DE102016108393A1

DE102016108393A1 - Mehrteiliger Ölabstreifring

Info

Publication number: DE102016108393A1
Application number: DE102016108393.3A
Authority: DE
Inventors: Olaf Kniebusch
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-05-06
Filing date: 2016-05-06
Publication date: 2017-11-09
Anticipated expiration: 2036-05-07
Also published as: CN107345506A; DE102016108393B4; CN107345506B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mehrteiliger Ölabstreifring für Hubkolben (28) von Hubkolben-Brennkraftmaschinen, mit einem ersten Rail (10) und einem zweiten Rail (14) sowie mindestens einer, zumindest teilweise radial nach außen wirkenden Feder (18), wobei das erste Rail (10) und das zweite Rail (14) jeweils einen Ringstoß (12, 16) aufweisen und die Rails (10, 14) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass der Ringstoß (12) des ersten Rails (10) und der Ringstoß (16) des zweiten Rails (14) nicht in Überdeckung zueinander angeordnet sind, wobei mindestens ein Mittel zur Verdrehbegrenzung (32) derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass sich das erste Rail (10) relativ gegenüber dem zweiten Rail (14) in Umfangsrichtung über einen begrenzten Verdrehbereich derart verdrehen kann, dass die Ringstöße (12, 16) im gesamten Verdrehbereich nicht in Überdeckung zueinander geraten.

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen Ölabstreifring gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus WO 2005/083306 A2 ist ein mehrteiliger Ölabstreifring mit zwei als Lamellen bezeichneten Rails und einer zwischen den Rails angeordneten Feder bekannt. Die Feder besteht bei diesem Ölabstreifring aus mehreren, in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Federelementen. Bei diesem Ölabstreifring können Relativbewegungen zwischen den jeweiligen Rails und der Feder verhindert werden, indem die Rails auf der jeweils in Richtung der Feder orientierten Flanke eine axial erhabene Verformung aufweisen, die zwischen zwei Federelemente eingreift. Nachteilig an diesem Ölabstreifring ist, dass aus einer Festlegung der Relativposition beider Rails gegenüber der Feder eine Festlegung der Relativposition der Rails zueinander folgt, was zu erhöhten Verschleißerscheinungen und/oder einer massiven Schädigung der Zylinderwand einer Hubkolben-Brennkraftmaschine führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mehrteiligen Ölabstreifring zur Verfügung zu stellen, mittels welchem einerseits sichergestellt werden kann, dass die Ringstöße des ersten Rails und des zweiten Rails nicht in Überdeckung gelangen und mittels welchem andererseits auch die vorstehend genannten Nachteile vermieden oder zumindest verringert werden können.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßer mehrteiliger Ölabstreifring für Hubkolben von Hubkolben-Brennkraftmaschinen umfasst ein erstes Rail und ein zweites Rail sowie mindestens eine, zumindest teilweise radial nach außen wirkende Feder. Die Feder wirkt insbesondere direkt in radialer Richtung r nach außen auf die Rails und spannt diese nach außen in Richtung Zylinderwand einer Hubkolben-Brennkraftmaschine. Das erste Rail und das zweite Rail weisen jeweils einen Ringstoß auf, und die Rails sind derart relativ zueinander angeordnet, dass der Ringstoß des ersten Rails und der Ringstoß des zweiten Rails nicht in Überdeckung zueinander angeordnet sind. Damit ist gemeint, dass der Ringstoß des ersten Rails und der Ringstoß des zweiten Rails in Hochrichtung, d. h. in Verfahrrichtung eines Hubkolbens, in dessen Nut der Ölabstreifring angeordnet ist, nicht so zueinander angeordnet sind, dass deren Freiräume in sich überlappenden Winkelbereichen liegen. Bei einem erfindungsgemäßen Ölabstreifring ist ferner mindestens ein Mittel zur Verdrehbegrenzung derart angeordnet oder ausgebildet, dass sich das erste Rail gegenüber dem zweiten Rail derart in Umfangsrichtung über einen begrenzten Verdrehbereich verdrehen kann, dass die Ringstöße im gesamten Verdrehbereich nicht in Überdeckung zueinander geraten. In Versuchen wurde ermittelt, dass mit Hilfe erfindungsgemäßer Anordnungen der Emissionsausstoß von Hubkolben-Brennkraftmaschinen signifikant reduziert werden kann, insbesondere können die Partikelemissionen von Ottomotoren reduziert werden.
