DE1087853B

DE1087853B - Piston seal, especially for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1087853B
Application number: DEG19271A
Authority: DE
Inventors: Felix Wankel
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1956-03-24
Filing date: 1956-03-24
Publication date: 1960-08-25

Description

Zur Erzielung einer zuverlässigen und guten Abdichtung hat man bei Brennkraftmaschinen bereits Kolbenringe benutzt, die einen L-förmigen Querschnitt haben, dessen längerer Schenkel in Achsrichtung des Zylinders liegt und dessen kürzerer Schenkel in eine Nut des Kolbens eingreift. Durch den L-förmigen Querschnitt soll erreicht werden, daß die Brenngase des Motors den Ring zusätzlich an die Zylinderwandung anpressen, um so ein Durchblasen der Brenngase auszuschließen. Es hat sich aber gezeigt, daß auch Kolbenringe mit L-förmigem Querschnitt" noch nicht zufriedenstellend arbeiten, weil der radiale Schenkel des Querschnittes den Ring so sehr versteift, daß dieser sich nicht richtig an sich infolge Verschleiß ergebende Unebenheiten der Zylinderwandung anschmiegen kann. Es besteht daher bei solchen Ringen immer noch die Gefahr des Durchblasens.Internal combustion engines are already used to achieve a reliable and good seal Piston rings used that have an L-shaped cross section, the longer leg of which in the axial direction of the Cylinder is and the shorter leg engages in a groove in the piston. Through the L-shaped Cross-section should be achieved that the combustion gases of the engine the ring in addition to the cylinder wall Press down to prevent the combustion gases from being blown through. But it has been shown that too Piston rings with an L-shaped cross-section "do not work satisfactorily because of the radial leg of the cross-section stiffens the ring so much that it does not fit properly as a result of wear resulting unevenness of the cylinder wall can nestle. It therefore exists with such rings still the risk of blowing through.

Um den erwähnten Nachteil zu vermeiden, schlägt die Patentanmeldung G 18729 XII/47 f eine mehrteilige Kolbenabdichtung vor, die einen radial nur dünnen zylindrischen Schmiegring aufweist, der durch mindestens einen radial wesentlich stärkeren, jedoch in Achsrichtung nur kurzen, in einer Kolbennut angeordneten Tragring nahe seinem dem abzudichtenden Druckraum abgewandten Ende an die Zylinderwand gepreßt wird. Der Schmiegring steht dabei mit dem oder den radial spannenden Tragringen dadurch in loser Verbindung, daß an ihm vorgesehene, sich radial erstreckende, ringartige Ansätze in Nuten oder Zwischenräume des oder der Tragringe eingreifen. Vorzugsweise soll dabei der Schmiegring so ausgeführt werden, daß sein durch die Tragringe nicht abgestützter zylindrischer Teil eine nach dem Druckraum des Motors hin abnehmende Wandstärke aufweist. Ein solcher Kolbenring stellt zwar eine wesentliche Verbesserung gegenüber den eingangs erwähnten einteiligen Kolbenringen dar, jedoch tritt auch bei einem so ausgeführten Kolbenring, meistens erst nach längerer Betriebszeit, ein Nachlassen der Dichtwirkung ein.In order to avoid the disadvantage mentioned, the patent application G 18729 XII / 47 f proposes a multi-part Piston seal before, which has a radially only thin cylindrical sliding ring, which by at least one radially much stronger, but only short in the axial direction, arranged in a piston groove Support ring on the cylinder wall near its end facing away from the pressure chamber to be sealed is pressed. The Schmiegring is thereby with the one or more radially tensioning support ring in loose connection that provided on it, radially extending, ring-like lugs in grooves or Intervene gaps of the support ring or rings. The Schmiegring should preferably be designed in this way be that its not supported by the support rings cylindrical part one after the pressure chamber of the motor has decreasing wall thickness. Such a piston ring is an essential one An improvement over the one-piece piston rings mentioned at the beginning, but also occurs a piston ring designed in this way, usually only after a long period of operation, a decrease in the sealing effect a.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus einem Schmiegring und einem oder mehreren lose damit verbundenen Tragringen bestehende Kolbenabdichtung nach Patentanmeldung G 18729 XII/47 f so zu verbessern, daß auch der erwähnte Nachteil noch beseitigt wird. Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß die nicht immer befriedigende Dichtwirkung des erwähnten mehrteiligen Kolbenringes dadurch zustande kommt, daß sich beim Betrieb einer Brennkraftmaschine durch Massenwirkungen Kippbewegungen des Schmiegringes ergeben können, durch die der freie Rand dieses Ringes von der Zylinderwandung abgehoben wird, so daß dann ein Durchblasen der Brenngase des Motors eintreten kann. DieThe invention is based on the object of a lubricant ring and one or more loose associated support rings existing piston seal according to patent application G 18729 XII / 47 f to be improved so that the disadvantage mentioned is still eliminated. The invention is based on the idea from the fact that the sealing effect of the aforementioned multi-part piston ring is not always satisfactory What happens is that when an internal combustion engine is operating, there are tilting movements due to mass effects of the Schmiegring can result, through which the free edge of this ring from the cylinder wall is lifted off, so that the combustion gases of the engine can then be blown through. the

