector with tangential component, which particularly simple with a recess as a groove in the radial direction in another piston ring for transmitting a tangential force can interact.

Alternativ zur direkten Kraftübertragung sind der erste Kolbenring und der zweite Kolbenring jeweils über ein Zwischenelement zum Übermitteln der Tangentialkraft formschlüssig verbunden. Z. B. kann eine Kraft übermittelnde lose Stahlkugel oder eine Kraft übermittelnder loser oder am Kolben fixierter Stift verwendet werden. Auch der Kolben selbst kann als Zwischenelement ausgebildet sein.alternative for direct power transmission are the first piston ring and the second piston ring each via an intermediate element for transmitting the tangential force form-fitting connected. For example, a force-transmitting loose steel ball or a force transmitting loose or fixed to the piston pin be used. Also, the piston itself can be used as an intermediate element be educated.

Vorzugsweise ist das Zwischenelement mit dem Kolben kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden. Dadurch können Tangentialkräfte von dem Kolben aufgenommen bzw. auf den Kolben ausgeübt werden.Preferably is the intermediate element with the piston non-positively and / or positively and / or materially connected. This allows tangential forces from the piston absorbed or exerted on the piston.

Vorzugsweise weisen der erste Kolbenring und/oder der zweite Kolbenring einen Schlitz oder Spalt auf.Preferably have the first piston ring and / or the second piston ring a Slit or gap on.

Besonders bevorzugt sind der erste Kolbenring und der zweite Kolbenring in derselben Kolbennut angeordnet. Auf diese Weise kann eine stabile Dichtwirkung schon in einer einzigen Kolbennut mit z. B. lediglich zwei Kolbenringen realisiert werden.Especially Preferably, the first piston ring and the second piston ring are in the same piston groove arranged. In this way, a stable sealing effect already in a single piston groove with z. B. only two piston rings will be realized.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:A preferred embodiment of the invention will be described with reference to Drawing explained in more detail in the following description. Show it:

1 einen Kolben mit zwei Kolbennuten; 1 a piston with two piston grooves;

2(A–E) Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Kolbenringe; 2 (A-E) Embodiments of piston rings according to the invention;

3(A–D) erfindungsgemäße Kolbenringpaare; und 3 (A-D) piston ring pairs according to the invention; and

4 Kolben mit zwei Kolbennuten mit jeweils einer Bohrung. 4 Piston with two piston grooves, each with a bore.

Die Erfindung betrifft ein Kolbensystem zum Abdichten eines in einem Zylinder geführten Kolbens. Das System umfasst zumindest einen Kolben mit zumindest einer Kolbennut. In der zumindest einen Kolbennut sind zumindest ein erster Kolbenring und ein zweiter Kolbenring koaxial in Bezug auf eine gemeinsame Achse angeordnet. Vorzugsweise sind der erste Kolbenring und der zweite Kolbenring zudem koaxial in Bezug auf ein Längsachse und/oder Rotationssymmetrieachse des Kolbens angeordnet. Wesentlich ist, dass zwischen dem ersten Kolbenring und dem zweiten Kolbenring eine formschlüssige Verbindung ausgebildet ist, welche eine Rotation des ersten Kolbenrings um die gemeinsame Achse und relativ zu dem zweiten Kolbenring verhindert.The The invention relates to a piston system for sealing one in one Cylinder guided piston. The system includes at least a piston with at least one piston groove. In the at least one Piston groove are at least a first piston ring and a second piston ring arranged coaxially with respect to a common axis. Preferably the first piston ring and the second piston ring are also coaxial with respect to a longitudinal axis and / or axis of rotational symmetry arranged the piston. It is essential that between the first Piston ring and the second piston ring a positive connection is formed, which is a rotation of the first piston ring to prevents the common axis and relative to the second piston ring.

Die formschlüssige Verbindung kann z. B. zwischen zwei direkt benachbarten Kolbenringen, welche in einer gemeinsamen Kolbennut angeordnet sind, realisiert werden. In der Kolbennut können je nach Ausführungsbeispiel jedoch nicht nur zwei sondern auch mehr Kolbenringe erfindungsgemäß angeordnet sein. An dem Kolben können je nach Ausführungsbeispiel auch mehrere solche Kolbennuten ausgebildet sein. Diese Kolbennuten können jeweils ein, zwei oder mehrere erfindungsgemäße Kolbenringe erfindungsgemäß angeordnet aufnehmen.The positive connection can z. B. between two directly adjacent piston rings, which in a common piston groove are arranged to be realized. In the piston groove can depending on the embodiment, not only two but Also arranged more piston rings according to the invention be. On the piston can, depending on the embodiment also be formed such a plurality of piston grooves. These piston grooves can each one, two or more inventive Record arranged piston rings according to the invention.