Als Mittel zur Verdrehbegrenzung können grundsätzlich alle geeigneten Mittel eingesetzt werden, insbesondere Mittel zur formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verdrehbegrenzung. Dabei ist es auch zunächst unerheblich, ob das erste Rail unmittelbar gegenüber dem zweiten Rail verdrehbegrenzt ist oder ob eine Verdrehbegrenzung mittelbar dadurch erfolgt, dass mindestens ein Rail gegenüber der Feder verdrehbar und gleichzeitig verdrehbegrenzt ist. Es können auch das erste Rail gegenüber der Feder und das zweite Rail gegenüber der Feder jeweils verdrehbar derart angeordnet sein, dass eine Verdrehbegrenzung zwischen dem ersten Rail und dem zweiten Rail dennoch sichergestellt ist. Ein erfindungsgemäßer Ölabstreifring führt nicht nur zu reduzierten Emissionen einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, sondern reduziert gleichzeitig den Verschleiß einer Zylinderwand einer Hubkolben-Brennkraftmaschine. Einer Beschädigung der Zylinderwand, einschließlich einem sogenannten „Festfressen” des Ölabstreifrings an der Zylinderwand, wird insoweit entgegengewirkt.
Vorteilhaft ist es, wenn sich zumindest das erste Rail und das zweite Rail gegenüber einer Kolbennut eines Hubkolbens einer Hubkolben-Brennkraftmaschine verdrehen können, wenn ein erfindungsgemäßer Ölabstreifring in einer solchen Nut eingesetzt ist. Es wird insoweit auch eine Anordnung eines wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Ölabstreifrings in einer Nut eines Hubkolbens einer Hubkolben-Brennkraftmaschine beansprucht.
Die Partikelemissionen von Hubkolben-Brennkraftmaschinen mit erfindungsgemäßen Ölabstreifringen konnten insbesondere in Verbindung mit Verdrehbereichen reduziert werden, die sich über Winkel von 2° bis 120° erstrecken. Dabei wurde festgestellt, dass Verdrehbereiche, die sich über Winkel von 5° bis 90°, weiter bevorzugt von 5° bis 75° und besonders bevorzugt über 10° bis 50° erstrecken, besonders vorteilhaft sind. Ein Verdrehbereich von 15° bis 30° hat sich herstellungstechnisch und funktional als besonders geeignet erwiesen, insbesondere wenn eine Verdrehbegrenzung mittels mindestens einer, sich über einen bestimmten Winkelbereich erstreckenden Vertiefung in einem Rail und/oder einer Feder realisiert wird.
In einer praktischen Ausführungsform sind Mittel zur Verdrehbegrenzung des ersten Rails gegenüber der Feder und Mittel zur Verdrehbegrenzung des zweiten Rails gegenüber der Feder vorgesehen. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für eine Anordnung, bei welcher sich das erste Rail und das zweite Rail nicht berühren, sondern zueinander beabstandet sind. In diesem Fall kann beispielsweise die Feder als das erste Rail und das zweite Rail voneinander beabstandendes Element eingesetzt werden. Die Verdrehbarkeit des ersten Rails gegenüber der Feder und die Verdrehbarkeit des zweiten Rails gegenüber der Feder können in diesem Fall unabhängig voneinander festgelegt werden, sofern die jeweiligen Verdrehbereiche relativ zueinander so angeordnet sind, dass die Ringstöße des ersten Rails und des zweiten Rails sich nicht überlappen. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass besonders beanspruchte Mittel zur Verdrehbegrenzung, z. B. Elemente, an welchen besonders hohe Kräfte wirken, jeweils an der Feder ausgebildet werden können, und somit eine durch die Verdrehbegrenzung bedingte, geometrische Schwächung des ersten Rails und/oder des zweiten Rails, welche üblicherweise sehr filigran gestaltet sind, vermieden oder reduziert werden kann. So kann die Nutzungsdauer bzw. Lebensdauer eines erfindungsgemäßen Ölabstreifrings erhöht werden.
