DE102015008471B4

DE102015008471B4 - Ölabstreifkolbenring

Info

Publication number: DE102015008471B4
Application number: DE102015008471.2A
Authority: DE
Inventors: Hans-Rainer Brillert; Jörn Pröpper
Original assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2015-07-02
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2035-07-03
Also published as: DE102015008471A1

Abstract

Ölabstreifkolbenring, gebildet durch einen, in Umfangsrichtung gesehen, axial gewellten Metallstreifen (1), insbesondere ein Stahlband, wobei sich die einander gegenüberliegenden Endbereiche (7,8) des gewellten Metallstreifens (1) im Einbauzustand des Kolbenrings aneinander abstützen, dergestalt, dass eine radial wirkende Kraft auf eine gegenüberliegende Gleitfläche (11) erzeugbar ist, wobei das Stahlband (1) zumindest im Bereich einer seiner Längskanten (2) mit einem balligen Profil (3) versehen ist, und wobei zumindest die die Lauffläche (6) bildenden Wellenberge (4) und Wellentäler (5) mit einer Beschichtung versehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ölabstreifkolbenring, gebildet durch einen, in Umfangsrichtung gesehen, axial gewellten Metallstreifen, insbesondere ein Stahlband.
Zum Abstreifen und zur Dosierung des Schmieröls eines Verbrennungsmotors sind verschiedene Ausführungen von Kolbenringen bekannt. Weit verbreitet sind so genannte mehrteilige Ringe, die aus einer Feder und einem oder mehreren Stahlbandringen bestehen.
Beispielhaft sei auf die DE 25 57 721 B1 sowie die DE 27 09 176 A1 verwiesen. Erstgenannte Druckschrift offenbart einen axial und radial spannenden Spreizfederring für Ölabstreifkolbenringe, bestehend aus einem durch Wellen und/oder Einschnitte in Umfangsrichtung federnd gemachten, sich mit beiden Stoßenden gegeneinander abstützenden profilierten Metallband, welches im Bereich einer Flanke axiale und radiale Tragflächen zur Aufnahme mindestens eines bandförmigen Abstreifrings aufweist. Nahe der anderen Flanke am Ringumfang sind verteilt mehrere, radial nach außen hervortretende, im Einbauzustand an der Zylinderwand anliegende und durch größere Spülkanäle voneinander getrennte, Vorsprünge vorgesehen.
Bei hohen Tangentialkräften derartiger Ölabstreifsysteme und geringen axialen Nutspielen im Kolben werden die Stahlbandringe axial mit deutlichen Kräften an die Nutflanken des Kolbens angedrückt. Dieser Effekt wirkt durchaus positiv, um ein Umströmen des Ringsystems mit Schmieröl im Schub-Zug-Betrieb und damit den Ölverbrauch unter diesen speziellen Randbedingungen zu minimieren. Wird jedoch diese Anpresskraft zu hoch, sei es durch hohe Federkräfte, große Stützfüßchenwinkel oder extrem kleine axiale Nutspiele, besteht die Gefahr, dass der obere an die obere Kolbennutflanke angepresste Stahlbandring das System gegen Gasfluss abdichtet. In der Folge können daraus unterschiedliche negative Randerscheinungen auftreten. Beobachtet werden starke Verkokung des oberen Kolbenbereichs oder Ringbrüche der oberen Kolbenringe durch eine gestörte Ringdynamik.
Die US 2,333,457 A offenbart einen Ölabstreifkolbenring bestehend aus einem einzelnen Metallstreifen, der zur Bildung von Ölabstreifkanten mit einem u.a. mäanderförmig verlaufenden Profil versehen ist.
Durch die US 1,957,927 A ist ein ebenfalls aus einem Metallstreifen bestehender Ölabstreifkolbenring bekannt geworden, der in Umfangsrichtung gesehen, mit einem U-förmigen Profil ausgebildet wird, das im Einbauzustand komprimiert wird, so dass eine durchgehende Ölabstreifkante gebildet wird.
In ähnlicher Weise beschreibt die US 2,267,366 A einen Ölabstreifkolbenring, gebildet aus einem profilierten Metallstreifen, der im oberen Bereich eine verdickte umlaufende Ölabstreifkante beinhaltet und im unteren Bereich mit Schlitzen versehen ist.