1 zeigt einen Kolben 1 für eine Zylindertrommel einer Axialkolbenmaschine. Der Kolben 1 umfasst einen Kugelkopf 2, einen Halsbereich 3 und einen konischen Bereich 4, welcher durch einen zylindrischen ersetzt werden kann, in dem eine erste Kolbennut 5.1 mit einer ersten Kolbennut-Breite NB1 und eine zweite Kolbennut 5.2 mit einer zweiten Kolbennut-Breite NB2 ausgebildet sind. Die Kolbennutbreiten NB1, NB2 sind vorzugsweise gleich. In die Kolbennuten 5.1, 5.2 können jeweils, je nach Breiten der Kolbenringe und der Kolbennuten 5.1, 5.2 ein Kolbenring, zwei Kolbenringe oder mehrere Kolbenringe aufgenommen werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die erste Breite und die zweite Breite identisch und jeweils zur Aufnahme eines Paares von zueinander passenden Kolbenringen geeignet. 1 shows a piston 1 for a cylinder drum of an axial piston machine. The piston 1 includes a ball head 2 , a neck area 3 and a conical area 4 , which can be replaced by a cylindrical, in which a first piston groove 5.1 with a first piston groove width NB1 and a second piston groove 5.2 are formed with a second piston groove width NB2. The piston groove widths NB1, NB2 are preferably the same. In the piston grooves 5.1 . 5.2 can each, depending on the widths of the piston rings and the piston grooves 5.1 . 5.2 a piston ring, two piston rings or a plurality of piston rings are received. In the illustrated embodiment, the first width and the second width are identical and each suitable for receiving a pair of mating piston rings.

Die 2A bis 2E zeigen jeweils verschiedene erfindungsgemäße Kolbenringe 6.1–6.5. Die erfindungsgemäßen Kolbenringe 6.X weisen, wie beispielhaft in 2A gezeigt, jeweils einen Ringumfang, einen eigenen durch den Ringumfang definierten Mittelpunkt M, eine Ringebene 6'' (aufgespannt durch die beiden dargestellten Radiusvektoren (R)), in der der Ringumfang liegt, und eine senkrecht dazu orientierte Ringachse 6', welche durch den eigenen Mittelpunkt M verläuft, auf. Die Kolbenringe 6.1–6.6 weisen jeweils einen Schlitz 7 auf. Den Schlitzen 7 gegenüber sind jeweils eine Ausnehmung 9 und/oder eine Erhebung 8 ausgebildet. In anderen Ausführungsbeispielen haben die Erhebungen 8 und/oder die Ausnehmungen 9 einen anderen als einen 180°-Abstand von dem Schlitz 7; z. B. 120°, 90° oder 60°. Die Ausnehmungen 9 und/oder Erhebungen 8 dienen der Bereitstellung von in den 2A' und 2D' dargestellten Flächenelementen 100 zum Übermitteln von Tangentialkräften, welche senkrecht zur eigenen Ringachse 6' und parallel zu der eigenen Ringebene 6'' auf die Kolbenringe einwirken oder von diesen ausgeübt werden. Die Flächenelemente 100 weisen Normalenvektoren 101 mit jeweils einer Tangentialkomponente 102, welche tangential zu dem Kolbenring 6.X orientiert ist, auf.The 2A to 2E each show different inventive piston rings 6.1 - 6.5 , The piston rings according to the invention 6.X as exemplified in 2A shown, each having a ring circumference, a separate defined by the ring circumference center M, a ring plane 6 '' (spanned by the two illustrated radius vectors (R)), in which the ring circumference is located, and a perpendicular thereto oriented ring axis 6 ' which passes through its own center M on. The piston rings 6.1 - 6.6 each have a slot 7 on. The slots 7 opposite each are a recess 9 and or a survey 8th educated. In other embodiments, the surveys have 8th and / or the recesses 9 another than a 180 ° distance from the slot 7 ; z. B. 120 °, 90 ° or 60 °. The recesses 9 and / or surveys 8th serve in the provision of 2A ' and 2D ' surface elements shown 100 for transmitting tangential forces which are perpendicular to the ring's own axis 6 ' and parallel to its own ring plane 6 '' act on or exerted by the piston rings. The surface elements 100 have normal vectors 101 each with a tangential component 102 which is tangent to the piston ring 6.X is oriented.