Als Mittel zur Verdrehbegrenzung können an dem ersten Rail in einem von dem Ringstoß des ersten Rails beabstandeten Bereich, an dem zweiten Rail in einem von dem Ringstoß des zweiten Rails beabstandeten Bereich und/oder an der Feder eine Vertiefung und/oder ein Vorsprung ausgebildet sein. Die Herstellung von Vertiefungen und/oder Vorsprüngen, insbesondere einstückig, kann in der Regel mit einem einfachen Verfahren, beispielsweise durch Schleifen erfolgen. Durch die Ausbildung eines Vorsprungs mit einer korrespondierenden Vertiefung kann der Verdrehbereich daher auf relative einfache und kostengünstige Art und Weise formschlüssig begrenzt werden.
In einer funktional vorteilhaften und kostengünstig herstellbaren Ausführungsform sind an dem ersten Rail in einem von dem Ringstoß des ersten Rails beabstandeten und an der Feder sich über einen bogenförmigen Bereich erstreckende Vertiefungen ausgebildet, die in axialer Verfahrrichtung eines Hubkolbens betrachtet überlappend derart angeordnet sind, dass ein zwischen diesen Vertiefungen eingesetztes separates Verdrehbegrenzungselement eine relative Verdrehung zwischen dem ersten Rail und der Feder formschlüssig auf einen Verdrehbereich begrenzt.
Eine solche Ausführungsform kann analog zusätzlich oder alternativ auch dadurch realisiert werden, dass an dem zweiten Rail in einem von dem Ringstoß des zweiten Rails beabstandeten Bereich und an der Feder sich über einen bogenförmigen Bereich erstreckende Vertiefungen ausgebildet sind, die in axialer Verfahrrichtung eines Hubkolbens betrachtet überlappend derart angeordnet sind, dass ein zwischen diesen Vertiefungen eingesetztes separates Verdrehbegrenzungselement eine relative Verdrehung zwischen dem zweiten Rail und der Feder formschlüssig auf einen Verdrehbereich begrenzt.
Wie bereits erwähnt, kann die Herstellung von Vertiefungen einfach und kostengünstig realisiert werden. Das Gleiche gilt für die Herstellung und das Einsetzen eines separaten Verdrehbegrenzungselements in Vertiefungen. Eine Verdrehbegrenzung kann in diesem Fall insbesondere dadurch erfolgen, dass sich in radialer Richtung und in Verfahrrichtung eines Hubkolbens erstreckende Anschlagflächen des separaten Verdrehbegrenzungselements mit ebenso orientierten, korrespondierenden Anschlagflächen der Vertiefungen zusammenwirken. Der Erstreckungswinkel der genannten bogenförmigen Vertiefungen von Feder und Rails kann entweder passgenau derart ausgelegt sein, dass das Verdrehbegrenzungselement formschlüssig aufgenommen wird oder derart, dass sich auch das Verdrehbegrenzungselement innerhalb der Vertiefung in Umfangsrichtung bewegen kann. Das Verdrehbegrenzungselement kann auch mittels Schweißen, Kleben oder Verpressen in einer Vertiefung fixiert werden.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform kann die Feder zumindest teilweise in einen Bereich zwischen dem ersten Rail und dem zweiten Rail hineinragend ausgebildet oder angeordnet sein. In diesem Fall dient die Feder – wie vorstehend bereits erwähnt – als Element zur Beabstandung des ersten Rails von dem zweiten Rail, zumindest in dem Teilbereich, in welchem die Feder in den Bereich zwischen dem ersten Rail und dem zweiten Rail hineinragt. Das erste Rail und/oder das zweite Rail können dann auch durch geeignete Anordnung, beispielsweise in einer in der Feder ausgebildeten Vertiefung, in axialer Verfahrrichtung eines Hubkolbens geführt und/oder gestützt werden. Ferner kann die Feder die Rails nicht nur in radialer Richtung nach außen in Richtung einer Zylinderwand spannen, sondern auch in axialer Richtung (Verfahrrichtung eines Hubkolbens) eine spreizende Wirkung ausüben.
Wenn die an dem ersten Rail und/oder an dem zweiten Rail ausgebildeten Mittel zur Verdrehbegrenzung auf der dem jeweiligen Ringstoß gegenüberliegenden Seite ausgebildet sind, sind diese in Umfangsrichtung betrachtet maximal voneinander entfernt, idealerweise um 180° zueinander beabstandet. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn als Mittel zur Verdrehbegrenzung eine Vertiefung an einem Rail ausgebildet ist, weil die sich konstruktiv ergebenden Schwachstellen – Ringstoß und Vertiefung – dann auf gegenüberliegenden Seiten und somit ebenfalls möglichst weit voneinander entfernt angeordnet sein können.
