DE1475713B1

DE1475713B1 - Abstands- und Spreizfeder fuer eine Kolbenringanordnung

Info

Publication number: DE1475713B1
Application number: DE19651475713
Authority: DE
Inventors: Alan Wells
Original assignee: Hepworth and Grandage Ltd
Current assignee: Federal Mogul Bradford Ltd
Priority date: 1964-04-08
Filing date: 1965-04-07
Publication date: 1969-09-04
Also published as: US3485504A; US3522949A; FR1429836A; GB1099235A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenring- 1. Die Spreizfeder ist so bemessen, daß sich ihre

anordnung mit mindestens zwei Abstreifleisten, wo- Stoßenden im Betriebszustand gegeneinander ab-

bei die Spreizfeder aus einem dünnen Federstahl- stützen;

streifen durch Stanzen und Biegen so hergestellt ist, 2. die Spreizfeder weist an ihrem Rückenteil über

daß sie im Querschnitt U-förmig ist und mindestens 5 den Umfang gleichmäßig verteilte federnde Zungen

einen in Umfangsrichtung ununterbrochenen Bereich auf, die am Innenrand der Abstreifleisten anliegen,

aufweist. Die Abstands- und Spreizfeder nach dieser Lösung

Zusammengesetzte Kolbenringanordnungen be- erzeugt den Auswärtsdruck, d.h. den Dichtungsstehen meistens aus drei Teilen; den beiden flachen druck, nicht mehr auf Grund der Umfangsspannung, Kolbendichtungsringen und der gleichzeitig auch als io sondern dieser wird allein durch die federnden Zun-Spreizfeder dienenden Abstandsfeder für die beiden gen bzw. Blattfedern erzielt. Damit ein Mmdestdich-Kolbenringe. Alle drei Teile sind radial einmal ge- tungsdruck gesichert ist, stoßen die Enden der Spreizteilt, um in die Kolbenringnut eines Kolbens ein- feder im Betriebszustand vorteilhaft aneinander; gesetzt werden zu können. gleichzeitig ist diese Feder in Umfangsrichtung nicht

Eine bekannte Ausführungsform der aus Feder- is zusammendrückbar, d. h. sie federt in dieser Richstahl bestehenden Abstands- und Spreizfeder besteht tung nicht, und hat in dieser Richtung eine ausdarin, daß die Feder in bezug auf die Kolbenlängs- reichende Starrheit, so daß ein Bruch der Feder achse radial gewellt ausgebildet ist, wobei die freie vermieden ist. Durch die unabhängig voneinander Länge dieser Feder größer ist als die Umfangslänge arbeitenden Zungen bzw. Blattfedern wird vorteilhaft der in die Kolbenringnut eingelegten Feder, so daß ao weiterhin zweierlei erreicht, zum einen wird entlang ihre Ende zwangläufig aneinanderstoßen. Hierdurch dem Federumfang ein konstanter Dichtungsdruck erentsteht eine radiale Auswärtskraft, die über an den reicht, der zum anderen vom Durchmesser der Feder InnenrandderDichtungsringefassendeVorsprüngeder völlig unabhängig ist' Somit ist die erfindungsgemäße Feder auf diese Ringe übertragen wird und diese ge- Kolbenrmganordnung auf alle Kolbengrößen angen dieZylinderbohrung zur dichtenden Anlage bringt, as wendbar. Da die Abstandsfeder als weiteren Vorteil

Eine andere bekannte in Umfangsrichtung eine feste Umfangslänge aufweist, ist die Zusammenfedernde, etwa rechtwinklige Abstands- und Spreiz- Setzung der Kolbenringanordnung und das Einsetzen feder weist radiale Vorsprünge zum Tragen der Dich- derselben in eine Kolbenringnut wesentlich vereintungsringe und axiale Zungen als Federelemente auf, facht.

die die Dichtungsringe nach außen zu bewegen 30 Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung wer-

suchen. Diese Zungen, die unabhängig voneinander den nachstehend an Hand der Zeichnungen näher

arbeiten, erzeugen neben der eigentlichen Dichtungs- eräutert, und zwar zeigt

kraft auf. Grund der.Unifangsspannung.des Feder- ..Fig. 1 eine Teilaufsicht auf einen Zuschnitt einer körpers einen zusätzlichen konstanten, Umgangs- Abstandsfeder nach einer Ausführungsform der Ermäßig gleichbleibenden Dichtungsdruck. 35 findung,

