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Kolbenabdichtung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine
Kolbenabdichtung für Brennkraftmaschinen, bestehend aus mehreren in Nuten eines
Kolbens angeordneten Kolbenringen mit unterschiedlichen Laufflächenschichten.
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Es sind bereits Kolbenabdichtungen für Brennkraftmaschinen bekanntgeworden,
bei denen man die Lauffläche des obersten Kolbenringes, der dem Brennraum am nächsten
kommt und der damit den hohen Brennraumtemperaturen besonders ausgesetzt ist, aus
einer besonders verschleißfesten Laufflächenschicht versah. Diese verschleißfeste
Laufflächenschicht, die z. B. aus Hartchrom bestand, hatte den Vorteil, den Verschleiß
der nachfolgenden Kolbenringe und des Zylinders wesentlich herabzusetzen, wodurch
eine erhebliche Verlängerung der Lebensdauer der Brennkraftmaschine erzielt werden
konnte. Es hat sich jedoch als nachteilig erwiesen, daß hartverchromte Kolbenringe
nur langsam einlaufen, so daß während der ersten Betriebszeit der Brennkraftmaschine
ein vergleichsweise hoher Schmierölverbrauch auftrat. Daher hat man die Kolbenringe
nach dem Verchromen angehont.
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Gemäß einem anderen Vorschlag sollte die verschromte Lauffläche des
Kolbenringes mit einer weiteren, jedoch den Einlaufvorgang begünstigenden weicheren
Laufflächenschicht aus Kupfer od. dgl. überzogen werden, weil sich eine solche Laufflächenschicht
zu Beginn der Laufzeit leicht abträgt und sich in die Unebenheiten der Zylinderwand
absetzt. Kupfer kann man nur in unvollkommener Weise mit einer Chromschicht verbinden;
darüber hinaus waren diese Laufflächenschichten viel zu dünn, um die gewünschte
Wirkung zu erzielen, weshalb sich solche Kolbenringe bisher nicht durchsetzen konnten.
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Ferner wurde bekannt, die Lauffläche eines Kolbenringes aus einer
verschleißfesten Chromschicht und einer ebenfalls galvanisch abgeschiedenen Kupferschicht
zu bilden, so daß die Lauffläche bereichsweise verschiedene Härten aufweist. Schließlich
kennt man noch Kolbenringe, deren Laufflächen ganz oder teilweise aus einem Werkstoff,
z. B Bronze, bestehen, der gute Gleiteigenschaften aufweist.
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Die gemeinsame Verwendung von Chrom zwecks Erhöhung der Verschleißfestigkeit
und Kupfer zum besseren Einlaufen der Kolbenringlaufflächen erwies sich als vorteilhaft.
Jedoch bestanden Schwierigkeiten im gemeinsamen Aufbringen von Chrom und Kupfer
auf eine Lauffläche. Auch wurde die bessere Einlauffähigkeit nur auf Kosten der
Verschleißbeständigkeit erzielt, da durch die abwechselnde Lagerung von sowohl Chrom
als auch Kupfer auf einer gemeinsamen Lauffläche eine schnellere Abnutzung der einzelnen
mit der Gegenlauffläche in Berührung stehenden Chromteilchen eintritt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenabdichtung für
Brennkraftmaschinen zu schaffen, die sowohl die Vorteile auf ihrer Lauffläche durchgehend
hartverchromter Kolbenringe als auch der Verwendung eines Werkstoffes mit besonders
guten Gleiteigenschaften als Einlaufschicht auf der Lauffläche von Kolbenringen
in sich vereinigt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abdichtung
eines Kolbens für Brennkraftmaschinen durch die Verwendung mehrerer an sich bekannter
Kolbenringe erzielt wird, von welchen der dem Brennraum nächste Kolbenring eine
verschleißfeste Laufflächenschicht aufweist, die vorzugsweise durch Verchromung
gebildet ist, und von welchen mindestens einer der nachfolgenden Kolbenringe eine
Laufflächenschicht aufweist, die aus einem gute Gleiteigenschaften aufweisenden
Werkstoff besteht. Dies gilt ebenso auch für Rotationskolbenbrennkraftmaschinen,
nur daß hierbei in der Regel statt Kolbenringe Leisten in Nuten des Läufers eingelegt
werden. Vorteilhafterweise verwendet man als Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften
Kupfer, Zinn, Blei, Bronze od. dgl. Diese gemeinsame Verwendung solcher Kolbenringe
erleichtert den Einlauf des obersten Kolbenringes ganz erheblich, insbesondere dann,
wenn man die weiche Gleitschicht im Spritzverfahren in ausreichender Dicke vorsieht.
