DE102010035289B3

DE102010035289B3 - Oil stripping piston ring for internal combustion engine, has bars comprising stripping regions that are arranged at preset angle with respect to cylinder bearing surface

Info

Publication number: DE102010035289B3
Application number: DE201010035289
Authority: DE
Inventors: Stefan Reiner
Original assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2030-08-26

Abstract

The oil stripping piston ring (1) has three bars (2-4) that are arranged in preset manner. The upper and lower flank surfaces (6,7) are provided between the radial outer running surface and radial inner circumferential surface (5). The stripping regions (2'-4') of bars are arranged at preset angle with respect to a cylinder bearing surface (8). The sharp stripping edges (9-11) with hard wearing coating are provided in respective stripping regions.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ölabstreifkolbenring mit einer durch drei Stege gebildeten radial äußeren Lauffläche.The invention relates to a Ölabstreifkolbenring with a radially outer tread formed by three webs.

Der US 2,319,454 A ist ein Kolbenring, insbesondere ein Ölabstreifkolbenring, zu entnehmen, der mit drei, Abstreifbereiche bildenden, Laufstegen versehen ist. Eine Ausführungsform zeigt, dass der obere und der untere Steg gegensätzlich konisch verlaufen, während der dazwischen angeordnete mittlere Steg zylindrisch ausgebildet ist. Der obere und der untere Steg bilden somit zwei im Wesentlichen scharfkantige Abstreifkanten, die im Verlauf des Motoreinlaufs abgeschliffen werden, so dass eine dem mittleren Steg entsprechende Kontur sich einstellt.Of the US 2,319,454 A is a piston ring, in particular a Ölabstreifkolbenring, refer to, which is provided with three, Abstreifbereiche forming, catwalks. One embodiment shows that the upper and the lower web run in opposite conical, while the intermediate web arranged therebetween is cylindrical. The upper and the lower web thus form two substantially sharp-edged scraping edges, which are ground off in the course of the engine intake, so that a contour corresponding to the middle web is obtained.

Durch die US 2,912,292 A ist ein Ölabstreifkolbenring bekannt geworden. Eine Ausgestaltungsform offenbart drei Stege, von denen zwei radial zurückgesetzt und mit einer verschleißfesten Schicht versehen sind, während der dem Ölraum zugewandte Steg radial vorsteht und keine verschleißfeste Schicht aufweist. Im Betriebszustand wird somit der zunächst anliegende Steg einem definierten Verschleiß ausgesetzt, so dass nach dessen Verschleiß die mit einer verschleißfesten Schicht versehenen weiteren Stege zur Anlage an eine Zylinderwand kommen.By the US 2,912,292 A an oil control piston ring has become known. One embodiment discloses three webs, two of which are radially set back and provided with a wear-resistant layer, while the web facing the oil chamber protrudes radially and has no wear-resistant layer. In operation, thus, the first applied web is exposed to a defined wear, so that after its wear provided with a wear-resistant layer further webs come to rest against a cylinder wall.

Die FR 1320110 A offenbart einen Ölabstreifkolbenring, beinhaltend zwei Laufflächenstege, von denen der dem Brennraum zugewandte Laufflächensteg an einer Gegenlauffläche anliegt, während der dem Ölraum zugewandte untere Laufflächensteg mit definiertem Abstand gegenüber der Gegenlauffläche radial zurückgesetzt ist.The FR 1320110 A discloses a Ölabstreifkolbenring, including two tread lands, of which the combustion chamber facing the tread web rests against a mating surface, while the oil chamber facing lower tread bridge is set back radially with a defined distance from the mating surface.

Durch die JP 08074658 A ist ein Ölabstreifkolbenring bekannt geworden, der drei Laufflächenstege beinhaltet, von denen der mittlere mit einer Gegenlauffläche in Wirkverbindung steht, während die beiden axial äußeren Laufflächenstege gegenüber der Gegenlauffläche zurückgesetzt sind. Durch definierte Kippbewegungen sollen im Betriebszustand immer zwei der Laufflächenstege an der Gegenfläche anliegen.By the JP 08074658 A a Ölabstreifkolbenring has become known, which includes three tread webs, of which the middle is in operative connection with a mating surface, while the two axially outer tread ridges are set back against the mating surface. By means of defined tilting movements, two of the tread webs should always rest on the opposite surface in the operating state.

Die DE 340150 A offenbart einen Dichtungsring für Kolben an Verbrennungsmaschinen mit Schmierölkammern, bei welchem neben den Kammern nach dem Verbrennungsraum zu eine zweite Reihe von Ölkammern angeordnet ist, deren Begrenzungskanten aber in der Umfangsfläche des Dichtungsringes enden.The DE 340150 A discloses a sealing ring for pistons on combustion engines with lubricating oil chambers, in which in addition to the chambers after the combustion chamber to a second row of oil chambers is arranged, but the boundary edges terminate in the peripheral surface of the sealing ring.