Der DE 10 2007 057 958 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings sowie ein Kolbenring zu entnehmen. Der Kolbenring für einen Verbrennungsmotor wird gebildet aus einem flachen Metallfederband welches Abschnitte aufweist, die durch einen Steg verbunden und zu einem radial nach außen offenen U-förmigen Querschnitt gebogen sind sowie Mantelflächen zum tribologischen Kontakt mit einer Zylinderlauffläche aufweisen. Die Mantelfläche eines jeden Abschnitts ist im Querschnitt abgeschrägt gestanzt ausgebildet.
Der DE 27 20 501 A1 ist ein Ölabstreifring zur Anordnung in einer Nut eines in einer Zylinderbohrung einer Brennkraftmaschine beweglichen Kolbens zu entnehmen. Der Ölabstreifring ist gekennzeichnet durch einen geschlitzten ringförmigen Stahlstreifen mit einer im Wesentlichen U-förmigen Querschnittsform und einem Paar Seitenwandteilen sowie einem Zwischenwandteil, die einen einwärts geöffneten Kanal bilden, wobei der Ring an seinem Außenumfang eine Zylinderfläche zum ölabstreifenden Zusammenwirken mit der Zylinderbohrung und wobei die zylindrische Fläche am Scheitel erster und zweiter sich verjüngender radial auswärts stehender Teile des Streifens liegt, die von dem Zwischenwandteil abstehen und Ölabstreifränder bilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach bauenden Ölabstreifkolbenring bereitzustellen, der die vorab dargelegten Nachteile nicht mehr aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen, in Umfangsrichtung gesehen, axial gewellten Metallstreifen, insbesondere ein Stahlband, wobei sich die einander gegenüberliegenden Endbereiche des gewellten Metallstreifens im Einbauzustand des Kolbenrings aneinander abstützen, dergestalt, dass eine radial wirkende Kraft auf eine gegenüberliegende Gleitfläche erzeugbar ist, wobei das Stahlband zumindest im Bereich einer seiner Längskanten mit einem balligen Profil versehen ist, und wobei zumindest die die Lauffläche bildenden Wellenberge und Wellentäler mit einer Beschichtung versehen sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Vorgeschlagen wird somit ein einteiliger Ölabstreifkolbenring, der nur aus einem axial gewellten und auf etwas größer als Nenndurchmesser gerundeten Metallstreifen (Stahlband) besteht, der sich an seinen Enden gegenseitig abstützt und bei Einbau in den zylinderoffenen Durchmesser zusammengedrückt wird und somit eine radial wirkende Kraft auf die gegenüberliegende Gleitfläche, insbesondere eine Zylinderwand, ausübt. Gegenüber dem Stand der Technik wird somit ein Ölabstreifkolbenring gebildet, bei welchem Abstreifring und Feder ein und dasselbe Bauteil darstellen.
Das zum Einsatz gelangende Stahlband kann zur Bildung einer umlaufenden Lauffläche mit einem Profil versehen werden. Bedarfsweise kann dieses Profil ballig ausgeführt sein.
Jede andere Kontur ist jedoch ebenfalls denkbar, um eine Optimierung der Ölabstreifwirkung herbeizuführen.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Konstruktion ist, dass zum einen eine Abdichtung der Ringflanke wirkungsvoll verhindert wird und zum anderen, dass ein stoßspielfreier Ölabstreifkolbenring entsteht.
Die Wellenform kann, einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, durch Umformung in einem geeigneten Zahnradpaar erzeugt werden.
Um eine saubere Anlage der Ring- bzw. Federenden aneinander zu erhalten, werden die Enden, abweichend von der Wellenform, in eine geeignete Kontaktfläche geformt.
Je nach Einsatz des erfindungsgemäßen Kolbenrings kann es sinnvoll sein, zumindest die die Lauffläche bildenden Wellenberge und Wellentäler mit einer Nitrierschicht und/oder einer verschleißfesten Schicht zu versehen. Hier bieten sich Chromschichten genauso an, wie beispielsweise PVD- oder CVD-Schichten.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:

1 Prinzipskizze eines Metallstreifenmaterials zur Herstellung des erfindungsgemäßen Ölabstreifkolbenrings;
1a Prinzipskizze des erfindungsgemäßen gewellten Ölabstreifkolbenrings;
2 Prinzipskizze eines Kolbens mit darin eingebrachtem Ölabstreifkolbenring gemäß 1.

1 zeigt zwei graphische Darstellungen. Die eine graphische Darstellung offenbart einen Metallstreifen 1 (Stahlband), der im Bereich einer seiner Längskanten 2 mit einem Profil 3 versehen ist. Dieses Profil 3 soll in diesem Beispiel als balliges Profil ausgebildet sein, kann jedoch auch andere Konturen aufweisen, mittels welcher die Ölabstreifleistung beeinflusst werden kann.
1a zeigt den Metallstreifen 1 gemäß 1, der mittels geeigneter Zahnradpaare (nicht dargestellt) in eine axiale Wellenform umgeformt wurde. Erkennbar sind Wellenberge 4 und Wellentäler 5. Die Lauffläche ist mit dem Bezugszeichen 6 versehen und wird gebildet durch die gewellte Kontur und die Dicke des Metallstreifens 1. Bedarfsweise kann die Lauffläche 6 mit einer verschleißfesten Schicht versehen werden. Selbige kann durch Verchromung, Nitrieren oder Aufdampfen (PVD, CVD) erzeugt werden.
Im Bereich der Wellenberge 4, respektive Wellentäler 5 des Metallstreifens 1, sind Kontaktflächen 7,8 (Endbereiche) gebildet, die im Einbauzustand aneinander anliegen und sich gegenseitig abstützen. Die einander gegenüberliegenden Kontaktflächen 7,8 können hierbei geradlinig oder geneigt verlaufen.
2 zeigt als Prinzipskizze einen Einbauzustand des erfindungsgemäßen Ölabstreifkolbenrings. Angedeutet ist ein Kolben 9 sowie eine, diesem radial gegenüberliegende Zylinderlaufbuchse 10. Der wellenförmig ausgebildete Ölabstreifkolbenring ist im Querschnitt dargestellt, wobei die Schraffierung ein Wellental 5 darstellt. Ebenfalls erkennbar ist die ballige Profilierung 3, die, wie zu 1 angesprochen, bedarfsweise mit einer verschleißfesten Schicht versehen sein kann.
Der erfindungsgemäße Ölabstreifkolbenring besteht somit aus einem axial gewellten und auf etwas größer als Nenndurchmesser gerundetem Metallstreifen 1, der sich an seinen Kontaktflächen (1a) gegenseitig abstützt und bei Einbau in den Zylinder 10 auf Nenndurchmesser zusammengedrückt wird, so dass er eine radial wirkende Kraft auf die Zylinderwand 11 ausübt. Vorteilhaft an diesem erfindungsgemäßen Ölabstreifkolbenring ist, dass zum einen eine Abdichtung der oberen Ringflanke 12 wirkungsvoll verhindert und zum anderen, ein stoßspielfreier Ölabstreifkolbenring gebildet wird.

Claims

Ölabstreifkolbenring, gebildet durch einen, in Umfangsrichtung gesehen, axial gewellten Metallstreifen (1), insbesondere ein Stahlband, wobei sich die einander gegenüberliegenden Endbereiche (7,8) des gewellten Metallstreifens (1) im Einbauzustand des Kolbenrings aneinander abstützen, dergestalt, dass eine radial wirkende Kraft auf eine gegenüberliegende Gleitfläche (11) erzeugbar ist, wobei das Stahlband (1) zumindest im Bereich einer seiner Längskanten (2) mit einem balligen Profil (3) versehen ist, und wobei zumindest die die Lauffläche (6) bildenden Wellenberge (4) und Wellentäler (5) mit einer Beschichtung versehen sind.
Ölabstreifkolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die die Lauffläche (6) bildenden Wellenberge (4) und Wellentäler (5) nitriert, bedarfsweise mit einer verschleißfesten Schicht versehen sind.
Ölabstreifkolbenring nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die axiale Wellenform durch Umformung in einem Zahnradpaar erzeugbar ist.