DE102015008472B3

DE102015008472B3 - Ölabstreifkolbenring

Info

Publication number: DE102015008472B3
Application number: DE102015008472.0A
Authority: DE
Inventors: Frank Nathem; Reinhard Laumeyer; Johann Riedl
Original assignee: Federal Mogul Friedberg GmbH
Current assignee: Federal Mogul Friedberg GmbH
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2015-07-02
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2035-07-03

Abstract

Ölabstreifkolbenring, mit einem zumindest einteiligen ringförmigen Federsystem, das, in Umfangsrichtung gesehen, ein etwa wellenförmig verlaufendes Profil vorgebbarer Wandstärke aufweist, sowie mindestens zwei damit in Wirkverbindung stehende axial beabstandete Lamellenringe, wobei zumindest Teilbereiche der radial außen gelegenen Umfangsabschnitte des Federsystems Abstreifbereiche für Öl bilden, während die radial äußeren Umfangsbereiche der Lamellenringe nicht zum Abstreifen von Öl, vielmehr radial gegenüber den ölabstreifenden Umfangsabschnitten des Federsystems, zurückgesetzt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ölabstreifkolbenring.
Zum Abstreifen und zur Dosierung des Schmieröls eines Verbrennungsmotors sind verschiedene Ausführungen von Kolbenringen bekannt. Weit verbreitet sind sog. mehrteilige Ringe, die aus einer Feder und einem oder mehreren Stahlbandringen (Lamellen) 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.
Der DE 38 14 769 A1 ist ein Kolbenring zu entnehmen, mit zwei parallel und mit Abstand zueinander angeordneten Stahlbandringen, zwischen denen ein vorgespannter Ölabstreifring angeordnet ist, sowie mit einer, die beiden Stahlbandringe radial gegen die Innenwand eines Zylinders eines Verbrennungsmotors pressenden Expanderfeder.
Die DE 22 21 860 A offenbart einen zweiteiligen Ölabstreifring, beinhaltend ein Federelement sowie einen Lamellenring, der sich an Stützelementen des Federelements radial abstützt. Sowohl der Lamellenring als auch radial gerichtete Teile des Federsystems werden zum Abstreifen von Öl herangezogen.
Durch die GB 560 783 A ist ein ähnliches Federsystem bekannt geworden, beinhaltend zwei Lamellenringe sowie ein Federsystem, wobei auch hier ein Radialschenkel des Federsystems zum Abstreifen von Öl mitverwendet wird.
In der GB 545 856 A wird ein durch zwei ineinander gesteckte Metallstreifen gebildetes Ölabstreifkolbenringsystem beschrieben, bei welchem keine Lamellenringe vorgesehen sind, vielmehr die radialen Flächenanteile der Metallstreifen zum Ölabstreifen herangezogen werden.
Die US 2006/0049583 A1 offenbart einen Ölabstreifkolbenring, beinhaltend ein Federsystem sowie mindestens zwei damit in Wirkverbindung stehende Lamellen. Bei Einsatz von mehreren axial übereinanderliegenden Lamellen sind die Stöße versetzt zueinander vorgesehen.
Durch die US 2002/0070507 A1 ist ein Ölabstreifkolbenring bekannt geworden, der ein im Querschnitt etwa U-förmiges Profil aufweist. Die Radialschenkel des U-Profils liegen an einer Zylinderwand an.
Die US 2 263 756 A beschreibt einen mehrteiligen Ölabstreifkolbenring, gebildet durch mehrere Metallstreifen, die in Umfangsrichtung zusammengefaltet sind dergestalt, dass Bereiche einzelner Metallstreifen an einer Zylinderwand anliegen und zum Ölabstreifen herangezogen werden, während andere Bereiche radial zurückgesetzt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach bauenden, mehrteiligen Ölabstreifkolbenring bereitzustellen, bei welchem abgestreiftes Öl gezielt in radialer Richtung abtransportiert werden kann und es somit zu einer Vergleichmäßigung der Ölfilmdicke an einer Gegenlauffläche kommt und somit eine Reduzierung des Verschleißes, des Ölverbrauchs und der Reibleistung im Motor erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Voreilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch diese konstruktive Ausgestaltungsform kommen nicht mehr – wie beim Stand der Technik – die Lamellenringe als Abstreifelemente zum Einsatz, vielmehr werden hier die wellenförmig verlaufenden Wandabschnitte des Federsystems verwendet. Durch diese Maßnahme wird ein großer Querschnitt gebildet, durch welchen Öl radial in Richtung der im Kolben vorgesehenen Nuten, respektive Bohrungen, in den Kurbelraum transportiert werden kann.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß kann das Federsystem aus zwei wellenförmig ausgebildeten Metallstreifen bestehen, die bedarfsweise axial übereinander angeordnet sind, oder aber ineinander gesteckt werden.
Die freien Endbereiche des Federsystems stützen sich im Einbauzustand des Kolbenrings aneinander ab.
Damit die Lamellenringe keinen Kontakt mit der gegenüberliegenden Zylinderwand erhalten, stützen sie sich abstreifseitig an dort vorgesehenen Stützelementen des Federsystems ab.