Dabei ist es denkbar, daß die weichere Gleitschicht die gesamte Lauffläche des Kolbenringes
überdeckt, doch wird man vorzugsweise die Lauffläche des Grundwerkstoffes nuten,
so daß die Lauffläche nach erfolgtem Überzug sodann aus dem Grundwerkstoff und dem
Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften besteht. Auch kann man den weicheren, metallischen
Werkstoff mit guten
Gleiteigenschaften aufplattieren oder in Nuten
einlegen. Um den Einlaufvorgang des obersten Kolbenringes noch zu beschleunigen,
ist es denkbar, der weicheren Laufflächenschicht schmirgelnde Stoffe in geringen
Mengen beizufügen.
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Die Lauffläche des obersten Kolbenringes kann dabei in an sich bekannter
Weise aufgerauht werden, damit sie den Werkstoff der weicheren Laufflächenschicht
der nachfolgenden Kolbenringe über die Zylinderwand besser aufnehmen kann. Es hat
sich gezeigt, daß sich auf Grund einer derartigen Verwendung der Kolbenringe die
bisherigen Einlaufschwierigkeiten erheblich vermindern lassen. Der erfindungsgemäße
Vorschlag läßt auch solche Kolbenringe zu, deren Chromschicht nach dem Honen mit
einer galvanischen Kupferschicht od. dgl. überzogen ist, da hierdurch die Wirkung
der nachfolgenden Kolbenringe nur noch vorteilhaft ergänzt werden kann.
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Schließlich kann man neben einem verchromten Kolbenring einen weiteren,
mit einer Molybdänschicht überzogenen Kolbenring verwenden, dessen Lauffläche wiederum
mit einer Laufflächenschicht aus einem gute Gleiteigenschaften aufweisenden metallischen
Werkstoff bedeckt ist. Hierdurch kann sich das weichere Metall, wenn die Molybdänschicht
im Spritzverfahren aufgebracht ist, tief in die Poren der Mölybdänschicht einlagern,
um noch nach längerer Laufzeit zur Schmierung bzw. zur Verbesserung der Gleiteigenschaften
des verchromten Kolbenringes bereitszustehen.
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Es sei bemerkt, daß nur für die genannte Verwendung der Kolbenringe
und nicht für einzelne Kolbenringmerkmale im Rahmen dieser Erfindung Schutz beansprucht
wird.
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Die Zeichnung stellt die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dar.
In den Nuten 1 bis 4 des Kolbens 5 sind die Kolbenringe 6 bis 9 vorgesehen, die
mit ihrer Lauffläche an der Wand des Zylinders 10 anliegen. Der oberste Kolbenring
6 weist eine verchromte Laufflächenschicht 11 auf, während der nachfolgende Kolbenring
7 eine Laufflächeneinlage 12 aus Bronze enthält, die sich langsam auf die Wand des
Zylinders 10 und damit auch auf den Kolbenring 6 bzw. auf dessen Laufflächenschicht
11 überträgt. Der Kolbenring 8 ist in üblicher Weise ohne Laufflächenbehandlung
ausgeführt. Das gleiche gilt für den Kolbenring 9, der als ölabstreifring ausgebildet
ist.
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Es ist schließlich noch denkbar, nicht nur den Kolbenring 7, sondern
auch die Kolbenringe 8, 9 oder nur einen der Kolbenringe 8, 9 mit einer das Einlaufen
fördernden Laufflächenschicht zu versehen.