Der Erfindung liegt die allgemeine Aufgabe zugrunde, gegenüber dem bekannten Stand der Technik eine weitere Optimierung des Ölverbrauchs durch gezielte Modifizierung des Ölabstreifkolbenrings herbeizuführen, wobei gleichzeitig keine Beschädigung von Gegenlaufflächen, nämlich Zylinderlaufflächen, herbeigeführt werden soll.The invention is based on the general object to bring about a further optimization of the oil consumption by targeted modification of the Ölabstreifkolbenrings compared to the known prior art, at the same time no damage to mating surfaces, namely cylinder surfaces, is to be brought about.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Ölabstreifkolbenring mit einer durch drei Stege gebildeten radial äußeren Lauffläche, einer radial inneren Umfangsfläche sowie dazwischen angeordneten oberen und unteren Flankenflächen, wobei der einem Brennraum zugewandte erste Steg im montierten Zustand des Kolbenrings an einer ihn umgebenden Gegenlauffläche anliegt, während die beiden axial darunter angeordneten Stege mit vorgebbarem radialen Versatz gegenüber dem ersten Steg zurückgesetzt sind, und wobei die Abstreifbereiche aller Stege im Wesentlichen auf einer Linie, einen definierten Winkel zur Gegenlauffläche bildend, vorgesehen sind Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved by a Ölabstreifkolbenring with a formed by three webs radially outer raceway, a radially inner peripheral surface and disposed therebetween upper and lower flank surfaces, the combustion chamber facing a first web rests in the mounted state of the piston ring to a mating surface surrounding him, while the two axially disposed below webs are set with predeterminable radial offset relative to the first web, and wherein the stripping of all webs substantially on a line, forming a defined angle to the mating surface, are provided Advantageous developments of the subject invention can be found in the accompanying subclaims.

Mit dem Erfindungsgegenstand wird einerseits eine Optimierung der Hydrodynamik herbeigeführt, die letztendlich zu einer Reduzierung des Ölverbrauchs beiträgt.With the subject invention, on the one hand, an optimization of the hydrodynamics is brought about, which ultimately contributes to a reduction in oil consumption.

Darüber hinaus kann durch Verringerung der Flächenpressung der Verschleiß der Zylinderlaufflächen reduziert werden.In addition, by reducing the surface pressure of the wear of the cylinder surfaces can be reduced.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der erste Steg gegenüber der Gegenlauffläche einen unter einem vorgebbaren Winkel verlaufenden Abstreifbereich auf, wobei die dem Brennraum zunächst gelegene Abstreifkante scharfkantig ausgebildet ist und der Abstreifbereich sich von dieser Abstreifkante radial nach innen verjüngt.According to an advantageous embodiment of the invention, the first web relative to the mating surface on a running at a predetermined angle stripping, wherein the combustion chamber initially located scraper edge is sharp-edged and the stripping from this scraper edge tapers radially inwardly.

In Analogie zum Stand der Technik gemäß US 2,319,454 verfügt der dem Brennraum zugewandte erste Steg gegenüber der Gegenlauffläche einen unter einem vorgebbaren Winkel verlaufenden Abstreifbereich, wobei die dem Brennraum zunächst gelegene Abstreifkante scharfkantig ausgebildet ist und der Bereich sich von dieser Abstreifkante radial nach innen verjüngt. Insofern wird auch hier zunächst der Verschleiß beginnen, wobei, über einen vorgebbaren Zeitraum gesehen, lediglich der erste Abstreifbereich an der Gegenlauffläche, nämlich einer Zylinderlauffläche, anliegt. Erst nach deren Verschleiß wird die darunter liegende dem zweiten Steg zugehörige scharfe Abstreifkante in analoger Form in Einsatz gebracht.In analogy to the prior art according to US 2,319,454 has the combustion chamber facing the first web opposite the mating surface extending at a predetermined angle stripping, wherein the combustion chamber initially located scraper edge is sharp-edged and the area tapers radially inwardly from this scraper edge. In this respect, the wear will initially begin here as well, whereby, seen over a predefinable time period, only the first stripping region bears against the mating surface, namely a cylinder running surface. Only after the wear of the underlying the second web associated sharp wiper edge is brought in analog form in use.

Gleiches gilt für den letzten Steg.The same applies to the last bridge.

Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß sind die Abstreifbereiche, insbesondere deren radiale Versätze, so ausgebildet, dass, bezogen auf die Zylinderlauffläche, die Abstreifbereiche auf einer Linie, einen definierten Winkel zur Zylinderlauffläche bildend, vorgesehen sind.According to a further aspect of the invention, the stripping regions, in particular their radial offsets, are designed so that, relative to the cylinder surface, the stripping regions are provided on a line forming a defined angle to the cylinder surface.

Je nach Einsatzfall kann es sinnvoll sein, zumindest die Abstreifkanten der Abstreifbereiche der einzelnen Stege mit einer verschleißfesten Beschichtung zu versehen.Depending on the application, it may be useful to provide at least the scraping edges of the stripping of the individual webs with a wear-resistant coating.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbespiels in der Zeichnung dargestellt.The subject invention is illustrated with reference to an exemplary embodiment in the drawing.