Unabhängig von Vorstehendem, aber auch damit kombinierbar, können der Ringstoß des ersten Rails und der Ringstoß des zweiten Rails so zueinander angeordnet werden, dass diese auf gegenüberliegenden Seiten des Ölabstreifrings liegen und somit um mindestens 120° zueinander beabstandet sind, insbesondere um mindestens 140° und besonders bevorzugt um mindestens 150°. Dabei sind die jeweiligen Mittellagen der Verdrehbereiche vorzugsweise um ungefähr 180° (damit sind insbesondere Bereiche von 170° bis 180° gemeint) voneinander beabstandet, so dass die Verdrehung dann jeweils um den Bereich des maximalen Winkelabstands der beiden Ringstöße erfolgt und die zurückzulegende Weglänge für Abgas durch die beiden Ringstöße maximiert wird. Es hat sich gezeigt, dass dadurch die Partikelemissionen von Hubkolben-Brennkraftmaschinen reduziert werden können.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform kann das Mittel zur Verdrehbegrenzung unabhängig von der Feder zwischen dem ersten Rail und dem zweiten Rail wirkend angeordnet und/oder ausgebildet sein. Insbesondere kann das Mittel zur Verdrehbegrenzung derart angeordnet sein, dass es unabhängig von der geometrischen Gestaltung der Feder ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sie ohne Veränderungen an der Feder eines bekannten mehrteiligen Ölabstreifrings – auch im Wege der Nach- oder Umrüstung – umgesetzt werden kann. Die Feder kann in diesem Fall weiterbenutzt bzw. als identisches Zukaufteil bezogen werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung eines Ölabstreifrings in einer Nut eines Hubkolbens einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, wobei als Mittel zur Verdrehbegrenzung mindestens ein separates Verdrehbegrenzungselement vorgesehen ist, das im in die Nut eingesetzten Zustand eine formschlüssige Verdrehbegrenzung bewirkt. Im eingesetzten Zustand werden das erste Rail und das zweite Rail durch die Feder in radialer Richtung an eine Zylinderlaufwand gedrückt. Auf die vorstehend in Verbindung mit den korrespondierenden Ausführungsformen mehrteiliger Ölabstreifringe beschriebenen Vorteile wird hiermit noch einmal verwiesen.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung ist das Verdrehbegrenzungselement in axialer Verfahrrichtung des Hubkolbens und/oder in radialer Richtung formschlüssig zwischen dem ersten Rail und der Feder, zwischen dem zweiten Rail und der Feder oder zwischen dem ersten Rails und dem zweiten Rail eingeschlossen. In diesem Fall muss das Verdrehbegrenzungselement innerhalb der formschlüssigen Festlegung bei der Montage nur richtig eingesetzt werden und kann als solches in Umfangsrichtung sowohl gegenüber der Feder als auch gegenüber dem ersten Rail und auch gegenüber dem zweiten Rail relativbeweglich sein. Alternativ kann es auch gegenüber der Feder oder gegenüber dem ersten Rail oder gegenüber dem zweiten Rail festgelegt sein. Eine einseitige Festlegung eines separaten Verdrehbegrenzungselements hat den Vorteil, dass jeweils nur eine Relativbewegung zwischen einem Rail und der Feder stattfindet, wodurch Reibungsverschleiß und Geräusche reduziert werden.
Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 ein erstes Rail als Teil eines erfindungsgemäßen Ölabstreifrings in einer Ansicht von unten,
2 eine Feder als Teil eines erfindungsgemäßen Ölabstreifrings in einer Ansicht von oben,
3 ein zweites Rail als Teil eines erfindungsgemäßen Ölabstreifrings in einer Ansicht von oben,
4 ein erfindungsgemäßer mehrteiliger Ölabstreifrings mit dem ersten Rail aus 1, dem zweiten Rail aus 3 und der Feder aus 2 in einer Nut eines Hubkolbens in einer Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie IV-IV in 1,
5 die erfindungsgemäße Anordnung gemäß 4 in einer Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie V-V aus 3,
6 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen mehrteiligen Ölabstreifrings mit einem ersten Rail, einem zweiten Rail und einer Feder in einer Nut eines Hubkolbens in einer Schnittdarstellung und
7 das zweite Rail aus 6 in einer Ansicht von oben.