Die erfindungsgemäßen Kolbenringe 6.1–6.5 haben vorzugsweise den gleichen Radius R, die gleiche Dicke D und die gleiche Höhe H. Die Ausnehmungen 9 und die Erhebungen 8 haben vorzugsweise die gleiche Strukturhöhe H' senkrecht zur Ringebene 6'' und die gleiche Strukturbreite B'. Die Schlitze 7 haben vorzugsweise ebenfalls die Strukturbreite B', sofern die Schlitze zur Übertragung von Tangentialkräften verwendet werden. In diesem Fall wird die Schlitzbreite 3' gegenüber der für Kolbenringe sonst üblichen Schlitzbreite vergrößert. Variationen der erfindungsgemäßen Kolbenringe 6.1–6.6 können jedoch auch unterschiedliche Radien, Dicken, Höhen, Strukturhöhen und/oder Strukturbreiten haben. Vorzugsweise sind die Breite der Schlitze und die Breite der Ausnehmungen 9 und/oder der Erhebungen 8 gleich.The piston rings according to the invention 6.1 - 6.5 preferably have the same radius R, the same thickness D and the same height H. The recesses 9 and the surveys 8th preferably have the same structural height H 'perpendicular to the plane of the ring 6 '' and the same structure width B '. The slots 7 preferably also have the structure width B ', as long as the slots are used to transmit tangential forces. In this case, the slot width becomes 3 ' increased compared to the otherwise usual for piston rings slot width. Variations of the piston rings according to the invention 6.1 - 6.6 However, they can also have different radii, thicknesses, heights, structure heights and / or structure widths. Preferably, the width of the slots and the width of the recesses 9 and / or the surveys 8th equal.

Die erste Kolbennut-Breite NB1 und die zweite Kolbennut-Breite NB2 sind vorzugsweise nur etwas größer als die Summe der Höhen H der in die Nut aufgenommenen erfindungsgemäßen Kolbenringe 6.X. Dadurch ist den in die Kolbennuten 5.1, 5.2 aufgenommenen Kolbenringen 6.X bzw. den Kolbenringstapel das nötige Bewegungsspiel für eine radiale Ausdehnungs- bzw. Kontraktionsbewegung gewährleistet. Eine kraftschlüssige Verhinderung einer solchen radialen Ausdehnungs- bzw. Kontraktionsbewegung ist vermieden.The first piston groove width NB1 and the second piston groove width NB2 are preferably only slightly larger than the sum of the heights H of the piston rings according to the invention received in the groove 6.X , This is the in the piston grooves 5.1 . 5.2 recorded piston rings 6.X or the piston ring stack ensures the necessary movement play for a radial expansion or contraction movement. A frictional prevention of such a radial expansion or contraction movement is avoided.

Erfindungsgemäße Kolbenringe 6.X können in den Kolbennuten 5.1, 5.2 auch gestapelt werden. Vorzugsweise wird in den Kolbennuten 5.1, 5.2 jeweils lediglich ein Kolbenringpaar aus zwei in aufeinander abgestimmter Weise relativ zueinander angeordneter Kolbenringe 6.X angeordnet. Beispiele dazu werden zu 3 erläutert. Die Nutbreite ist dann 2 × H plus ein Bewegungsspiel.Inventive piston rings 6.X can in the piston grooves 5.1 . 5.2 also be stacked. Preferably, in the piston grooves 5.1 . 5.2 in each case only one piston ring pair of two in a coordinated manner relative to each other arranged piston rings 6.X arranged. Examples of this will become 3 explained. The groove width is then 2 × H plus a movement play.

2A zeigt eine erste Version eines Kolbenrings 6.1 mit lediglich einer Erhebung 8 und ohne Ausnehmung. 2B zeigt eine zweite Version eines Kolbenrings 6.2 mit einer Erhebung 8 und einer auf der in axialer Richtung davon abgewandten Seite angeordneten Ausnehmung 9. 2C zeigt eine dritte Version eines Kolbenrings 6.3 mit einer Erhebung 8 und einer weiteren Erhebung 8', die wiederum auf der in axialer Richtung abgewandten Seite des Kolbenrings 6.3 aber in demselben Umfangsbereich ausgebildet ist. 2D zeigt eine vierte Version eines Kolbenrings 6.4 mit lediglich einer Ausnehmung 9 und ohne Erhebung. Hierbei ist die Ausbildung der formschlüssigen Verdrehsicherung über ein Zwischenelement möglich. 2E zeigt eine fünfte Version eines Kolbenrings 6.5 mit einer Ausnehmung 9 und einer der Ausnehmung 9 axial gegenüberliegenden weiteren Ausnehmung 9'. 2A shows a first version of a piston ring 6.1 with only one survey 8th and without recess. 2 B shows a second version of a piston ring 6.2 with a survey 8th and a recess arranged on the side facing away in the axial direction thereof 9 , 2C shows a third version of a piston ring 6.3 with a survey 8th and another survey 8th' , which in turn on the side facing away from the axial direction of the piston ring 6.3 but is formed in the same peripheral area. 2D shows a fourth version of a piston ring 6.4 with only one recess 9 and without collection. Here, the formation of positive rotation is possible via an intermediate element. 2E shows a fifth version of a piston ring 6.5 with a recess 9 and one of the recess 9 axially opposite another recess 9 ' ,

