DE1650036C3

DE1650036C3 - Abstands- und Spreizfeder für eine Kolbenringanordnung

Info

Publication number: DE1650036C3
Application number: DE19671650036
Authority: DE
Inventors: Alan Bradford Yorkshire Wells (Grossbritannien)
Original assignee: Hepworth & Grandage Ltd Bradford Yorkshire (grossbritannien)
Current assignee: Hepworth & Grandage Ltd Bradford Yorkshire (grossbritannien)
Priority date: 1964-04-08
Filing date: 1967-08-11
Publication date: 1974-02-21
Also published as: FR92885E; GB1140229A; DE1650036A1; DE1650036B2

Description

Abstands- und Spreizfedern nach dem Oberbegriff des vorstehend genannten Patentanspruchs 1 werden im Hauptpatent 1475 713 vorgeschlagen zu dem Zweck, die AbMreiileisten durch unabhängig voneinander arbeitende Elemente der Feder sicher auf Abstand zueinander zu halten und im Betriebszustand einwandfrei gegen eine Kolbenwand zu drücken, und zwar auch für den Fall eines Federbruches.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Abstands- und Spreizfeder nach dem Hauptpatent so zu verstärken, daß eir,· von axialen Belastungen weitestgehend unabhängiges Arbeiten der Abstandsfeder und der Zungen gewährleistet ist und daß die Abstreifleisten im Betriebszustand möglichst immer im rechten Winkel auf der Wand des Zylinders stehen, in dem ein Kolben arbeitet, dessen Kolbenringe mit Abstreifleisten der hier vorliegenden Art ausgerüstet sind.

Die Lösung dieser Aufgabe soll dadurch erfolgen, daß die Enden der U-Schenkcl in an sich bekannter Weise um 90° oder etwa 90° nach innen abgebogen sind.

Fs ist 7war durch das USA.-Patent 3 136 559 bekannt, die Enden der U-Schcnkel entsprechend nach innen abzubiegen und gegeneinander zur Anlage kommen zu lassen, jedoch handelt es sich bei der bekannten Abstandsfeder nach dem genannten Patent um eine solche, die in Umfangsrichtung kompressibel ist und somit Eigenschaften aufweist, die im Hauptpatent und bei der vorliegenden Erfindung bewußt vermieden werden sollen.

Die Vorteile des Erfindungsgegenstands sind im wesentlichen in einer durch die nach innen abgebogenen U-Schenkclenden gegebenen axialen Versteilung der Abstandsfeder zu sehen, wodurch sich axiale Belasiungen des Kolbenrings auf das Arbeiten der Abstandsfeder und der Zungen nicht ungünstig auswirken können. Da sich die U-Schcnkcl außerdem im Betriebszustand nicht oder höchstens geringfügig aus ihrer vorgesehenen horizontalen Lage herausbewegen, weiden die gegen sie anliegenden Abstrenleisten in erwünschter Weise auch stets im rechten Winkel gegen die Zylinderwandung gedruckt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. I eine Aufsicht auf einen Zuschnitt für eine Abstandsfeder nach der Erfindung,

F i ι;. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teiles einer ^Abstandsfeder, hergestellt aus dem Zuschnitt to nach Fig. 1,

Fig. feinen Querschnitt eines zusammengesetzten Kolbenringes mit der Abstandsfeder nach F i g. 2 und eingefügt in eine Kolbenringnut eines in einer Zylinderbohrung einer Brennkraftmaschine hin- und herlaufenden Kolbens,

F i g. 4 eine Aufsicht auf einen Teil eines Zuschnittes einer Abstandsfeder nach einer anderen Ausführungsform,

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht eines Teils der ao Abstandsfeder, hergestellt aus dem Zuschnitt nach F ig. 4,

Fig. 6 einen der F ig. 3 entsprechenden Querschnitt mit einer Abstandsfeder nach F i g. 5,

Fig. 7 einen Querschnitt einer Abstandsfeder nach einer weiteren Ausführung der Erfindung,

Fig. 8 und ^l> teilweise geschnittene Aufsichten eines Teiles der zusammengesetzten Ringe nach den F i g. 3 oder 6.

Entsprechend Fig. 1 wird der Zuschnitt der Ab-Standsfeder z.B. aus einem federnden Stahlstreifen 1 hergestellt, in den mehrere sich abwechselnd gegenüberliegende U-förmige Schlitze 2 eingearbeitet sind, um Zungen 3 zu bilden, die Blattfedern im fertigen Abstandselement darstellen. Ausschnitte 4 sind an gegenüberliegenden Seitenkanten des Streifens vorgesehen. Dieser Zuschnitt wird in Längsrichtung entlang vier Linien zu einem rechteckigen Querschnitt gefälle', wobei die beiden Seitenkanten, die aneinanderstoßen oder benachbart sind, wie Fig. 2 zeigt, zwei Seiten bzw. U-Schcnkel 5 aufweisen. Dieser rechteckige Querschnitt wird dann zu einem geschlitzten Ring bestimmter Umfangslänge geformt, derart, daß die Seiten 5 in radialer Richtung verlaufen.