In 1 ist ein erstes Rail 10 mit einem Ringstoß 12 eines erfindungsgemäßen mehrteiligen Ölabstreifrings 20 (vgl. 4 und 5) in einer ersten Ausführungsform dargestellt, 3 zeigt analog dazu ein zweites Rail 14 mit einem Ringstoß 16 des erfindungsgemäßen mehrteiligen Ölabstreifrings 20 der ersten Ausführungsform. 2 zeigt eine Feder 18 des erfindungsgemäßen mehrteiligen Ölabstreifrings 20 gemäß der ersten Ausführungsform zusammen mit einem ersten Verdrehbegrenzungselement 34 und einem zweiten Verdrehbegrenzungselement 36.
Das erste Rail 10, die Feder 18 und das zweite Rail 14 sind im montierten Zustand der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ölabstreifrings 20 in axialer Richtung (d. h. in Verfahrrichtung eines Hubkolbens) konzentrisch übereinander angeordnet. Zwei Schnittdarstellungen eines in einer Nut 26 eines Hubkolbens 28 montierten Ölabstreifrings 20 gemäß der Linie IV-IV in 1 und gemäß der Linie V-V in 3 sind in den 4 und 5 gezeigt.
In den 4 und 5 ist eine relative Anordnung der drei Ringelemente (erstes Rail 10, zweites Rail 14 und Feder 18) gemäß der ersten Ausführungsform eines Ölabstreifrings 20 dargestellt. Dabei ist der Ölabstreifring 20 in einer montierten Anordnung in einer Nut 26 des nur teilweise dargestellten Hubkolbens 28 einer nicht gezeigten Hubkolben-Brennkraftmaschine dargestellt.
Die Feder 18 umfasst in der in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsform einen Grundkörper 22, der – hier innenseitig des ersten Rails 10 und des zweiten Rails 14 – derart ausgebildet und angeordnet ist, dass er das erste Rail 10 und das zweite Rail 14 in radialer Richtung r nach außen an eine nur schematisch dargestellte Zylinderwand 30 drückt.
Die Feder 18 erstreckt sich mit einem radial äußeren Abschnitt 24 in einen Bereich zwischen das erste Rail 10 und das zweite Rail 14, wodurch das erste Rail 10 und das zweite Rail 14 in axialer Richtung (d. h. in Verfahrrichtung V des Kolbens) zueinander beabstandet sind. An der Feder 18 sind eine obere Fase 50 und eine untere Fase 52 ausgebildet, die in Kontakt mit dem oberen Rail 10 bzw. mit dem unteren Rail 14 stehen. Dadurch werden das erste Rail 10 und das zweite Rail 14 auch in axialer Richtung auseinander gedrückt.
Bei einem erfindungsgemäßen Ölabstreifring 20 gemäß der ersten Ausführungsform sind der Ringstoß 12 des ersten Rails 10 und der Ringstoß 16 des zweiten Rails 14 in einer Mittelstellung genau gegenüberliegend angeordnet. Die relative Anordnung der Ringelemente in Mittelstellung ergibt sich aus einem gedanklichen Übereinanderlegen der in den 1 bis 3 gezeigten Elemente 10, 14, 18. Die Ringstöße 12, 16 weisen dementsprechend in der Mittelstellung keinen sich überlappenden Winkelbereich auf. Wie nachfolgend noch im Detail erläutert werden wird, sind das erste Rail 10 und das zweite Rail 14 in der gezeigten ersten Ausführungsform jeweils gegenüber der Feder 18 in Umfangsrichtung verdrehbar, wobei der jeweilige Verdrehbereich derart beschränkt ist, dass die Ringstöße 12, 16 in keiner durch den Verdrehbereich ermöglichten relativen Anordnungen der Rails 10, 14 überlappend angeordnet sind.
Zur Vermeidung einer solchen überlappenden Anordnung der Ringstöße 12, 16 während des Betriebs der nicht dargestellten Hubkolben-Brennkraftmaschine umfasst der Ölabstreifring 20 in der gezeigten Ausführungsform Mittel zur Verdrehbegrenzung 32, die im Folgenden erläutert werden.