Die Ausnehmungen 9, 9' bzw. die Erhebungen 8, 8' sind vorzugsweise, wie in den 2A' und 2E' dargestellt, als radial verlaufende Rille (2D') bzw. als radiales Rillenkomplement (2A') ausgebildet. Dadurch liefern die Ausnehmungen 9, 9' und die Erhebungen 8, 8' auf einfache Weise die erwünschten Flächenelemente 100 zum Übermitteln von Tangentialkräften.The recesses 9 . 9 ' or the surveys 8th . 8th' are preferably as in the 2A ' and 2E ' shown as a radially extending groove ( 2D ' ) or as a radial groove complement ( 2A ' ) educated. This will provide the recesses 9 . 9 ' and the surveys 8th . 8th' in a simple way the desired surface elements 100 for transmitting tangential forces.

In den 2A bis 2E sind die Erhebungen 8, 8' und die Ausnehmungen 9, 9' in Umfangsrichtung gegenüber 180° den Schlitzen 7 angeordnet. Die Erhebungen 8, 8' und die Ausnehmungen 9, 9' können jedoch auch jeweils andere Abstände zu den Schlitzen 7 aufweisen, z. B. 120°, 90°, 60° oder 30°. Entsprechende Beispiele sind in der 3 gezeigt. Dadurch werden weitere erfindungsgemäße Kolbenringe realisiert. Auf diese Weise sind Kolbenringstapel realisierbar, bei denen keiner der Schlitze 7 mit einem anderen überlappt.In the 2A to 2E are the surveys 8th . 8th' and the recesses 9 . 9 ' in the circumferential direction against 180 ° the slots 7 arranged. The surveys 8th . 8th' and the recesses 9 . 9 ' however, they may each have different distances to the slots 7 have, for. B. 120 °, 90 °, 60 ° or 30 °. Corresponding examples are in 3 shown. As a result, further piston rings according to the invention are realized. In this way, piston ring stacks are feasible, in which none of the slots 7 overlapped with another one.

Die 3A bis 3D zeigen Beispiele für Kolbenringpaare 10.1–10.4 als Kolbenringstapel. Die Kolbenringe 6.X sind koaxial angeordnet; d. h. ihre Ringachsen 6' bilden dabei eine gemeinsame Achse. Die gemeinsame Achse fällt mit der Kolbenachse 1 zusammen. Die Schlitze 7 der Kolbenringe 6.X der Kolbenringpaare 10.1–10.4 überlappen daher nicht. Dadurch wird die Durchflussstrecke für Fluid vergrößert, was die Dichtwirkung erhöht. Das Kolbenringpaar 10.4 der 3D ist nur in den Kolben 1 in eine Kolbennut 5.2 aufnehmbar, welche eine in Bezug auf die Kolbenachse 1' obere Ausnehmung und eine in Bezug auf die Kolbenachse 1' untere Ausnehmung zur Aufnahme der Erhebungen 8 aufweist (siehe auch 4). Während die Kolbenringe der Kolbenringpaare 10.1–10.4 in den 3A–3D einen größeren Abstand zueinander aufweisen, weisen sie in den Kolbennuten 5.1 bzw. 5.2 einen kleineren Abstand zueinander auf. Die eigenen Ringebenen (6'') der Kolbenringe der Kolbenringpaare 10.1–10.4 sind in den Figuren also weiter beabstandet dargestellt als sie es in eine der Kolbenringnuten 5.1, 5.2 eingesetzt wären. Der Abstand ist lediglich zur Verbesserung der Darstellung gewählt.The 3A to 3D show examples of piston ring pairs 10.1 - 10.4 as a piston ring stack. The piston rings 6.X are arranged coaxially; ie their ring axes 6 ' form a common axis. The common axis coincides with the piston axis 1 together. The slots 7 the piston rings 6.X the piston ring pairs 10.1 - 10.4 therefore do not overlap. As a result, the flow path for fluid is increased, which increases the sealing effect. The piston ring pair 10.4 of the 3D is only in the pistons 1 in a piston groove 5.2 receivable, which one with respect to the piston axis 1' upper recess and one with respect to the piston axis 1' lower recess for receiving the surveys 8th has (see also 4 ). While the piston rings of the piston ring pairs 10.1 - 10.4 in the 3A - 3D have a greater distance from each other, they have in the piston grooves 5.1 respectively. 5.2 a smaller distance from each other. The own ring levels ( 6 '' ) of the piston rings of the piston ring pairs 10.1 - 10.4 are thus shown further spaced in the figures as they are in one of the piston ring grooves 5.1 . 5.2 would be used. The distance is chosen only to improve the presentation.

