DE102010034870A1

DE102010034870A1 - Kompressionskolbenring

Info

Publication number: DE102010034870A1
Application number: DE102010034870A
Authority: DE
Inventors: Dirk Bärenreuter
Original assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2030-08-20
Also published as: DE102010034870B4

Abstract

Kompressionskolbenring, beinhaltend eine radial äußere Lauffläche, eine radial innere Umfangsfläche, dazwischen verlaufende obere und untere Stirnflächen sowie einen Stoß, wobei innerhalb des Kolbenringquerschnitts mehrere, sich von der oberen bis zur unteren Stirnfläche durchgängig erstreckende Ausnehmungen eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen zwischen der Lauffläche und der inneren Umfangsfläche so positioniert sind, dass sie im montierten Zustand des Kolbenrings von einer, den Kolbenring aufnehmenden Kolbennut abgedeckt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressionskolbenring, beinhaltend eine radial äußere Lauffläche, eine radial innere Umfangsfläche, dazwischen verlaufende obere und untere Stirnflächen sowie einen Stoß, wobei innerhalb des Kolbenringquerschnitts mehrere, sich von der oberen bis zur unteren Stirnfläche durchgängig erstreckende Ausnehmungen eingebracht sind.
Die EP 1 431 631 A1 offenbart einen Kolbenring, beinhaltend eine radial äußere Lauffläche, eine radial innere Umfangsfläche sowie dazwischen verlaufende obere und untere Stirnflächen, wobei ein an der oberen Stirnfläche anstehender Druck, Insbesondere Verbrennungsgasdruck, axial in Richtung der unteren Stirnfläche abbaubar ist. Innerhalb des Kolbenringquerschnitts sind laufflächenseitig, in Umfangsrichtung gesehen, mehrere sich von der oberen bis zur unteren Stirnfläche erstreckende Durchgangsbohrungen vorgebbaren Durchmessers eingebracht, die vorteilhafterweise unter einem vorgebbaren Neigungswinkel von der oberen in Richtung der unteren Stirnfläche verlaufen.
Der DE 100 41 803 A1 ist ein Ölabstreifkolbenring für Verbrennungskraftmaschinen zu entnehmen, mit mindestens einem an der Zylinderwand anliegenden Steg und mit über den Umfang verteilt angeordneten, die radiale Wandstärke reduzierenden Ausnehmungen, die von der Ringinnenseite sich radial in Richtung der äußeren Umfangsfläche erstrecken. Die Ausnehmungen sind durch ineinander übergehende unterschiedliche Konturen aufweisende Bereiche gebildet, wobei der ringinnenseitig vorgesehene Bereich eine geringere Schlitzfläche als der sich daran anschließende Bereich aufweist.
Bekanntermaßen neigen Kolbenringe (Kompressionsring oder Ring zweite Nut) dazu, im Motorbetrieb einen verstärkten Laufflächenverschleiß im stoßnahen Bereich zu unterliegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen verstärkten Laufflächenverschleiß, insbesondere im stoßnahen Bereich des Kompressionskolbenrings, durch Reduzierung der Anpresskraft im Motorbetrieb, insbesondere in diesem Bereich zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ausnehmungen zwischen der Lauffläche und der inneren Umfangsfläche so positioniert sind, dass sie, im montierten Zustand des Kolbenrings, von einer den Kolbenring aufnehmenden Kolbennut abgedeckt sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Abweichend vom Stand der Technik gemäß EP 1 431 631 A1 sind die Ausnehmungen als Bohrungen gleichen oder ungleichen Durchmessers ausgebildet, die im Wesentlichen parallel zur inneren Umfangsfläche verlaufen.
Mit dem Erfindungsgegenstand wird eine gezielte Schwächung der Wandstärke des Kolbenrings herbeigeführt, die insbesondere dann am wirkungsvollsten ist, wenn die Bohrungen in der Nähe der Randfaser, hier nahe zum Innendurchmesser des Kolbenrings, eingebracht werden.
Dadurch, dass die Bohrungen dergestalt zwischen der Lauffläche und der inneren Umfangsfläche des Kolbenrings positioniert sind, wird sichergestellt, dass kein erhöhtes Blowby entstehen kann.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, werden, in Umfangsrichtung gesehen, mehrere Bohrungen gleichen oder ungleichen Durchmessers im stoßnahen Bereich des Kompressionskolbenrings angeordnet. Durch das reduzierte Flächenträgheitsmoment des Querschnitts verringert sich auch die Anpresskraft der Stoßenden, so dass der verstärkt auftretende Laufflächenverschleiß im stoßnahen Bereich nicht mehr gegeben ist.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, die Bohrungen, in Umfangsrichtung gesehen, mit gleichem oder ungleichem Abstand zueinander vorzusehen.
Von weiterem Vorteil kann sein, dass sich der Durchmesser der Bohrungen mit zunehmendem Abstand zum Stoß verringert.
Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, die Bohrungen beliebig am Umfang des Kolbenrings zu positionieren, um die Radialdruckverteilung am Ringumfang in beliebiger Art zu manipulieren. Hierbei ist natürlich darauf zu achten, dass das Biegemoment zum Ringrücken hin zunimmt, da die Gefahr des Ringbruchs nicht in Kauf genommen werden darf.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
1 Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kompressionskolbenrings, der in der Nut eines Kolbens eingesetzt ist;
2 Vergrößerte Darstellung des Kolbenrings gemäß 1;
3 und 4 Verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands.
1 zeigt den erfindungsgemäßen Kompressionskolbenring 1, der in einer zugehörigen Nut 2 eines Kolbens 3 eingesetzt ist. Mit dem Pfeil ist der sich vom Brennraum B in Richtung des Ölraumes O ausbreitende Verbrennungsgasdruck angedeutet, der den Kolbenring 1 an die untere Flanke 4 der Kolbennut 2 anpresst. Erfindungsgemäß ist der Kolbenring 1 mit mehreren Durchgangsbohrungen 5 versehen, die von ihrer Lage her so angeordnet sind, dass sie, in radialer Richtung gesehen, innerhalb der umlaufenden Kante 6 der Kolbennut 2 im Kolbenring 1 eingebracht sind.
Der Gasdruck wird somit nicht in der Lage sein, unmittelbar durch die Bohrungen 5 in Richtung des Ölraumes O hindurchzutreten.
2 zeigt in vergrößerter Form den erfindungsgemäßen Kompressionskolbenring 1, beinhaltend eine radial äußere Lauffläche 7, eine radial innere Umfangsfläche 8 sowie dazwischen verlaufende obere und untere Stirnflächen 9, 10. Das Bezugszeichen 11 betrifft die Mittellinie zwischen der Lauffläche 7 und der inneren Umfangsfläche 8. Ebenfalls erkennbar ist eine der Durchgangsbohrungen 5, deren Mittellinie 12 parallel zur Lauffläche 7 und der inneren Umfangsfläche 8 verläuft. Die Bohrung 5 ist hierbei innerhalb des Querschnitts des Kolbenrings 1 so angeordnet, dass zur Lauffläche 7 eine größere Wandstärke a als zur inneren Umfangsfläche 8 verbleibt. Die Schwächung der Wandstärke durch Reduzierung des Flächenträgheitsmomentes ist hierbei am wirkungsvollsten, wenn die Bohrungen 5 in der Nähe der Randfaser, d. h. nahe zur inneren Umfangsfläche 8 des Kolbenrings 1, eingebracht werden. Die Bohrungen 5 können gleiche oder unterschiedliche Durchmesser haben.
Die 3 und 4 zeigen verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes. Der Kolbenring 1 ist jeweils in der Draufsicht dargestellt. In dieser Darstellung ist auch der Stoß 13 des Kolbenrings 1 erkennbar. In diesen Beispielen sind die Durchgangsbohrungen 5 jeweils im ersten und vierten Quadranten I, IV des Kolbenrings 1, d. h. im dem Stoß 13 zugewandten Bereich 14, 15, positioniert.
In 3 ist erkennbar, dass sich die Durchgangsbohrungen 5, ausgehend vom Stoß 13, in Umfangsrichtung vom Durchmesser her verringern, während in 4 Durchgangsbohrungen 5 gleichen Durchmessers vorgesehen sind. Insbesondere in 4 ist die Mittellinie 12 der Durchgangsbohrungen 5 erkennbar, die außerhalb der in 2 erkennbaren Mittellinie 11 zwischen der Lauffläche 7 und der inneren Umfangsfläche 8 angeordnet ist. Hier nicht näher dargestellt ist, dass die Bohrungen 5, in Umfangsrichtung gesehen, mit gleichem oder ungleichem Abstand zueinander positioniert werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1431631 A1 [0002, 0008]
DE 10041803 A1 [0003]

Claims

Kompressionskolbenring, beinhaltend eine radial äußere Lauffläche (7), eine radial innere Umfangsfläche (8), dazwischen verlaufende obere und untere Stirnflächen (9, 10) sowie einen Stoß (13), wobei innerhalb des Kolbenringquerschnitts mehrere, sich von der oberen (9) bis zur unteren Stirnfläche (10) durchgängig erstreckende Ausnehmungen eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (5) zwischen der Lauffläche (7) und der inneren Umfangsfläche (8) so positioniert sind, dass sie im montierten Zustand des Kolbenrings (1) von einer, den Kolbenring (1) aufnehmenden Kolbennut (2) abgedeckt sind.
Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (5) als Bohrungen gleichen oder ungleichen Durchmessers ausgebildet sind, die im Wesentlichen parallel zur inneren Umfangsfläche (8) verlaufen.
Kolbenring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (5) zwischen Lauffläche (7) und innerer Umfangsfläche (8) so angeordnet sind, dass die verbleibende Wandstärke (a) zur Lauffläche (7) hin größer als zur inneren Umfangsfläche (8) ist.
Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass, in Umfangsrichtung gesehen, mehrere Bohrungen (5) gleichen oder unterschiedlichen Durchmessers im stoßnahen Bereich (14, 15) angeordnet sind.
Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (5), in Umfangsrichtung gesehen, mit gleichem oder ungleichem Abstand zueinander vorgesehen sind.
Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchmesser der Bohrungen (5) mit zunehmenden Abstand zum Stoß (13) verringert.