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Abstands- und Spreizring für Kolbenringe Die Erfindung bezieht sich
auf einen Abstands-und Spreizring für im allgemeinen flache, geteilte, dünne Endringe
eines Kolbenringes, der zwischen die Endringe in die ölnut eines Kolbens einer Brennkraftmaschine
eingesetzt werden kann.
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Derart aufgebaute Kolbenringe sind an sich bekannt. Ein bekannter
Abstands- und Spreizring für einen derartigen Kolbenring weist eine geteilte zylindrische
Wand auf, deren Höhe der Breite des Kolbenringes entspricht und von der sich an
beiden Enden radial nach außen abgebogene, am Umfang verteilte Ansätze erstrecken,
auf denen die Endringe des Kolbenringes abgestützt sind. An den zwischen den nach
außen abgebogenen Ansätzen stehengebliebenen Vorsprüngen der zylindrischen Wand
liegt der innere Umfang der Endringe an. Weiterhin ist eine vieleckig gebogene Blattfeder
vorgesehen, die mit ihren Ecken an der inneren Wand des Abstands- und Spreizringes
und mit ihren geraden Abschnitten an der Umfangsfläche der Kolbenringnut anliegt
und so bestrebt ist, die Kolbenringanordnung in Umfangsrichtung auszudehnen.
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Diese bekannte Kolbenringanordnung weist verschiedene Mängel auf.
Für die Abstands- und Spreizringanordnung werden zwei Teile benötigt, nämlich einmal
die die Endringe tragende zylindrische Wand und zum anderen die Vieleckfeder, welche
die zylindrische Wand nach außen hin ausdehnt. Eine Möglichkeit, auch eine Spreizung
der Endringe in axialer Richtung zu erzielen, um diese an die Seitenflächen der
Kolbenringnut anzudrücken, ist nicht gegeben. Infolge dieser Ausbildung müssen die
Teile mit sehr engen Toleranzgrenzen bearbeitet werden, was natürlich die Fertigung
sehr verteuert.
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Ein anderer bekannter Abstands- und Spreizring für die Endringe einer
Kolbenringanordnung ist so ausgebildet, daß eine Vielzahl von nach innen gerichteten,
auf der Innenseite abgeflachten Wellen vorgesehen sind, die durch annähernd kreisförmige
Schleifen miteinander verbunden sind.
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Der Nachteil bei diesem bekannten Abstands- und Spreizring wird darin
gesehen, daß die bogenförmigen äußeren Scheitel mit dem inneren Scheitel durch in
radialer Richtung nach innen divergierende Schenkel verbunden sind. Infolge der
kreisringförmigen Schleifen, welche die nach innen divergierenden Schenkel bilden,
wird dieser Spreizring, wenn er aus einem verhältnismäßig dünnen Metallband hergestellt
wird, in Umfangsrichtung viel zu nachgiebig und biegsam, um die Endringe so stark
nach außen zu drücken, daß sich eine einwandfreie Abdichtung zwischen den Endringen
und der Zylinderwand ergibt. Wollte man diesem Mangel durch Wahl eines stärkeren
Metallbandes begegnen, würde sich das Gewicht der Kolbenringanordnung in unzulässiger
Weise erhöhen. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Abstands- und Spreizringes
besteht genauso wie bei dem zuvor erwähnten darin, daß der Abstand der Endringe
in axialer Richtung nicht veränderlich ist, so daß auch hier die Teile mit großer
Genauigkeit hergestellt werden müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Abstands- und Spreizring zu schaffen,
der schnell und wirtschaftlich aus flachem Bandmaterial herstellbar ist, das sehr
widerstandsfähig gegen Druck ist. Ferner soll auch die Abstandshaltung in vertikaler
Richtung verbessert werden, wobei gleichzeitig eine gute Spreizwirkung aufrechterhalten
werden soll.
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Gemäß einem älteren Vorschlag, von dem die Erfindung ausgeht, ist
ein Abstands- und Spreizring für im allgemeinen flache, geteilte, dünne Endringe
eines Kolbenringes vorgesehen, der aus einem kreisförmigen, gewellten, flachen Metallband
besteht, das nach innen geneigte, überstehende Lappen aufweist. Dieser Abstands-
und Spreizring weist in wechselnder Folge radial einwärts und radial auswärts weisende,
durch stegartige Wellenflanken verbundene Scheitelabschnitte auf, wobei die radial
auswärts weisenden Scheitelabschnitte und die Wellenflanken durchgehende, von den
einwärts weisenden Scheitelabschnitte begrenzte Schlitze enthalten und in axialer
Richtung federnd nachgiebige Widerlager für die Endringe bilden.
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Der Abstands- und Spreizring gemäß diesem älteren Vorschlag muß, wenn
alle äußeren Scheitelabschnitte mit gleichmäßiger Federkraft an den Endringen
angreifen
sollen, um -sie in Anlage an die Seitenwände der Kolbenringnut zu drücken, mit verhältnismäßig
hoher Präzision hergestellt werden, was erfindungsgemäß vermieden werden soll.
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Zu diesem Zweck besteht die Erfindung darin, daß das gewellte Metallband
-eine erste ringförmige Gruppe von nach außen gerichteten Wellen mit je einem flachen,
in senkrechter Richtung nicht unterbrochenen Außenabschnitt und eine zweite, dazu
konzentrische ringförmige Gruppe von nach innen gerichteten Wellen bildet, die mit
den nach außen gerichteten Wellen auf Lücke stehen, daß jede innere Welle mit den
benachbarten äußeren Wellen durch ein Paar mit den beiden Wellen einstückigen, nach
außen divergierenden Schenkeln verbunden ist, die einen Mittelabschnitt und zwei
in entgegengesetzte Richtungen abgebogene Endabschnitte aufweisen, und daß jeder
Schenkel aus zwei mit Abstand voneinander etwa parallel verlaufenden Teilen besteht,
so daß die äußeren Kanten der Schenkelteile und die Kanten der äußereen Wellen in
zwei einen Abstand aufweisenden parallelen Ebenen liegen.
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Durch die in senkrechter Richtung ununterbrochen ausgebildeten Außenabschnitte
der nach außen gerichtetenWellen dienen diese lediglich zurAbstützung der Endringe,
wobei die axiale Auseinanderdrückung der Endringe an die Nutenseitenwände nur durch
die einwärts gerichtete Neigung der überstehenden Lappen erzielt wird. Die erfindungsgemäße
Ausbildung des Abstands- und Spreizringes verlangt eine wesentlich geringere Herstellungsgenauigkeit,
als dies bisher der Fall war.
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Die Erfindung ist nachstehennd an Hand der Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung ist Fig. 1 eine Teildraufsicht einer Teillänge des Bandmaterials,
aus dem der Abstandhalter hergestellt ist, und zwar nach Fertigstellung der ersten
Herstellungsstufe, bei der das Bandmaterial mit nach außen ragenden Lippen oder
Ansätzen und mit auf Abstand stehenden Schlitzen geformt wird, Fig. 2 eine Draufsicht
des Abstandhalters mit den dünnen Endringen, die zur Fertigstellung eines Kolbenringes
bei einem derartigen Abstandhalter verwendet werden, der an seiner an der einen
Seite befindlichen Trennfuge geschlossen ist, Fig. 3 eine etwas vergrößerte schaubildliche
Teilansicht eines Abschnittes des Abstandhalters und Fig.4 ein vergrößerter senkrechter
Schnitt durch einen Kolben und einen dazugehörenden Zylinder, bei dem die untere
Ölnut des Kolbens einen Kolbenring enthält, der aus Endringen und dem erfindungsgemäßen
Abstandhalter besteht.
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In den Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Der im Umriß kreisförmige Abstandhalter ist an der einen Seite geteilt
und weist eine laufende Reihe von abwechselnd nach innen und nach außen gerichteten
Wellen auf. Die Innenwellen haben Wölbungen 1, und die Außenwellen haben Wölbungen
2, die durch obere und untere Stege 3 verbunden sind. Die Stege 3 sind durch Schlitze
4 getrennt. Die parallel zur Oberkante und Unterkante des Abstandhalters verlaufenden
Schlitze 4 gehen von den Kanten der Wölbungen 1 aus und erstrecken sich teilweise
in die Wölbungen 2, wie Fig. 3 zeigt. Von der oberen Kante und der unteren Kante
jeder Innenwölbung 1 geht eine kurze Lippe oder ein kurzer Ansatz 5 aus. Die Ansätze
5 erstrecken sich nach oben über die Oberkante des Abstandhalters und nach unten
unter die Unterkante des Abstandhalters. Die Ansätze 5 haben eine geringe Höhe.
Die Enden des Abstandhalters sind nach außen gedreht und bilden Lippen 6 (Fig.2),
deren benachbarte Seiten stumpf aneinanderstoßen. Wie Fig: 3 zeigt, hat jeder Verbindungssteg
3 und jeder unterhalb und oberhalb des Schlitzes 4 liegende Teil des Verbindungssteges
in entgegengesetzten Richtungen gebogene Endabschnitte, die von einem Mittelabschnitt
ausgehen. Die Schlitze 4 reichen von dem einen gebogenen Endabschnitt zum anderen
gebogenen Endabschnitt und schaffen eine leicht regelbare gleichförmige Biegsamkeit
in den verschiedenen Verbindungsstegen bei dem in Umfangsrichtung erfolgenden Zusammenziehen
des Abstandhalters.
