DE102011008182A1

DE102011008182A1 - Internal combustion engine for use in motor car, has sealing body comprising sealing edges or sealing surfaces, which are radially pressed at counter running surface of cylinder, where sealing body is made of thermoplastic material

Info

Publication number: DE102011008182A1
Application number: DE201110008182
Authority: DE
Inventors: Tobias Klebes; Uwe Rebholz; Dr. Frenzel Ulrich; Tim Herweck; Grazyna Jedrowicz; Dr. Klingshirn Christoph; Claus Krakofczik; Dr. Bock Eberhard; Thomas Bechtle; Dr. Klenk Thomas
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2011-01-10
Filing date: 2011-01-10
Publication date: 2012-07-12

Abstract

The engine has a piston (1) movably guided in a cylinder (2), and a piston ring (3) attached to the piston. The ring has a sealing body (4) i.e. two-component injection molding part, with two ends. The body has two sealing edges (5, 10a) or two sealing surfaces (9) radially pressed at a counter running surface (6) of the cylinder. The body is made of thermoplastic material e.g. polyetheretherketone(RTM: colourless organic polymer thermoplastic), polyamide-imide or polyimide. The body is formed in intrinsic and resilient manner such that a separate spring is not attached to the body.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.

Stand der TechnikState of the art

In Verbrennungsmotoren wurden bisher Kolbenringe aus metallischen Werkstoffen eingesetzt, um eine gute Dichtheit in Bezug auf Öle und sogenannte Blow-By-Gase zu erreichen.In internal combustion engines, piston rings made of metallic materials have hitherto been used in order to achieve a good seal with respect to oils and so-called blow-by gases.

Durch die hohen Steifigkeiten metallischer Dichtkörper werden allerdings große axiale Verschiebekräfte bzw. eine hohe Reibung verursacht.Due to the high rigidity of metallic sealing bodies, however, large axial displacement forces or high friction are caused.

Es besteht daher ein Bedarf, die Reibung von Kolbenringen zu reduzieren und ein Material mit möglichst geringem Reibungskoeffizienten für die Herstellung der Dichtkörper zu verwenden.There is therefore a need to reduce the friction of piston rings and to use a material with the lowest possible coefficient of friction for the production of the sealing body.

Aus dem Stand der Technik gemäß der EP 1 936 244 B1 sind Kolbenringe mit einem mehrteiligen Aufbau bekannt. Diese Kolbenringe können Stützringe, dynamische Dichtkörper und statische Dichtkörper umfassen.From the prior art according to the EP 1 936 244 B1 Piston rings are known with a multi-part construction. These piston rings can comprise support rings, dynamic sealing bodies and static sealing bodies.

Mit dem mehrteiligen Aufbau der Kolbenringe gehen erhebliche Nachteile beim Verarbeitungsprozess und bei der Montage einher. Insbesondere entstehen hohe Herstellungskosten.With the multi-part construction of the piston rings go considerable disadvantages in the processing process and during assembly. In particular, high production costs arise.

Es besteht ein Bedarf nach einem Kolbenring, der bei teilearmem Aufbau in einem Verbrennungsmotor einsetzbar ist, wobei im Betrieb entstehende Reibungskräfte minimiert werden.There is a need for a piston ring which can be used with a low-pitch design in an internal combustion engine, wherein frictional forces arising during operation are minimized.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor anzugeben, dessen Kolben-Zylinder-Abdichtung unter Verwendung eines Kolbenrings teilearm und materialschonend ausgebildet ist.The invention is therefore based on the object to provide an internal combustion engine, the piston-cylinder seal is formed using a piston ring teilearm and gentle on materials.

Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention the above object is achieved with the features of claim 1.