3A zeigt ein erstes Kolbenringpaar 10.1. Das erste Kolbenringpaar 10.1 umfasst zwei in Bezug auf eine gemeinsame Achse koaxial und mit parallelen eigenen Ringebenen angeordnete erste Version Kolbenringe 6.1. Die erste Version Kolbenringe 6.1 des ersten Kolbenringpaares 10.1 sind derart angeordnet, dass jeweils die Erhebung 8 eines Kolbenrings 6.1 mit dem Schlitz 7 des jeweils anderen erste Version Kolbenrings 6.1 zu einer formschlüssigen Verbindung zusammenwirken. Die zwei dadurch gebildeten unmittelbaren formschlüssigen Verbindungen verhindern jeweils eine relative Rotation der beiden erste Version Kolbenringe 6.1 in Bezug aufeinander und in Bezug auf die gemeinsame Achse. Die Erhebungen 8 sind jeweils auf einer dem jeweils anderen Kolbenring des Kolbenringpaares 10.1 zugewandten Seite ausgebildet. 3A shows a first piston ring pair 10.1 , The first piston ring pair 10.1 comprises two with respect to a common axis coaxial and arranged with parallel own ring planes first version piston rings 6.1 , The first version piston rings 6.1 of the first piston ring pair 10.1 are arranged such that each survey 8th a piston ring 6.1 with the slot 7 the other first version piston ring 6.1 interact to form a positive connection. The two direct positive connections formed thereby prevent each relative rotation of the two first version piston rings 6.1 in relation to each other and in relation to the common axis. The surveys 8th are each on a respective other piston ring of the piston ring pair 10.1 formed facing side.

3B zeigt ein zweites Kolbenringpaar 10.2, welches durch zwei in Bezug auf eine gemeinsame Achse koaxial und mit parallelen eigenen Ringebenen angeordnete Kolbenringe 6.2, 6.2' gebildet wird, welche jedoch derart angeordnet sind, dass eine Erhebung 8 eines ersten Kolbenrings 6.2 der 2B mit einer Ausnehmung 9 eines zweiten solchen Kolbenrings 6.2' zu einer formschlüssigen Verbindung zusammenwirkt. Durch die von dem zweiten Ringpaar 10.2 wegweisende Erhebung 8 des zweiten Kolbenrings 6.2' kann das Kolbenringpaar 10.2 zudem mit dem Kolben 1 zu einer unmittelbaren formschlüssigen Verbindung zusammenwirken. Dadurch ist eine relative Rotation der beiden Kolbenringe 6.2, 6.2' des zweiten Kolbenringpaares 10.2 in Bezug aufeinander und in Bezug auf die gemeinsame Achse verhindert. Allerdings wird eine Ausnehmung im Kolben 4 zur Aufnahme des am zweiten, in der 3B oberen Kolbenrings 6.2' vorgesehenen Erhebung 8 benötigt. 3B shows a second piston ring pair 10.2 which is arranged by two with respect to a common axis coaxial and with parallel own ring planes piston rings 6.2 . 6.2 ' is formed, but which are arranged such that a survey 8th a first piston ring 6.2 of the 2 B with a recess 9 a second such piston ring 6.2 ' interacts with a positive connection. By that of the second pair of rings 10.2 groundbreaking survey 8th of the second piston ring 6.2 ' can the piston ring pair 10.2 also with the piston 1 interact to form an immediate positive connection. This is a relative rotation of the two piston rings 6.2 . 6.2 ' of the second piston ring pair 10.2 with respect to each other and with respect to the common axis. However, a recess in the piston 4 to accommodate the second, in the 3B upper piston ring 6.2 ' intended survey 8th needed.