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Der Abstandhalter besteht aus einem einzigen Längenstück aus flachem
Blechmaterial. Die zwischen der Innenwölbung und der Außenwölbung vorhandenen Stegteile
haben infolge ihrer Lage und infolge des bei der Herstellung der Schlitze 4 erfolgenden
Ausstanzens von Metall eine so große Biegsamkeit, daß die Stegteile bei dem in Umfangsrichtung
erfolgenden Zusammenziehen, bei dem sich die Endabschnitte 6 aneinanderlegen, nachgeben.
Der Abstandhalter kann leicht aus flachem Bandmaterial gewünschter Dicke hergestellt
werden. Die von den Schlitzen 4 gebildeten Öffnungen werden durch Ausstanzen des
Metalls aus dem Blechstreifen hergestellt. Die Ansätze 5 bleiben an den Seitenkanten
des Blechstreifens zurück, wenn das zwischen den Ansätzen vorhandene Metall ausgestanzt
wird.
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Mit einem derartigen Abstandhalter werden dünne, geteilte, aus Metall
bestehende Endringe 7 verwendet, von denen der eine Endring an der oberen Seite
und der andere Endring an der unteren Seite des Abstandhalters angeordnet ist. Die
Innenkanten der Endringe liegen an der Außenseite der Ansätze 5 an. Die von den
Wölbungen 1 nach außen gerichteten Wellen liegen zwischen der oberen Seite und der
unteren Seite des unteren Endringes bzw. des oberen Endringes, tragen diese Endringe
und halten diese Endringe in einem Abstand. Die Endringe ragen an ihren Außenkanten
über den Abstandhalter eine kurze Strecke hinaus, jedoch bilden die nach außen gerichteten
Wellen einen umfangreichen und sicheren Träger für die Endringe. Bei Verwendung
kann es erwünscht sein, die Ansätze 5 unter einem Winkel zwischen 5 und 25 Winkelgraden
zur Ebene der Innenwölbung 1 aufzustellen, wie Fig. 4 zeigt, so daß durch die gegen
die Ansätze 5 drückenden Innenkanten der Endringe 7 die Innenabschnitte der Endringe
in Dichtungsberührung mit den sich gegenüberstehenden Seitenwänden der Kolbenringnut
eines Kolbens gedrückt werden, in die der aus den Endringen und dem Abstandhalter
bestehende Kolbenring eingesetzt ist. Die Höhe der Ansätze 5, d. h. die Strecke,
um die sich die Ansätze 5 über und unter die obere bzw. untere Kanten des Abstandhalters
erstrecken, ist so gewählt, daß die Ansätze leicht in der Kolbenringnut aufgenommen
werden, daß sie sich jedoch nicht an die sich gegenüberstehenden Seitenwände der
Ringnut anlegen.
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Fig. 4 zeigt einen Teil eines Kolbens 8 und seine Lage innerhalb des
Zylinders 9. Die untere Ölnut 10
im Kolben hat einen Ölablauf 11 vom
Boden der Ölnut 10 zum Innenraum des Kolbens. Bei dem in diese Nut eingelegten Kolbenring,
der aus den Endringen 7
und dem Abstandhalter besteht, liegen die
Endringe mit ihren Außenseiten an den sich gegenüberstehenden Seiten der Ringnut
10 an, während die Außenkanten der Endringe 7 mit Druck an der Zylinderwand anliegen.
Die Innenkanten der Endringe 7 liegen fest an den Außenkanten der Ansätze 5 an.
Der in Umfangsrichtung zusammengedrückte Abstandhalter erzeugt wegen seines Widerstandes
gegen ein derartiges Zusammendrücken Radialdrücke, die über die Ansätze 5 auf die
Innenkanten der Endringe 7 übertragen werden, so daß die Endringe an ihren Außenkanten
mit einem gewünschten Flächendruck an der Zylinderwand anliegen.
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Der Abstandhalter ist kräftig und kann aus verhältnismäßig starkem
Bandmaterial hergestellt werden, wobei sich die erforderliche Biegsamkeit aus der
Verringerung der Querschnittsfläche des Materials infolge des Ausstanzens der Schlitze
4 ergibt, die in den die Innenwölbungen und die Außenwölbungen verbindenden Stegen
der Wellen vorhanden sind. Es wird auf diese Weise nicht nur ein genügend reichlicher
Ablauf für den Ölstrom über den Abstandhalter zum Boden der Ringnut geschaffen,
sondern es wird auch der Widerstand gegen Biegen oder Ausbiegen verringert, der
vorhanden sein würde, wenn diese Schlitze nicht ausgestanzt wären oder sich an den
gewölbten Teilen des Abstandhalters befänden.
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Der Abstandhalter behält wegen des zu seiner Herstellung verwendeten
kräftigen und festen Bandbleches seine zum einwandfreien Arbeiten notwendigen Eigenschaften
sehr lange bei, so daß die Gebrauchsdauer eines derartigen Abstandhaltrs bedeutend
erhöht wird.