Die Ausschnitte 4 an den Kanten dienen dazu, das Material zu kompensieren, welches bei der Herstellung der Zungen 3 entfernt wird, um dadurch die Herstellung eines ausbalancierten oder regelmäßigen Ringes zu gewährleisten. Die Enden des Ringes stoßen gegeneinander, um einen starren, in Umfangsrichtung nicht zusammendrückbaren Ring zu erreichen. Die Zungen 3 sind so bemessen, daß ihre freien Enden axial über die Seiten S des rechteckigen Querschnitts vorragen.

Wie sich aus F i g. 3 ergibt, bildet die Abstandsfeder einen Teil eines zusammengesetzten Kolbenrings, der auch ein Paar geschlitzter Dichtungsringe 7 oder Schienen aufweist, die an den Seiten 5 anliegen. Die geschlitzten Ringe 7 können aus einem Stahlstreifen zu einem Kreis gebogen sein, wobei die radialen äu-6e ßeren Umfangsflächen vorteilhaft mit einem gegen Abrieb widerstandsfähigen Material7α, z.B. Molybdän oder Chrom, belegt sind. Die radial nach innen gerichteten Kanten der Ringe 7 kommen gegen die axialen Außenenden der Zungen 3 zur Anlage.
Im Betrieb liegt der zusammengesetzte Kolbenring in einer Nut !8 eines Kolbens 9, der in einer Zylinderbohrung 10 einer Brennkraftmaschine hin- und herläuft, wobei die Enden der Abstandsfeder aneinan-

Zerstoßen und das Abstandselement von der Basis der Nut einen Abstand besitzt. Die Zungen 3 bilden Ausleger- oder Blattfedern, die einzeln radial nach innen durch die radialen Innenkanten der Ringe 7 iim einen festen Betrag abgelenk: werden, wobei sich die Ablenkung durch Biegen der Zungen auf ihrer axialen Länge ausdrückt. Infolgedessen üben diese ledern einen radial nach außen gerichteten Druck auf die Ringe 7 aus, um diese zur liichtenJen Anlage gegen die Zylinderbohrung 10 zu drücken.

Der Zuschnitt der Abstandfeuer nach F i g. 4 ist so gestanzt, daß, wenn er zu einem im allgemeinen rechteckigen Querschnitt nach F i g. 5 undo gefaltet wird, eine Anzahl T-förmiger Blattfedern oder Zungen 11 gebildet werden, die sich entlang ihrer Umlangslänge und nicht entlang ihrer axialen Länge biegen. Die Querschenkel 12 jeder Zunge 11 ragen axial über beide Seiten 5 des rechteckigen Querschnitts heraus und kommen gegen die radialen inneren Kanten der beiden Ringschienen7 (Fig. 6) zur Anlage, um den erforderlichen Druck nach außen zu erzeugen.

Bei den Ausführungen nach den F i g. 1 bis 6 besitzen die Abstandselemente im wesentlichen gehäusefnrmigcn Querschnitt, wobei die Faltungen so liegen, daß ancinandergrenzende Flächen 90 bzw. annähernd 90' zueinanderstehen. Wie jedoch in F i g. 7 gezeigt ist, können die Teile 13 des Elementes in bezug auf die Seiten 5 auch um einen Winkel größer als 90 ' gefaltet werden, und die die Ringe abstützenden Seiten 5 können zueinander konvergieren oder divergieren anstatt parallel zu liegen. Zusätzlich können die Querschenkel 12 abgewinkelt sein anstatt gerade zu verlaufen.

Wie erwähnt wurde, stoßen die freien Enden 6 der Abstandsfeder gegeneinander, wenn der zusammengesetzte Ring sich in Betriebsstellung befindet. Dies kann entsprechend F i g. 8 dadurch erreicht werden, daß die Abstandsfeder quer so durchschnitten wird, daß die Enden 6 in einfacher Weise direkt gegeneinanderstoßen. Wie sich als Alternative aus Fig. 9 ergibt, kann eine Zunge 11 an einem Ende der Feder verbleiben, wobei der Teil 14 weggeschnitten wird, der gestrichelt in Fig.4 angedeutet ist. Diese Zunge 11 wird in das andere Ende des Elementes eingesetzt, welches Ende einen im wesentlichen vollen Geliäusequersch.nitt aufweist. Die Zunge 11 kann umgefaltet oder gekröpft werden, um den ganzen Raum, der im Gehäusequerschnitt des vollen Endes verfügbar ist, einzunehmen, um eine relative Radialbewegung zwischen den beiden Enden zu verhindern oder zu verringern.

Jede Auslegezunge ist so zu bemessen, daß sie die optimale Auslenkung ergibt, aber da die Länge der Abstandsfeder durch das Ausfedern oder das Wegbiegen unbeeinflußt bleibt, wird der Einbau des Kolbenringes schnell dadurch erreicht, daß nur die Abstreifringe 7 zusammengedrückt werden. Die Auslenkung der Zungen ist allgemein unabhängig von der Tiefe der Ringnut und von einer Verformung des Ab-Standselementes.

Außerdem wird eine Umfangsreibung zwischen der Abstandsfeder und den Dichtungsringen im wesentlichen ausgeschaltet.

Wegen der Tatsache, daß die Abstandsfeder im Querschnitt eine Gehäuse- oder Rechtecksform besitzt, die durch Umfalten der radialen Enden der Schenkel bzw. Seiten 5 erzeugt ist, wird an Stelle Je·, U-fuimigen Querschnitts im Hauptpatent eine verbesserte axiale Abstützung für die Dichtungsringe 7 erreicht. Gewünsditcnfalls kann außerdem ein leichteres Material für die Abstandsfeder verwendet werden, ohne' daß eine Gefahr für das axiale Zusammenbrechen der Feder entsteht. Zusätzlich sind die aneinanderstoßenden Enden der Feder radial festgelegt oder so angeordnet, daß ein Überlappen dieser Enden vermieden ist, was sonst die Arbeitsweise des zusammengesetzten Kolbenringes, der die Abstandsfeder enthäii. nachteilig beeinflussen würde.

Die Zungen können verschiedene Formen aufweisen. Bei den Ausführungen nach den Fig. 1 bis ¹J ist die Fläche des Rechteckquerschnitls, aus der die Zungen der Blattfedern herausgearbeitet sind, radial einwärts von den Seiten 5 angeordnet. Die Zungen oder Blattfedern können jedoch derart gebogen oder ausgelegt werden, daß, wenn der Zuschnittstreifen zu einem Rohrquerschnitt gefaltet wird, der zu einen¹, Ring geformt wird, wobei die erwähnte Fläche des Rechteckquerschnitts radial nach außen von den Seiten 5 liegt, dann die axial vorspringenden Enden der Zungen oder Blattfedern S radial nach innen gegen die längs verlaufenden angrenzenden Kanten des Elementes angeordnet sind.

Die Abstandsfeder kann nach innen federnd ausgebildet sein, so daß die freien Enden normal in Anlage gedrückt werden. Sie kann so geformt werden, daß die freien Enden sich normal gerade berühren oder einen geringen Abstand voneinander besitzen. Alternativ kann die Abstandsfeder auch nach außen federnd ausgebildet sein, in welchem Fall die freien Enden gegeneinander oder nicht gegeneinander stoßen, wenn sich der zusammengesetzte Ring in seiner Bctriebsstellung befindet. Im Fall der nach außen federnden Ausführung soll die Federung der Zungen so sein, daß die Dichtungsringe das Abstandselement über die Zungen zusammendrücken bis die freien Enden zusammenstoßen, bevor jedoch die Zungen selbst gebogen werden.

Das gegen Abrieb widerstandsfähige Material kann auf dem Umfang der Dichtungsringe weggelassen werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Innenfläche der Ringe mit gegen Abrieb widerstandsfähigem Material belegt sein. In diesem Zusammenhang können die Dichtungsringe nach innen anstatt nach außen federnd ausgebildet sein, um eine Dichtung um eine Welle herum od. dgl. zu erzeugen, die von den Dichtungsmitteln umgeben ist.

Die die Dichtungsringe abstützenden Seiten bzw. Schenkel der Abstandsfeder können gcwüuschlcnfalls so angeordnet werden, daß sie die Ringe federnd gegen die Seiten der Kolbenringnut drücken. Andererseits können diese Seiten die Ringe auch nur abstützen. Obgleich vorzugsweise ein Paar Dichtungsringe bzw. Abstreifleisten verwendet werden, ist es möglich, die Abstandsfeder mit einer einzelnen Abstreifleiste zu benutzen oder auch zwei oder mehr Abstreifleisten auf einer oder beiden Seiten der Abstandsfeder vorzusehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abstands- und Spreizfeder für eine Kolbenringanordnung mit mindestens zwei Abstreifleisten, wobei die Spreizfeder aus einem dünnen Federstahlstreifen durch Stanzen und Biegen so hergestellt ist, daß sie im Querschnitt U-förmig ist und einen in Umfangsrichlung insoweit ununterbrochenen Bereich aufweist, daß sie in Umfangsrichtung nicht zusammendrückbar ist, wobei die Feder so bemessen ist, daß ihre Stoßenden im Betriebszustand aneinander liegen und daß sie an ihrer Rückenfläche eine Anzahl federnder, an. Innenrand der Abstreifleisten anliegender Zungen aufweist, nach dem Hauptpatent 1475 713, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (13) der U-Schenkel (5) in an sich bekannter Weise um Ή) oder etwa 90 nach innen abgebogen sind.

2. Abstands- und Spreizfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgebogenen Enden (13) eine solche Länge aufweisen, daß sie sich im Betriebszustand aufeinander abstützen.