DE1101070B

DE1101070B - Dichtungsringsystem, insbesondere zum OElregulieren bei Brennkraftmaschinen-Kolben

Info

Publication number: DE1101070B
Application number: DEG25830A
Authority: DE
Inventors: Dr Techn Ernst Fuhrmann
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1958-11-28
Filing date: 1958-11-28
Publication date: 1961-03-02
Also published as: GB899229A

Description

Dichtungsringsystem, insbesondere zum Ulregulieren bei Brennkraftmaschinen-Kolben Gegenstand der Erfindung ist ein Dichtungsringsystem, insbesondere zum Ölregulieren bei Kolben in Brennkraftmaschinen aus zwei den Nutenflanken des Kolbens zugeordneten Dichtringen und einer radial und axial spannenden Feder.
Es ist bereits bekannt, bei Viertaktmotoren den sogenannten Ölabstreifring aus zwei Stahlbändern -mit einem Abstandsstück und einer radial spannenden Feder zu bilden. Derartige Ringe haben sich selbst für ausgelaufene Motoren als geeignet erwiesen, den Ölhaushalt des Motors wieder zu regulieren. Zur Vermeidung des Abstands,stückas ist es ferner bekannt, die Stahlbänder im Profil zu kröpfen, so daß,clie zwischen den beiden Bandringen liegende Spannfeder sowohl in axialer als auch in radialer Richtung eine Halterung für die Ringe darstellt. Es hat sich jedoch gezeigt, @daß insbesondere bei modernen Hochleistungsmotoren, deren Zylinderwände relativ dünn ausgeführt sind, sich die bekannten Dichtringe nicht immer allen Unebenheiten der Zylinderwandung anpassen können. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn die Zylinder größeren Temperaturschwankungen unterliegen und sich dadurch leicht verziehen: Um die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen innerhalb eines Leichtmetallkolbens auszugleichen, hat man das Kolbenhemd am Außenumfang mit einem Drahtwickel umschlossen, dessen Enden im Kolbenkörper verankert waren. Dadurch wurden die verschiedenen Ausdehnungen des Kolbenhemdes ausgeglichen, ohne jedoch die Kolbenabdichtung zu beeinflussen. Hierfür waren die üblichen Dichtungsringe mit rechteckigem Querschnitt in Nuten des Kolbens vorgesehen.
Die Erfindung baut auf der Erkenntnis auf, daß ein wirkungsvoller Dichtring die an,ihn :gestellten hohen Anforderungen nur dann erfüllen kann, wenn sein Biegemoment in der Ringebene möglichst klein ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die .das Öl abstreifenden Dichtringe unabhängig voneinander arbeiten und in an sich bekannter Weise aus drahtförrnigem Werkstoff bestehen. Dadurch wind es möglich, daß der einzelne Dichtring trotz - unterschiedlichem Verschleiß oder verschiedener Krümmung (der Zylinderlaufbahn stets an seiner Gegenlatiffläche satt anliegt. Die hinter den beiden Drahtdlichtringen liegende Spannfeder schiebt die Ringe axial gegen die Nutenflanken und gleichzeitig gegen die Zylinderwand; sie ist in -der Lage, .sich sowohl radial als auch axial zu bewegen.
Vorteilhafterweise ist der Querschnitt der Dichtringe derart ausgebildet, @daß das Widerstandsmoment gegen Biegung .in Bogenebene, d. h. Ringebene, kleiner bis geringfügig größer als ihr Widerstandsmoment in senkrechter Richtung -dazu ist, um die geforderte hohe Elastizität zu sichern. Letzteres wird noch dadurch verbessert, wenn der Schwerpunkt des Querschnitts eines Dichtringes zwischen der Zylinderwand und einer Axialebene liegt, die die Anlagefläche der Spannfeder am Dichtring schneidet. Ist die Rückenfläche jedes Dichtringes dem Profil der Feder entsprechend geformt, so ,schneidet ,die Axialeb.ene vorzugsweise die Mitte der Anlagefläche.
Als vorteilhafte Dichtringe haben sich .solche erwiesen, die einen runden Querschnitt aufweisen, wobei es denkbar ist, daß die den Nutenflanken zugekehrten Dichtringseiten abgeflacht sind, .um ein Ausschlagender Flanken zu vermeiden. Ebenso ist es möglich, die mit -der Feder korrespondierende Seite der Dichtringe abzuflachen oder dem Federprofil anzupassen.
