DE1215439B

DE1215439B - Brennkraftmaschinenkolben

Info

Publication number: DE1215439B
Application number: DEF35360A
Authority: DE
Inventors: Frank Chase Hutto
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1960-11-15
Filing date: 1961-11-14
Publication date: 1966-04-28

Description

Brennkraftmaschinenkolben Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennkraftmaschinenkolben mit einer Ringnut, deren Bodenfläche eine in Umfangsrichtung verlaufende Rippe aufweist, und mit einem in der Ringnut befindlichen Kolbenring, der aus zwei in axialem Abstand angeordneten äußeren Flanschen und aus einem mit diesen aus einem Stück gefertigten Steg besteht. Kolbenringe dieser Art dienen der doppelten Aufgabe, den Verdichtungsraum abzudichten und das Öl von der Zylinderwandung abzustreifen.
Bei einem bekannten Brennkraftmaschinenkolben dieser Gattung ist der Kolbenring so ausgebildet, daß der eine der beiden Flansche durch eine Feder mit seiner ganzen Seitenfläche an der einen Flanke der Ringnut in Anlage gehalten wird, aber von der Rippe einen erheblichen Abstand hat. Der andere der beiden Flansche wird durch die Feder von der anderen Flanke der Ringnut im Abstand gehalten. Diese Ausbildung des Kolbenringes hat zur Folge, daß das bei der Abwärtsbewegung des Kolbens abgestreifte Öl ohne weiteres am unteren Flansch des Kolbenringes vorbei in das Innere der Ringnut und von dort in das Innere des Kolbens abfließen kann, während das bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens abgestreifte Öl eine ölschicht speist, die sich zwischen der oberen Flanke der Ringnut und dem oberen Flansch des Kolbenringes bildet. Von dieser ölschicht aus kann das Öl ebenfalls ins Innere der Ringnut gelangen und von dort in den Kolben hinein abfließen. Das ist aber unerwünscht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kolben und den Kolbenring so auszubilden, daß der Kolben dem bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens an der Kolbenwand abgestreiften Öl den Weg in das Innere der Ringnut hinein erheblich erschwert.
Diese Aufgabe ist durch eine solche Ausbildung des Kolbenringes gelöst, daß der eine der beiden äußeren Flansche mit der einen Flanke der Ringnut in Linienberührung steht und der andere äußere Flansch zwischen der einen Seitenfläche der Rippe und der dieser Seitenfläche gegenüberliegenden Flanke der Ringnut federnd eingefügt ist und mit dieser Flanke gleichfalls Linienberührung hat.
Infolgedessen muß sich das von der Kolbenwandung abgestreifte Öl, um ins Innere der Ringnut zu gelangen, durch die Stellen der Linienberührung hindurchquetschen, was nur in unerheblichem Maß möglich ist.
Vorzugsweise trägt der andere äußere Flansch des Kolbenringes seinerseits einen weiteren, inneren Flansch, der mit Linienberührung an der Seitenfläche der Rippe anliegt. Dadurch wird der Abfluß des abgestreiften Öls ins Innere des Kolbens noch weiter erschwert.
An sich ist es bekannt, den Kolbenring eines Brennkraftmaschinenkolbens mit Linienberührung an der Flanke der Ringnut anliegen zu lassen. Bei einer bekannten Anordnung dieser Art fehlt indessen die in Umfangrichtung verlaufende Rippe, die von der Bodenfläche der Ringnut aus nach außen ragt und wesentlich zur Abdichtung gegen den Durchfluß von Öl beiträgt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. In dieser zeigt F i g. 1 eine Schnittansicht des Kolbens und der Zylinderwandung, wobei in eine Ringnut dieses Kolbens der Kolbenring eingelegt ist, F i g. 2 einen Schnitt durch eine der Flanken der Ringnut mit dem Kolbenring und F i g. 3 einen Schnitt einer abgeänderten Ausführungsform, beide Male in größerer Darstellung.
Der sowohl als Kompressionsring als auch als Ölabstreifring wirkende Kolbenring 10 ist etwa kreisrund und an einer Stelle, die nicht dargestellt ist, in der üblichen Weise aufgeschnitten. Der Kolbenring 10 weist zwei in axialem Abstand angeordnete radiale, äußere Flanschen 10 und 11 auf, die aus einem Stück mit einem sie verbindenden Steg 14 bestehen. Dieser hat eine nach innen gerichtete Aussparung und bildet an den Stellen, an denen die äußeren Flansche 11 und 12 an der Zylinderwandung 15 anliegen, im Abstand voneinander befindliche Anlageflächen 13. Die Flansche 11 und 12 lassen sich an den Stellen ihrer Anlageflächen 13 biegen, damit man sie in die Ringnut 19 des Kolbens 18 einsetzen kann. Die Anlageflächen 13 legen sich in der üblichen Weise an die Zylinderwandung 15. Der Steg 14 ist weiter mit im Abstand voneinander angeordneten Öffnungen 16 versehen, durch die das Öl an den an der Zylinderwandung 15 anliegenden Anlageflächen 13 vorbei zu einem vom Boden der Ringnut 19 ausichenden Ölrückflußkanal 22 fließen kann. Von diesem ölrückflußkanal 22 aus gelangt das Öl durch den Kolben 18 zurück in die ölwanne.