Je nach Ausgestaltung des Federsystems werden die Stützelemente für die Lamellenringe durch Wellentäler, respektive Wellenberge, gebildet.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß können die zum Ölabstreifen vorgesehenen Umfangsabschnitte des Federsystems mit einem Profil versehen werden. Hierbei kann die die Abstreifkante bildende Wanddicke der Wellentäler, respektive Wellenberge, des Federsystems bedarfsweise weitestgehend ballig ausgebildet werden.
Von Vorteil kann je nach Einsatz des Ölabstreifkolbenrings sein, zumindest die Abstreifbereiche bildenden Abschnitte zu beschichten und/oder zu nitrieren. Hier bieten sich beispielsweise Chromschichten bzw. PVD- oder CVD-Schichten an.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
1–4 Beispielhafte Abbildungen erfindungsgemäßer Ölabstreifkolbenringe;
5 Darstellung eines vierteiligen Ölabstreifkolbenrings;
6 Darstellung eines fünfteiligen Ölabstreifkolbenrings;
7 Darstellung eines dreiteiligen Federsystems mit variablem Scheitelpunkt.
Die 1–4 zeigen beispielhafte Abbildungen erfindungsgemäßer Ölabstreifkolbenringe.
1 zeigt ein einteiliges wellenförmig ausgebildetes Federsystem 1, das in Wirkverbindung mit zwei Lamellenringen 2, 3 steht. Das Federsystem 1 wurde aus einem Metallstreifen in die dargestellte Wellenform gewickelt und weist eine vorgebbare Wandstärke d auf. Das Federsystem 1 wird gebildet durch Wellenberge 4, sowie Wellentäler 5. Die radial nach außen weisenden Umfangsabschnitte (Wandstärke d) des Federsystems 1 bilden Abstreifbereiche für Öl, die an einer hier nicht dargestellten, das Federsystem 1 umschließenden Zylinderwand, zur Anlage kommen. Bedarfsweise können diese Abstreifbereiche nitriert und/oder mit einer verschleißfesten Schicht versehen sein. Die Lamellenringe 2, 3 sind gegenüber den Umfangsabschnitten d radial zurückgesetzt, d. h. sie kommen nicht mit der gegenüberliegenden Zylinderwand in Berührung, stützen sich vielmehr an aus dem Federsystem 1 herausgeformten radial äußeren Stützelementen 6, 7 ab. Das mit einem Spalt 10 versehene Federsystem 1 weist Endbereiche 8, 9 auf, die sich im Einbauzustand aneinander abstützen.
2 zeigt die Darstellung gemäß 1, wobei die obere Lamelle 2 nicht erkennbar ist. Dargestellt ist das Federsystem 1, die untere Lamelle 3 sowie die oberen Stützelemente 6 des Federsystems 1 und ebenfalls erkennbar sind die Endbereiche 8, 9 des Federsystems 1.
3 zeigt eine Alternative zu 1. Das Federsystem 1' wird gebildet durch zwei ineinander gesteckte Metallstreifen 11, 12, die eine sog. Doppelwelle bilden. Auch hier sind Lamellenringe 2, 3 gegeben, die an aus den Metallstreifen 11, 12 herausgeformten radial äußeren Stützelementen 6, 7 zur Anlage kommen.
4 zeigt eine weitere Alternative zu 3. Das hier dargestellte Federsystem 1'' wird gebildet durch zwei einzelne wellenförmig gebogene Metallstreifen 13, 14. Auch hier sind obere und untere Lamellenringe 2, 3 gegeben. Damit sich die Wellenberge, respektive Wellentäler, im Betriebszustand des Ölabstreifkolbenrings nicht ineinander verhaken, ist zwischen den Metallstreifen 13, 14 ein weiterer Lamellenring 15 vorgesehen, dessen wesentliche Funktion die eines Abstandshalters ist. Der konstruktive Aufbau des Federsystems 1'' entspricht den vorangegangenen Figuren.
5 ist ähnlich 3 zu werten. Auch hier ist ein vierteiliger Ölabstreifkolbenring gegeben, beinhaltend ein Federsystem 1', gebildet durch ineinander gesteckte wellenförmig gebogene Metallstreifen 11, 12 sowie zwei Lamellenringe 2, 3. Das Federsystem 1' kommt an einer nicht dargestellten gegenüberliegenden Gegenlauffläche zur Anlage, während die Lamellenringe 2, 3 gegenüber der Gegenlauffläche radial zurückgesetzt sind. Ebenfalls erkennbar sind die oberen und unteren Stützelemente 6, 7 des Federsystems 1', an welchen sich die Lamellenringe 2, 3 radial abstützen.
6 zeigt einen fünfteilig ausgebildeten Ölabstreifkolbenring, der ähnlich 4 aufgebaut ist. Erkennbar sind die wellenförmig gebogenen Metallstreifen 13, 14, der obere und der untere Lamellenring 2, 3 sowie der einen Abstandshalter bildende Lamellenring 15.
7 zeigt eine weitere Alternative zu den 1–4. Erkennbar sind drei ineinander liegende, ein Federsystem 1''' bildende Metallstreifen 16, 17, 18, die in Umfangsrichtung aus geradlinig 19 und gewellt verlaufenden Abschnitten 20 gebogen sind.
Die Metallstreifen 16, 18 sind gleich ausgebildet, wobei in dieser Figur der besseren Übersicht halber nur ein einzelnes Element in Verbindung mit einem Stützelement 17 dargestellt ist. Der weitere Metallstreifen 18 würde in Umfangsrichtung versetzt in den Metallstreifen 16 eingesetzt, wobei gewellt verlaufende Abschnitte 20 des einen Metallstreifens 18 mit geradlinig verlaufenden Bereichen 19 des anderen Metallstreifens 16 korrespondieren.