Danach umfasst ein Verbrennungsmotor einen Kolben und einen Zylinder, in welchem der Kolben beweglich geführt ist, wobei dem Kolben ein Kolbenring zugeordnet ist, wobei der Kolbenring einen in sich geschlossenen oder zwei Enden umfassenden Dichtkörper aufweist und wobei der Dichtkörper eine erste Dichtkante oder Dichtfläche aufweist, die an einer Gegenlauffläche des Zylinders radial vorgespannt angepresst ist. Der Dichtkörper ist aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt. Überraschend ist erkannt worden, dass ein thermoplastischer Kunststoff dauerhaft hohen Temperaturen von ca. 300°C, hohen Drücken und hohen Verfahrgeschwindigkeiten des Kolbens relativ zur Gegenlauffläche stand hält. Erfindungsgemäß können spritzbare Kunststoffe verwendet werden. Diese gewähren eine große Freiheit bei der geometrischen Ausgestaltung des Dichtkörpers. Erfindungsgemäß ist auch erkannt worden, dass eine nahezu verschleißunabhängige Kontaktspannung aufrecht erhalten werden kann, indem mindestens eine radial wirkende Dichtkante vorgesehen ist. Weiter ist erkannt worden, dass keine statischen Dichtringe und auch kein Haltering erforderlich sind, um den Dichtkörper in einem Verbrennungsmotor zu verwenden. Insoweit ist ein Verbrennungsmotor angegeben, dessen Kolben-Zylinder-Abdichtung unter Verwendung eines Kolbenrings teilearm und materialschonend ausgebildet ist.Thereafter, an internal combustion engine comprises a piston and a cylinder, in which the piston is movably guided, wherein the piston is associated with a piston ring, the piston ring has a self-contained or two ends comprehensive sealing body and wherein the sealing body has a first sealing edge or sealing surface, which is pressed radially biased on a mating surface of the cylinder. The sealing body is made of a thermoplastic material. Surprisingly, it has been recognized that a thermoplastic material permanently withstands high temperatures of about 300 ° C., high pressures and high speeds of travel of the piston relative to the mating surface. In accordance with the invention, sprayable plastics can be used. These provide a great freedom in the geometric design of the sealing body. According to the invention it has also been recognized that a virtually wear-independent contact voltage can be maintained by providing at least one radially acting sealing edge. Furthermore, it has been recognized that no static sealing rings and no retaining ring are required to use the sealing body in an internal combustion engine. In that regard, an internal combustion engine is specified, the piston-cylinder seal is formed using a piston ring teilearm and gentle on the material.

Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.Consequently, the object mentioned above is achieved.

Der Dichtkörper könnte intrinsisch federnd ausgebildet sein, wobei diesem keine separate Feder zugeordnet ist. Vorteilhaft wird ein einstückiger Dichtkörper aus einem Polymer ohne Ringfeder eingesetzt. Das Polymer wird derart gewählt, dass der Dichtkörper eine hinreichende Eigenelastizität aufweist. Hierbei könnte der Dichtkörper aus einem thermoplastischen Elastomer gefertigt sein.The sealing body could be formed intrinsically resilient, with this no separate spring is assigned. Advantageously, a one-piece sealing body made of a polymer without ring spring is used. The polymer is chosen such that the sealing body has a sufficient intrinsic elasticity. In this case, the sealing body could be made of a thermoplastic elastomer.

Dem Dichtkörper könnte eine Feder zugeordnet sein, welche in den Dichtkörper eingelegt oder eingerastet ist. Hierdurch kann der Dichtkörper mit zuverlässiger und dauerhaft radial wirkender Kraft gegen die Gegenlauffläche gepresst werden.The sealing body could be assigned a spring, which is inserted or locked in the sealing body. As a result, the sealing body can be pressed against the mating surface with reliable and permanently radial force.

Der Dichtkörper könnte an eine Feder angespritzt sein. Hierdurch ist die Feder unverlierbar einstückig mit dem Dichtkörper ausgebildet. Vorteilhaft ist die Feder als metallische Feder ausgestaltet.The sealing body could be molded onto a spring. As a result, the spring is captively formed in one piece with the sealing body. Advantageously, the spring is designed as a metallic spring.

Der Dichtkörper könnte an zwei Enden zu einem Ring zusammengefügt sein. Hierdurch kann der Dichtkörper problemlos um den Kolben gelegt und montiert werden.The sealing body could be joined together at two ends to form a ring. As a result, the sealing body can be easily placed around the piston and mounted.