Um sicher zu sein, @daß sich die Spannfeder auf :den Rückenflächen der beiden Dichtringe abrollen kann, wird ferner vorgeschlagen, daß eine tangential durch :die jeweilige Anlagestelle der Spannfeder .an den Dichtringen .gelegte Ebene einen Kegelmantel bildet, der mit der Grundfläche einen Winkel zwischen 15 und 75° einschließt. Die Spannfeder selbst sollte in .der Kolbennut in an sich bekannter Weise ein ausreichendes axiales Höhenspiel haben, das so .groß ist, daß es bei ungleicher Radialbewegung der Dichtringe ein Abwälzen der Spannfeder auf den beschriebenen Kegelmantel gestattet, ohne daß es zum Abheben der Feder von einem :der Dichtringe kommt. Zur Bestimmung des Axialspiel,s der Feder ist es denkbar, die Nutenflanken abzustufen oder durch Beilage eines Ringes zu definieren. Die Erfindung umfaßt auch solche Dichtringe, deren Querschnitte -im wesentlichen drahtförmiges Profil aufweisen, jedoch .am Innenumfang Lappen besitzen, die zur Abstützung der Spannfeder dienen. Diese Lappen könnten unterschiedlich breit sein; vorzugsweise werden sie von den Stoßenden zum Ringrücken hin schmäler. Um das Biegemoment =in .der gewünschten Höhe zu begrenzen, ist es auch denkbar, die Einschnitte zwischen -den einzelnen Lappen verschieden tief auszuführen. Vorzugsweise verwendet man zum Anpressen der beiden Dichtringe eine Spannfeder mit rundem Querschnitt, da sie sich besonders wirtschaftlich herstellen läßt..Dennoch ist es nicht ausgeschlossen, daß die Spannfeder mit einem von der Kreisform abweichenden Profil, z. B. dreieckförmig, gewickelt wird. Ferner kann die Feder aus einem Draht mit abgeflachtem Profil .bestehen bzw. nach dem Wickeln am Außenumfang abgeschliffen werden.
Schließlich besteht die Möglichkeit, die beiden Dichtringe und die Spannfeder aus einem Draht zu fertigen, wobei die Federenden vorzugsweise kreisförmig gebogen sind, so daß sie etwa der Form des abzudichtenden Zylinders entsprechen.
Zur Erleichterung der Montage können die einzelnen Teile des Dichtungsringsystems mit einem Klebemittel zusammengehalten wenden, das sich beim späteren Betrieb in der Maschine auflöst, so daß de gewünschte Beweglichkeit gegeben ist. .
In der Zeichnung ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen dargestellt,. und zwar zeigt Abb. 1 einen Kolbenausschnitt mit Dichtungsringen, deren Profil von der Kreisform abweicht, Abb. 2 und ?a Dichtungsringe mit anschließenden Lappen, Abb. 3 Dichtungsringe mit runder Lauffläche, Abb. 4 und 4a eine Spannfeder, Abb. 5 und 6 Dichtungsringe mit rundem Querschnitt.
In Abb. 1 weist der Kolben 1 eine Nut 5 auf, in der eise Dichtringe 2, 3 liegen und durch die Spannfeder 4 gegen die nicht dargestellte Zylinderwand gedrückt werden. Die Dichtr<inge2, 3 waren ursprünglich im Querschnitt rechteckig. Durch die Wegnahme der mit der Spannfeder 4 korrespondierenden Kanten wird das Widerstandsmoment der Ringe 2, 3 gegen Biegung in Bogenebene verringert und damit -ihre Elastizität vergrößert. Durch Einschnitte am Innenumfang des Ringes 6, wie in Abb. 2 und 2a dargestellt, wird das Widerstandsmoment in der gewünschten Höhe begrenzt. Die Lappen 7 dienen zur axialen Abstützung der Spannfeder 4.
Bei dem in Abb. 3 dargestellten Dichtunbsringsystem bestehen die Dichtringe 8, J aus einfachem Runddraht, der an den Anlagestellen zur Nutenflanke und zur Spannfeder @hin abgeschliffen ist. Außerdem bildet .eine tangential durch die jeweilige Anlagestelle zwischen dein Dichtring 8 und die Feder4 gelegte Ebene einen Kegelmantel, der mit der Grundfläche 10 einen Winkel zwischen 15 und 17° einschließt. Die Spannfeder 4 liegt in der Kolbennut 5 .mit dem Axialspiel B.
Die Spannfeder 4 ist gemäß Abb. 4 aus einem Runddroht gewickelt und nach dem Wickeln auf der Außenseite zylindrisch ,geschliffen- Entsprechend Abb. 4a ist die Spannfeder aus einem reahteclagen Profildraht gewickelt-Um unzulässige Axialbewegungen der Spannfeder4 zu verhindern und gleichzeitig die Arilageverhältnixsse

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Dichtungsringsystem, insbesondere zum ölregulieren bei Kolben in Brennkraftmaschinen, aus zwei den Nutenflanken des Kolbens zugeordneten Dichtringen und einer radial und axial spannenden Feder, dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängig voneinander arbeitenden Dichtringe in an sich bekannter Weise aus drahtförmigem Werkstoff bestehen.
2. Dchtungsringsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Dichtringe derart ausgebildet ist, daß das Widerstandsmoment gegen Biegung in Bogenebene (Ringebene) ldeiner bis geringfügig größer ist als ihr Widerstandsmoment in senkrechter Richtung dazu.
3. Dichtungsringsystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenschwerpunkt eines Dichtringes bezogen auf den Profilquerschnitt zwischen der Zylinderwand und einer Axialebene liegt, die seine Anlagefläche an der Spannfeder schneidet.
4. Dichtungsringsystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe einen runden Ouerschnitt aufweisen.
5. Dichtungsringsystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Nutenflanken zugekehrten Dichtringseiten abgeflacht sind.
6. Dichtungsringsystem nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Feder korrespondierende Seite der Dichtringe abgeflacht oder dem Federprofil angepaßt ist.
7. Dichtungsringsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Anlagestelle zwischen Dichtring und Spannfeder gelegte Ebene mit der Radialebene der Feder einen Winkel zwischen 15 und 75° einschließt. B.
Dichtungsringsystern nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spannfeder und den Nutenflanken in an sich bekannter Weise Spiel vorgesehen ist, das es der Spannfeder erlaubt, bei ungleicher Bewegung der Dichtringe zu folgen.
9. Dichtungsringsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, d'aß zur Bestimmung des Axialspiels der Feder in der Kolbennut die Nutenflanken abgestuft sind.
10. vichtungsringsystem nach den Ansprüchen 1 bis 9; dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe am Innenumfang Lappen zur axiafen Abstützung der Spannfeder aufweisen:
11. Dchtungsringsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, lag die Läppern unterschiedlich breit sind; vorzugsweise von den Stoßenden zum Ringrücken hin schirealer werden.
12. Dichtungsringsystem nach den Ansprüchen 10 und 11,, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte zwischen den einzelnen Lappen verschieden tief ausgebildet sind.
13. Dichtungsringsystem. nach den Ansprüchen 1 bis. 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen min--an die Dichtringe 11, 12 zu verbessern, ist in Abb. 5 die Spannfeder 4 im wesentlichen -im Querschnitt drei-.eckförmig ,gewickelt. Das Axxialspiel der Spannfeder 4 ist im unteren Teil der Axbb. 6 durch den Beilagering 13 und im oberen Teil durch die Ausnehmung 14 der Nut 5 im Kolben 1 bestimmt. destens einer Nutenflanke und der Feder ein Beilagering liegt.
14. Dichtungsringsystem nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfeder mit einem von der Kreisform abweichenden Profil, z. B. dreieckförmig gewickelt ist.
15. Dichtungsringsystem nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht der Spannfeder am Außenumfang abgeflacht ist.
16. Dichtungsringsystem nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daB die Dichtringe und die Spannfeder einstückig aus dem gleichen Draht gefertigt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 445 090; britische Patentschrift Nr. 519 088.