In der in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ölabstreifrings 10 dient als Mittel zur Verdrehbegrenzung 32 insbesondere ein separat ausgebildetes erstes Verdrehbegrenzungselement 34. Das erste Verdrehbegrenzungselement 34 ist – wie aus den 2 und 4 ersichtlich – zwischen dem ersten Rail 10 und der Feder 18 angeordnet. Zur Lagefixierung des ersten Verdrehbegrenzungselements 34 ist in der Feder 18 eine erste Vertiefung 42 ausgebildet, die sich bogenförmig so weit erstreckt, dass das erste Verdrehbegrenzungselement 34 in diese Vertiefung 42 eingesetzt werden kann. In Umfangsrichtung ist das Verdrehbegrenzungselement 34 nicht oder nur unwesentlich beweglich, da die sich in Umfangsrichtung erstreckende Länge der Vertiefung 42 ungefähr mit der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Länge des Verdrehbegrenzungselements 34 übereinstimmt. Sowohl die in der Feder ausgebildete Vertiefung 42 als auch das Verdrehbegrenzungselement 34 erstrecken sich in der gezeigten Ausführungsform ungefähr über den in 2 eingetragenen Winkel α von ungefähr 15°.
In dem ersten Rail 10 ist eine bogenförmige Vertiefung 38 ausgebildet, die sich über den Winkel β von ungefähr 30° erstreckt. Dadurch kann sich das erste Rail 10 gegenüber der Feder 18 über einen Verdrehbereich von ungefähr 15° verdrehen.
Analog zu Vorstehendem ist auf der in 2 nicht sichtbaren Unterseite der Feder 18 als Mittel zur Verdrehbegrenzung 32 eine zweite Vertiefung 44 ausgebildet, in welche ein separat ausgebildetes zweites Verdrehbegrenzungselement 36 eingesetzt ist. Da das zweite Verdrehbegrenzungselement 36 in 2 von der Feder 18 verdeckt ist, ist es nur gestrichelt dargestellt. Das zweite Verdrehbegrenzungselement 36 ist zwischen dem zweiten Rail 14 und der Feder 18 angeordnet. Dementsprechend ist auch in dem zweiten Rail 14 eine bogenförmige Vertiefung 40 ausgebildet. Da die Winkel α und β im Bereich der Anordnung des zweiten Verdrehbegrenzungselements 36 mit denen im Bereich des vorstehend beschrieben ersten Verdrehbegrenzungselements 34 übereinstimmen, kann sich auch das zweite Rail 14 gegenüber der Feder 18 über einen Verdrehbereich von ungefähr 15° verdrehen.
Die separat ausgebildeten Verdrehbegrenzungselemente 34, 36 wirken jeweils mit der als Mittel zur Verdrehbegrenzung 32 ausgebildeten ersten Vertiefung 38 in dem ersten Rail 10 bzw. mit der als Mittel zur Verdrehbegrenzung 32 ausgebildeten zweiten Vertiefung 40 in dem zweiten Rail 14 und mit den beschriebenen, korrespondierenden Vertiefungen 42, 44 in der Feder 18 derart zusammen, dass in den Endbereichen der jeweiligen Verdrehbereiche das Verdrehbegrenzungselement 34, 36 an die Stirnseite S der Vertiefungen 38, 40 in den Rails 10, 14 anschlägt.
Der Vollständigkeit halber wird darauf verwiesen, dass der Winkelbereich der Vertiefungen 44, 46 in der Feder 18 auch größer gewählt werden kann als der Winkelbereich der separaten Verdrehbegrenzungselemente 34, 36. In diesem Fall können sich die Verdrehbegrenzungselemente 34, 36 auch innerhalb der Vertiefungen 44, 46 in der Feder 18 in Umfangsrichtung bewegen.
Aus einer Zusammenschau der 1 bis 5 wird deutlich, dass die Verdrehbegrenzungselemente 34, 36 in Verfahrrichtung V des Hubkolbens 28 und in radialer Richtung in der Anordnung innerhalb der Nut 36 von jeweils mindestens einer Vertiefung 38, 40, 42, 44 umschlossen und dadurch in beiden Richtungen formschlüssig festgelegt sind. Mit Hilfe der gewählten Winkelbereiche α und β und der passgenauen Anordnung der Verdrehbegrenzungselemente 34, 36 gegenüber der Feder 18 ist ferner sichergestellt, dass sich der Ringstoß 12 des ersten Rails 10 und der Ringstoß 16 des zweiten Rails 14 in axialer Richtung nicht überlappen.