Der Dichtkörper könnte an zwei Enden zu einem Ring zusammengefügt sein, wobei die Enden ineinander greifen. Hierdurch kann der Dichtkörper problemlos um den Kolben gelegt und montiert werden. Hierbei ist denkbar, an den Enden zwei ineinandergreifende Haken auszubilden. Vorteilhaft ist der Bereich, in denen die Enden aneinanderliegen als sogenanntes 3D-Schloss ausgebildet.The sealing body could be joined together at two ends to form a ring, with the ends interlocking. As a result, the sealing body can be easily placed around the piston and mounted. It is conceivable to form two interlocking hooks at the ends. Advantageously, the area in which the ends abut each other is designed as a so-called 3D lock.

Im Dichtkörper könnten Rückführbohrungen ausgebildet sein. Durch die Rückführbohrungen kann Öl, welches eine Dichtkante passiert hat, wieder in den Ölraum zurückgefördert werden. Die Rückführbohrungen können sich nicht nur in radialer Richtung, sondern auch in einer anderen Richtung erstrecken.In the sealing body return bores could be formed. Through the return bores, oil, which has passed a sealing edge, back in the oil space be conveyed back. The return bores may extend not only in the radial direction but also in another direction.

Vor diesem Hintergrund könnte der Dichtkörper eine zweite Dichtkante oder Dichtfläche aufweisen. Durch die zweite Dichtkante oder Dichtfläche kann Öl abgestreift werden, welches die erste Dichtkante oder Dichtfläche passiert hat. Des Weiteren kann die zweite Dichtkante oder Dichtfläche als Verkippschutz wirken und eine axialsymmetrische Krafteinleitung begünstigen.Against this background, the sealing body could have a second sealing edge or sealing surface. By the second sealing edge or sealing surface oil can be stripped, which has passed the first sealing edge or sealing surface. Furthermore, the second sealing edge or sealing surface can act as tilt protection and promote an axially symmetrical introduction of force.

Die zweite Dichtkante oder Dichtfläche kann eine Führungsfunktion erfüllen. Die Lage des Dichtkörpers wird stabilisiert. Die zweite Dichtkante oder Dichtfläche kann auch als vorgeschaltete Drossel wirken. Eine Dichtfläche wirkt als Dichtkante mit flächiger Berührung. Die parallele Linienführung der Dichtfläche sorgt für eine konstante Kontaktspannung.The second sealing edge or sealing surface can fulfill a guiding function. The position of the sealing body is stabilized. The second sealing edge or sealing surface can also act as an upstream throttle. A sealing surface acts as a sealing edge with surface contact. The parallel lines of the sealing surface ensures a constant contact voltage.

Die erste und/oder eine weitere Dichtkante des Dichtkörpers könnte/n selbstschärfend ausgestaltet sein. Durch einen bei Hubbewegungen des Kolbens zwangsläufig auftretenden Abrieb wird vorteilhaft eine dauerhaft scharf definierte Dichtkante erhalten.The first and / or a further sealing edge of the sealing body could / self-sharpening configured. By an inevitably occurring during strokes of the piston abrasion is advantageously obtained a permanently sharply defined sealing edge.

Der Dichtkörper könnte als Zwei-Komponenten-Spritzgussteil ausgestaltet sein. Hierdurch kann ein erster Bereich eines einstückigen Dichtkörpers hart und/oder verschleissfest und ein zweiter Bereich duktil oder elastisch ausgebildet sein.The sealing body could be designed as a two-component injection molded part. As a result, a first region of a one-piece sealing body can be hard and / or wear-resistant and a second region can be ductile or elastic.

Vor diesem Hintergrund könnte der Dichtkörper eine Beschichtung aufweisen. Die Beschichtung ist vorzugsweise auf einer Dichtkante oder Dichtfläche aufgebracht. Bevorzugt könnte eine DLC(diamond-like carbon)-Schicht als Beschichtung, nämlich als Hartstoffbeschichtung, verwendet werden.Against this background, the sealing body could have a coating. The coating is preferably applied to a sealing edge or sealing surface. Preferably, a DLC (diamond-like carbon) layer could be used as a coating, namely as a hard material coating.

Der Dichtkörper könnte eine Hartstoffbeschichtung aufweisen, wobei der Hartstoff härter als der thermoplastische Kunststoff ist. Hierdurch kann der thermoplastische Kunststoff vor Abrieb geschützt werden.The sealing body could have a hard material coating, wherein the hard material is harder than the thermoplastic material. As a result, the thermoplastic material can be protected from abrasion.

Die erste oder weitere Dichtkante ist derart kippbar ausgebildet, dass sie bei einem Aufwärtshub oder Abwärtshub des Kolbens ihre Erstreckungsrichtung und damit die Kraft ändert, mit der sie in radialer Richtung an der Gegenlauffläche anliegt. Vorteilhaft wird hierdurch die in radialer Richtung wirkende Kraft und damit die Kontaktspannung in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung geändert. Besonders vorteilhaft wird ein gewolltes Verkippen des Dichtkörpers realisiert. Soweit am Dichtkörper eine Feder vorgesehen ist, bewegt diese sich aufgrund ihrer Massenträgheit nach oben oder unten und erhöht oder erniedrigt ihre Vorspannung.The first or further sealing edge is formed tiltable so that it changes their direction of extension and thus the force with which it rests in the radial direction on the mating surface during an upstroke or downstroke of the piston. Advantageously, this changes the force acting in the radial direction and thus the contact voltage as a function of the direction of movement. Particularly advantageous is a deliberate tilting of the sealing body realized. As far as a spring is provided on the sealing body, this moves due to their inertia up or down and increases or decreases their bias.

Der Dichtkörper könnte eine statische Dichtkante oder Dichtfläche aufweisen, die an einer dem oberen Totpunkt des Kolbens zugewandten Stirnfläche einer Nut im Kolben dichtend anliegt. Durch diese konkrete Ausgestaltung wird verhindert, dass Öl, welches durch die Rückführbohrungen in die Nut gelangt, gegen die Abstreifrichtung der ersten Dichtkante oder Dichtfläche in den Zwischenraum zwischen Kolben und Gegenlauffläche gelangt.The sealing body could have a static sealing edge or sealing surface, which bears sealingly against a top end point of the piston facing end face of a groove in the piston. This specific embodiment prevents oil, which passes through the return bores into the groove, against the stripping of the first sealing edge or sealing surface in the space between the piston and mating surface passes.

Der hier beschriebene Kolbenring könnte bevorzugt in Verbrennungsmotoren, Kolbenmaschinen, insbesondere Kolbenkraftmaschinen, oder Kompressoren verwendet werden. Vor diesem Hintergrund könnte der hier beschriebene Kolbenring bevorzugt in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Der Kolbenring wird vorteilhaft als Ölabstreifring und Verdichtungsring, nicht jedoch als Flammring verwendet. Vor dem Einbau kann die Form des Kolbenrings von der Ringform abweichen, nämlich streifenförmig oder spiralförmig sein.The piston ring described here could preferably be used in internal combustion engines, piston engines, in particular piston engines, or compressors. Against this background, the piston ring described here could be used preferably in motor vehicles. The piston ring is advantageously used as an oil scraper ring and compression ring, but not as a flame ring. Before installation, the shape of the piston ring may deviate from the ring shape, namely be strip-shaped or spiral.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen.There are now various possibilities for embodying and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, on the one hand to the subordinate claims, on the other hand, to refer to the following explanation of preferred embodiments of the invention with reference to the drawings.

In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.In conjunction with the explanation of the preferred embodiments of the invention with reference to the drawings, also generally preferred embodiments and developments of the teaching are explained.

Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

In der Zeichnung zeigenIn the drawing show

1 einen Kolben des Stands der Technik, in dem Kolbenringe aus Metall übereinander angeordnet sind, 1 a piston of the prior art in which piston rings of metal are arranged one above the other,

2 einen Kolben mit einem Kolbenring, der einen Dichtkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff aufweist, 2 a piston with a piston ring, which has a sealing body made of a thermoplastic,

3 einen Dichtkörper, der zwei Enden aufweist, die ineinandergreifen und bereichsweise auf Stoß aneinanderliegen, 3 a sealing body having two ends which engage in one another and abut one another in regions in abutment,

4 einen Kolben mit einem Kolbenring, der einen Dichtkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff aufweist, wobei sich der Dichtkörper mit einem Schenkel am Nutgrund des Kolbens federnd abstützt, 4 a piston with a piston ring, which has a sealing body made of a thermoplastic material, wherein the sealing body is resiliently supported with a leg on the groove bottom of the piston,

5 einen Kolben mit einem Kolbenring, der einen Dichtkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff aufweist, der an eine metallische Feder angespritzt ist, 5 a piston with a piston ring, a sealing body made of a thermoplastic Plastic, which is molded onto a metallic spring,

6 den Kolben gemäß 5 in einem anderen Hubzustand, wobei der Dichtkörper gegenüber der Position in 5 verkippt ist, 6 according to the piston 5 in a different lifting state, wherein the sealing body relative to the position in 5 is tilted,

7 einen Kolben mit einem Kolbenring, dessen Dichtkörper eine Dichtkante und eine axial dazu versetzte Dichtfläche aufweist, welche an der Gegenlauffläche des Zylinders anliegen, 7 a piston with a piston ring whose sealing body has a sealing edge and an axially offset sealing surface which abut the mating surface of the cylinder,

8 eine Draufsicht auf einen Dichtkörper, der zwei Enden aufweist, die als ineinandergreifende Haken ausgebildet sind und ein Schloss ausbilden, 8th a top view of a sealing body having two ends which are formed as interlocking hooks and form a lock,

9 eine vergrößerte Darstellung des Schlosses gemäß 8, 9 an enlarged view of the castle according to 8th .

10 einen Dichtkörper mit zwei aneinanderfügbaren Enden, der mit Spannrippen versehen ist, und 10 a sealing body with two adjoining ends, which is provided with ribs, and

11 eine vergrößerte Darstellung des Dichtkörpers gemäß 10. 11 an enlarged view of the sealing body according to 10 ,

Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention

1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Verbrennungsmotor des Stands der Technik. Der Verbrennungsmotor umfasst einen Kolben 1 und einen Zylinder 2, in welchem der Kolben 1 beweglich geführt ist, wobei dem Kolben 1 ein Kolbenring 3 zugeordnet ist, wobei der Kolbenring 3 einen in sich geschlossenen Dichtkörper 4 aufweist und wobei der Dichtkörper 4 eine erste Dichtfläche 5' aufweist, die an einer Gegenlauffläche 6 des Zylinders 2 radial vorgespannt angepresst ist. 1 shows a section of a combustion engine of the prior art. The internal combustion engine comprises a piston 1 and a cylinder 2 in which the piston 1 is movably guided, the piston 1 a piston ring 3 is assigned, wherein the piston ring 3 a self-contained sealing body 4 and wherein the sealing body 4 a first sealing surface 5 ' having, on a mating surface 6 of the cylinder 2 is pressed radially biased.

2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Verbrennungsmotor, der einen Kolben 1 und einen Zylinder 2 umfasst, in welchem der Kolben 1 beweglich geführt ist, wobei dem Kolben 1 ein Kolbenring 3 zugeordnet ist, wobei der Kolbenring 3 einen in sich geschlossenen oder zwei Enden umfassenden Dichtkörper 4 aufweist und wobei der Dichtkörper 4 eine erste Dichtkante 5 aufweist, die an einer Gegenlauffläche 6 des Zylinders 2 radial vorgespannt angepresst ist. Der Dichtkörper 4 ist aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt. 2 shows a section of an internal combustion engine, which is a piston 1 and a cylinder 2 includes, in which the piston 1 is movably guided, the piston 1 a piston ring 3 is assigned, wherein the piston ring 3 a self-contained or two ends comprehensive sealing body 4 and wherein the sealing body 4 a first sealing edge 5 having, on a mating surface 6 of the cylinder 2 is pressed radially biased. The sealing body 4 is made of a thermoplastic material.

Der Dichtkörper 4 ist intrinsisch federnd ausgebildet, wobei diesem keine separate Feder zugeordnet ist. Der Dichtkörper 4 weist vier sternförmig abragende Schenkel auf, wobei zwei Schenkel am Nutgrund 1a des Kolbens 1 anliegen und wobei zwei Schenkel an der Gegenlauffläche 6 anliegen.The sealing body 4 is intrinsically resilient, with this no separate spring is assigned. The sealing body 4 has four star-shaped protruding legs, with two legs at the bottom of the groove 1a of the piston 1 abut and with two legs on the mating surface 6 issue.

3 zeigt einen Dichtkörper 4, der an zwei Enden 4a, 4b zu einem Ring zusammengefügt ist, wobei die Enden 4a, 4b ineinander greifen. Die Enden 4a, 4b liegen bereichsweise auf Stoß aneinander und bilden dabei Spalte aus, die als Dehnungsausgleichsräume dienen. 3 shows a sealing body 4 that at two ends 4a . 4b assembled into a ring, with the ends 4a . 4b mesh. The ends 4a . 4b In some areas they abut on each other and form gaps which serve as expansion compensation spaces.

4 zeigt einen Kolbenring 3 mit einem Dichtkörper 4, der intrinsisch federnd ausgebildet ist, wobei diesem keine separate Feder zugeordnet ist. Der Dichtkörper 4 weist einen Schenkel auf, der am Nutgrund 1a des Kolbens 1 federnd anliegt, wobei eine Dichtkante 5 an der Gegenlauffläche 6 anliegt. 4 shows a piston ring 3 with a sealing body 4 , which is formed intrinsically resilient, with this no separate spring is assigned. The sealing body 4 has a leg on the bottom of the groove 1a of the piston 1 resiliently applied, with a sealing edge 5 on the mating surface 6 is applied.

4 zeigt, dass der Dichtkörper 4 eine statische Dichtfläche 10b aufweist, die an einer dem oberen Totpunkt des Kolbens 1 zugewandten Stirnfläche 1b einer Nut 1c im Kolben 1 dichtend anliegt. 4 shows that the sealing body 4 a static sealing surface 10b which is at a top dead center of the piston 1 facing end face 1b a groove 1c in the piston 1 sealingly rests.

5 zeigt ausschnittsweise einen Kolbenring 3 mit einem Dichtkörper 4, dem eine Feder 7 zugeordnet ist. Der Dichtkörper 4 ist vorzugsweise an die Feder 7 angespritzt. Die Feder 7 kann auch in den Dichtkörper 4 eingelegt oder eingerastet sein. 5 shows a detail of a piston ring 3 with a sealing body 4 which a spring 7 assigned. The sealing body 4 is preferably to the spring 7 molded. The feather 7 can also in the sealing body 4 be inserted or locked.

5 zeigt, dass der Dichtkörper 4 eine statische Dichtkante 10a aufweist, die an einer dem oberen Totpunkt des Kolbens 1 zugewandten Stirnfläche 1b einer Nut 1c im Kolben 1 dichtend anliegt. 5 shows that the sealing body 4 a static sealing edge 10a which is at a top dead center of the piston 1 facing end face 1b a groove 1c in the piston 1 sealingly rests.

6 zeigt ausschnittsweise einen Kolbenring 3 mit einem Dichtkörper 4, dem eine Feder 7 zugeordnet ist. Der Dichtkörper 4 ist vorzugsweise an die Feder 7 angespritzt. Die Feder 7 kann auch in den Dichtkörper 4 eingelegt oder eingerastet sein. Der Dichtkörper 4 ist gegenüber seiner Darstellung in 5 verkippt, insbesondere ist die Dichtkante 5 gegenüber ihrer Darstellung in 5 verkippt. 6 shows a detail of a piston ring 3 with a sealing body 4 which a spring 7 assigned. The sealing body 4 is preferably to the spring 7 molded. The feather 7 can also in the sealing body 4 be inserted or locked. The sealing body 4 is opposite to his representation in 5 tilted, in particular, the sealing edge 5 opposite to their representation in 5 tilted.

Die erste Dichtkante 5 ist derart kippbar ausgebildet, dass sie bei einem Aufwärtshub oder Abwärtshub des Kolbens 1 ihre Erstreckungsrichtung und damit die Kraft ändert, mit der sie in radialer Richtung an der Gegenlauffläche 6 anliegt.The first sealing edge 5 is formed tiltable so that they on an upward stroke or downward stroke of the piston 1 their extension direction and thus the force changes, with which they in the radial direction on the mating surface 6 is applied.

5 und 6 zeigen, dass im Dichtkörper 4 Rückführbohrungen 8 ausgebildet sind. 5 and 6 show that in the sealing body 4 Return holes 8th are formed.

7 zeigt einen Kolbenring 3 mit einem Dichtkörper 4, der neben der ersten Dichtkante 5 eine Dichtfläche 9 aufweist. Die Dichtfläche 9 kann auch als zweite Dichtkante ausgestaltet sein. Die erste Dichtkante 5 ist axial versetzt zur Dichtfläche 9 bzw. zweiten Dichtkante angeordnet. 7 shows a piston ring 3 with a sealing body 4 , which is next to the first sealing edge 5 a sealing surface 9 having. The sealing surface 9 can also be configured as a second sealing edge. The first sealing edge 5 is axially offset from the sealing surface 9 or second sealing edge arranged.

Die erste Dichtkante 5 und/oder eine weitere Dichtkante des Dichtkörpers 4 ist/sind selbstschärfend ausgestaltet.The first sealing edge 5 and / or another sealing edge of the sealing body 4 is / are made self-sharpening.

7 zeigt, dass der Dichtkörper 4 eine statische Dichtfläche 10b aufweist, die an einer dem oberen Totpunkt des Kolbens 1 zugewandten Stirnfläche 1b einer Nut 1c im Kolben 1 dichtend anliegt. 7 shows that the sealing body 4 a static sealing surface 10b has, at a the top dead center of the piston 1 facing end face 1b a groove 1c in the piston 1 sealingly rests.

8 zeigt einen Dichtkörper 4, der an zwei Enden 4a, 4b zu einem Ring zusammengefügt ist, wobei die Enden 4a, 4b ineinander greifen. Die Enden 4a, 4b sind jeweils als komplementär zueinander ausgebildete Haken ausgebildet. Die Haken liegen an ihren Schrägflächen aneinander. Dies ist in 9 vergrößert dargestellt. 8th shows a sealing body 4 that at two ends 4a . 4b assembled into a ring, with the ends 4a . 4b mesh. The ends 4a . 4b are each formed as complementary to each other formed hooks. The hooks are at their oblique surfaces together. This is in 9 shown enlarged.

10 zeigt einen Dichtkörper 4, der an zwei Enden 4a, 4b zu einem Ring zusammengefügt ist, wobei die Enden 4a, 4b ineinander greifen. Die Enden 4a, 4b sind jeweils als komplementär zueinander ausgebildete Haken ausgebildet. 10 shows a sealing body 4 that at two ends 4a . 4b assembled into a ring, with the ends 4a . 4b mesh. The ends 4a . 4b are each formed as complementary to each other formed hooks.

Auf der dem Nutgrund 1a zugewandten Seite des Dichtkörpers 4 sind bogenförmige Spannrippen 4c angeordnet. Die bogenförmigen Spannrippen 4c sind mit einem festen Ende 4d am Dichtkörper 4 angebunden und weisen unter Ausbildung eines Bogens ein freies Ende 4e auf. Die sich in radialer Richtung am weitesten erstreckenden Bogenbereiche der Spannrippen 4c liegen im montierten Zustand federnd am Nutgrund 1a des Kolbens 1 an.On the groove bottom 1a facing side of the sealing body 4 are arcuate ribs 4c arranged. The arched ribs 4c are with a firm ending 4d on the sealing body 4 tethered and have a free end to form a bow 4e on. The most radially extending in the radial direction arc areas of the ribs 4c lie in the mounted state resiliently on the groove base 1a of the piston 1 at.

11 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Dichtkörpers 4 gemäß 10. 11 shows an enlarged view of the sealing body 4 according to 10 ,

Der thermoplastische Kunststoff der Dichtkörper 4 der 2 bis 11 kann als Polyetheretherketon, Polyamidimid oder als Polyimid ausgestaltet sein.The thermoplastic of the sealing body 4 of the 2 to 11 may be configured as polyetheretherketone, polyamide-imide or as polyimide.

Die hier beschriebenen Kolbenringe 3 werden in einem Verbrennungsmotor verwendet. Hier müssen materialseitig große Relativgeschwindigkeiten und hohe Temperaturen bewältigt werden.The piston rings described here 3 are used in an internal combustion engine. Here, material-related high relative speeds and high temperatures must be mastered.

Es muss sowohl eine gute Ölabstreifwirkung als auch eine hohe Gasdichtheit bei geringem Kolbenringverschleiß gegeben sein.There must be both a good Ölabstreifwirkung and a high gas tightness with low piston ring wear.

Ein für diese Zwecke optimales Design des Dichtkörpers 4 bzw. Kolbenrings 3 läßt sich technisch und wirtschaftlich bestmöglich durch Verwendung eines thermoplastischen Kunststoffs erzeugen, da dieser eine hohe Formgebungsfreiheit ermöglicht.An optimal design of the sealing body for this purpose 4 or piston ring 3 can be technically and economically best possible by using a thermoplastic material, since this allows a high freedom of shaping.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die Patentansprüche verwiesen.With regard to further advantageous embodiments and developments of the teaching of the invention reference is made on the one hand to the general part of the description and on the other hand to the claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1936244 B1 [0005]

Claims

Internal combustion engine comprising a piston ( 1 ) and a cylinder ( 2 ), in which the piston ( 1 ) is movably guided, wherein the piston ( 1 ) a piston ring ( 3 ), wherein the piston ring ( 3 ) a self-contained or two ends ( 4a . 4b ) comprehensive sealing body ( 4 ) and wherein the sealing body ( 4 ) a first sealing edge ( 5 ) or sealing surface, which on a mating surface ( 6 ) of the cylinder ( 2 ) is pressed radially biased, characterized in that the sealing body ( 4 ) is made of a thermoplastic material.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the sealing body ( 4 ) is intrinsically resilient, with this no separate spring ( 7 ) assigned.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the sealing body ( 4 ) a feather ( 7 ), which in the sealing body ( 4 ) is inserted or engaged.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the sealing body ( 4 ) to a spring ( 7 ) is injected.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sealing body ( 4 ) at two ends ( 4a . 4b ) is assembled into a ring.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sealing body ( 4 ) at two ends ( 4a . 4b ) is assembled into a ring, the ends ( 4a . 4b ) mesh.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the sealing body ( 4 ) Return bores ( 8th ) are formed.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sealing body ( 4 ) a second sealing edge or sealing surface ( 9 ) having.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the first and / or a further sealing edge ( 5 ) of the sealing body ( 4 ) is designed self-sharpening / are.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the sealing body ( 4 ) is designed as a two-component injection molded part.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 10, characterized in that the sealing body ( 4 ) has a hard material coating, wherein the hard material is harder than the thermoplastic material.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 11, characterized in that the first or further sealing edge ( 5 ) is formed so tiltable that during an upstroke or downstroke of the piston ( 1 ) changes its extension direction and thus the force with which it moves in the radial direction on the mating surface ( 6 ) is present.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 12, characterized in that the sealing body ( 4 ) a static sealing edge ( 10a ) or static sealing surface ( 10b ) at a top dead center of the piston ( 1 ) facing end face ( 1b ) a groove ( 1c ) in the piston ( 1 ) sealingly.

Use of a piston ring which has a sealing body ( 4 ) made of a thermoplastic material, in internal combustion engines, piston engines, piston engines or compressors.