Der äußere Flansch 11 des Kolbenringes 10 trägt seinerseits einen weiteren, inneren Flansch 23, und in entsprechender Weise -trägt auch, der äußere Flansch 12 einen weiteren, inneren Flansch 24. Diese beiden inneren Flansche 23 und 24 verlaufen von den, Stellen aus, an denen sie mit den äußeren Flanschen 11 und 12 verbunden sind, in annähernd radialer Richtung nach außen und reichen nicht bis zu den Anlageflächen 13 des Kolbenringes 10.
Die beiden inneren Flansche 23 und 24 können sich ihrerseits um ihre Anschlußstellen an den äußeren Flanschen 11 und 12 biegen.
Im ausgebauten Zustand des Kolbenringes 10 laufen die beiden äußeren Flansche 11 und 12 nach innen in Richtung der Kolbenachse auseinander, also von einer radialen Ebene fort, während die inneren Flansche 23 und 24 radial nach außen zusammen, also auf eine radiale Ebene zu, laufen. Die Flansche brauchen nicht parallel zueinander zu sein.
Der Kolben 18 hat eine Ringnut 19, deren Breite geringer ist als die Breite des nicht eingebauten Kolbenringes 10, gemessen an den von den Anlageflächen 13 abgewandten Enden der äußeren Flansche 11 und 12. Auf der Bodenfläche der Ringnut 19 befindet sich eine Rippe 21 für einen später zu erläuternden Zweck. Die Ringnut 25 des Kolbens 18 dient zur Aufnahme eines üblichen Verdichtungsringes 27, der inft seiner Anlagefläche 26 an der Zylinderwandung 15 anliegt.
Ist der Kolbenring 10 in die Ringnut 19 eingebaut, dann legt sich der erste äußere Flansch 11 nabhgiebig längs einer Berührungslinie 28 an die eine Flanke der Ringnut 19 - an, während sich der zweite äußere Flansch 12 längs einer Berührungslinie 31 nachgiebig an die andere Flanke der Ringnut 19 anlegt. Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel befindet sich die Berührungslinie 28 im Inneren des Bereiches, der einerseits durch die eine Flanke der Ringnut 19 und andererseits durch die. Flanke der Rippe 21 begrenzt ist. Der innere Flansch 23 legt sich längs einer Berührungslinie 29 an die Rippe 21 nachgiebig an. In der beschriebenen Stellung sind die äußeren Flansche 11 und 12 um ihre Anschlußstellen an den Zylinderanlageflächen gebogen, während der innere Flansch 23 um seine Anschlußstelle am äußeren Flansch 11 gebogen ist.
Befindet sich der Kolbenring 10 in der Ringnut im eingebauten Zustand, dann ist ständig ein dichter Abschluß zwischen dem ersten äußeren Flansch 11 und der Ringnut 19, dem zweiten äußeren Flansch 12 und der Ringnut 19 und dem inneren Flansch 23 und der Rippe 21 hergestellt. Die Flansche brauchen auch dann nicht parallel zueinander zu verlaufen.
Zieht man eine radiale Mttelebene durch den Steg 14, dann befinden sich auf der einen Seite dieser Ebene der äußere Flansch 11, der zugehörige innere Flansch 23 und eine der Anlageflächen 13, während sich auf der anderen Seite der Ebene der äußere Flansch 12, der zugehörige innere Flansch 24 und die andere Anlagefläche 13 befinden. Der Ring ist dabei symmetrisch zu dieser Ebene ausgebildet. Dieser Bauart zufolge kann man den Kolbenring 10 auch umgekehrt in die Ringnut 19 einlegen, ohne darauf Rücksicht nehmen zu müssen, ob der äußere Flansch 11 oder der äußere Flansch 12 der Brennkammer zugewandt ist.
In F i g. 2 ist die federnde Berührung zwischen dem äußeren Flansch 11 und der Flanke der Kolbennut 19 längs der Berührungslinie 28 vergrößert wiedergegeben. Auch sieht man in F i g. 2 deutlich, daß der äußere Flansch 11 gegenüber einer radialen Ebene divergiert.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 kann der innere Flansch 32 radial nach innen von einer radialen Ebene konvergieren, und zwar von ihrer Anschlußstelle an dem äußeren Flansch 33 aus betrachtet. Die Berührungslinie zwischen dem äußeren Flansch 33 und der Kolbennut 19 ist wiederum mit 28 bezeichnet, die Berührungslinie zwischen dem inneren Flansch 32 und der Rippe 21 gleichfalls mit 29.