Claims

Ölabstreifkolbenring, mit einem mindestens einteiligen ringförmigen Federsystem (1, 1', 1'', 1'''), das, in Umfangsrichtung gesehen, ein etwa wellenförmig verlaufendes Profil vorgebbarer Wandstärke (d) aufweist, sowie mindestens zwei damit in Wirkverbindung stehende axial beabstandete Lamellenringe (2, 3, 15), wobei zumindest Teilbereiche der radial außen gelegenen Umfangsabschnitte des Federsystems (1, 1', 1'', 1''') Abstreifbereiche für Öl bilden, während die radial äußeren Umfangsbereiche der Lamellenringe (2, 3, 15) nicht zum Abstreifen von Öl vorgesehen, vielmehr radial gegenüber den ölabstreifenden Umfangsabschnitten des Federsystems (1, 1', 1'', 1'''), zurückgesetzt sind.
Ölabstreifkolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federsystem (1, 1', 1'', 1''') aus zwei wellenförmig ausgebildeten Metallstreifen (11, 12) besteht.
Ölabstreifkolbenring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallstreifen (13, 14) axial übereinander angeordnet sind.
Ölabstreifkolbenring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallstreifen (11, 12, 16, 17, 18) ineinander gesteckt sind.
Ölabstreifkolbenring nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass sich freie Endbereiche (8, 9) des Federsystems (1, 1', 1'', 1''') im Einbauzustand des Kolbenrings aneinander abstützen.
Ölabstreifkolbenring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest Teile der äußeren Umfangsbereiche der Lamellenringe (2, 3, 15) an abstreifseitig vorgesehenen Stützelementen (6, 7) des Federsystems (1, 1', 1'', 1''') anliegen.
Ölabstreifkolbenring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (6, 7) bei mehrteiliger Ausbildung des Federsystems (1, 1', 1'', 1''') durch Wellentäler (5), respektive Wellenberge (4), gebildet sind.
Ölabstreifkolbenring nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Ölabstreifen vorgesehenen Umfangsabschnitte (d) des Federsystems (1, 1', 1'', 1''') mit einem Profil versehen sind.
Ölabstreifkolbenring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil weitestgehend ballig ausgebildet ist.
Ölabstreifkolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Abstreifbereiche für Öl bindenden radial äußeren Umfangsbereiche beschichtet sind.
Ölabstreifkolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die radial äußeren Umfangsbereiche des Federsystems (1, 1', 1'', 1''') nitriert sind.
Ölabstreifkolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Nitrierschicht zumindest laufflächenseitig eine verschleißfeste Schicht aufgebracht ist.