Kolbenabdichtung, insbesondere
für BrennkraftmaschinenPiston seal, in particular
for internal combustion engines

Zusatz zur Patentanmeldung G 18729 XII/47 f
(Auslegesdirift 1070 460)Addition to patent application G 18729 XII / 47 f
(Extension guide 1070 460)

Anmelder:Applicant:

GoetzewerkeGoetzewerke

Friedrich Goetze Aktiengesellschaft,Friedrich Goetze Aktiengesellschaft,

Burscheid bei Köln,
Bürgermeister-Schmidt-Str. 6Burscheid near Cologne,
Mayor-Schmidt-Str. 6th

Felix Wankel, Lindau (Bodensee),
ist als Erfinder genannt wordenFelix Wankel, Lindau (Lake Constance),
has been named as the inventor

Erfindung sucht daher den Querschnitt des Schmiegringes so auszuführen, daß solche Kippbewegungen ausgeschlossen sind.The invention therefore seeks to carry out the cross-section of the sliding ring so that such tilting movements excluded are.

Gegenstand der Erfindung ist daher eine Kolbenabdichtung, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit, einem sich im wesentlichen axial erstreckenden, radial dünnen Schmiegring, der durch den seine innere Fläche beaufschlagenden Gasdruck gegen die Zylinderwandung gepreßt wird, und mindestens einem den Schmiegring zusätzlich an die Zylinderwand anpressenden, radial stärkeren, jedoch axial nur kurzen, in einer Kolbennut angeordneten Tragring, wobei der Schmiegring mittels an ihm vorgesehener, sich radial erstreckender, ringartiger Ansätze mit dem oder den radial spannenden Tragringen in loser Verbindung steht. Gemäß der Erfindung wird eine unbedingt zuverlässige Anlage des Schmiegringes an der Zylinderwand dadurch erreicht, daß der Schmiegring in an sich bekannter Weise beiderseits des oder der radial spannenden Tragringe in axialer Richtung über diese übersteht. Bei dem Kolbenring nach der Erfindung üben also der oder die Tragringe ihren Druck nicht auf einen Rand des Schmiegringes, sondern auf dessen mittleren Bereich aus.The invention therefore relates to a piston seal, in particular for internal combustion engines, with, a substantially axially extending, radially thin sliding ring, which by its inner Surface acting gas pressure is pressed against the cylinder wall, and at least one Radially stronger, but axially only short, which additionally presses the lubricating ring against the cylinder wall, arranged in a piston groove support ring, the lubricating ring by means of provided on it, radially extending, ring-like approaches with the one or more radially tensioning support rings in loose connection stands. According to the invention, an absolutely reliable installation of the sliding ring on the cylinder wall is achieved achieved in that the lubricant ring in a known manner on both sides of the or the radial exciting support rings in the axial direction over this protrudes. In the piston ring according to the invention So the support ring or rings do not exert their pressure on an edge of the Schmiegring, but on it middle area.