Die bogenförmigen Vertiefungen 38, 40 in dem ersten Rail 10 und in dem zweiten Rail 14 sind vorliegend dem jeweiligen Ringstoß 12, 16 gegenüberliegend ausgebildet. Dadurch sind die beiden geometrischen Schwachstellen – der jeweilige Ringstoß 12, 16 und die jeweilige Vertiefung 38, 40 – maximal entfernt voneinander ausgebildet.
In den 6 und 7 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ölabstreifrings 20 dargestellt. Im Folgenden werden für identische oder zumindest funktionsgleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet wie zur Beschreibung der ersten Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform des mehrteiligen Ölabstreifrings 20 ist als Mittel zur Verdrehbegrenzung 32 ein sich in Verfahrrichtung V des Hubkolbens 28 erstreckender bogenförmiger Vorsprung 46 an dem ersten Rail 10 ausgebildet. Der Vorsprung 46 erstreckt sich über einen Winkelbereich von 15°. In dem zweiten Rail 14 ist eine korrespondierende bogenförmige Vertiefung 48 ausgebildet. Wie gut in 7 zu erkennen ist, ist die Vertiefung 48 hier in einem – in radialer Richtung betrachtet – mittleren Bereich des zweiten Rails 14 angeordnet. Die bogenförmige Vertiefung 48 erstreckt sich über einen Winkel γ von ungefähr 30°.
Der Verdrehbereich zwischen dem ersten Rail 10 und dem zweiten Rail 14 der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ölabstreifrings 20 erstreckt sich demnach wiederum über einen Winkel von 15°. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass als Mittel zur Verdrehbegrenzung 32 nur ein Vorsprung 46 und eine Vertiefung 48 erforderlich sind und das Federelement 18 unverändert und insbesondere ohne geometrische Schwächung ausgebildet sein kann. Allerdings müssen die beiden geometrischen Schwachstellen – Ringstoß 12 bzw. 16 und Vorsprung 46 bzw. Vertiefung 48 – nicht gegenüberliegend angeordnet sein, wenn auch die Ringstöße 12, 16 gegenüberliegend angeordnet sein sollen. Wie aus 6 ersichtlich, sind Ringstoß 16 und Vertiefung 48 – ebenso wie an dem hier nicht separat dargestellten ersten Rail 10 der Ringstoß 12 und der Vorsprung 46 – nur über einen Winkelbereich von ungefähr 90° zueinander beabstandet.
Wie in 6 erkennbar, ist der an dem ersten Rail 10 ausgebildete Vorsprung 46 bei der zweiten Ausführungsform in die in dem zweiten Rail 14 ausgebildete Vertiefung 48 in Verfahrrichtung V des Hubkolbens 28 hineinragend angeordnet. Die Verdrehbegrenzung erfolgt bei dieser Ausführungsform daher unmittelbar dadurch, dass die sich in radialer Richtung und in Verfahrrichtung V des Hubkolbens 28 erstreckenden Stirnseiten des Vorsprungs 46 in den äußersten Stellungen der jeweiligen Rails 10, 14 innerhalb des Verdrehbereichs an die Stirnseiten S der Vertiefung 48 anschlagen.
Der Vollständigkeit halber wird noch einmal explizit darauf hingewiesen, dass insbesondere die Anordnung und Ausbildung der Vertiefungen bzw. Vorsprünge an dem ersten Rail 10 und/oder dem zweiten Rail 14 relativ zu den jeweiligen Ringstößen 12, 16 sowie die Anordnung der Ringstöße 12, 16 des ersten Rails 10 und des zweiten Rails 14 zueinander variieren können. Ebenso können die Zahl, Dimensionen und Winkel der Vertiefungen, Vorsprünge und der separaten Verdrehbegrenzungselemente bedarfsweise im Rahmen der Patentansprüche variiert werden.