Eine weitere bekannte Spreizfeder besteht aus F i g. 2 eine perspektivische Teilansicht einer Ab-

einem nach außen offenen U-Teil, dessen Steg voll- standsfeder, welche aus dem Zuschnitt nach Fig. 1

ständig axial und dessen Schenkel, vom Steg be- hergestellt ist,

ginnend, teilweise radial geschlitzt ist bzw. sind. Diese Fi g. 3 einen Querschnitt eines zusammengesetzten

Feder besitzt kurze, starre Vorsprünge, die an den 40 Kolbenringes mit der Abstandsfeder nach Fig.2

Innenrand der Dichtungsringe fassen. Obwohl diese und zusammengesetzt in einer Kolbenringnut eines

Feder in sich nachgiebig" ist, so ist doch der freie· in einer Zylinderbohrung einer Brennkraftmaschine

Rand der Schenkel relativ starr. hin- und herlaufenden Kolbens,

Alle diese genannten Federn weisen den entschei- F i g. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht eines

denden Nachteil auf,^!daß sie im Betrieb sofort ver- 45 Teiles des zusammengesetzten Kolbenringes nach

sagen, wenn eines der relativ schwachen in Umfangs- F i g. 3,

richtung unter Spannung stehenden federnden Ver- Fig. 5 eine perspektivische Teilansicht einer Abbindungsteile der Abstandsfedern gebrochen ist, denn standsfeder nach einer zweiten Ausfuhrungsform der die Federn erzeugen die ·Dichtungskraft auf Grund .Erfindung,

ihrer Umfangsspannung, die aber bei Bruch der 5° Fig.6 eine perspektivische Teilansicht einer AbFeder sofort verloren ist. Ein weiterer Nachteil dieser standsfeder nach einer dritten Ausführungsform der Federausführungen besteht darin, daß der Betrag Erfindung.

der Dichtungskraft vom Durchmesser der Ringform Entsprechend Fig.l wird der Zuschnitt der Abaufweisenden Federn abhängig ist; somit sind die standsfeder aus einem Federstahlstreifen 1 hergestellt Federn nur für große Kolben geeignet.- Da die vor- 55 und durch Stanzen oder andere Formgebung mit bekannten Federn bei ihrem Einbau in die Kolben- einer Anzahl sich abwechselnd gegenüberliegender ringnut zusammengedrückt werden müssen, bestehen U-förmiger Schlitze 2 versehen, um Zungen 3 zu bilbeim Einbau der fraglichen Kolbenringanordnungen den, die in der endgültigen Abstandsfeder als Blatt-Einbauschwierigkeiten, federn dienen, wobei der Streifen an den sich gegen-

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaf- 60 überliegenden Seitenkanten mit Ausschnitten 4 ver-

fung einer Abstands- bzw. Spreizfeder für eine mehr- sehen ist. Dieser Zuschnitt wird entlang den beiden

teilige Kolbenringanordnung, bei der das sichere Ab- gestrichelten Linien zu einem U-förmigen Teil gemäß

standhalten und Spreizen der Kolbenringscheiben Fig.2 gefaltet, das zwei Flansche 5 aufweist, und

durch unabhängig voneinander arbeitende Elemente dieses U-Teil wird dann zu einem Ring bestimmter

der Feder vorgenommen ist. 65 Umfangslänge geformt.

Die Lösung der Aufgabe ist gekennzeichnet durch Die Ausschnitte 4 in den Kanten der Flansche 5

die Vereinigung der folgenden an sich bekannten gleichen das Material aus, das um die Zunge 3 herum