Bei einem Verbrennungsmotor, bei dem bereits ein merklicher Verschleiß des Zylinders eingetreten ist, kann auch ein durch ein Kippen des Kolbens im Zylinder bedingtes Kippen des Schmiegringes eintreten. Um auch in einem solchen Falle ein sicheres Anliegen des Schmiegringes an der Zylinderwand zu erzielen, wird bei der Kolbenabdichtung nach derIn the case of an internal combustion engine in which the cylinder has already become noticeably worn, A tilting of the sliding ring caused by tilting of the piston in the cylinder can also occur. In order to ensure a secure fit of the sliding ring on the cylinder wall even in such a case achieve, is used in the piston seal after

: 009 588/226: 009 588/226

Erfindung die Anordnung so getroffen, daß der Schmiegring in an sich bekannter Weise in bezug auf den oder die Tragringe symmetrischen Querschnitt besitzt und in seinen axial überstehenden Teilen derart entgegengesetzt etwa kegelstumpfförmig erweitert ausgebildet ist, daß seine Ränder unter Vorspannung an der Zylinderwandung anliegen. In diesem Falle bleiben die überstehenden Teile des Schmiegringes infolge ihres Federungsvermögens auch bei einem Kippen des Kolbens in Anlage an der Zylinderwand. Die Verbindung zwischen Schmiegring und Tragring wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorzugsweise so ausgeführt, daß der Schmiegring zwei ringartige Ansätze aufweist, die den radial spannenden Tragring umgreifen.Invention made the arrangement so that the Schmiering in a known manner with respect to the or each support ring has a symmetrical cross-section and such in its axially protruding parts opposite is formed widened approximately frustoconical that its edges under tension rest on the cylinder wall. In this case, the protruding parts of the Schmiegring remain as a result their resilience even if the piston tilts against the cylinder wall. the Connection between the Schmiering and the support ring is preferred according to a further feature of the invention designed so that the Schmiering has two ring-like lugs that the radially tensioning Grip the support ring.

Es sei hier erwähnt, daß Kolbenabdichtungen mit einem im Querschnitt Y-förmigen Kolbenring bekannt sind, der zwei symmetrisch zu beiden Seiten über den in die Kolbennut einzulegenden Tragring hinausragende Schenkel aufweist. Wesentlich ist dabei aber, daß der Tragring zusammen mit den beiden sich im wesentlichen axial erstreckenden Schenkeln des Kolbenringes ein einheitliches Ganzes bildet. Es versteht sich daher, daß die beiden Schenkel des vorbekannten Kolbenringes keine so weitgehende Nachgiebigkeit besitzen können, wie das beim Schmiegring nach der vorliegenden Erfindung der Fall ist. Vielmehr werden die Schenkel des vorbekannten Y-Kolbenringes durch den starr mit ihnen verbundenen Tragring derart versteift, daß die Anschmiegsamkeit der Ringränder an die Zylinderwandung dadurch stark beeinträchtigt \vird. Das ist auch der Grund dafür, daß die Schenkel beim vorbekannten Ring an ihren Enden mehrfache Schlitze besitzen, um eine verbesserte Nachgiebigkeit bzw. Anschmiegsamkeit zu erzielen. Da durch die Anordnung der Schlitze am Umfang des vorbekannten Kolbenringes dessen Dichtwirkung aber wieder beeinträchtigt wird, muß ein zweiter Kolbenring mit versetzt angeordneten Schlitzen vorgesehen werden, um in dieser Beziehung einen gewissen Ausgleich zu schaffen. Dennoch läßt sich in diesem Falle eine gute Abdichtung nicht erzielen, da eine vollständige Abdeckung der am Kolbenringumfang vorgesehenen Schlitze nur selten zu erreichen ist.It should be mentioned here that piston seals with a piston ring with a Y-shaped cross section are known are, the two projecting symmetrically on both sides over the support ring to be inserted into the piston groove Has legs. It is essential, however, that the support ring together with the two in the essential axially extending legs of the piston ring forms a unitary whole. It understands therefore that the two legs of the previously known piston ring do not have such extensive flexibility can have, as is the case with the Schmiegring according to the present invention. Rather be the legs of the previously known Y-piston ring stiffened by the support ring rigidly connected to them in such a way that that the conformability of the ring edges to the cylinder wall is greatly impaired \ vird. This is also the reason why the legs of the previously known ring are multiple at their ends Have slots in order to achieve improved flexibility or conformability. Because by the arrangement however, the slots on the circumference of the known piston ring impair its sealing effect again a second piston ring with staggered slots must be provided to to create a certain balance in this regard. Nevertheless, in this case a good Do not achieve a seal, since a complete coverage of the piston ring circumference Slots can only rarely be reached.

Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung ein aus einem Schmiegring 1 und einem einzigen, radial spannenden Tragring 2 bestehender Kolbenring dargestellt. Der Schmiegring 1 weist zwei ringartige Ansätze 3 auf, zwischen die der Tragring 2 eingreift. Die die Ansätze 3 nach oben bzw. unten überragenden Teile 4 des Schmiegringes 1 sind etwa kegelstumpfförmig erweitert ausgeführt.As an exemplary embodiment of the invention, the drawing consists of a Schmiegring 1 and a single, radial tensioning support ring 2 existing piston ring shown. The Schmiegring 1 has two ring-like lugs 3, between which the support ring 2 engages. The approaches 3 up or down protruding parts 4 of the Schmiegringes 1 are executed approximately frustoconical widened.

Wenn der Kolbenring in den Zylinder eingesetzt wird, werden die Teile 4 unter Wirkung des Druckes des Tragringes 2 in die in der Zeichnung mit strichpunktierten Linien angedeutete Lage zurückgefedert; sie liegen dann unter Vorspannung an der Wandung des Zylinders an. Durch das Federungsvermögen der etwa kegelstumpfförmig ausgeführten Teile 4 des Schmiegringes 1 ist eine sichere Anlage beider Ränder des Schmiegringes an der Zylinderwandung auch dann gewährleistet, wenn irgendwelche Kippbewegungen des Kolbens im Zylinder oder des Tragringes 2When the piston ring is inserted into the cylinder, the parts 4 are under the action of the pressure of the support ring 2 sprung back into the position indicated in the drawing with dash-dotted lines; they are then under tension on the wall of the cylinder. Due to the resilience of the approximately frustoconical executed parts 4 of the Schmiegringes 1 is a safe system of both edges of the sliding ring on the cylinder wall is guaranteed even if any tilting movements of the piston in the cylinder or the support ring 2

ίο in seiner Kolbennut eintreten.ίο enter its piston groove.

Bei dem Ausführungsbeispiel sind die Teile 4 des Schmiegringes kegelstumpfförmig dargestellt. Diese Teile des Schmiegringes können jedoch auch so ausgeführt werden, daß ihr Querschnitt kurvenförmig gekrümmt ist. Wichtig ist in jedem Falle nur, daß durch die Erweiterung der beiden Teile des Schmiegringes ein federndes Anliegen ihrer Ränder an der Zylinderwand erreicht wird.In the exemplary embodiment, the parts 4 of the sliding ring are shown in the shape of a truncated cone. These However, parts of the sliding ring can also be designed so that their cross-section is curved is curved. In any case, it is only important that by expanding the two parts of the Schmiegringes a resilient fit of their edges on the cylinder wall is achieved.

Claims

Patent claims:

1. Piston seal, especially for internal combustion engines, with a substantially axially extending, radially thin sliding ring, which is impacted by its inner surface Gas pressure is pressed against the cylinder wall, and at least one of the additional rings Radially stronger, but axially only short, in a piston groove that presses against the cylinder wall arranged support ring, the sliding ring by means of radially extending, ring-like approaches with the radially tensioning support ring or rings in a loose connection stands, according to patent application G 18729 XII / 47f, characterized in that the Schmiegring (1) in a manner known per se on both sides of the radially tensioning support ring (s) (2) in the axial direction Direction over this survives.

2. Piston seal according to claim 1, characterized in that the lubricating ring (1) in on is known to have a symmetrical cross-section with respect to the support ring or rings (2) and in its axially protruding parts (4) widened in an opposite manner in an approximately frustoconical manner is designed that its edges rest against the cylinder wall under prestress.

3. Piston seal according to claims 1 and 2, characterized in that the lubricating ring (1) has two ring-like lugs (3) which encompass the radially tensioning support ring (2).

Considered publications:
U.S. Patent Nos. 2,566,603, 2,228,495;
Swiss Patent No. 154 892;
French patent specification No. 461 085.

1 sheet of drawings