3C zeigt ein drittes Kolbenringpaar 10.3. Das dritte Kolbenringpaar 10.3 besteht aus zwei in Bezug auf eine gemeinsame Achse koaxial und mit parallelen Ringebenen angeordnete Version Kolbenringe 6.4', 6.4''. Diese Version Kolbenringe 6.4', 6.4'' weisen jeweils einen Schlitz 7 und eine von diesem 120° entfernte Ausnehmung 9 auf und stimmen ansonsten mit der Version der 2D überein. Die Kolbenringe 6.4', 6.4'' des dritten Kolbenringpaares 10.3 sind derart angeordnet, dass die Ausnehmungen 9 sich jeweils direkt gegenüberstehen. Die beiden Ausnehmungen 9 bilden somit einen Raum zur Aufnahme eines Zwischenelements. Die zwei Kolbenringe 6.4', 6.4'' können dadurch jeweils mit dem Zwischenelement zu einer formschlüssigen Verbindung zusammenwirken. In diesem Fall sind die zwei Kolbenringe 6.4', 6.4'' mittelbar formschlüssig miteinander verbunden. Das Zwischenelement, z. B. eine Kugel oder ein Zylinder, ist mit dem Kolben entweder gar nicht verbunden und lediglich in die Kolbenringnut eingelegt oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden. Z. B. kann in eine entsprechende Bohrung des Kolbens ein Stift eingepresst sein. Die Ausnehmungen 9 sind jeweils auf einer dem jeweils anderen Kolbenring 6.4', 6.4'' des Kolbenringpaares 10.3 zugewandten Seite ausgebildet. 3C shows a third piston ring pair 10.3 , The third piston ring pair 10.3 consists of two coaxial with a common axis and arranged with parallel ring planes version piston rings 6.4 ' . 6.4 '' , This version piston rings 6.4 ' . 6.4 '' each have a slot 7 and a recess 120 ° away from this 9 and agree otherwise with the version of the 2D match. The piston rings 6.4 ' . 6.4 '' of the third piston ring pair 10.3 are arranged such that the recesses 9 facing each other directly. The two recesses 9 thus form a space for receiving an intermediate element. The two piston rings 6.4 ' . 6.4 '' can thus interact with the intermediate element to form a positive connection. In this case, the two piston rings 6.4 ' . 6.4 '' indirectly positively connected with each other. The intermediate element, for. As a ball or a cylinder is either not connected to the piston and at least inserted into the piston ring groove or non-positively and / or positively and / or materially connected. For example, a pin can be pressed into a corresponding bore of the piston. The recesses 9 are each on a respective other piston ring 6.4 ' . 6.4 '' of the piston ring pair 10.3 formed facing side.

In 3D ist ein viertes Kolbenringpaar 10.4 gezeigt. Das vierte Kolbenringpaar 10.4 umfasst zwei in Bezug auf eine gemeinsame Achse koaxial und mit parallelen eigenen Ringebenen angeordnete Kolbenringe 6.1'. Die Kolbenringe 6.1' weisen jeweils einen Schlitz 7 und eine von diesem um 120° gedrehte Erhebung 8 auf und sind identisch. Die Kolbenringe 6.1' sind derart angeordnet, dass die Erhebungen 8 jeweils um 120° gedreht orientiert sind. Mittels der von dem vierten Ringpaar 10.4 nach außen weisenden Erhebungen 8 können die Kolbenringe 6.1' jeweils mit dem Kolben 1 zu einer unmittelbaren formschlüssigen Verbindung zusammenwirken. Mittels auf diese Weise gebildeter unmittelbar formschlüssiger Verbindungen sind die Kolbenringe 6.1' des vierten Kolbenringpaares 10.4 derart mittelbar über den Kolben 4 formschlüssig miteinander verbunden, dass eine relative Rotation der beiden Kolbenringe 6.1' des vierten Kolbenringpaares 10.4 in Bezug aufeinander und in Bezug auf ihre gemeinsame Achse verhindert ist.In 3D is a fourth piston ring pair 10.4 shown. The fourth piston ring pair 10.4 comprises two with respect to a common axis coaxial and arranged with parallel own ring planes piston rings 6.1 ' , The piston rings 6.1 ' each have a slot 7 and a survey rotated by 120 ° 8th up and are identical. The piston rings 6.1 ' are arranged such that the elevations 8th are each rotated by 120 °. By means of the fourth ring pair 10.4 outward facing surveys 8th can the piston rings 6.1 ' each with the piston 1 interact to form an immediate positive connection. Means formed in this way directly positive connections are the piston rings 6.1 ' of the fourth piston ring pair 10.4 so indirectly over the piston 4 positively connected with each other, that a relative rotation of the two piston rings 6.1 ' of the fourth piston ring pair 10.4 with respect to each other and with respect to their common axis.

In 4 ist ein Teil des weiter verarbeiteten Kolbens 1 aus 1 gezeigt. In dem weiter verarbeiteten Kolben 1 sind als zwei Beispiele, wie über den Kolben bzw. ein dort fixiertes Zwischenelement die formschlüssige Verbindung hergestellt werden kann, in der ersten Kolbennut 5.1 eine erste Bohrung 51 und in der zweiten Kolbennut 5.2 eine zweite Bohrung 52 ausgebildet. Das z. B. stiftförmige Zwischenelement kann mit der ersten Bohrung 51 zu einer Pressverbindung zusammenwirken. Das Zwischenelement kann mit dem Kolben 1 jedoch auch eine, z. B. mittels Schweißen erreichte, stoffschlüssige Verbindung aufweisen.In 4 is a part of the further processed piston 1 out 1 shown. In the further processed piston 1 are as two examples of how the positive connection can be made via the piston or an intermediate element fixed there, in the first piston groove 5.1 a first hole 51 and in the second piston groove 5.2 a second hole 52 educated. The Z. B. pin-shaped intermediate element can with the first hole 51 interact to form a press connection. The intermediate element can with the piston 1 but also one, z. B. achieved by welding, have cohesive connection.

Die erste Bohrung 51 wird in einem Ausführungsbeispiel zur Aufnahme des Zwischenelements verwendet, mit dem z. B. das dritte Kolbenpaar 10.3 mit dem weiterverarbeiteten Kolben 1 formschlüssig verbindbar ist. Über das Zwischenelement sind die zwei Kolbenringe 6.4', 6.4'' des dritten Kolbenpaares 10.3 mittelbar formschlüssig miteinander und mittelbar formschlüssig mit dem weiter verarbeiteten Kolben 1 verbunden. Eine relative Rotation der beiden Kolbenringe 6.4', 6.4'' des dritten Kolbenringpaares 10.3 in Bezug aufeinander und in Bezug auf ihre gemeinsame Achse ist dadurch verhindert.The first hole 51 is used in an embodiment for receiving the intermediate element, with the z. B. the third pair of pistons 10.3 with the processed piston 1 is positively connected. About the intermediate element are the two piston rings 6.4 ' . 6.4 '' of the third piston pair 10.3 indirectly positively with each other and indirectly form-fitting with the further processed piston 1 connected. A relative rotation of the two piston rings 6.4 ' . 6.4 '' of the third piston ring pair 10.3 in relation to each other and with respect to their common axis is thereby prevented.

Die zweite Bohrung 52 wird in einem Ausführungsbeispiel zur Aufnahme des vierten Kolbenpaares 10.4 verwendet. Mittels der zweiten Bohrung 52 sind die zwei Kolbenringe 6.1' des vierten Kolbenringpaares 10.4 mittelbar formschlüssig miteinander und unmittelbar formschlüssig mit dem weiter verarbeiteten Kolben 1 verbunden. Dadurch ist eine relative Rotation der zwei Kolbenringe 6.1' des vierten Kolbenpaares 10.4 in Bezug aufeinander und in Bezug auf ihre gemeinsame Achse verhindert.The second hole 52 is in an embodiment for receiving the fourth pair of pistons 10.4 used. By means of the second hole 52 are the two piston rings 6.1 ' of the fourth piston ring pair 10.4 indirectly form-fitting with each other and immediately form-fitting with the further verar used pistons 1 connected. This is a relative rotation of the two piston rings 6.1 ' of the fourth piston pair 10.4 in relation to each other and in relation to their common axis.

Zur Aufnahme des zweiten Kolbenringpaares 10.2 ist ebenfalls die zweite Kolbennut 5.2 des weiter verarbeiteten Kolbens 1 geeignet.For receiving the second piston ring pair 10.2 is also the second piston groove 5.2 the further processed piston 1 suitable.

