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Die Erfindung betrifft eine Schlauchfeder für einen Kolbenring, insbesondere einen Ölabstreifkolbenring, gebildet durch einen mit vorgebbarer Steigung gewickelten Draht, der in Umfangsrichtung gebogen und im Bereich seiner einander gegenüber liegenden Stoßenden zur Aufnahme eines Schlauchfeder-Verbinders vorgebbarer Umfangslänge vorgesehen ist.
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In heutigen Motoren werden vielfach Ölabstreifkolbenringe mit axialen Bauhöhen < 3 mm, insbesondere < 2,5 mm, eingesetzt. In praktischen Einsatzfällen wurden bei 3,0 mm hohen Ölabstreifkolbenringen zwecks besseren Gleitens und zur Verhinderung einer Federeingrabung ein Stück Teflonschlauch über die Feder gezogen, wobei der Schlauch im Stoßbereich des Grundkörpers des Ölabstreifkolbenrings positioniert wurde. Bei 2,0 mm hohen Ölabstreifkolbenringen ist dies aus Platzgründen nicht mehr möglich. In praktischen Untersuchungen mit 2,0 mm hohen Ölabstreifkolbenringen hat sich herausgestellt, dass die zum Einsatz gelangenden Schlauchfedern mit zu großer radialer Kraft an der Federnut des Ölabstreifkolbenrings anliegen, so dass sich die Wicklung der Feder im Bereich des Kolbenringstoßes stark in die Nut des Grundkörpers eingräbt. Daraus resultiert eine hohe Abnutzung, die schlussendlich zum Bruch der Schlauchfeder führt.
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Der
DE 1 095 060 ist eine Feder, insbesondere zum radialen Spannen von Ölabstreifkolbenringen, zu entnehmen, deren Windungen im vorgespannten Zustand ganz oder teilweise durch eine Lot- oder Klebschicht, gegebenenfalls unter Verwendung eines Zwischenglieds, verbunden sind, wobei die Lot- oder Klebschicht im eingebauten Zustand der Feder wieder lösbar ist. In die Feder ist ein Draht eingelegt, der mit einzelnen vorgespannten Windungen verbunden ist, wobei ein freies Drahtende in das ungespannte Federende als Verschluss eingreift.
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Die
DE 33 36 514 C1 offenbart eine schlauchförmige, etwa in Kreisform gebogene Druckfeder, mit einem in beide Stoßenden der Feder eingeführten Verbindungsstift, der etwa den gleichen Krümmungsradius wie die miteinander zu verbindenden Federbereiche aufweist, wobei der innere Windungsdurchmesser der Feder größer als der Durchmesser des Verbindungsstiftes ist. Beidseitig in Umfangsrichtung sind außerhalb des Verbindungsstiftes mit der Feder zusammenwirkende Anschlage angeordnet.
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Durch die
DE 296 05 647 U1 ist eine Schlauchfeder für Ölabstreifringe bekannt geworden. Die Schlauchfeder ist dreiteilig ausgeführt und besteht aus einem langen schraubenförmigen Federkörper, einem kurzen schraubenförmigen Federkörper und einem Drahtverbinder. Der lange und der kurze schraubenförmige Federkörper weisen unterschiedliche Windungssteigungen auf und sind aus einem Federstahl vorgebbarer chemischer Zusammensetzung hergestellt.
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In der
DE 10 2010 023 877 A1 wird ein Kolbenring für einen Kolben einer Hubkolbenmaschine beschrieben, bei welchem ein Grundkörper mit einem als Schlauchfeder ausgebildeten Spreizelement in Wirkverbindung steht. Die Stoßenden des Spreizelements sind über ein den Schlitz des Ringelements in Umfangsrichtung überbrückendes Verschleißschutzelement voneinander beabstandet, wobei der Abstand der Stoßenden des Spreizelements in Umfangsrichtung größer ausgebildet ist als der Schlitz des Ringelements.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere für Kolbenringe mit einer axialen Bauhöhe < 3 mm, insbesondere < 2,5 mm, eine Lösung bereit zu stellen, bei welcher sich die Wicklung der Schlauchfeder nicht mehr so stark in den Stoßbereich des Grundkörpers eingrabt, so dass ein geringerer Federverschleiß über die Standzeit gesehen, gegeben ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der im Stoßbereich des Kolbenrings befindliche Abschnitt des Schlauchfeder-Verbinders mit einer von der in diesem Umfangsbereich der Schlauchfeder gegebenen Umfangskrümmung abweichenden Kontur versehen ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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In Folge der gewollt unterschiedlichen Umfangskrümmungen des vorteilhafterweise aus Draht bestehenden Schlauchfeder-Verbinders relativ zur umgebenden Umfangskontur des Schlauchfederelements kann nun insbesondere im Stoßbereich des Ölabstreifkolbenrings eine Reduzierung der radialen Anpresskraft des Schlauchfederelements gezielt herbeigeführt werden.