Claims

Patentansprüche: 1. Brennkraftmaschinenkolben mit einer Ringnut, deren Bodenfläche eine in Umfangsrichtung verlaufende Rippe aufweist, und mit einem in der Ringnut befindlichen Kolbenring, der aus zwei in axialem Abstand angeordneten äußeren Flanschen und aus einem mit diesen aus einem Stück gefertigten Steg besteht, dadurch gekennzeichn e t, - daß der Kolbenring so ausgebildet ist, daß der eine (12) der beiden äußeren Flansche (11, 12) in an sich bekannter Weise mit der einen Flanke der Ringnut in Linienberührung (Berührungslinie31) steht und der andere äußere Flansch (11) zwischen der einen Seitenfläche der Rippe (21) und der dieser Seitenfläche gegenüberliegenden Flanke der Ringnut (19) federnd eingäfilgt ist und mit dieser Flanke gleichfalls Linienberührung (Berührungslinie 28) hat.
2. Brennkraftmaschinenkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere äußere Flansch (11) des Kolbenringes seinerseits einen weiteren, inneren Flansch (23) trägt, der mit Linienberührung (Berührungslinie 29) an der Seitenfläche der Rippe (21) anliegt. 3. Brennkraftmaschinenkolben nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle, an welcher der äußere Flansch (11) den inneren Flansch (23) trägt, von der Anlagefläche (13) des Kolbenringes abgewandt ist. 4. Brennkraftmaschinenkolben nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Flansche (11, 12, 23) im eingebauten Zustand des Kolbenringes nicht parallel zueinander sind. 5. Brennkraftmaschinenkolben nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Flansche (11, 12, 13) im eingebauten Zustand des Kolbenringes außerhalb einer radialen Ebene liegt. 6. Brennkraftmaschinenkolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der außerhalb einer radialen Ebene liegende Flansch der innere Flansch (23) ist. 7. Brennkraftmaschinenkolben nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine äußere Flansch (12) einen weiteren, inneren Flansch (24) trägt. 8. Brennkraftmaschinenkolben nach Ansprach 7, dadurch gekennzeichnet, daß der eine äußere Flansch (12) und der zugehörige innere Flansch (24) und eine Anlagefläche (13) des Kolbenringes, die an der Zylinderwandung (15) anliegen, auf der einen Seite einer radialen Ebene gelegen sind, welche die Rippe (21) halbiert, während der andere äußere Flansch (11) und der zugehörige innere Flansch (23) und die andere der zwei Anlageflächen (13) spiegelbildlich zu dieser Ebene angeordnet sind. 9. Brennkraftmaschinenkolben nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet daß im eingebauten Zustand des Kolbenringes sämtliche Flansche (11, 12, 23, 24) nicht parallel zueinander sind. 10. Brennkraftmaschinenkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der eine äußere Flansch (12) und der andere äußere Flansch (11) im eingebauten Zustand des Kolbenringes von einer radialen Ebene fort radial nach innen streben. 11. Brennkraftmaschinenkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem die Ringnut (19) einen nach hinten verlaufenden ölrückflußkanal hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (14) in an sich bbkannter Weise mindestens eine öffnung (16) aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften-. USA.-Patentschriften Nr. 1911736, 2 293 681, 2 798 779, 2 871071, 2 867 482, 2 893 801, 2951732.