Die erfindungsgemäßen Kolbenringe 6.1–6.5 und deren jeweilige erfindungsgemäße alternative Versionen, welche sich dadurch auszeichnen, dass die Schlitze 7 andere als die dargestellten 180°- bzw. 120°-Abstände zu den Ausnehmungen 9 bzw. Erhebungen 8 aufweisen und/oder mehrere Ausnehmungen 9 und/oder Erhebungen 8 auf einer Ringseite (Ringseite in Bezug auf die Ringebene 6'') aufweisen, können miteinander kombiniert werden, um Kolbenringpaare, Kolbenringtripel usw. zu bilden, welche jeweils als solche in einer eigenen Kolbennut angeordnet sein können. Die bisher erläuterten möglichen erfindungsgemäßen Kolbenringe, welche miteinander kombiniert werden können, werden der Einfachheit halber mit 6.X bezeichnet. Die darin benachbarten Kolbenringe können mittelbare oder unmittelbare formschlüssige Verbindungen aufweisen. Eine unmittelbare formschlüssige Verbindung wird vorzugsweise dadurch realisiert, dass eine Erhebung 8 mit einer Ausnehmung 9 oder mit einem Schlitz 7 zu dieser formschlüssigen Verbindung zusammenwirkt. Bei zwei, z. B. in ein und derselben Kolbennut angeordneten, benachbarten Kolbenringen wird der Einfachheit halber der eine Nachbar als erster Kolbenring und der andere Nachbar als zweiter Kolbenring bezeichnet.The piston rings according to the invention 6.1 - 6.5 and their respective alternative versions according to the invention, which are characterized in that the slots 7 other than the illustrated 180 ° - or 120 ° distances to the recesses 9 or surveys 8th have and / or more recesses 9 and / or surveys 8th on a ring side (ring side with respect to the ring plane 6 '' ) can be combined with each other to form pairs of piston rings, piston ring triples, etc., which can each be arranged as such in a separate piston groove. The previously discussed possible inventive piston rings, which can be combined with each other, for simplicity with 6.X designated. The adjacent piston rings may have direct or indirect positive connections. An immediate positive connection is preferably realized by a survey 8th with a recess 9 or with a slot 7 cooperates with this positive connection. At two, z. B. arranged in one and the same piston groove, adjacent piston rings is called a neighbor as a first piston ring and the other neighbor as a second piston ring for the sake of simplicity.

Durch eine solche Kombination und Anordnung von erfindungsgemäßen Kolbenringen wird also erreicht, dass zwischen dem ersten Kolbenring und dem zweiten Kolbenring eine formschlüssige Verbindung ausgebildet ist, welche eine Rotation des ersten Kolbenrings um die gemeinsame Achse und relativ zu dem zweiten Kolbenring verhindert.By Such a combination and arrangement of inventive Piston rings is thus achieved that between the first piston ring and formed a positive connection to the second piston ring which is a rotation of the first piston ring to the common Axis and relative to the second piston ring prevented.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind auch einzelne Merkmale der Ausführungsbeispiele vorteilhaft miteinander kombinierbar.The Invention is not limited to the illustrated embodiments limited. Rather, individual features of the embodiments are advantageous combinable with each other.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 2440037 A1 [0002]

Claims

Piston system for sealing a piston guided in a cylinder comprising a piston ( 1 ) with a piston groove ( 5.1 . 5.2 ), in which a first piston ring ( 6.X ) is arranged, and a second, coaxially arranged piston ring ( 6.X ); characterized in that between the first piston ring ( 6.X ) and the second piston ring ( 6.X ) is formed a positive connection, which is a rotation of the first piston ring about the common axis ( 6 ' ) and relative to the second piston ring prevented.

Piston system according to claim 1, characterized in that on the first piston ring ( 6.X ) a first recess ( 9 ) and / or a first survey ( 8th ) with a surface element ( 100 ) is designed to transmit a tangential force whose normal vector ( 101 ) a tangential component ( 102 ) having.

Piston system according to claim 2, characterized in that the first recess ( 9 ) of the first piston ring ( 6.X ) and / or the first survey ( 8th ) on a second piston ring ( 6.X ) facing side of the first piston ring ( 6.X ) is trained.

Piston system according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the second piston ring ( 6.X ) a second recess ( 9 ) and / or a second survey ( 8th ) with a surface element ( 100 ) is designed to transmit a tangential force whose normal vector ( 101 ) a tangential component ( 102 ) having.

Piston system according to claim 4, characterized in that the second recess ( 9 ) and / or the second survey ( 8th ) on a first piston ring ( 6.X ) facing side of the second piston ring ( 6.X ) is trained.

Piston system according to one of claims 2 to 5, characterized in that the first recess ( 9 ) and / or the second recess ( 9 ) is formed as a radially extending groove in the radial direction.

Piston system according to one of claims 2 to 6, characterized in that the first survey ( 8th ) and / or the second survey ( 8th ) is formed as a groove complement in the radial direction.

Piston system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first piston ring ( 6.X ) and the second piston ring ( 6.X ) are positively connected to each other via an intermediate element for transmitting a tangential force.

Piston system according to claim 8, characterized in that the intermediate element with the piston ( 1 ) is non-positively and / or positively and / or materially connected.

Piston system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the first piston ring ( 6.X ) and / or the second piston ring ( 6.X ) a slot ( 7 ) having.

Piston system according to one of claims 1 to 10, characterized in that the first piston ring ( 6.X ) and the second piston ring ( 6.X ) in the same piston groove ( 6.X ) are arranged.