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Der Abschnitt des Schlauchfeder-Verbinders im Stoßbereich des Kolbenrings weist vorteilhafterweise einen größeren Durchmesser als die Schlauchfeder auf, so dass die Endbereiche der Schlauchfeder mit reduzierter Radialkraft an die Nutwand des Kolbenrings angepresst werden.
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Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass der Abschnitt des Schlauchfeder-Verbinders im Stoßbereich etwa geradlinig verläuft. Hierdurch werden gleichartige Vorteile, wie bei der ersten Alternative erzielt.
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Bei beiden Varianten wird gegenüber dem Stand der Technik eine erhöhte Standzeit der Schlauchfeder herbeigeführt.
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Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schlauchfeder sieht vor, dass einer der Endbereiche des Schlauchfeder-Verbinders in Wirkverbindung mit einem zugehörigen Windungsabschnitt der Schlauchfeder steht, während der andere Endbereich über eine vorgebbare Umfangslänge frei innerhalb des Wicklungsquerschnitts der Schlauchfeder bewegbar ist. Der Krümmungsradius des frei bewegbaren Bereichs des Schlauchfeder-Verbinders soll hierbei im Wesentlichen dem Krümmungsradius der Schlauchfeder in diesem Umfangsabschnitt entsprechen, damit ein einfaches Einbringen dieses Endbereichs in die Schlauchfeder gegeben ist.
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Von besonderem Vorteil ist, wenn die Umfangslänge des frei bewegbaren Bereichs des Schlauchfeder-Verbinders > 30° außerhalb des Kolbenringstoßes, d. h. in Umfangsrichtung des Schlauchfederelements gesehen, beträgt. Je nach Ausführung des Ölabstreifkolbenrings kann der frei bewegbare Bereich > 60° außerhalb des Kolbenringstoßes vorgesehen werden. Dieser verlängerte Abschnitt des Schlauchfeder-Verbinders dient hierbei als Bewehrung und kann den bisher extremen Verschleiß an den Federenden abschwächen bzw. ganz verhindern.
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Bisherige Ausführungsformen von Schlauchfederelementen, bei welchen die Schlauchfeder bereichsweise mit unterschiedlichen Steigungen gewickelt wurde, können hierbei ebenfalls entfallen, so dass ein Draht mit gleicher Steigung gewickelt werden kann und demzufolge eine weiche Feder gegeben ist.
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Dies schließt sich jedoch nicht aus, dass für bestimmte Kolbenringausführungen auch eine von der gleichmäßigen Wicklung des Drahtes abweichend Wickelkontur zum Einsatz gelangt.
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Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß ist die Schlauchfeder allgemein einsatzbar für geschlitzte Ringe, wie z. B. Kolbenringe für Brennkraftmaschinen, mit einer axialen Bauhöhe < 3 mm, insbesondere < 2,5 mm, bevorzugt ist sie einsetzbar für Ölabstreifringe.
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Die erfindungsgemäße Schlauchfeder wird einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß so in Wirkverbindung mit dem jeweiligen Ölabstreifring gebracht, dass der konturveränderte Abschnitt des Schlauchfeder-Verbinders im Stoßbereich des Ölabstreifkolbenrings angeordnet ist.
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Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
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1 Prinzipskizze eines als Dachfasenring ausgebildeten Ölabstreifkolbenrings samt erfindungsgemäßer Feder;
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2 Einzeldarstellung der zum Einsatz gelangenden Schlauchfeder;
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3 und 4 unterschiedliche Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Schlauchfeder samt Schlauchfeder-Verbinder.
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1 zeigt einen Ölabstreifkolbenring 1, in diesem Beispiel bestehend aus einem Dachfasenring, der in Wirkverbindung mit einer Schlauchfeder 2 steht. Der Ölabstreifkolbenring 1 weist einen Stoß 3 auf. Die Schlauchfeder 2 wurde in diesem Beispiel aus einem Draht mit gleich bleibender Steigung gewickelt, wobei die Schlauchfeder 2 anschließend in Umfangsrichtung gebogen wurde. Alternative Wickeltechniken, wie zuvor beschrieben, sind, in Abhängigkeit vom Anwendungsfall, ebenfalls möglich. Zur Überbrückung des hier nicht erkennbaren Abstands zwischen den einander gegenüberliegenden Stoßenden 2', 2'' der Schlauchfeder 2 kommt ein Schlauchfeder-Verbinder 4 vorgebbarer Umfangslänge zum Einsatz, der im Bereich eines seiner Enden 5 einen radial nach innen weisenden hakenförmigen Ansatz 6 beinhaltet, mit welchem er in einen zugehörigen Windungsabschnitt 7 der Schlauchfeder 2 in verhakender Weise einbringbar ist. Die Stoßenden 2', 2'' sind etwa 180° zum Stoß 3 des Kolbenrings 1 vorgesehen.
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Wie bereits eingangs ausgeführt, wurden für Ölabstreifkolbenringe 1 mit Bauhöhen von etwa 3 mm im Bereich des Stoßes 3 des Ölabstreifkolbenring 1 Teflonschläuche eingesetzt, um ein Eingraben der Schlauchfeder 2 im stoßnahen rückwärtigen Teil 3', 3'' des Ölabstreifkolbenrings 1 zu verhindern. Dies ist bei Ölabstreifkolbenringen 1 mit einer axialen Bauhöhe von < 2,5 mm, insbesondere < 2 mm, aus Platzgründen nicht mehr realisierbar, so dass hier eine andere technische Lösung vonnöten ist, um ein Eingraben der Schlauchfeder 2 in den Bereichen 3', 3'' zu verhindern und gleichzeitig einen wachsenden Federverschleiß des Stoßbereich 3'‚ 3'' des Ölabstreifkolbenrings 1 zu minimieren.
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2 zeigt als Einzeldarstellung die Schlauchfeder 2 samt Schlauchfeder-Verbinder 4 gemäß 1. Angedeutet sind die einander gegenüberliegenden Stoßenden 2', 2'' der Schlaufeder 2. Im Bereich des nur angedeuteten Kolbenringstoßes 3 soll nun eine Störungslinie des Federkreises des Schlaufeder-Verbinders 4 eingestellt werden, wie in den Folgefiguren näher erläutert wird.
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Die 3 und 4 zeigen die bereits angesprochenen Störungslinien des Federkreises des Schlauchfeder-Verbinders 4, um ein unerwünschtes Eingraben der Schlauchfeder 2 im Stoßbereich 3', 3'' (1) des Ölabstreifkolbenrings 1 weitestgehend zu verhindern.
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In 3 ist der als Draht ausgebildete Schlauchfeder-Verbinder 4 angedeutet. Im linken Teil der 2 weist der Schlauchfeder-Verbinder 4 im kritischen Bereich des Kolbenrings 1 einen im Wesentlichen nach Art einer Sehne ausgebildeten geradlinig verlaufenden Abschnitt 8 auf. Wie bereits in 1/2 dargestellt, steht der eine Endbereich 5 des Schlauchfeder-Verbinders 4 über den hakenförmigen Ansatz 6 mit dem Windungsabschnitt 7 in Wirkverbindung.
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4 zeigt eine alternative Ausgestaltungsform des Erfindungsgegenstandes. Im linken Bild der 4 ist erkennbar, dass der Abschnitt 8 des Schlauchfeder-Verbinders 4 einen vom Krümmungsradius der Schlauchfeder 2 abweichenden Krümmungsradius aufweist. Die Grundstruktur des Schlauchfeder-Verbinders 4 entspricht derjenigen der 3. Der Abschnitt 8 ist abweichend zu 3 mit einem Bogenradius > Federradius versehen. Der nicht mit Hakenelementen versehene freie Endbereich 9 des Schlauchfeder-Verbinders 4 soll sich in diesem Beispiel, ausgehend von dem in 1 dargestellten Kolbenringstoß 3, über eine Umfangslänge > 30° der Schlauchfeder 2 erstrecken, wobei der Endbereich 9 im Einbauzustand des in 1 dargestellten Kolbenrings 1 einen etwa gleichen Krümmungsradius wie die Schlauchfeder 2 aufweist.
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Wie aus den 1 bis 4 erkennbar ist, hat der Schlauchfeder-Verbinder 4 relativ zur ihn aufnehmenden Schlauchfeder 2 eine Umfangslänge > 210°.
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Die Übertragung der rechten Bilder der 3 und 4 auf 1 zeigt, dass die jeweilige Störungslinie des Federkreises des Schlauchfeder-Verbinders 4 gemäß 3 oder 4 im Stoßbereich 3 des Ölabstreifkolbenrings 1 liegt. Durch diese Maßnahme kann verhindert werden, dass sich die Schlauchfeder 2 im Bereich 3', 3'' des Kolbenringstoßes 3 stark in die in 1 nur angedeutete rückwärtige Nut 10 (1) des Ölabstreifkolbenrings 1 eingrabt. Durch diese Maßnahme kann ein erhöhter Verschleiß der Schlauchfeder 2 im Stoßbereich 3', 3'' sicher verhindert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1095060 [0003]
- DE 3336514 C1 [0004]
- DE 29605647 U1 [0005]
- DE 102010023877 A1 [0006]