Die einzige Figur zeigt im Querschnitt einen Ölabstreifkolbenring 1, beinhaltend drei eine Lauffläche bildende Stege 2, 3, 4, eine innere Umfangsfläche 5 sowie eine obere 6 und eine untere Flankenfläche 7.The single figure shows in cross section a Ölabstreifkolbenring 1 comprising three webs forming a tread 2 . 3 . 4 an inner peripheral surface 5 as well as an upper one 6 and a lower flank surface 7 ,

Der Steg 2 ist einem nicht weiter dargestellten Brennraum B und der Steg 4 einem ebenfalls nicht weiter dargestellten Ölraum O zugeordnet. Lediglich angedeutet ist eine Gegenlauffläche 8, beispielsweise in Form einer Zylinderlauffläche.The jetty 2 is a not further illustrated combustion chamber B and the bridge 4 assigned to a likewise not shown oil space O. Only indicated is a mating surface 8th , For example in the form of a cylinder surface.

Wie der einzigen Figur zu entnehmen ist, verläuft der Abstreifbereich 2' des Steges 2 nicht parallel zur Zylinderlauffläche 8, vielmehr beinhaltet er eine scharfe Abstreifkante 9. In gleicher Weise sind auch die axial darunter liegenden Stege 3, 4 ausgebildet. Deren Abstreifbereiche 3', 4' verfügen ebenfalls über scharfe Abstreifkanten 10, 11. Die Abstreifbereiche 2', 3', 4' liegen, ausgehend von ihren scharfen Abstreifkanten 9, 10, 11, bezogen auf die Zylinderlauffläche 8, auf einer unter einem vorgebbaren Winkel α verlaufenden Linie 12. Die Stege 3, 4 weisen gegenüber dem Steg 2 einen definierten radialen Versatz auf, wodurch eine Optimierung der Hydrodynamik und durch Reduzierung der Schmierfilmdicke sich ein geringerer Ölverbrauch einstellt.As the only figure can be seen, the Abstreifbereich runs 2 ' of the footbridge 2 not parallel to the cylinder surface 8th rather, it involves a sharp wiper edge 9 , In the same way are also the axially underlying webs 3 . 4 educated. Their stripping areas 3 ' . 4 ' also have sharp scraping edges 10 . 11 , The stripping areas 2 ' . 3 ' . 4 ' lie, starting from their sharp scraping edges 9 . 10 . 11 , related to the cylinder surface 8th , on a line extending at a predeterminable angle α 12 , The bridges 3 . 4 facing the jetty 2 a defined radial offset, whereby an optimization of the hydrodynamics and by reducing the lubricating film thickness sets a lower oil consumption.

Ausgehend von der oberen Flankenfläche 6 wird der Steg 2 erst gebildet durch einen zylindrischen Abschnitt 13 sowie einen konisch radial nach außen verlaufenden Abschnitt 14. Die Einlaufbereiche in die darunter liegenden Stege 3, 4 sind in äquivalenter Form vorgesehen, wobei lediglich die konisch verlaufenden Abschnitte 15, 16 zur Erzeugung der radialen Versätze durch Stege 3, 4 unter andersartigen Winkeln verlaufen, als der Abschnitt 14.Starting from the upper flank surface 6 becomes the footbridge 2 only formed by a cylindrical section 13 and a conically radially outwardly extending portion 14 , The inlet areas in the underlying bars 3 . 4 are provided in equivalent form, with only the conical sections 15 . 16 for generating the radial offsets by webs 3 . 4 at different angles than the section 14 ,

Claims

Oil control piston ring with one through three webs ( 2 . 3 . 4 ) formed radially outer tread, a radially inner peripheral surface ( 5 ) and interposed upper and lower flank surfaces ( 6 . 7 ), wherein the combustion chamber (B) facing the first web ( 2 ) in the assembled state of the piston ring ( 1 ) on a mating surface surrounding it ( 8th ), while the two axially disposed below webs ( 3 . 4 ) with predeterminable radial offset with respect to the first web ( 2 ) are reset, and wherein the Abstreifbereiche ( 2 ' . 3 ' . 4 ' ) of all bridges ( 2 - 4 ) substantially on a line, a defined angle (α) to the mating surface ( 8th ) forming, are provided.

Piston ring according to claim 1, characterized in that the first web ( 2 ) opposite the mating surface ( 8th ) a stripping region extending at a predeterminable angle ( 2 ' ), wherein the combustion chamber (B) initially located Abstreifkante ( 9 ) is sharp-edged and the Abstreifbereich ( 2 ' ) from this scraping edge ( 9 ) tapers radially inward.

Piston ring according to claim 1 or 2, characterized in that the with respect to the first web ( 2 ) provided with radially offset webs ( 3 . 4 ) structurally the first bridge ( 2 ) correspond.

Piston ring according to one of claims 1 to 3, characterized in that the radial offsets of the second ( 3 ) and the third bridge ( 4 ) are formed differently from their dimension.

Piston ring according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second web seen in the axial direction ( 3 ) opposite the last bridge ( 4 ) has a smaller radial offset.

Piston ring according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least the scraping edges ( 9 . 10 . 11 ) of the web scrap areas ( 2 ' . 3 ' . 4 ' ) are provided with a wear-resistant coating.