Bezugszeichenliste

10: erstes Rail
12: Ringstoß (des ersten Rails)
14: zweites Rail
16: Ringstoß (des zweiten Rails)
18: Feder
20: Ölabstreifring
22: Grundkörper
24: äußerer Abschnitt
26: Nut
28: Hubkolben
30: Zylinderwand
32: Mittel zur Verdrehbegrenzung
34: erstes Verdrehbegrenzungselement
36: zweites Verdrehbegrenzungselement
38: Vertiefung (erstes Rail)
40: Vertiefung (zweites Rail)
42: erste Vertiefung (Feder)
44: zweite Vertiefung (Feder)
46: Vorsprung (erstes Rail)
48: Vertiefung (zweites Rail)
50: obere Fase der Feder
52: untere Fase der Feder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2005/083306 A2 [0002]

Claims

Mehrteiliger Ölabstreifring für Hubkolben (28) von Hubkolben-Brennkraftmaschinen, mit einem ersten Rail (10) und einem zweiten Rail (14) sowie mindestens einer, zumindest teilweise radial nach außen wirkenden Feder (18), wobei das erste Rail (10) und das zweite Rail (14) jeweils einen Ringstoß (12, 16) aufweisen und die Rails (10, 14) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass der Ringstoß (12) des ersten Rails (10) und der Ringstoß (16) des zweiten Rails (14) nicht in Überdeckung zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Mittel zur Verdrehbegrenzung (32) derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass sich das erste Rail (10) relativ gegenüber dem zweiten Rail (14) in Umfangsrichtung über einen begrenzten Verdrehbereich derart verdrehen kann, dass die Ringstöße (12, 16) im gesamten Verdrehbereich nicht in Überdeckung zueinander geraten.
Ölabstreifring nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verdrehbereich über einen Winkel von 2° bis 120° erstreckt.
Ölabstreifring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Verdrehbegrenzung (32) des ersten Rails (10) gegenüber der Feder (18) vorgesehen sind und Mittel zur Verdrehbegrenzung (32) des zweiten Rails (14) gegenüber der Feder (18) vorgesehen sind.
Ölabstreifring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Verdrehbegrenzung (32) an dem ersten Rail (10) in einem von dem Ringstoß (12) des ersten Rails (10) beabstandeten Bereich, an dem zweiten Rail (14) in einem von dem Ringstoß (16) des zweiten Rails (14) beabstandeten Bereich und/oder an der Feder (18) eine Vertiefung (48) und/oder ein Vorsprung (46) ausgebildet ist.
Ölabstreifring nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Rail (10) in einem von dem Ringstoß (12) des ersten Rails (10) beabstandeten Bereich und an der Feder (18) und/oder an dem zweiten Rail (14) in einem von dem Ringstoß (16) des zweiten Rails (14) beabstandeten Bereich und an der Feder (18) sich über einen bogenförmigen Bereich erstreckende Vertiefungen (38, 40, 42, 44) ausgebildet sind, die in axialer Verfahrrichtung eines Hubkolbens (28) betrachtet überlappend derart angeordnet sind, dass ein zwischen diesen Vertiefungen (38, 40, 42, 44) eingesetztes, separates Verdrehbegrenzungselement (34, 36) eine relative Verdrehung zwischen dem ersten Rail (10) und der Feder (18) bzw. zwischen dem zweiten Rail (14) und der Feder (18) formschlüssig auf einen Verdrehbereich begrenzt.
Ölabstreifring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (18) zumindest teilweise in einen Bereich zwischen dem ersten Rail (10) und dem zweiten Rail (14) hineinragend ausgebildet und angeordnet ist.
Ölabstreifring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Rail (10) und/oder an dem zweiten Rail (14) die an diesem ausgebildeten Mittel zur Verdrehbegrenzung (32) auf der dem jeweiligen Ringstoß (12, 16) gegenüberliegenden Seite ausgebildet sind.
Ölabstreifring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Verdrehbegrenzung (32) unabhängig von der Feder (18) zwischen dem ersten Rail (10) und dem zweiten Rail (14) wirkend angeordnet und/oder ausgebildet sind.
Anordnung eines Ölabstreifrings (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche in einer Nut (26) eines Hubkolbens (28) einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Verdrehbegrenzung (32) mindestens ein separates Verdrehbegrenzungselement (34, 36) vorgesehen ist, das im in die Nut (26) eingesetzten Zustand eine formschlüssige Verdrehbegrenzung bewirkt.
Anordnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrehbegrenzungselement (34, 36) in axialer Verfahrrichtung des Hubkolbens (28) und/oder in radialer Richtung formschlüssig zwischen dem ersten Rail (10) und der Feder (18), zwischen dem zweiten Rail (14) und der Feder (18) oder zwischen dem ersten Rail (10) und dem zweiten Rail (14) eingeschlossen ist.