Merkmale: entfernt ist, um dadurch die Herstellung eines aus-

Claims

3 4 balancierten Ringes" zu unterstützen. Die Enden des der Abbiegung oder der Federung der Zungen oder Ringes stoßen gegeneinander, und zwar wie mit 6 in Federn. Jede Auslegerfeder 3 bzw. 11 ist so aus-Fig.4 angedeutet ist, um einen wirksamen, festen, gelegt, daß sie eine optimale Ablenkung oder Bieim Umfang nicht mehr zusammendrückbaren Ring gung ergibt. Da aber die Länge der Abstandsfeder zu erreichen. Die Zungen 3 sind so dimensioniert, 5 durch diese Federung oder Biegung unberührt bleibt, daß deren freie Enden axial über die Flansche 5 wird die Zusammensetzung des zusammengesetzten des U-Teils vorstehen und liegen radial auf der Innen- Kolbenringes schnell erreicht, und zwar durch Zuseite der Flansche 5. ■ sammendrücken der Leisten 7. Die Biegung der Fe- Wie sich aus Fig. 3 ergibt, bildet die Abstands- dem3; 11 ist weiterhin unabhängig sowohl von der feder einen Teil eines zusammengesetzten Kolben- io Ringnuttiefe als auch von der Biegung des Abstandsringes, der auch ein Paar geschlitzter Kolbendich- elementes. Außerdem wird eine Umfangsreibung zwitungsringe oder Abstreifleisten 7 aufweist, die an den sehen der Abstandsfeder und den Kolbendichtungs-Flanschen 5 mit axialem Abstand voneinander an- ringen 7 im wesentlichen ausgeschaltet, liegen. Die Leisten 7 können aus einem Stahlstreifen Es ist verständlich, daß verschiedene Äbweichun- zu einem Kreis gebogen sein, wobei die radial äuße- 15 gen von den beschriebenen Ausführungsformen vorren Umfangsflächen vorzugsweise mit einem abrieb- genommen werden können, ohne den Erfindungsfesten Material 7 α abgedeckt sind, z. B. mit Molybdän gedanken zu verlassen, z. B. können die Zungen oder oder Chrom. Die radial nach innen gerichteten Kanten Federn neben dem vorstehend beschriebenen verder Leisten? kommen gegen die axialen äußeren schiedene Formen annehmen. Weiterhin kann die Enden der Zungen 3 zur Anlage. ' ao Abstandsfeder nach innen federnd sein, so daß ihre Im Betrieb ist der zusammengesetzte Kolbenring freien Enden normal in die Anlage gedrückt werden, in einer Nut 8 eines Kolbens 9 eingeschlossen, der Sie kann so geformt sein, daß die freien Enden sich in einer Zylinderbohrung 10 einer Brennkraft- sich normal gerade berühren oder einen kleinen Abmaschine hin- und herbewegt, wobei die Enden der stand voneinander haben, oder alternativ kann die Abstandsfeder gegeneinanderstoßen und diese Feder as Abstandsfeder nach außen federn, in welchem Fall von dem Boden der Nut einen Abstand hat. Die die freien Enden zusammenstoßen oder nicht zusam-Zungen3 bilden Ausleger- oder Blattfedern, die der menstoßen-können, wenn sich der zusammengesetzte Abstandsfeder angepaßt sind und einzeln radial ein- Ring in seiner Arbeitsstellung befindet. In dem Fall, wärts abgebogen werden, und zwar durch die radi- daß die Abstandsfeder nach außen federt, soll die alen Innenkanten der Leisten 7 um einen bestimmten 30 Federung der Zungen so sein, daß die Kolbendich-Betrag, wobei das Abbiegen durch Biegen der Zun- tungsringe die Abstandsfeder über die Zungen zügen 3 entlang ihrer axialen Länge begünstigt wird. sammendrücken, bis ihre freien Enden gegeneinander-Infolgedessen üben diese Federn einen radialen Aus- stoßen, und zwar bevor die Zungen selbst wegbiegen, wärtsdruck auf die Leisten 7 aus und spreizen diese Das gegen Abrieb widerstandsfähige Material auf in die dichtende Anlage mit der Zylinderbohrung 10. 35 dem äußeren Umfang der Kolbenringe kann fehlen, Die Abstandsfeder nach Fig. 5 ist mit mehreren oder zusätzlich oder alternativ können deren Innen-T-förmigen Blattfedern oder Zungenil versehen, flächen mit einem widerstandsfähigen abriebfesten die sich entlang ihrer Umfangslänge biegen, anstatt Material belegt sein. entlang ihrer axialen Länge. Das Kreuzstück 12 jeder Obgleich die Erfindung in bezug auf Kolbenringe Zunge 11 ragt axial über die beiden Flansche 5 des 40 erläutert ist, kann sie auch für andere Ringdichtungen U-Teiles hinaus und kommt gegen die radialen Innen- zwischen relativ zueinander sich hin- und herkanten der beiden nicht dargestellten Dichtungs- bewegenden oder sich drehenden Gliedern angewenringe 7 zur Anlage, um den erforderlichen Auswärts- det werden. In dieser Hinsicht können die Leisten druck zu erzeugen. oder Dichtungsringe nach innen statt nach außen Bei den Ausführungen nach Fig. 1 bis 5 wird 45 federn, um eine Abdichtung um eine Welle od. dgl. der Steg des U-Teiles, mit dem die Zungen oder zu erreichen. Die Flansche der Abstandsfeder können Blattfedern ein Stück bilden, in bezug auf die gewünschtenfalls so angeordnet werden, daß sie die Flansche 5 radial nach innen verlegt. Bei der Aus- anliegenden Leisten federnd, gegen die Seiten der führung nach Fig. 6 jedoch werden die Zungen 11 Kolbenringnut zur Anlage bringen, oder alternativ derart gebogen oder angeordnet, daß, wenn der Zu- 50 können diese Flansche lediglich die Leisten abschnittstreifen zum U-Teil gefaltet wird, die axialen stützen. Obgleich es vorteilhaft ist, ein Paar Leisten Enden des Kreuzstückes 12 gegen die Seitenkanten zu benutzen, ist es auch möglich, die Abstandsfeder der die Leisten abstützenden Flansche 5 liegen. Das mit nur einer Leiste zu verwenden oder alternativ U-Teil wird dann zu einem Ring geformt, wobei der zwei oder mehr Leisten an einem oder beiden Flan-Steg des Teiles von den Flanschen 5 aus radial nach 55 sehen der Abstandsfeder anzuordnen, außen gelegt ist. Die vorstehend beschriebenen Abstandsfedern haben den Vorteil, daß bei Versagen irgendeiner Patentansprüche: Zunge oder Feder dies nur einen proportionalen Effekt auf die Gesamtheit des zusammengesetzten 60 1. Abstands- und Spreizfeder für eine Kolben- Ringes ausübt, d. h., das Abstandselement wird nicht ringanordnung mit mindestens zwei Abstreifunwirksam und die Arbeitsweise der restlichen Zun- leisten, wobei die Spreizfeder aus einem dünnen gen oder Federn wird nicht berührt. Da die freien Federstahlstreifen durch Stanzen und Biegen so Enden der Abstandsfeder zusammenstoßen und die hergestellt ist, daß sie im Querschnitt U-förmig Feder in Umfangsrichtung mindestens einen ununter- 65 ist und mindestens einen in Umfangsrichtung unbrochenen Bereich aufweist, ist die Feder tatsächlich unterbrochenen Bereich aufweist, gekenn- nicht zusammendrückbar, und die Abmessungen der zeichnet durch die Vereinigung der folgen- Abstandsfeder haben keinen Einfluß auf die Größe den an sich bekannten Merkmale:

1. Die Spreizfeder (1 bis 5) ist so bemessen, daß sieh ihre Stoßenden im Betriebszustand gegeneinander abstützen;

2. die Spreizfeder weist an ihrem Rückenteil über den Umfang gleichmäßig verteilte federnde Zungen (3, 11) auf, die am Innenrand der Abstreifleisten anliegen.

2. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem sich über den Umfang i» erstreckenden, radial nach außen offenen U-förmigen Teil besteht, dessen beide Schenkel (5) aus einem Paar Flansche mit axialem Abstand für das Einlegen eines Paares Dichtungsringe (7) bestehen.

3. Feder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Feder (3) aus einer im wesentlichen axial verlaufenden Blattfeder besteht, die auf ihrer Länge flexibel ist, und abwechselnde Federn (3) sich in entgegen- ao gesetzte axiale Richtung erstrecken und gegen den einen oder den anderen der Dichtungsringe (7) zur Anlage kommen.

4» Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Feder (11) aus einer Blattfeder besteht, die sich im wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckt und entlang ihrer Umfangslänge flexibel ist.

5. Feder nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Feder (11) im wesentlichen T-förmig ist, wobei der Querschenkel (12) jeder Feder (11) axial über die beiden Flansche (5) vorspringt und gegen die radialen Innenkanten der beiden Dichtungsringe (7) zur Anlage kommt.

6. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem sich über den Umfang erstreckenden radial nach innen offenen U-Stück besteht, dessen beide Schenkel (5) ein Paar Flansche mit axialem Abstand für ein Paar Dichtungsringe (7) bilden, wobei jede Feder (11) aus einer im allgemeinen T-förmig profilierten Blattfeder besteht, die sich vom Steg des U-Stückes zwischen den Flanschen nach innen erstreckt, wobei der Querschenkel (12) der Feder (11) axial über die Schenkel (5) vorspringt und gegen die radialen Innenkanten der beiden Dichtungsringe (7) anliegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen