DE1775956A1 - ARRANGEMENT OF PISTON AND PISTON RINGS FOR COMBUSTION ENGINES - Google Patents
ARRANGEMENT OF PISTON AND PISTON RINGS FOR COMBUSTION ENGINESInfo
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Description
177CQCC PATENTANWÄLTE I I / <J%f*ßO 177CQCC PATENTANWÄLTE II / <J% f * ßO
Mak/th - G 216? 26. NOV. WL Mak / th - G 216? 26th NOV. WL
SEALFIRE
2bis, rue Royale, LuxemburgSEALFIRE
2bis, rue Royale, Luxembourg
Anordnung aus Kolben und Kolbenringen für VerbrennungsiaotorenArrangement of pistons and piston rings for internal combustion engines
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung aus Kolben und Kolbenringen für Verbrennungsmotoren.The invention relates to a piston assembly and piston rings for internal combustion engines.
Kolben für Verbrennungsmotoren tragen Segmente oder Ringe, die die doppelte Aufgabe zu erfüllen haben, nämlich die Abdichtung der Verbrennungskammer zwischen Kolben und Zylinder sicherzustellen und zu verhindern, daß der größte Teil des gegen die Wände des Zylinders geschleuderten Öls in die Brennkammer tritt.Pistons for internal combustion engines have segments or rings, which have to fulfill the double task, namely the sealing of the combustion chamber between the piston and Cylinder ensure and prevent most of the oil thrown against the walls of the cylinder enters the combustion chamber.
Im allgemeinen werden bisher drei oder mehr Segmente oder Ringe vorgesehen, von denen wenigstens zwei, die sogenannten Verdichtungs- bzw. Kolbenringe sich dem Durchlaß der Gase aus den Verbrennungskammern in das Kurbelgehäuse während des Verdichtungstaktes, des Verbrennungstaktes und des Auslaßtaktes und aus dem Gehäuse in die Verbrennungskammern während des Ansaugtaktes widersetzen. Bisher erreicht man dies hauptsächlich durch folgende gemeinsam oder einzeln benutzte Mittel: 209ÖÖ1/QÖ77 In general, three or more segments or rings have hitherto been provided, of which at least two, the so-called compression or piston rings, allow the passage of gases from the combustion chambers into the crankcase during the compression stroke, the combustion stroke and the exhaust stroke and from the housing into the Resist combustion chambers during the intake stroke. So far, this has mainly been achieved through the following means used jointly or individually: 209ÖÖ1 / QÖ77
OBlGlNALOBlGlNAL
Stärkstmögliche Einschränkung des Spiels zwischen Kolbenringen und den sie aufnehmenden Kolbennuten, Schrägausbildung der Kolbenringe, derart, daß sie in ihren Nuten auf Kreisen getragen werden, die an zwei Enden einer Diagonale ihres Querschnittes angeordnet sind, Stärkstmögliche Verminderung ihres Querschnittes und schließlich Formung des Umfanges, der eng an die Zylinderwand angepaßt wird.Greatest possible restriction of the clearance between piston rings and the piston grooves receiving them, inclined design of the piston rings in such a way that they are in their grooves Circles are worn, which are arranged at two ends of a diagonal of their cross-section, strongest possible Reduction of their cross-section and finally shaping of the circumference, which is closely matched to the cylinder wall.
Der ölabstreifring befindet sich in einer Nut unterhalb der beiden vorgenannten, im allgemeinen oben am Schaft des Kolbens, der im Zylinder gleitet und schleift. Die ölabstreifelemente bestehen im wesentlichen aus zwei Lippen j sie werden entweder durch einen einstückigen Ring aus Gußeisen getragen oder bestehen aus Schienen aus Stahl, die gegen den Zylinder und die Wände der Nut durch eine expandierende Feder gedruckt werden oder sie bestehen aus Abschnitten von Stahllippen, die fast dicht bzw. aneinanderstoßend elastisch untereinander verbunden sind und eine Anordnung von zwei kreisförmigen gegen den Zylinder gehaltenen Lippen bilden. Die Oberflächen der heutigen ölabstreifringe werden entweder mit geringem Spiel gelagert oder werden elastisch so dicht wie möglich gegen die seitliehen Wände der Kolbennut gedrückt} in sämtlichen Fällen ist der Raum zwischen den beiden Lippen offen und steht in großem Umfang mit dem Boden der Nut in Verbindung, die ihrerseits eine wesentliche Verbindung mit dem Kurbelgehäuse aufweist.The oil control ring is located in a groove below of the two above, generally at the top of the shaft of the piston that slides and grinds in the cylinder. the Oil control elements essentially consist of two lips j they are either supported by a one-piece ring Worn out of cast iron or consist of rails made of steel which are held against the cylinder and the walls of the groove by a Expanding springs are printed or they consist of sections of steel lips that are almost tight or butted together are elastically interconnected and an arrangement of two circular against the cylinder held lips. The surfaces of today's oil control rings are either stored with little play or are pressed elastically as tightly as possible against the lateral walls of the piston groove} in all cases the space between the two lips is open and communicates to a large extent with the bottom of the groove that in turn has an essential connection with the crankcase.
Gewisse Verbrennungsmotoren, insbesondere die Dieselmotoren , besitzen eine größere Anzahl von Kolbenringen, wobei die Abdichtung mit mehr als zwei Verdichtungsringen und/oderCertain internal combustion engines, especially diesel engines, have a larger number of piston rings, with the Sealing with more than two compression rings and / or
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das Abstreicnen mit mehr als einem ölabstreifring erfolgt.wiping takes place with more than one oil wiper ring.
Anders ausgedrückt, nach dem heutigen Stand der Technik der aus Kolben und Kolbenringen bestehenden Segmente wird einerseits die Abdichtung zwischen den Verbrennungskammern und dem Kurbelgehäuse durch eine Aufeinanderfolge von Hindernissen sichergestellt, die durch die Verdichtungsringe und den ölabstreifring gebildet ä In other words, according to the current state of the art the group consisting of pistons and piston rings segments, the seal between the combustion chambers and the crankcase on the one hand ensured by a succession of obstacles like formed by the compression rings and oil scraper ring
werden, welche in ihren Buten mit dem geringstmöglichen Spiel gelagert sind, wobei öedee dieser Hindernisse zur Abdichtung die addierten Anteile der Druckverluste beiträgt, die am Durchblasekreis auftreten, und andererseits wird das öl durch das Abstreichen der Zylinderwände mittels dieser in Reihe geschalteten Hindernisse erreicht, wobei die Hauptunterbindungsaufgabe dem oder den Abstreifring (en) zukommt.which in their butes with the least possible Game are stored, where öedee of these obstacles Sealing contributes to the added proportions of the pressure losses that occur at the blow-through circuit, and on the other hand the oil is reached by scraping the cylinder walls using these series-connected obstacles, the main suppression function being the wiper or rings (s) is due.
Der Nachteil dieser heutigen Anordnungen ist darin zu sehen, daß der Ort, die Rolle und die Wechselwirkung jedes Kolbenrings mit dem Kolben in jedem Augenblick des Arbeits-Spieles nicht zwangsweise festgelegt werden kann, wodurch \ sich ein vorübergehendes und unzuverlässiges Verhalten ergibt, wobei gleichzeitig die Zahl, der Elemente und der eingenommene Raum größer ist als unbedingt notwendig.The disadvantage of this present arrangements is the fact that the location of the role and the interaction of each piston ring with the piston at any moment of the working game can not be forcibly defined, thereby \ results in a transient and unreliable behavior, at the same time the The number of elements and the space occupied is greater than absolutely necessary.
Andererseits werden diese Kolbenringe der Gefahr einer Lähmung durch Verunreinigungen in ihrer Ringnut des Kolbens ausgesetzt. Diese Nachteile nun machen zwei Verdichtungsringe oder mehr erforderlich. Außerdem können die Änderungen derOn the other hand, these piston rings are at risk of paralysis due to impurities in their ring groove of the piston exposed. These disadvantages now make two compression rings or more necessary. In addition, changes to the
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Gasverluste aus den Verbrennungskammern, "Blow-by" genannt, die hierauf beruhen, zu Druckspitzen oberhalb des Abstreiferringes Anlaß zu geben, die in der Lage sind, dessen Verhalten im Betrieb an dieser Stelle in bestimmten Fällen zu stören, wenn dieser Druck den Anpreßdruck gegen den Zylinder überschreitet und dessen momentanes Abheben von der Wand des Zylinders hervorruft. Diese Phänomene sind die Hauptgründe für die Ausschreitungen im Ölverbrauch, die oft bei Reihenmotoren auftreten, die, obwohl sie aus scheinbar identischen (Teilen zusammengesetzt sind - sie haben ja die gleichen Eontrollen durchlaufen - erhebliche Abweichungen im Ölverbrauch aufweisen. Schließlich bemüht man sich um einen wirtschaftlichen Ölverbrauch durch Begrenzung und Isolierung der geringstmöglichen ölmengen, die beim Abstreifen oder Abstreichen austreten, was bei Fehlen oder Zersetzen des oben in den Zylindern vorhandenen Schmiermittels die Gefahr ihrer Beschädigung mit sich bringt.Gas losses from the combustion chambers, called "blow-by", which are based on giving rise to pressure peaks above the wiper ring, which are able to change its behavior to disturb in operation at this point in certain cases when this pressure increases the contact pressure against the cylinder exceeds and causes its momentary lifting from the wall of the cylinder. These phenomena are the Main reasons for the excesses in oil consumption that often occur with in-line engines, even though they are off apparently identical (parts are put together - they have passed the same controls - considerable Show deviations in oil consumption. After all, efforts are made to achieve an economical oil consumption Limiting and isolating the smallest possible amount of oil that escapes during stripping or scraping, which is what The lack of or decomposition of the lubricant present in the top of the cylinders increases the risk of their damage brings itself.
Die neuartige erfindungsgemäße Kolben- Kolbenringanordnung weist dagegen die Zuordnung des Kolbens zu prinzipiell nur zwei Eingen auf:The novel piston-piston ring arrangement according to the invention, on the other hand, only has the assignment of the piston in principle two things:
Einem Verdichtungsring und einem ölrückhaltering, wobei diese Elemente derart konstruiert sind, daß jeder Kolbenring nicht mehr wie ein Hindernis gegen einen Gasaustritt mit Ungewissem und unzuverlässigem Verhalten wirkt, sondern wie ein dem Kolben nach Art eines Sitzes zugeordneten Zwanpjsventil sondern auch mit dem anderen Segment oder Kolbenring ins Spiel kommt, wobei die Wechselwirkung aller dieser Elemente zwangsweise konstruktionsmäßig festgelegt ist.A compression ring and an oil retaining ring, wherein these elements are designed in such a way that each piston ring no longer acts as an obstacle to gas leakage acts with uncertain and unreliable behavior, but like a valve that is assigned to the piston in the manner of a seat but also with the other segment or piston ring comes into play, the interaction of all of these Elements is forcibly determined by design.
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Man erhält dieses Ergebnis, indem man von der Gesamtheit oder von Teilen folgender Mittel Gebrauch macht: Der Verdichtungsring und seine Nut sind einerseits so konstruiert, daß sie die Zugangsmöglichkeit des in der Verbrennungskammer vorhandenen Druckes auf die Gesamtheit oder einen Teil der oberen Oberfläche des Kolbenringes abschaffen. Werden die Oberflächen von Kolbenring und Ringnut gegeneinander gedrückt und um die Zugangs- "This result is obtained by looking at the whole or makes use of parts of the following means: The compression ring and its groove are on the one hand like this constructed to allow access to the in the Combustion chamber existing pressure on all or part of the upper surface of the piston ring abolish. If the surfaces of the piston ring and ring groove are pressed against each other and the access "
möglichkeit dieses Druckes auf die Unterseiten des Kolben- . ™ ringes zu unterbinden, wenn die Unterseiten von Kolbenring und Nut gegeneinander gedrückt sind sorgt man andererseits durch Einschleifen oder mechanische Vollkommenheit für eine erhöhte Abdichtung der Unterseiten von Kolbenring und Nut. So ist der Verdichtungsring während des Arbeitstaktes erhöhten Drücken ausgesetzt, die sich seiner Trägheit und der Reibung am Zylinder widersetzen und seine der Verbrennungskammer entgegengesetzte Fläche energisch gegen die Nut drücken, indem zwangsweise der Gasdurchlaß geschlossen wird.possibility of this pressure on the undersides of the piston. ™ To prevent the ring when the undersides of the piston ring and groove are pressed against each other, one takes care of the other by grinding or mechanical perfection for an increased sealing of the undersides of the piston ring and Groove. So the compression ring is exposed to increased pressures during the work cycle, which affects its inertia and oppose the friction on the cylinder and its surface opposite the combustion chamber energetically against the Press the groove by forcibly closing the gas passage.
Der ölabstreifring und seine Ringnut sind so konstruiert, j daß:The oil control ring and its ring groove are designed in such a way that j that:
a) der auf dem bleibenden Verlust durch den Verdichtungsring resultierende Druck einen Zugang auf die gesamte Oberfläche des ölabstreifringes oder einen Teil hiervon hat;a) the pressure resulting from the permanent loss through the compression ring provides access to the entire Surface of the oil control ring or part of it Has;
b) daß unter Kombination des Gewichtes des Kolbenringes, seines Anpreßdruckes gegen die Wände des Zylinders und entweder des Spieles des Kolbenrings in seiner Nut oder des Anpreßdruckes der Flachen eines elastischen Kolbenringes gegen seine Nut sowie deren Spiel einerseits bei den größten Mengen eines Restdurchlasses am Verdichtungsring und des auf dem Zylinder abgestreiften Öls dasb) that by combining the weight of the piston ring, its contact pressure against the walls of the cylinder and either the play of the piston ring in its groove or the contact pressure of the surfaces of an elastic piston ring against its groove and its play on the one hand with the largest amounts of residual passage on the compression ring and the oil stripped on the cylinder that
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Abziehen dieses bleibenden Verlustes sowie des abgestreiften Öls ausschließlich unter Durchgang zwischen den benachbarten Wänden des Kolbenringes und der Nut erfolgt, niemals jedoch zwischen Kolbenring und Zylinder; und daß andererseits bei den geringsten Mengen des Restverlustes des Verdichtungsringes und des am Zylinder abgestreiften Öls der Druck des Restverlustes wenigstens b geringfügig größer als der des dynamischen Druckes des Öles ist, der im Boden der Hut des ölabstreifringes herrscht}Subtracting this permanent loss as well as the stripped one Oil takes place exclusively with passage between the adjacent walls of the piston ring and the groove, but never between the piston ring and the cylinder; and that on the other hand with the smallest amounts of residual loss of the compression ring and the oil stripped from the cylinder, the pressure of the residual loss is at least b is slightly greater than that of the dynamic pressure of the oil in the bottom of the hat of the oil control ring prevails}
c) daß durch Einschleifen oder mechanische Vervollkommnung eine erhöhte Abdichtung der Oberflächen von Kolbenring und Nut herbeigeführt wird.c) that by grinding or mechanical perfection an increased sealing of the surfaces of the piston ring and groove is brought about.
Man kann die Funktionsweise des ölabstreifringes noch verbessern, indem man den Zugang des dynamischen Druckes des abgestreiften Öles auf dessen gesamter Unterseite oder einem Teil hiervon ermöglicht und in dem man öffnungen im Boden der Nut vorsieht, die die Rückführung des Öls sicherstellen und das Vorbeiblasen am Gehäuse derart verhindern, daß der | dynamische Öldruck des Bodens der Nut während des Abwärts- - ganges des Kolbens vermindert oder unterdrückt wird. So werden während des Arbeitstaktes der durch den bleibenden Verlust des Verdichtungsringes hervorgerufene Druck und der des ölabstreifringes auf Werte begrenzt, die unter denen liegen, die ein Abheben der Lippen des ölabstreifringes vom Zylinder hervorrufen; diese Drücke wirken gegen jede seiner Flächen und bestimmen aufgrund der Trägkraft und der Reibung am Zylinder eine Gleichgewichtslage, die gleichzeitig zwei Durchlässe zum Gehäuse öffnet, einen fürThe functionality of the oil control ring can still be improved, by allowing dynamic pressure access of the stripped oil on all of its base or one Part of this enables and in which one provides openings in the bottom of the groove, which ensure the return of the oil and prevent blowing past the housing in such a way that the | dynamic oil pressure of the bottom of the groove during the downward - the piston speed is reduced or suppressed. During the work cycle, the remaining Loss of the compression ring caused pressure and that of the oil control ring is limited to values below those that cause the lips of the oil control ring to lift off the cylinder; these pressures counteract each of its surfaces and determine an equilibrium position due to the inertia force and the friction on the cylinder, the simultaneously opens two passages to the housing, one for
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den aus dem Restverlust stammenden Gas, den anderen für das auf dem Zylinder abgestreifte öl.the gas originating from the residual loss, the other for the oil stripped on the cylinder.
Unter diesen verschiedenen Bedingungen übt der Ölabstreifring folgende Funktionen aus: Under these different conditions, the oil control ring performs the following functions:
a). Er erhält zwangsweise seine Abstreiffunktion beim Abwärtsgang aufrecht und sichert bis zu den maximalsten Verschleißbedingungen des Motors die Rolle eines Auslaßventils für I das Vorbeiblasen und sorgt gegebenenfalls für die Rückführung des abgestreiften Öls zum Gehäuse, da er gegen die Gefahr, den Kontakt mit dem Zylinder zu verlieren, geschützt ist}a). It is forcibly given its scraping function when going downhill upright and secures up to the maximum wear conditions of the engine plays the role of an exhaust valve for blowing past and, if necessary, provides for the return the stripped oil to the housing, as it prevents the risk of losing contact with the cylinder, is protected}
b) Er führt zwangsweise beim Aufwärtshub das öl, das die oberen Teile des Zylinders geschmiert hat, zurück, wodurch einerseits diese großzügiger geschmiert werden können, ohne daß darum öl verbraucht würde und andererseits das Schmiermittel aus den oberen Teilen der Zylinder durch Rückführung und Ersetzung erneuert wird.b) On the upstroke it forcibly carries the oil that the has lubricated the upper parts of the cylinder back, which on the one hand lubricates them more generously can without consuming oil and on the other hand the lubricant from the upper parts of the Cylinder is renewed through recirculation and replacement.
Die hohe, mit einem Verdichtungsring nach der Erfindung *The high one, with a compression ring according to the invention *
und durch die zwangsweise ölumwälzung oberhalb des ölabstreif- , ringes herbeigeführte Abdichtung sichern dem Kolbenboden eine mit üblichen Kolbenringen nicht erreichbare Eigenschaft sowie eine durch Überdruck des Brennereffektes weniger erhöhte Temperatur sowie eine gute Schmierung; aus diesen drei Gründen kann der gesamte Kolbenboden ausgenutzt werden, um das mechanische Tragvermögen zwischen Kolben und Zylinder unter Arbeitsbedingungen vergleichbar mit denen des Kolbenschaftes zu verlängern, was unter anderen Vorteilen die Kühlung des Kolbens sowie sein mechanisches Verhalten verbessert.and through the forced oil circulation above the oil control, The sealing produced by the ring ensures the piston crown a property that cannot be achieved with conventional piston rings as well as one less increased by overpressure of the burner effect Temperature as well as good lubrication; For these three reasons, the entire piston crown can be used, the mechanical load-bearing capacity between piston and cylinder under working conditions comparable to that of the piston skirt to extend what, among other advantages, the cooling of the piston and its mechanical behavior improved.
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Selbstverständlich könnte man erfindungsgemäß auch auf mehr als zwei Kolbenringe zurückgreifen, indem man jeden als Ventil mit Zwangswirkung arbeiten ließe, wie oben dargelegt und in der Beschreibung erläutert. Hierdurch * ergäbe sich einerseits ein Vorteil der Sicherheit für den Fall, wo eines der mehrfach vorgesehenen Organe ausfallen würde, andererseits der Nachteil, daß während des Arbeitstaktes die erfindungsgemäß ausgenutzten Druckdifferenzen unterteilt wurden und jedem Kolbenring Ventilbewegungen erteilt wurden, was für jeden die Sicherheit seiner Zwangswirkung vermindern würde; schließlich noch der Nachteil, daß man mit zusätzlichen Organen vorliebnehmen müßte.Of course, you could also use the invention resort to more than two piston rings by making each operate as a positive valve, as above set out and explained in the description. This * would on the one hand result in an advantage of security for the case where one of the multiple organs would fail, on the other hand the disadvantage that during the Working cycle, the pressure differences used according to the invention were divided and valve movements were given to each piston ring, which is safe for everyone would reduce its coercive effect; Finally, there is the disadvantage that you have to make do with additional organs would have to.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:The invention is illustrated below with reference to the drawing, for example described; in this shows:
Pig. 1 einen in einem Zylinder angeordneten Kolben mit einem Verdichtungsring und einem ölabstreifring, die in Ringnuten eingesetzt sind,Pig. 1 a piston arranged in a cylinder with a compression ring and an oil control ring, which are used in ring grooves,
Fig. 2 und 3 Teilansichten der in Fig. 1 gezeigten Kolbenanordnung, in welchen je ein in seine Ringnut eingesetzter Kompressionsring im vergrößertem Maßstab dargestellt ist,FIGS. 2 and 3 are partial views of the piston arrangement shown in FIG. 1, in each of which a compression ring inserted into its annular groove on an enlarged scale is shown
Fig. 4· bis 6 Teilansichten der in Fig. 1 gezeigten Kolbenanordnung, in welchen je ein in seine Ringnut eingesetzter ölabstreifring im vergrößertem Maßstab dargestellt ist,4 to 6 partial views of the piston arrangement shown in FIG. 1, in each of which an oil control ring inserted into its annular groove on an enlarged scale is shown
Fig. 7 eine Teilansicht der in Fig. Λ gezeigten Kolbenanordnung, in der ein anderer Typ eines ölabstreifringes in seine Ringnut eingesetzt in vergrößertem Maßstab dargestellt ist,Fig. 7 is a partial view of the piston arrangement shown in Fig. Λ , in which another type of oil control ring inserted into its annular groove is shown on an enlarged scale,
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7a, 7b und 7c Detailansichten von Einzelheiten der Ringnut und des ölabstreifringes in Fig. 7 in vergrößertem Maßstab, ■7a, 7b and 7c detailed views of details of the Ring groove and the oil control ring in Fig. 7 in enlarged scale, ■
Fig. 8 einen in seine Ringnut eingesetzten Kompressionsring in vergrößertem Maßstab,8 shows a compression ring inserted into its annular groove on an enlarged scale,
Fig. 9 bis 12 Detailansichten von in besonders ausgebildeteFIGS. 9 to 12 show detailed views of FIG
Ringnuten eingesetzten Kompressionsringen bzw. öl- f abstreifringen in vergrößertem Maßstab undCompression rings or oil f wiper rings on a larger scale and
Fig. 13 bis 15, 15a und 15b Detailansichten eines in seine Ringnut eingesetzten Kompressionsringes in vergrößertem Maßstab, bei der zwischen dem Rücken des Kompressionsringes und dem Hutboden eine Ringdichtung angeordnet ist.13 to 15, 15a and 15b are detailed views of one in his Ring groove used compression ring on an enlarged scale, in which between the back of the compression ring and a ring seal is arranged on the hat base.
Fig. 1 zeigt einen Kolben des Verbrennungsmotors 101 in einem Zylinder 102. Der Kolben weist einen Schaft 103 auf, der in üblicher Weise im Zylinder 102 eingepaßt istj der Kolben besitzt auch einen Kolbenringträgerkopf 104. Die ^Fig. 1 shows a piston of the internal combustion engine 101 in a cylinder 102. The piston has a shaft 103, which is fitted in the usual manner in the cylinder 102 Piston also has a piston ring carrier head 104. The ^
Außendurchmesser in den verschiedenen Höhen dieses Kopfes sind gewöhnlich um einige Zehntel Millimeter kleiner als die des Schaftes, nach einem Merkmal der Erfindung können sie jedoch so vergrößert sein, daß die Wände 105 und 106 des Kopfes 104, wenn der Motor seine Arbeitstemperatur erreicht hat, in mechanischem Kontakt mit dem Zylinder kommen, was dazu führt, daß die Wände des Kopfes 104 in Verlängerung des Schaftes ausgebildet werden, wobei nur die genannte thermische Korrektur zu berücksichtigen ist.Outside diameters at various heights of this head are typically a few tenths of a millimeter smaller than that of the shaft, according to a feature of the invention, they can be enlarged so that the walls 105 and 106 of the Head 104, when the engine has reached its working temperature, come into mechanical contact with the cylinder, which causes the walls of the head 104 in Extension of the shaft can be formed, with only the thermal correction mentioned must be taken into account.
*) 'Fi £. 16 eine Detailansicht eines Ol ab streif ringes, in der eine zusätzliche Hut unterhalb des Ringes dargestellt ist.*) 'Fi £. 16 is a detailed view of an oil scraper ring in which one additional hat is shown below the ring.
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Dieser Kopf trägt grundsätzlich zwei Nuten, nämlich eine, 107, für den Verdichtungsring 111, die andere, 108, für den ölabstreifring 112. Der Boden der Nut des ölabstreifringes steht in üblicher Weise weitgehend mit dem Gehäuse über öffnungen 109 in Verbindung, die gewöhnlich in der Mitte oder bezüglich der Nut 108 nach unten gerichtet münden; nach einem Merkmal der Erfindung münden sie aber vorzugsweise in der Nut auf gleicher Höhe oder oberhalb ihrer Oberseite und die Oberwand dieser Öffnungen liegt dann senkrecht zur Kolbenachse oder ist vorzugsweise zum obersten Punkt des Innenhohlraums des Kolbens hin orientiert, wie dies bei der Wand 110 der Fall ist.This head basically has two grooves, namely one, 107, for the compression ring 111, the other, 108, for the oil control ring 112. The bottom of the groove of the oil control ring largely protrudes from the housing in the usual way openings 109 in connection, which usually open in the middle or directed downwards with respect to the groove 108; According to one feature of the invention, however, they preferably open into the groove at the same level or above it The top and the top wall of these openings are then perpendicular to the piston axis or are preferably to the topmost Point of the inner cavity of the piston oriented towards, as is the case with the wall 110.
Ein Verdichtungsring 111 ist in der Nut 107 und ein ölabstreifring 112 in der NuA; 108 angeordnet. Diese aus Kolben und Kolbenringen bestehende Anordnung zeichnet sich aus durch folgende Punkte:A compression ring 111 is in the groove 107 and an oil control ring 112 in the NuA; 108 arranged. This arrangement, consisting of pistons and piston rings, is distinguished through the following points:
Der Verdichtungsring 111 ist ein Ring bekannter Art, der vorzugsweise mit einer harten Verschleißschicht, beispielsweise Chrom oder Molybdän, überzogen ist; er ist in der Nut 107 mit normalem Spiel gelagert, das gewöhnlich in der Größenordnung von 0,01 bis 0,05 mm zwischen den Seitenflächen beträgt; zugeordnet zur NuI? 107 weist er einen rechteckigen oder leicht trapezförmigen Querschnitt und folgende Einzelheiten auf:The compression ring 111 is a known type of ring that is preferably coated with a hard wearing layer, for example chromium or molybdenum; he is in the Groove 107 mounted with normal clearance, usually on the order of 0.01 to 0.05 mm between the side surfaces amounts to; assigned to NuI? 107 it has a rectangular or slightly trapezoidal cross-section and the following details:
Primo: Verdichtungsring und Nut verfugen, wenn die benachbarten Oberseiten von Kolbenring und Nut gegeneinander gepreßt werden, über ein Mittel, das den Zugang des in der Verbrennungskammer herrschenden Druckes gegen die gesamte oder einen !Teil der Oberseite des Verdichtungsringes reserviert. Dieses Ergebnis erhält man beispielsweise Primo: The compression ring and groove join when the adjacent top surfaces of the piston ring and groove are pressed against one another by a means that reserves access for the pressure in the combustion chamber against all or part of the top of the compression ring. This result is obtained, for example
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zwangsweise, Fig. 2, durch eine leichte öffnung der Oberflächen des Verdichtungsringes 213 und seiner Nut 21A- vom Kolben gesehen nach außen hin, der ihren Kontakt ziemlich weit vom Außenrand der Flache 213 und in weniger sicherer Weise, Fig. 3» dirch eine etwa parallele Konstruktion der angrenzenden Oberseiten des Kolbenrings 313 und der Nut 314, allerdings nicht in dichter Weise, sichert - Fall der normalen heutigen Herstellung von Kolbenringen und Nuten; dieses Verfahren ist tatsächlich weniger sicher, da hierdurch in den Grenzen der Herstellungstoleranz · nicht ausgeschlossen wird, daß das Tragverhalten sich einstellt und zwischen den Flächen 313 und .314·- in der Nähe des Umfanges ein Einschleifen erfolgt, wodurch der Druck der Verbrennungskammer 315 zwischen diesen nicht hindurchtreten kann, wenn sie gegeneinander gedrückt sind.compulsorily, FIG. 2, by a slight opening of the surfaces of the compression ring 213 and its groove 21A from Piston seen outwards, which makes its contact quite far from the outer edge of the surface 213 and in less secure Way, Fig. 3 shows an approximately parallel construction of the adjacent upper sides of the piston ring 313 and the groove 314, albeit not in a tight manner, secures - case the normal production of piston rings and grooves today; this procedure is actually less secure, because this is within the limits of the manufacturing tolerance it is not ruled out that the load-bearing behavior is established and between the surfaces 313 and 314 · - in the vicinity the circumference a grinding takes place, whereby the pressure of the combustion chamber 315 cannot pass between them can when they are pressed against each other.
Secundo; Der Verdichtungsring und seihe Nut verfugen, wenn die benachbarten Unterseiten von Ring und Nut gegeneinander gedruckt "werden, über ein Mittel, wodurch der Druck aus der Verdichtungskammer zurückgehalten wird, der zum Boden der Nut über die Konstruktion der unter "primo" genannten Oberseiten und durch das Spiel des Ringes in ^ Secundo; The compression ring and its groove are butted when the adjacent undersides of the ring and groove are "pressed against each other" by a means whereby the pressure from the compression chamber is retained, which goes to the bottom of the groove through the construction of the "primo" upper surfaces and through the game of the ring in ^
der Nut gelangt, um zu verhindern, daß dieser Druck zwischen diesen benachbarten Unterseiten hindurch eindringt. Das Ergebnis wird z. B., Fig. 2, positiv durch eine leichte öffnung der Unterseiten des Verdichtungsringes 216 und der Nut 217 des Kolbens nach außen erhalten, wodurch deren Kontakt ziemlich weit vom Außenrand der Fläche 216 gesichert ist, wobei der Winkel b dieser öffnung ziemlich klein- ist, damit das Andrücken dieser beiden Flächen gegeneinander durch die Flexibilität des Ringes während des Motorarbeitstaktes stattfindet. Man erhält dieses Ergebnis, allerdingsthe groove to prevent this pressure from penetrating between these adjacent undersides. That Result is z. B., Fig. 2, positive by a slight opening of the undersides of the compression ring 216 and the Groove 217 of the piston received to the outside, whereby their contact is secured quite far from the outer edge of the surface 216 where the angle b of this opening is quite small- thus the pressing of these two surfaces against each other due to the flexibility of the ring during the engine work cycle takes place. You get this result, however
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auf weniger gesicherte Weise nach Fig. 3 dadurch, daß man die benachbarten Unterseiten des Hinges 316 und der Nut 317 genau parallel und dicht konstruiert, was bei der heutigen Herstellung der Flächen von Ringen und Nuten nicht der Fall ist, die, wie oben unter "primo" erwähnt, nur in etwa parallel verlaufen und nicht dicht sind.in a less secure manner according to FIG. 3 by the fact that the adjacent undersides of the Hinges 316 and the groove 317 Constructed exactly parallel and tight, which is not the case with today's production of the surfaces of rings and grooves The case is that, as mentioned above under "primo", only in run roughly parallel and are not tight.
Tertip: Die benachbarten Unterseiten von Verdichtungsring und Nut werden bezüglich einander derart eingestellt und/oder gegeneinander so angebracht, daß bei Gegeneinanderdrücken dieser beiden Flächen zwischen ihnen eine erhöhte Dichtung auftritt, deren Kriterium in Zuordnung mit einem guten Umfangstragvermögen des Ringes auf dem Zylinder und einem begrenzten Bearbeitungsspiel entsprechend dem Verschleiß das "blow-by"-Volumen auf einen Wert begrenzt, der höchstens gleich, im allgemeinen sehr viel kleiner und wesentlich stabiler ist als der, den man mit guten Kolbenringausbildungen mit mehrfachen Verdichtungsringen bis heute erhalten konnte. Tertip: The adjacent undersides of the compression ring and groove are adjusted with respect to each other and / or attached to each other in such a way that when these two surfaces are pressed against each other, an increased seal occurs between them, the criterion of which is associated with a good circumferential load-bearing capacity of the ring on the cylinder and a limited one Machining clearance limits the "blow-by" volume to a value that is at most the same, generally much smaller and much more stable than that which has been achieved up to now with good piston ring designs with multiple compression rings.
Dieses Ergebnis erhält man beispielsweise nach Fig. 2 und 3 durch Einschleifen der benachbarten Unterseiten des Kolbenringes 216 und 316 und/oder der Nut 217 und 317* vorzugsweise gegeneinander, wobei der Kolbenring beim Einschleifen einer Einschnürung gleich der, die er vom Zylinder aufnimmt, ausgesetzt ist, das Ergebnis kann aber auch durch mechanische Bearbeitung dieser Flächen mit sehr hoher Präzision erfolgen, wobei der Kolbenring der gleichen Einschnürung ausgesetzt ist.This result is obtained, for example, according to FIGS. 2 and 3 by grinding in the adjacent undersides of the piston ring 216 and 316 and / or the groove 217 and 317 *, preferably against each other, whereby the piston ring when grinding in a constriction is the same as that which it receives from the cylinder, exposed, but the result can also be achieved by machining these surfaces with very high precision, the piston ring being subjected to the same constriction.
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Der ölabstreifring 112 ist ebenfalls ein Kolbenring bekannter Art; sein Querschnitt ist rechteckig oder gering trapezförmig und weist zugeordnet zur Nut 108 die folgenden Besonderheiten auf:The oil control ring 112 is also known as a piston ring Kind; its cross section is rectangular or slightly trapezoidal and has the following special features associated with the groove 108 on:
Primos ölabstreifring und Nut verfugen, wenn die benachbarten Oberseiten von ölabstreifring und Nut gegeneinander gedrückt sind, über ein Mittel, das den Zugang des im Spiel zwischen Kolben und Zylinder oberhalb des Kolbenringes herrschenden Druckes auf die gesamte Oberfläche oder einen Teil des ölabstreifringes ermöglicht. Das Ergebnis erhält Δ man in positiver Weise, Fig. 4, beispielsweise durch eine geringfügige öffnung c der Oberseiten des ölabstreifringes 416 und seiner Nut 417 vom Kolben gesehen nach außen, wodurch deren Kontakt ziemlich weit vom Außenrand der !lache 416 entfernt gewährleistet wird und in weniger gesicherter Weise, Fig. 5j durch in etwa parallele aber nicht dichte Konstruktion der benachbarten Oberseiten von Kolbenring 516 und Nut 517 ermöglicht wird, was den normalen heutigen Herstellungsfall der Oberfläche von Kolbenringen und Nuten darstellt; dieses zweite Verfahren ist tatsächlich weniger sicher, da hierdurch nicht ausgeschlossen ist, daß in den Grenzen der Bearbeitungstoleranzen der Auflagerdruck sich einstellt und ein Einschleifen zwischen den Flächen 516 i P rimos oil control ring and groove joint when the adjacent upper sides of oil control ring and groove are pressed against each other, by means of a means that allows access to the entire surface or part of the oil control ring for the pressure prevailing in the clearance between piston and cylinder above the piston ring. The result Δ is obtained in a positive manner, FIG. 4, for example through a slight opening c in the upper sides of the oil control ring 416 and its groove 417 outwards as seen from the piston, whereby their contact is ensured quite far from the outer edge of the pool 416 and in less certain way, FIG. 5j is made possible by an approximately parallel but not tight construction of the adjacent upper sides of piston ring 516 and groove 517, which represents the normal present-day production case of the surface of piston rings and grooves; this second method is actually less reliable, since it does not rule out the possibility of the bearing pressure being set within the limits of the machining tolerances and of grinding in between the surfaces 516 i
und 517 in der Nähe des Umfanges hervorruft, wodurch nicht zugelassen wird, daß der im Spielraum 518 zwischen Kolben und Zylinder herrschende Druck zwischen diese eindringen kann, wenn sie gegeneinander gedruckt sind,and 517 causes near the perimeter, whereby not is allowed that in the clearance 518 between pistons and cylinder pressure can penetrate between them if they are pressed against each other,
Secundo: ölabstreifring und Nut verfügen, wenn die benachbarten Unterseiten von Ring und Nut gegeneinander gedrückt sind, über ein Mittel, den Zugang des im Spiel zwischen Kolben und Zylinder herrschenden Öldruckes unterhalb des Ringes gegen die gesamte Unterseite des ölabstreifringes oder gegen einen Teil hiervon zurückzuhalten. Secundo: Oil control ring and groove have, when the adjacent undersides of ring and groove are pressed against each other, a means of holding back the access of the oil pressure prevailing in the clearance between piston and cylinder below the ring against the entire underside of the oil control ring or against part of it.
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Man erhält dieses Ergebnis zwangsweise nach. Fig. 4 entweder durch, eine leichte Öffnung/der Unterseiten des ölabstreifringes 419 und seiner Nut 420 vom Kolben aus gesehen nach außen, wodurch deren Kontakt ziemlich weit vom äußeren Rand der Fläche 419 sichergestellt ist oder in weniger gesicherter Weise, Fig. 5» durch eine etwa parallele aber nicht dichte Konstruktion der benachbarten Unterseiten von ölabstreifring 519 und Nut 520, was den normalen Herstellungsfall der Flächen von Kolbenringen und Nuten wiedergibt; dieses zweite Verfahren ist in der Tat weniger sicher, da hierdurch nicht ausgeschlossen wird, daß in den Herstellungstoleranzen der Auflagerdruck sich einstellt und ein Einschleifen zwischen den Flächen 519 und 520 in der Nähe des Umfanges stattfindet, wodurch verhindert wird, daß der dynamische Druck des Öls im Spiel 521 zwischen Kolben und Zylinder sich einstellt und zwischen diese, wenn sie gegeneinander gedruckt werden, sich einstellt.This result is compulsorily obtained. Fig. 4 either through, a slight opening / the underside of the oil control ring 419 and its groove 420 as seen from the piston outside, thereby ensuring their contact fairly far from the outer edge of surface 419 or less secured way, Fig. 5 »by an approximately parallel but not tight construction of the adjacent undersides of oil control ring 519 and groove 520, what the normal Production case reproduces the surfaces of piston rings and grooves; this second method is in fact less sure, since this does not rule out that in the Manufacturing tolerances of the bearing pressure and a grinding in between the surfaces 519 and 520 in takes place near the circumference, thereby preventing the dynamic pressure of the oil in the clearance 521 between Piston and cylinder adjusts itself and adjusts itself between these when they are pressed against one another.
Die Unterbrechungen der Kontinuität der Unterseite der Nut des ölabstreifringes, die von der .üblichen Bearbeitung an modernen Kolben im Hinblick auf das Vorhandensein von öffnungen zum Ausströmen von öl oder für thermische Isolierschlitze vorgesehen sind, müssen so in Wegfall kommen.The interruptions in the continuity of the underside of the groove of the oil control ring, which are caused by the usual machining modern pistons with regard to the presence of openings for the outflow of oil or for thermal insulation slots are provided, must be omitted.
Obwohl das unter "secundo" genannte Merkmal günstig bei einer Anordnung nach der Erfindung ist, ist es doch für den Fall unbrauchbar, wo der Kolben mit einem an sich bekannten Mittel zum Abziehen von öl aus dem Kurbelgehäuse ausgestattet ist, das auf dem Zylinder während des Abwärtshubes durch die untere Lippe des ölabstreifringes abgestreiftAlthough the feature mentioned under "secundo" is favorable an arrangement according to the invention, it is useless for the case where the piston with a per se known means for withdrawing oil from the crankcase is provided, which is on the cylinder during the downstroke stripped through the lower lip of the oil control ring
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wird, wobei diese Mittel beispielsweise aus einer Nut oder einer Sammeltasche und den Schaft des Kolbens durchsetzenden öffnungen versehen ist.is, these means for example from a groove or a collecting pocket and openings penetrating the shaft of the piston are provided.
Tertio: Die benachbarten Oberseiten von ölabstreifring und Nut sind so eingepaßt und/oder gegeneinander so gelagert, daß dann, wenn die beiden Flächen gegeneinander gebrückt werden, zwischen ihnen eine erhöhte Abdichtung entsteht. Diese bewirkt in Zuordnung mit einem guten Lastaufnahmevermögen längs des Umfanges des ölabstreifrings auf dem - Tertio: The adjacent upper sides of the oil control ring and groove are fitted and / or supported against each other in such a way that when the two surfaces are bridged against each other, an increased seal is created between them. In association with a good load-bearing capacity along the circumference of the oil control ring on the -
Zylinder und eines begrenzten Bearbeitungsspiels ohne Hilfe ^ des Verschleißes der Mehrfach-Verdichtungsringe eine Regelung des in die oberen Teile des Zylinders mitgenommenen Öls, wobei dieses Ergebnis wenigstens gleich, im allgemeinen besser und regelmäßiger als das durch gute Kolbenringausbildungen mit Mehrfach-Kolbenringanordnungen der bekannten Art erreichbar ist.Cylinder and a limited editing game without help ^ the wear of the multiple compression rings a regulation of the entrained in the upper parts of the cylinder Oil, with this result at least equal, generally better and more regular than that by good Piston ring configurations with multiple piston ring assemblies of the known type can be achieved.
Dieses Ergebnis wird beispielsweise, I"ig. 4- und 5j durch Einschleifen der benachbarten Oberseiten der Ringe 4-16 und 516 und/oder der Nut 417 und 517» vorzugsweise gegeneinander, erreicht, wobei der Ring beim Einschleifen eine Einschnürung gleich der ausgesetzt ist, die der Zylinder | aufnimmt; erreicht werden kann dies auch durch mechanische Bearbeitung sehr hoher Präzision dieser Flächen, wobei der Ring der gleichen Einschnürung ausgesetzt wird.This result is given by, for example, I "ig. 4- and 5j Grinding in the adjacent upper sides of the rings 4-16 and 516 and / or the groove 417 and 517 »preferably against each other, reached, whereby the ring is exposed to a constriction equal to that of the cylinder | takes in; This can also be achieved by machining these surfaces with very high precision, the Ring is exposed to the same constriction.
Quarto: Der ölabstreifring ist in seiner Nut mit einem Spiel gelagert, das durch folgende Kriterien bestimmt wird: Wenn der Kolben über ein Mittel außer dem Raum zwischen benachbarten Unterseiten des ölabstreifringes und der Nut Quarto: The oil control ring is mounted in its groove with a clearance that is determined by the following criteria: When the piston has a means other than the space between adjacent undersides of the oil control ring and the groove
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verfügt, um zum Gehäuse das durch den Ölabstreifring abgestreifte Öl zu führen, so muß das Spiel des Ringes in seiner Nut:in order to lead the oil wiped off by the oil control ring to the housing, the clearance of the ring must in its groove:
a) ausreichend sein, um im Gehäuse den größten Anteil des ■ bleibenden Verlustes des Verdichtungsringes abzuziehen, ohne daß im Augenblick der Spitze dieser Menge der Gasdruck des bleibenden Verlustes im Kreisraum zwischen Kolben und Zylinder oberhalb des ölabstreifringes unter den ungünstigsten Bedingungen nicht den spezifischen Abstützdruck der Lippen des ölabstreifringes auf den Wänden des Zylinders erreicht oder Gefahr läuft, diesen zu erreichen;a) be sufficient to remove most of the ■ permanent loss of the compression ring in the housing, without the gas pressure of the permanent loss in the circular space between pistons at the moment of the peak of this quantity and cylinders above the oil control ring do not have the specific support pressure under the most unfavorable conditions reaches or runs the risk of reaching the lips of the oil control ring on the walls of the cylinder;
b) jedoch begrenzt sein, damit in den Bereichen oder Drehzahlen, die zu dem geringsten "blow-byM-Volumen führen, der Mblow-by"-Druck oberhalb des Ringes in jedem Augenblick klar über dem dynamischen Druck des Öles auf dem Boden der Nut des ölabstreifringes bleibt, um zu verhindern, daß, wenn auch die Druckspitze des blow-by den Durchlaß zwischen den Oberflächen Öffnet, der Druck des Öles am Boden der Nut den Durchlaß nicht offenhält, insbesondere während des Arbeitstaktes, und es so dem öl am Boden der Nut ermöglicht, sich auf dem Zylinder oberhalb des ölabstreiferelementes abzuscheiden.b) be limited, however, so that in the ranges or speeds which lead to the lowest "blow-by M volume, the M blow-by" pressure above the ring is at any moment clearly above the dynamic pressure of the oil on the ground the groove of the oil control ring remains in order to prevent that, even if the pressure peak of the blow-by opens the passage between the surfaces, the pressure of the oil at the bottom of the groove does not keep the passage open, especially during the work cycle, and so does the oil at the bottom of the groove makes it possible to deposit on the cylinder above the oil wiper element.
Wird die Rückführung des auf dem Zylinder abgestreiften Öls zum Kurbelgehäuse durch das Spiel zwischen benachbarten Unterseiten von ölabstreifring und Nut sichergestellt, so müssen die obigen Kriterien a) und b) das Spiel berücksichtigen, das für den Durchlaß des Öles notwendig ist, das sich also dem oben genannten Spiel überlagert.This is the return of the oil stripped on the cylinder to the crankcase through the clearance between adjacent ones The undersides of the oil control ring and groove are ensured, the above criteria a) and b) must take the play into account, which is necessary for the passage of the oil, which is therefore superimposed on the above-mentioned game.
Nach Fig. 4 und 5 erhält man diese Ergebnisse beispielsweise durch die Spiele 422 und 522 der ölabstreifringe in ihren4 and 5, for example, these results are obtained through the games 422 and 522 of the oil control rings in their
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Nuten, die so eingestellt sind, daß der Anpreßdruck der ölabstreifringe 412 und 512 auf dem Zylinder den oben genannten Bedingungen entspricht.Grooves that are set so that the contact pressure of the oil control rings 412 and 512 on the cylinder above corresponds to the conditions mentioned.
Die oben unter primo bis quarto genannten Einzelheiten sind für einen ölabstreifring fester Höhe beschrieben worden, beispielsweise durch Guß, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, beschrieben oder aus Stahl gestanzt,The details mentioned above under primo to quarto have been described for an oil control ring of fixed height, for example by casting, as in FIGS. 4 and 5 shown, written on or punched from steel,
durchbrochen und gefaltet worden, wie Fig. 6 zeigt, λ broken through and folded, as Fig. 6 shows, λ
Diese Ausführungsform zeigt einen Kolben 601, von dem der Bereich zwischen Schaft 6OJ und Kopf 604 gezeigt sind. Seine Nut 608 enthält einen ölabstreifring 612 von der bekannten Bauart aus gestanztem, durchbrochenem oder gefaltetem Stahl. Mit diesen Eingen kann man unter Berücksichtigung, daß deren Flächen 616 und 619 nur eine kontinuierliche Oberfläche auf einem Teil der radialen Breite, begrenzt durch die Ränder 625 und. 624 der zentralen Durchbrechungen 625 bieten, in günstiger Weise die unter primo und secundo genannten Bedingungen realisieren, indem man jede Oberfläche der Nut mit einem zentralen Teil 626 - 627 für die Oberseite und 628-629 für die Unterseite ausbildet, die parallel zur benachbarten Seite des Ringes liegt. Dann schafft man einen Zugang für die oben erwähnten Drücke gegen die Flächen der Ringe mittels öffnungen der Flächen der Nut c und f, die vom Kolben nach außen hin orientiert sind. Die Bedingung tertio wird für diesen Fall durch Einschleifen des Ringes unter seiner Betriebseinschnürung sichergestellt sowie durch den Auflagerdruck der Nut oder durch Hochpräzisionsbearbeitung der benachbarten Oberseiten parallel zu Ring und Nut, oder durch Zwischenschaltung einer Dichtung zwischen diese Flächen; die radiale Breite dieses Auflagers ist mindestens gleich der Summe aus minimalerThis embodiment shows a piston 601, of which the area between shaft 60J and head 604 is shown are. Its groove 608 contains an oil control ring 612 from the known design made of punched, openwork or folded steel. With these things one can take into account, that their surfaces 616 and 619 are only continuous Surface on part of the radial width bounded by the edges 625 and. 624 of the central breakthroughs 625 offer, implement the conditions mentioned under primo and secundo in a favorable manner by forms each surface of the groove with a central portion 626-627 for the top and 628-629 for the bottom, which is parallel to the adjacent side of the ring. Then one creates an access for the pressures mentioned above against the surfaces of the rings by means of openings in the surfaces of the groove c and f, which are oriented outwards from the piston are. In this case, the condition tertio is created by grinding in the ring under its operating constriction ensured as well as by the bearing pressure of the groove or by high-precision machining of the adjacent upper sides parallel to ring and groove, or through the interposition of a Seal between these surfaces; the radial width of this support is at least equal to the sum of minimal
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Breite der zur Abdichtung notwendigen Überdeekung, in der Größenordnung von 0,3 mm, und dem maximalen radialen Verschleiß des Zylinders 602 und des Singes 612. Schließlich wird die Bedingung quarto durch das Spiel 622 zwischen dem Ring 612 und den Parallelwänden 626^-627 und 628-629 des Bodens der Nut 608 sichergestellt.Width of the covering necessary for sealing, in of the order of 0.3 mm, and the maximum radial Wear of the cylinder 602 and the sing 612. Finally, the condition of quarto becomes due to the play 622 between the ring 612 and the parallel walls 626 ^ -627 and 628-629 of the bottom of the groove 608 ensured.
Man kann aber auch die oben unter primo bis ijuarto definierten Merkmale auf einen bekannten ölabstreifring, einen sogenannten dreiteiligen Ring, der in Fig. 7 dargestellt ist, anwenden. Biese Art von Ring setzt sich aus zwei Schienen 730 und 731 zusammen, die mittels einer zentralen Expandiereinrichtung 732 einerseits durch ihre Außenlippen gegen den Zylinder, andererseits durch den mittleren Rand ihrer Außenseiten gegen die Flächen ihrer Nut gedrückt werden. But you can also use those defined above under primo to ijuarto Features of a known oil control ring, a so-called three-part ring, which is shown in FIG is to apply. This type of ring consists of two rails 730 and 731, which are connected by means of a central Expanding device 732 on the one hand by its outer lips against the cylinder, on the other hand by the middle edge their outsides are pressed against the surfaces of their groove.
Diese Art von Ring führt in der Ruhestellung zu den Bedingungen primo und secundo, und zwar durch Winkelöffnungen g und h zwischen den benachbarten Flächen ihrer Schienen und ihrer Nut 716 und 717 einerseits, 719 und 720 andererseits; im Betrieb jedoch, wenn Reibung und Trägheit auf diese wirken, können die Schienen 730 und 731 sich gegen die benachbarten Wände 717 und 720 legen und so Gefahr laufen, diese Bedingungen nicht zu erfüllen. Ein erfindungsgemäßes Mittel, diese Bedingungen primo und secundo wieder herzustellen, besteht darin, die Anordnungen entsprechend den Fig. 7a und 7h auf jeder Außenseite der Schiene 716 und 719 in der Nähe des Umfanges mit einer sehr leichten kreisförmigen Rändelung, von beispielsweise 0,02 mm Tiefe zu versehen. Ein anderes Mittel besteht darin, eine kreisförmige Rändelung analoger Stärke, 734» 736 - Fig. 7c - auf dem Außenrand der Flächen der Nut vorzusehen. Ein anderesThis type of ring leads to the conditions in the rest position primo and secundo, through angular openings g and h between the adjacent surfaces of their rails and their groove 716 and 717 on the one hand, 719 and 720 on the other hand; however, in operation, when there is friction and inertia on them, the rails 730 and 731 can go against the place adjacent walls 717 and 720 and run the risk of not to meet these conditions. An inventive The means of restoring these primo and secundo conditions is to change the arrangements in accordance with the Figures 7a and 7h on each outside of the rail 716 and 716 719 near the perimeter with a very slight circular Knurling, for example 0.02 mm deep. Another remedy is to make a circular one Knurling of analogous thickness, 734 »736 - Fig. 7c - on to provide the outer edge of the surfaces of the groove. Another
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Mittel noch besteht darin, den Umfang der Flächen der Schienen und/oder der Hut an den Stellen 133, 134- und 135 mit einer Endbearbeitung zu versehen, die nicht ausreicht, um bei den auftretenden geringen Drücken dicht zu sein.Means still consists in the circumference of the surfaces of the rails and / or the hat at the points 133, 134 and 135 to provide a finish that is insufficient, to be tight at the low pressures that occur.
Die Bedingung tertio erhält man mit dieser Hing genau wie bei den vorhergehenden, durch Einschleifen des Ringes auf seiner Einschnürung im Betrieb und seines NutenauflagersThe condition tertio is obtained with this hang exactly like in the previous one, by grinding in the ring on its constriction during operation and its groove support
oder durch Bearbeitung der benachbarten oberen Flächen Ior by machining the adjacent upper surfaces I.
des Ringes und der Nut mit sehr hoher Präzision.of the ring and the groove with very high precision.
Die Bedingung quarto wird durch die Kombination der elastischen Anpressung der mittleren Teile der Außenflächen und 719 der Schienen gegen die Flächen der Nut 717 und 720 mit dem Spiel 736 uncl 737 sichergestellt, wodurch jede Schiene sich an ihren Expander unter der Wirkung von Drücken annähern kann, die auf deren Außenseite wirken und maximal die gleichen Spiele untereinander und ihren benachbarten Flächen der Nut ins Spiel bringen.The quarto condition is created by the combination of the elastic contact pressure of the middle parts of the outer surfaces and 719 of the rails against the surfaces of the groove 717 and 720 with the game 736 uncl 737 ensured, whereby each The splint can approach its expander under the action of pressures acting on its outside and bring into play at most the same games among each other and their neighboring surfaces of the groove.
Fig. 8 verdeutlicht eine Ausführungsform, bei der der Winkel von den benachbarten Flächen eines Verdichtungs- fFig. 8 illustrates an embodiment in which the Angle of the neighboring faces of a compression f
ringes und seiner Nut nach außen offen ist, wobei die benachbarten Flächen von Nut und Ring parallel über einen Teil 841 - 842 und 843 - 844 der Tiefe der Nut sind, ausgehend vom Boden der Nut - und dann über einen Teil 842 845 und 844 - 846 eine geringfügige öffnung i und j analog der nach den Figuren aufweisen.ring and its groove is open to the outside, the adjacent surfaces of the groove and ring are parallel over a portion 841-842 and 843-844 of the depth of the groove from the bottom of the groove - and then over a part 842 845 and 844 - 846 a slight opening i and j analogously which have according to the figures.
Diese Anordnung ist gleich der in Fig. 6 bereits für einen Ölabstreifring wiedergegebenen Anordnung kann sowohl auf Verdichtungsringe wie auf Ölabstreifringe mit nur einer oder zwei benachbarten Flächen von Ringen und Nuten angewandt werden. · .This arrangement is the same as the arrangement already shown in FIG. 6 for an oil control ring Compression rings like on oil control rings with only one or two adjacent faces of rings and grooves can be applied. ·.
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Außer den genannten und dargelegten Merkmalen, die die Anordnungen aus Kolben und Kolbenringen nach der Erfindung wiedergeben, existiert eine große Anzahl von Anordnungen, die genauere Einzelheiten der oben genannten Merkmale verkörpern und diese vervollständigen, indem jedoch der Grundgedanke und die Funktionsweise der neuartigen Anordnungen erhalten bleibt.In addition to the features mentioned and illustrated, the piston and piston ring assemblies according to the invention reproduce, a large number of arrangements exist which provide more detailed details of the above Embodying characteristics and completing them by, however, the basic idea and the functioning of the novel Arrangements is retained.
b Im folgenden seien noch einige komplementäre Erläuterungen zu den vorher genannten Fig. 1 bis 8 gegeben:b In the following there are some complementary explanations given to the aforementioned Figs. 1 to 8:
Die Eintrittsabschrägungen der Nut, die einen erheblichen Winkel, beispielsweise 4-5 °, mit den Ebenen senkrecht zur Kolbenachse einschließen, dürfen nicht mit den geringen öffnungen a, b, c, d, e, f, verwechselt werden, die in den Fig. 2, 4- und 5 zu sehen sind, deren Winkel sehr gering ist, beispielsweise gleich dem Bruchteil eines Grades, wie weiter unten genauer erläutert werden wird. Ohne daß , ein prinzipieller Widerspruch zur Erfindung hinsichtlich der Verwendung der Abschrägungen an den Einlassen der Nut der Verdichtungsringe vorhanden wäre, obwohl diese im all-F gemeinen nach dem Stand der Technik allgemein verwendet werden, schien es nicht notwendig, diese darzustellen. Vielmehr ist es zweckmäßig, auf den Einlassen der Nuten der ölabstreifringe eine Abschrägung, eine Abrundung oder jede • ' andere Form von Winkelablösung vorzusehen, die für das Ausfließen des Mediums günstig ist. In diese Abschrägungen sind in Fig. 4 mit 4-38 und 4-39; in Fig. 6 mit 638 und 639; in Fig. 7 und ?a mit 738 und 739 bezeichnet; Abrundungen 538 und 539 sind in Fig. 5 dargestellt.The entry bevels of the groove that have a significant Angle, for example 4-5 °, with the planes perpendicular to the Include the piston axis must not be confused with the small openings a, b, c, d, e, f, which are in Figs. 2, 4- and 5 can be seen, the angle of which is very small, for example equal to a fraction of a degree, as will be explained in more detail below. Without that, a principle contradiction to the invention with regard to the use of the chamfers at the inlets of the groove of the compression rings would exist, although these in the all-F are commonly used in the prior art, it did not seem necessary to represent them. Rather, it is expedient to have a bevel, a rounding or any on the inlets of the grooves of the oil control rings • 'Provide another form of angular separation that is favorable for the outflow of the medium. In these bevels are in Fig. 4 with 4-38 and 4-39; in Fig. 6 with 638 and 639; 738 and 739 in Figs. 7 and? a; Roundings 538 and 539 are shown in FIG.
Die öffnungen des Bodens der Nut 109, Fig. 1, führen das blow-by und das abgekratzte öl zum Gehäuse, wie bereitsThe openings in the bottom of the groove 109, FIG. 1, do this blow-by and the scraped off oil to the housing, as already
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beschrieben; sie finden sich bei 509 i» Fig. 5» 609 Fig, 6 und 709 in Fig. 7, Die öffnung 609, Fig. 6, braucht eine besondere Erläuterung;described; they can be found at 509, 5, 609, 6 and 709 in FIG. 7. The opening 609, FIG. 6, needs a special explanation;
Vie für die öffnung 109, Fig. 1, bereits beschrieben, wird, wie für moderne Kolben oft benutzt, diese durch zwei lange ■ Schlitze gebildet, die in der Nut des ölabstreifringes, im allgemeinen unter einem bestimmten Abstand zu dieser FlächeVie for the opening 109, Fig. 1, is already described, As is often used for modern pistons, these are formed by two long ■ slots in the groove of the oil control ring generally at a certain distance from this area
münden.flow out.
Erfinduiigsgemäß ist die obere Wand 610 dieses Schlitzes 609 mit der Nut 608 in gleicher Höhe mit oder oberhalb ihrer Oberseite 626-627 verbunden und ist, ausgehend von der Verbindungsstelle 626 mit der Nut bis zur Verbindungsstelle 686 mit der Vand des mittleren Hohlraumes des Kolbens nach dem obersten Punkt dieses zentralen Hohlraumes des Kolbens hin verbunden. Gestrichelt ist die Wand des Bodens der Nut in dem nicht interessierenden Sektoren durch die öffnungen in Schlitzform dargestellt. Ebenfalls nach der Erfindung ist die Innenwand des Kolbens 640, die die Innenwand des Schaftes mit der offenen Unterseite der Nut bei 628 verbindet, gegen den obersten Punkt des zentralen Hohlraumes des Kolbens hin geneigt und orientiert.According to the invention, the top wall 610 is this slot 609 connected to the groove 608 at the same level with or above its top 626-627 and is, starting from the Connection point 626 with the groove up to connection point 686 with the Vand of the central cavity of the piston connected to the uppermost point of this central cavity of the piston. The wall of the bottom of the groove is dashed in the sectors of no interest represented by the openings in the form of a slit. Also according to the invention is the inner wall of piston 640 connecting the inner wall of the stem to the open bottom of the groove at 628, against the uppermost point of the central cavity of the piston inclined and oriented.
Fig. 7 zeigt noch ein Ausführungsbeispiel für die öffnungen 709, wenn diese aus Bohrungen bestehen, die gegen den Boden der Nut geführt sind; erfindungsgemäß ist die Durchdringung 74-1 der Bohrung 709 mit dem zentralen Hohlraum des Kolbens derart gneigt, daß ihr höchster Punkt näher an der Achse des Kolbens als ihr tiefster Punkt liegt.7 shows another exemplary embodiment for the openings 709, if these consist of bores that are guided against the bottom of the groove; according to the invention is the penetration 74-1 of the bore 709 with the central cavity of the piston inclines so that its highest point is closer to the axis of the piston than its lowest point.
I1Xg. 9 und 10 zeigen jeweils in der Nut des Verdichtungsringes beziehungsweise in der Nut des ölabstreifringes einen Absatz oder eine Nut 94-7 und 1048 der Fläche jeder Nut, derenI 1 Xg. 9 and 10 show a shoulder or a groove 94-7 and 1048 of the surface of each groove, respectively, in the groove of the compression ring and in the groove of the oil control ring
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Abdichtung mit der Oberfläche des Segmentes nachgesucht wird, wenn sie gegeneinandergedrüekt werden·Sealing with the surface of the segment sought when they are pushed against each other
Fig. 11 und 12 zeigen jeweils in der Hut des Verdichtungsringes bzw. der Hut des Ölabstreifringes zusätzlich zu den vorhergehenden Nuten einen Absatz 1149 und 1250 der Oberfläche jeder Hut, deren Abdichtung gegen die Fläche des Binges, wenn sie gegeneinandergedrückt werden, keinen besonderen Aufwand bietet.11 and 12 each show the hat of the compression ring and the hat of the oil control ring in addition to the preceding grooves a paragraph 1149 and 1250 of the Surface of any hat that does not seal against the surface of the bing when pressed against each other offers special effort.
Die Fig. 13 und 14 zeigen jeweils eine an sich bekannte elastische Eingdichtung, die im Boden der Hut des "Verdichtungsringes zwischen dem Boden der Hut und dem Ring angeordnet ist, und unter Arbeitsspannung zwischen die Unterseite des Ringes und dem Boden der Hut gelagert ist.13 and 14 each show a known elastic seal, which is in the bottom of the hat "Compression ring is located between the bottom of the hat and the ring, and under working tension between the bottom of the ring and the bottom of the hat is mounted.
Die Dichtung 1368 nach Fig. 13 besitzt einen freien Querschnitt mit vier aneinanderstoßenden Lappen.The seal 1368 according to FIG. 13 has a free cross section with four abutting lobes.
Die Dichtung 1469 nach Fig. 14 besitzt einen freien Querschnitt mit vier spitzen Lippen,, die zu den Außenabrundungen der vier Lappen der Dichtung 1368 hinzugefügt sind.The seal 1469 according to FIG. 14 has a free cross section with four pointed lips, which lead to the outer roundings of the four lobes of seal 1368 are added.
Fig. 15 zeigt eine elastische Ringdichtung 1575» die wie in den vorhergehenden Fällen auf dem Boden der Hut 150? des Verdichtungsringes 1511 zwischen dem Boden der Hut und dem Ring angeordnet ist. Ihr Querschnitt zeigt einen in dichtem Kontakt mit dem Boden der Hut stehenden Körper. Dieser Körper besitzt Rechteckform im dargestellten Beispiel, er kann aber auch jede andere Form aufweisen} auf seiner der dem Ring benachbarten Fläche träfet er ein- oder mehrereFig. 15 shows an elastic ring seal 1575 »which like in the previous cases on the bottom of the hat 150? of the compression ring 1511 between the bottom of the hat and the ring is arranged. Its cross-section shows a body in close contact with the bottom of the hat. This body has a rectangular shape in the example shown, but it can also have any other shape} on its the surface adjacent to the ring it hits one or more
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Ränder 1576, 1577) die in elastischem Eontakt gegen den Ring anliegen. Der Querschnitt jeder der Ränder 1576 und 1577 kann trapezförmig sein - Fall der Fig. 14 - oder eine geometrische Form besitzen oder eine Lippe mit spitzer und weicher Kante, die das Strömen von Medium im Boden der Nut in der einen oder anderen Richtung unterbindet} auch kann eine Kombination dieser Möglichkeiten vorgesehen sein, insbesondere zwei analoge Lippen, jedoch mit entgegengesetzter Orientierung, um im Boden der Nut die Bewegungen i des Mediums in beiden Richtungen zu blockieren.Edges 1576, 1577) which are in elastic contact with the Ring. The cross section of each of the rims 1576 and 1577 can be trapezoidal - the case of FIG. 14 - or have a geometric shape or a lip with a pointed and softer edge that prevents the flow of medium in the soil the groove in one or the other direction prevents} a combination of these possibilities can also be provided be, in particular two analog lips, but with opposite orientation to the movements i of the medium in both directions.
Fig. 15a zeigt eine elastische Ringdichtung 1575a» die völlig das Volumen des Bodens der Nut bis auf den sehr schmalen Raum füllt, der den Ausdehnungen des Dichtungsmaterials vorbehalten ist und der durch ein sehr geringes Spiel der Dichtung in der Nut oder durch Einbau von Gasblasen in das Dichtungsmaterial (Fall der Fig. 15b) realisiert werden kann.Fig. 15a shows an elastic ring seal 1575a »the completely fills the volume of the bottom of the groove except for the very narrow space which is reserved for the expansion of the sealing material and which by a very small Play of the seal in the groove or by installing gas bubbles in the sealing material (case of Fig. 15b) can be realized.
Diese verschiedenen elastischen, in den Fig. 13 bis ^dargestellten Dichtungen können aber auch jede andere bekannte Querschnittsform aufweisen, so können sie beispielsweise f quadratisch oder rechteckig sein. Sie sind geformt oder gezogen oder aus einem Produkt wie den Elastomeren gestanzt, um, unter Beibehaltung zufriedenstellender Merkmale hinsichtlich Abmessung und Elastizität den Temperaturen des Bodens der Nut des Kolbens und den chemischen Angriffen der Kohlenwasserstoffe und der Verbrennungsprodukte Stand zu halten. Gute Ergebnisse hat man mit synthetischem Kautschuk VITON erhalten, das von Du Pont de Nomours mit einer Shorehärte 70 hergestellt wird.These different elastic, shown in Figs. 13 to ^ However, seals can also have any other known cross-sectional shape, for example they can f be square or rectangular. They are shaped or drawn or stamped from a product such as elastomers, while maintaining satisfactory characteristics Dimensions and elasticity to the temperatures of the bottom of the groove of the piston and the chemical attack to withstand hydrocarbons and combustion products. Synthetic rubber gives good results VITON obtained by Du Pont de Nomours with a Shore hardness of 70.
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Die Außenseite des mit den verschiedenen Dichtungen versehenen Verdichtungsringes nimmt vorzugsweise jede Form an, die in der Lage ist, dem Verschleiß des Ringes eine Schräge, einen Winkel oder eine Abrundung an der Verbindungsstelle seiner Außenwand mit dem Umfang seiner Oberfläche entgegenzusetzen. Unter Berücksichtigung dessen weist der Ring 1311 nach Fig. 13 ein symmetrisch gewölbtes Profil 1385» eier Ring 1411 nach Fig. 14 ein im Kontakt nach unten gewölbtes ^ Profil 1485} der Ring 1511 nach Fig. 15 besitzt ein zylindrisches Profil, das über eine Abrund 1585 mit seiner Oberseite verbunden ist. Wenn die Konusausbildungen und Wobungen nicht stark genug hervortreten, damit bei maximalem Verschleiß bzw. Beanspruchung des Ringes ein Auftreffteil ihres Profiles zwischen der Verschleißfläche und der Oberfläche des Segmentes verbleibt, so ist es gut, hier eine Abrundung zuzufügen, wie bei 1585 in Fig. 15 dargestellt.The outside of the compression ring provided with the various seals preferably takes any shape that is able to the wear of the ring a slope, an angle or a rounding at the connection point to oppose its outer wall with the circumference of its surface. With this in mind, the ring 1311 According to FIG. 13, a symmetrically curved profile 1385 »eggs Ring 1411 according to FIG. 14 has a profile 1485 which is curved downward in contact. The ring 1511 according to FIG. 15 has a cylindrical shape Profile, which has a rounded 1585 with its top connected is. If the cones and bulges are not stand out strong enough so that with maximum wear or stress on the ring, a part of their profile hits it remains between the wear surface and the surface of the segment, so it is good to add a rounding here, as shown at 1585 in FIG.
Fig. 16 zeigt eine Nut 1679, die dazu bestimmt ist, unter-■ halb einer Nut des Ringes angeordnet zu werden. Im Fall dieser Figur ist diese im Schaft 1603 eines Kolbens nach der Erfindung in der Nähe der Nut 1608 des Ölabstreif- W ringes 1612 gehalten; diese Nut zeichnet sich durch eine Verbindung 1680 mit dem Schaft aus, ist zum Unterteil des Kolbens hin orientiert, ist progressiv und ohne spitzen Winkel und ist über eine Verbindung 1681 mit dem Schaft verbunden und in der Nähe der Nut des Ringes angeordnet und weist keinen spitzen Winkel auf. Zum Beispiel erhält man ein günstiges Ergebnis, wenn man 7° für den Winkel an der Verbindungsstelle 1680 und 90° bei dem Winkel an der Verbindungsstelle 1681 wählt.16 shows a groove 1679 which is intended to be arranged beneath a groove in the ring. In the case of this figure, these in the shaft 1603 of a piston according to the invention in the vicinity of the groove 1608 is held Ölabstreif- W ring 1612; This groove is characterized by a connection 1680 with the shaft, is oriented towards the lower part of the piston, is progressive and without acute angles and is connected to the shaft via a connection 1681 and is located near the groove of the ring and has no sharp points Angle on. For example, choosing 7 ° for the angle at junction 1680 and 90 ° for the angle at junction 1681 gives a favorable result.
Um die Funktionsweise dieser neuartigen Anordnung zu erläutern, genügt es, zunächst den Arbeitstakt einesIn order to explain how this novel arrangement works, it is sufficient to first determine the work cycle of a
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Viertaktverfahrens zu betrachten, d, h., denjenigen, der die Ringanordnung den kompliziertesten Druckverhältnissen aussetzt und die größten Fehler bei der Abdichtung und beim Ölverbrauch hervorzurufen in der Lage ist.To consider four-stroke process, i.e., the one who the ring arrangement exposed to the most complex pressure conditions and the greatest errors in sealing and in Cause oil consumption is able.
Der Kolben verschiebt sich entsprechend dem Pfeil M in Fig. 1. Bei dieser Verschiebung ist der Verdichtungsring, beispielsweise der Ring 211 nach Fig. 2 der Trägheit und der Reibung gegen den Zylinder ausgesetzt, die beide · versuchen, die Anordnung gegen die Oberseite 214 der Nut zu drücken, der Explosions- oder Verbrennungsdruck, der im oberen Totpunkt in der Verbrennungskammer 215 herrscht, setzt diesen jedoch einer entgegengesetzt gerichteten sehr hohen Kraft aus, die erfindungsgemäß auf seine Oberseite 213 wirkt, die dieser konstruktionsmäßig zugedafcht ist siehe das unter primo genannte Merkmal in der Beschreibung während seine Unterseite 216 ebenfalls entsprechend der konstruktiven Auslegung gegen den Druck geschützt ist, der auf seine Oberseite 213 wirkt - siehe das unter secundo in der Beschreibung genannte Merkmal.The piston moves according to the arrow M in 1. In this shift, the compression ring, for example the ring 211 according to FIG. 2, is inertia and exposed to friction against the cylinder, both of which attempt to push the assembly against the top 214 of the groove to press, the explosion or combustion pressure prevailing in the combustion chamber 215 at top dead center, However, it exposes it to an oppositely directed very high force, which according to the invention acts on its upper side 213 acts, which this is structurally zugedafcht see the feature mentioned under primo in the description during its underside 216 is also protected against pressure in accordance with the structural design, which acts on its upper side 213 - see the feature mentioned under secundo in the description.
Von der Konstruktion her arbeitet der Verdichtungsring also als (Klappen)ventil hoher Abdichtung (unter tertio in der Beschreibung genanntes Merkmal), der den Durchlaß der Gase sofort nach der Explosion oder der Verbrennung schließt und während des gesamten Arbeitstaktes des Kolbens nur Belastungsdruckverluste zwischen Umfang und Zylinder, Verluste durch Spiel und Restverluste durchläßt, die konstruktionsmäßig bereits wegen des Auflagerdruckes der Unterseite gegen die Unterseite der Nut bereits sehr gering sind. Diese vom Kolbenring übernommene Rolle des Ventils sorgt für eine zwangsweise Regelung der Verluste, die so bis auf die geringst erreichbare henge als Funktion der in Frage stellenden Oberflächerieigenschaften erreichbarIn terms of construction, the compression ring works So as a (flap) valve high seal (under tertio in the description mentioned feature) that the passage of the gases closes immediately after the explosion or combustion and during the entire working cycle of the piston only lets through load pressure losses between the circumference and the cylinder, losses due to clearance and residual losses that structurally already very low because of the bearing pressure of the underside against the underside of the groove are. This role of the valve, which is taken over by the piston ring, ensures a compulsory regulation of the losses, which so down to the lowest attainable height as a function of surface properties in question
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sind. Bei einer üblichen Anordnung dagegen ist das Verhalten des Kolbenringes ungewiß, er kann zwischen dem oberen und unteren Belastungsdruck schwanken oder schwimmen und die Volumenänderungen der Verluste geben diese Instabilität wieder. Diese Anpreßkraft des Verdichtungsringes gegen die Wand der Nut entgegengesetzt zur Verbrennungskammer, die man erfindungsgemäß erhält, ist umso höher, je größer die Druckdifferent zwischen den von obenund von unten auf den Hing wirkenden Kräften ist, wobei dieser so als Ventil wirkt} folglich tritt ein Nachteil auf, da die Verdichtungsringe vervielfacht werden müssen; es führt nämlich dazu, daß die günstige Auswirkung des Druckes, der die Trägheit und die Reibung überwinden muß, um die Dichtheit eines jeden sicherzustellen, überwunden werden muß.are. In the case of a conventional arrangement, on the other hand, the behavior is of the piston ring uncertain, it can fluctuate between the upper and lower load pressure or float and the Changes in the volume of the losses reflect this instability. This pressing force of the compression ring against the The wall of the groove opposite to the combustion chamber obtained according to the invention is higher, the greater the pressure difference is between the forces acting on the hanging from above and below, with the latter acting as a valve} consequently, there arises a disadvantage that the compression rings must be multiplied; namely, it leads to the favorable effect of the pressure, which has to overcome inertia and friction in order to ensure the tightness of each one, must be overcome.
Blow-by-Untersuchungen, die an Motoren mit gesteuerter Zündung vorgenommen wurden, die mit einer guten üblichen Ringausbildung aus zwei Verdichtungsringen versehen waren, wobei anschließend Versuche an Kolben und Kolbenringanordnungen mit einem einzigen Verdichtungsring pro Kolben nach der Erfindung vorgenommen wurden, zeigten bei sonst gleichen Bedingungen ein wesentlich geringeres blow-by-(Durchblase)-Volumen bei Anordnungen mit einem einzigen Kolbenring nach der Erfindung verglichen mit einer guten üblichen Kolbenringausbildung .Blow-by studies on engines with controlled Ignition were carried out, which were provided with a good usual ring formation from two compression rings, and then tests on pistons and piston ring assemblies with a single compression ring per piston of the invention, showed, under otherwise identical conditions, a significantly lower blow-by volume in arrangements with a single piston ring according to the invention compared with a good conventional piston ring design .
Während des gleichen Motortaktes wird der ölabstreifring, beispielsweise der Ring 412 nach Fig. 4, der Wirkung der Trägheit und der Reibung gegen den Zylinder 402 ausgesetzt, die einander zugeordnet sind und versuchen, diesen gegen die Oberwand der Nut zu drücken.During the same engine cycle, the oil control ring, for example the ring 412 according to FIG. 4, subjected to the action of inertia and friction against the cylinder 402, which are assigned to each other and try to press this against the upper wall of the groove.
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Würde eine vollkommene Abdichtung des Verdichtungsringes herrschen, so würde der ölabstreifring 412 gegen die Oberwand der Nut gepreßt verbleiben, eine Lage, in der er seine Hauptaufgabe erfüllt, da das auf dem Zylinder abgeschiedene Öl durch seine Lippen abgestreift und dann durch das Spiel 422, der unter dem Ring geöffnet ist, über den Boden der Nut 408 und die öffnungen 409 zum Gehäuse zurückgeführt. Das öl steigt nun nicht wieder zum Spielraum zwischen Kolben und Zylinder 418 hoch, da ein dich- " ™ ter Kontakt zwischen den Oberseiten des Ringes 416 und der Nut 417 vorhanden ist, die gegeneinandergedrückt werden; bei einem solchen Hubverlauf würde dagegen der bei Ende des Aufwärtshubes gegen die Oberlippe des ölabstreifringes gesammelte öl nicht wieder rückgeführt.Would a perfect seal of the compression ring prevail, the oil control ring 412 would remain pressed against the upper wall of the groove, a position in which it fulfills its main role as the oil deposited on the cylinder is stripped through its lips and then through the play 422, which is open under the ring, over the bottom of the groove 408 and the openings 409 to the housing returned. The oil is now not rising back to the margin between piston and cylinder 418 high, there is a you- "™ there is contact between the tops of the ring 416 and the groove 417 which are pressed against each other; with such a stroke, on the other hand, that would be against the upper lip of the oil control ring at the end of the upward stroke collected oil is not returned.
In Wirklichkeit ist aber die Abdichtung des Kolbenrings nicht vollkommen. Seine Verluste rufen einen überdruck im Spiel zwischen Kolben und Zylinder 418 hervor, der auf die Oberseite 416 des Ringes 412 wirkt, und zwar darum, weil der Zugang dieses Druckes auf diese Seite konstruktionsmäßig - Merkmal primo der Beschreibung - sichergestellt * ist; reicht dieser Druck aus, um Reibung und Trägheit zu überwinden, die den Ring gegen die Oberseite seiner Nut drücken, so drückt dieser den Ring gegen diese Unterseite, indem er völlig oder zum Teil vom Spiel 422 gelöst wird, derart, daß die Durchblasemenge im Gehäuse abgezogen wird, indem der kleine ölring bzw. die Ölschnur durch den Kreis 418-422-409 rezykliert wird; das Anpressen oder die Annähe- ' rung des ölabstreifringes gegen seine Unterseite ruft bei 421 ein Ansteigen des Öldruckes hervor, der unter dieser Unterseite während jedes Abwärtshubes des Kolbens wirkt - · herkmal secundo nach der Beschreibung - und in jedemIn reality, however, the sealing of the piston ring is not perfect. His losses cause an overpressure in the Game between the piston and cylinder 418, which acts on the top 416 of the ring 412, because the access of this print to this page by design - primary feature of the description - ensured * is; is this pressure enough to overcome the friction and inertia that the ring is pushing against the top of its groove press, it presses the ring against this underside by loosening it completely or partially from the game 422, in such a way that the amount of blow-through in the housing is subtracted by the small oil ring or the oil cord through the circle 418-422-409 is recycled; the pressing or the approach- ' tion of the oil control ring against its underside causes an increase in the oil pressure at 421, which is below this The underside acts during each downward stroke of the piston - · characteristic secundo according to the description - and in each
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Augenblick der Arbeitstakte eine Ausgleichsstellung des ölab streif ringe s sicherstellt, von der weiter unten noch gesprochen werden wird. Ist der Kolben mit einem bekannten Mittel zum Abziehen von am Zylinder abgestreiftem ÖlMoment of the work cycles a compensation position of the Oil control rings make sure of that below will be spoken. Is the piston with a known means for drawing off oil stripped from the cylinder
f© S _ w w . olbens ausgestattet, so wird diese Wirkung des Öldruckes unter dem des Ölabstreifringes unterdrückt.f © S _ ww . piston, this effect of the oil pressure below that of the oil control ring is suppressed.
Nun soll die Funktionsweise der Kolben- Kolbenringanordnung nach der Erfindung während des Ansaugtaktes gegeben werden, der nach dem Motortakt als nächster für die Ringausbildung Probleme stellt, insbesondere bei Motoren mit gesteuerter Zündung. Der Grund liegt hierfür in den Gefahren, daß das öl unter Wirkung des erhöhten Unterdruckes, der in den Explosionskammern herrscht, wieder nach oben steigt, insbesondere bei mittlerer oder geringer Last.The operation of the piston-piston ring assembly according to the invention will now be given during the intake stroke, who is the next to pose problems for the ring formation after the engine cycle, especially in engines with controlled Ignition. The reason for this is the dangers that the oil under the effect of the increased negative pressure in the Explosion chambers prevails, rises again, especially at medium or low loads.
Während des ersten Teils dieses Taktes, während der der , Kolben vom oberen Totpunkt in Richtung des Pfeiles M sich bewegt, werden Verdichtungsring und ölabstreifring zwangsweise gegen die Oberseite ihrer Nut durch Wirkung von Reibung und Trägheit sowie dem zugeordneten Unterdruck gepreßt, dem sich gegebenenfalls beim ölabstreifring der auf der Unterseite vorhandene Druck des abgestreiften Öles hinzugesellt. In diesen Stellungen schließt der Verdichtungsring 211, Fig. 2, ohne besondere Abdichtung die Verbindung zwischen der Verbrennungskammer 215 und dem Spiel 218 zwischen Kolben und Zylinder unter dem Verdichtungsring; der ölabstreifring 412, Fig. 4-, öffnet einerseits die ölrückführung uum Gehäuse über das Spiel 4-22, das dann unter seiner Unterseite geöffnet ist, bringt aber andererseits den Aufstieg des Öles, der durch den verbleibenden bei 418 herrschenden Unterdruck zwischen den Kontakten seiner Oberseite mitDuring the first part of this measure, during the , Piston from top dead center in the direction of arrow M itself moved, the compression ring and oil control ring are forcibly against the top of their groove by the action of Friction and inertia, as well as the associated negative pressure, which may arise in the case of the oil control ring Added pressure of the stripped oil on the underside. The compression ring closes in these positions 211, FIG. 2, the connection between the combustion chamber 215 and the game 218 without any special sealing between piston and cylinder under the compression ring; the oil control ring 412, Fig. 4-, on the one hand opens the oil return uum housing over the game 4-22, which is then under his Bottom is open, but on the other hand brings the rise of the oil ruling through the remaining at 418 Negative pressure between the contacts of its top with
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der Oberseite seiner Nut, die konstruktionsmäßig "besonders gut abdientet, hervorgerufen wird, zum Stillstand - Merkmal tertio der Beschreibung - sowie seiner Oberlippe mit dem Zylinder.the top of its groove, which by design "serves particularly well, is caused to a standstill - feature tertio of the description - as well as his upper lip with the cylinder.
Während des ersten Teiles dieses Hubes versucht die Trägheit den Ring aus dem Kontakt mit der Oberwand zu lösen*, erst unter den zugeordneten Wxrkungen von Reibung , Unterdruck J auf die Oberseite und Öldruck gegen die Unterseite bleibt der Halt des Ölabstreifringes gegen die Oberseite der Nut gesichert.During the first part of this stroke, inertia tries to release the ring from contact with the upper wall *, only under the associated effects of friction, negative pressure J The hold of the oil control ring against the top of the groove remains on the top and oil pressure on the bottom secured.
Mehrere der Besonderheiten der Beschreibung besitzen übrigens eine konjugierte positive Wirkung « a) die erhöhte Abdichtung wird nur zwischen den benachbarten Unterseiten von Verdichtungsring und Nut erreicht — Besonderheit primo - des Verdxchtungsringes und seiner Nut;Incidentally, several of the special features of the description have a conjugated positive effect «a) the increased sealing is only reached between the adjacent undersides of the compression ring and the groove - a special feature of primo - des Verdxchtungsringes and its groove;
b) der ölabstreifring nimmt aufgrund seiner Konstruktion die maximale Wirkung dieses Unterdruckes auf seiner Oberseite auf - Merkmal primo des ölabstreifringes und seiner Nut;b) the oil control ring takes the maximum effect of this negative pressure on its upper side - primo feature of the oil control ring and its groove;
c) der Ölabstreifring nimmt aufgrund seiner Konstruktion f die maximale Wirkung des Öldruckes auf seiner Unterseite auf - Merkmal secundo des Ölabstreifringes und seiner Nut. Auf diese Weise verbindet eine aus Kolben und Kolbenring nach der Erfindung bestehende Anordnung die günstigsten Bedingungen, um die oberen benachbarten Flächen des ölabstreif ringes und seiner Nut in Verbindung zu halten, und zwar so nahe wie möglich am oberen Totpunkt, bei Ende des Einlaßtaktes; darüber hinaus bringt dieses positive Halten eine erhöhte Wirksamkeit mit sich, wegen der Bedingung tertio des ölabstreifringes und seiner Nut.c) the oil control ring takes due to its design f the maximum effect of the oil pressure on its underside - feature secundo of the oil control ring and its groove. In this way, an arrangement consisting of a piston and a piston ring according to the invention combines the most favorable Conditions to the upper adjacent surfaces of the oil control strip ring and to keep its groove in connection, as close as possible to top dead center, at the end of the Intake stroke; In addition, this positive hold brings with it increased effectiveness because of the condition tertio of the oil control ring and its groove.
Während der Kompressions- und Auslaßtakte verschiebt sich der Kolben aus dem oberen Totpunkt in Richtung des Pfeiles N.During the compression and exhaust strokes, the piston moves from top dead center in the direction of arrow N.
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Der Verdichtungsring 211, Pig*2-,und der Ölabstreifring 412, Fig. 4, werden während des ersteh Teiles ihres Hubes gegen ihre Unterseiten aufgrund der konjugierten Wirkung des Gasdruckes, der Reibung und der Trägheit gedruckt* Bei* Verdichtungsring 21Ϊ schließt so die Verbrennungskammer und läßt nur einen Eestverlust durch, der ölabstreifring 412 zieht über den Kanal 418 - 422 - 409 das Restöl ab, das von der oberen Lippe auf dem Zylinder abgestreift wird, sowie den verbleibenden Durchlaßverlust. Während des letzten Teiles des Kolbenhubes kehrt sich die Trägheitskraft um, es~kommt somit weniger stark auf die Lage der Ringe an, sowohl im Hinblick auf den Gasverlust wie auf den Ölverbrauch, da die in Frage kommenden Mengen sowie die des einen wie des anderen ziemlich niedrig liegen.The compression ring 211, Pig * 2-, and the oil control ring 412, Fig. 4, during the first part of their stroke against their undersides due to the conjugate effect of the gas pressure, of friction and inertia printed * at * compression ring 21Ϊ closes the combustion chamber and leaves only a loss of est, which pulls the oil control ring 412 the residual oil from the upper lip on the cylinder is wiped off, as well as the remaining passage loss. During the last part of the piston stroke the inertial force is reversed, it comes ~ thus less strongly on the position of the rings, both in terms of on the gas loss as well as on the oil consumption, since the quantities in question and those of the one as well as the other are pretty low.
Verdichtungsring und Nut nach Fig. 3 besitzen die gleiche Funktionsweise wie bereits mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben, wobei zu berücksichtigen ist, daß sie aufgrund ihrer Konstruktion - sie liegen ja mit den Parallelflächen benachbart zueinander - die Merkmale von primo, secundo und tertio erfüllen, die für Verdichtungsringe und Verdichtungsnuten nach der Erfindung beschrieben wurden. Das gleiche gilt für den Ölabstreifring nach Fig. 5, die, obwohl sie benachbarte parallele Flächen besitzen, die Merkmale von primo bis quarto der ölabstreifringe und ihrer Nuten nach der Erfindungaufweisen, was bei ihnen die gleiche Funktion sicherstellt, wie beim Ölabstreifring nach Fig. 4.Compression ring and groove according to FIG. 3 have the same Functioning as already described with reference to FIG. 2, taking into account that, because of their Construction - after all, they are adjacent to the parallel surfaces to each other - meet the characteristics of primo, secundo and tertio that are required for compression rings and compression grooves according to the invention have been described. The same applies to the oil control ring according to FIG. 5, which, although they are adjacent have parallel surfaces that have features from primo to quarto of the oil control rings and their grooves according to the invention, which ensures the same function with them as with the oil control ring according to FIG. 4.
Der ölabstreifring und seine Nut nach Fig. 6 besitzen die gleiche Funktionsweise, hier gilt jedoch, daß die Konstruktion der benachbarten Flächen von Ring und Nut, die in Fig. 8 für einen Verdichtungsring und seine Nut dargestellt sind,The oil control ring and its groove according to FIG. 6 have the same mode of operation, but here it applies that the construction of the adjacent surfaces of ring and groove shown in FIG. 8 for a compression ring and its groove are shown,
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Regelungsexnriclitungen durch radiale Verschiebung der kreisförmigen Durchdringungen 627 und 629 aufweist, die Parameter bei der Auslegung der Ringe darstellen. Im übrigen bedeutet das Rückgreifen auf benachbarte Parallelflächen -von Ring und Nut an der Stelle, wo ihre Spiele gemessen werden, eine Vereinfachung in Herstellung und Kontrolle.Regulation extras through radial displacement of the having circular penetrations 627 and 629, which represent parameters in the design of the rings. in the rest means falling back on neighboring parallel surfaces -of ring and groove at the point where their clearances are measured, a simplification in production and control.
Der aus zwei Schienen bestehende Ring und seine Nut - nachThe ring consisting of two rails and its groove - after
den Fig. 7, 7a, 7b und 7c - arbeiten wie die Ringe und % 7, 7a, 7b and 7c - work like the rings and %
Nuten nach den Fig. 4, 5» 6, aufgrund der Tatsache, daß sie die gewünschten Merkmale von primo bis quarto aufweisen. Die Rändelung der Schienen 733 uner der Nuten 734- - 735 oder lediglich die Unvollkommenheiten der Oberflächen sichern die gewünschte Dauerhaftigkeit der Wirkung der Drücke, die bei 718 gegen die Oberfläche und bei 721 gegen die Unterseite wirken. Die Kombination des seitlichen Druckes der Schienen gegen ihre Nuten mit dem Spiel, über das sie verfugen, um sich vom Expander aus zu nähern, bestimmt einen Bereich für die zur Öffnung der Kanäle zwischen benachbarten Flächen notwendigen Drücke mit erhöhter Neigung für geringe Mengen, verglichen mit den Ringen der vorhergehenden Figuren.Grooves according to FIGS. 4, 5 »6, due to the fact that they have the desired characteristics from primo to quarto. The knurling of the rails 733 and the grooves 734- - 735 or only the imperfections of the surfaces ensure the desired persistence of the effect of the pressures 718 act against the surface and at 721 against the underside. The combination of side pressure of the rails against their grooves with the clearance they have to approach from the expander defines an area for the pressures necessary to open the channels between adjacent surfaces with an increased tendency for small quantities, compared to the rings of the previous figures.
Die Funktionsweise des Verdichtungsringes und seiner Nut nach Fig. 8 ist analog der in Fig. 2 und 3 dargestellten und diese Ausführungsform besitzt die gleichen besonderen Vorteile, wie sie oben für den ölabstreifring und seine Nut nach Fig. 6 dargelegt wurden. Im übrigen ist der besondere Vorteil beim Verdichtungsring zu erwarten, daß die Mar- ■ kierung der Nut durch den Innenwinkel des Ringes beseitigt oder vermindert wird. Unter den geringen Anpreßbeanspruchungen gegen ihre Nut steht der Verdichtungsring 811 in Kontakt, mit dem Teil 843 - 844 der Seite ihrer Nut, die parallel zur Eigenfläche liegt und, gegen den oberen Totpunkt des Arbeitstaktes im Augenblick der Zündung verformt der erhöhte DruckHow the compression ring and its groove work 8 is analogous to that shown in FIGS. 2 and 3 and this embodiment has the same particular features Advantages as set out above for the oil control ring and its groove according to FIG. 6. Incidentally, is the special one It is to be expected that the advantage of the compression ring is that the marking of the groove is eliminated by the inner angle of the ring or is reduced. The compression ring 811 is in contact under the slight pressure against its groove, with the part 843-844 of the side of their groove that is parallel to the Own surface lies and, against the top dead center of the work cycle at the moment of ignition, the increased pressure deforms
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den Verdichtungsring und drückt ihn gegen den Schrägteil 844 - 846 der Unterseite der Nut, wie vorher bereits erläutert: the compression ring and presses it against the inclined part 844 - 846 of the underside of the groove, as previously explained:
.Der Innenwinkel der Seite des Ringes wird so vom Kontakt mit dieser Fläche im Augenblick der erhöhten Beanspruchungen des Ringes gegen seine Oberfläche der Nut gelöst und die Markierung der Nut durch diesen Winkel kommt so in Fort-P fall, wird aber zumindest abgeschwächt..The inside angle of the side of the ring is so from the contact with this surface at the moment of increased stresses on the ring against its surface of the groove and the Marking of the groove by this angle occurs in Fort-P, but is at least weakened.
Die verschiedenen, in den Fig. 2, 4, 6 und 8 dargestellten Kolbenringnuten, deren Funktionsweise weiter unten erläutert werden wird, weisen schwache Öffnungen benachbarter Flächen von Ringen und Nuten auf.The various piston ring grooves shown in FIGS. 2, 4, 6 and 8, the mode of operation of which is explained below will have weak openings on adjacent faces of rings and grooves.
Da diese öffnungen lediglich die Aufgabe zu erfüllen haben, den Zugang der Drücke zwischen sich und ihren benachbarten Ringoberseiten bei geringsten Mengen oder Nullmengen sicher-• zustellen, genügt es, daß sie sehr gering sind. So hat man beispielsweise zufriedenstellende Ergebnisse mit öffnungen mit einem Winkel von 10 bis 15 ' erhalten, die bei Anwendung " auf Eolbennuten bei Automobilen zu öffnungen in der Größenordnung von 0,01 bis 0,02 mm pro Fläche führten.Since these openings only have to fulfill the task the access of the pressures between themselves and their neighboring ring tops with the smallest quantities or zero quantities. it is sufficient that they are very small. For example, you have satisfactory results with openings with an angle of 10 to 15 'obtained when applied "on Eolben grooves in automobiles to openings in the order of magnitude from 0.01 to 0.02 mm per area.
Für die Außenseiten von Verdichtungsring und zugehöriger Nut ist es wichtig, daß diese öffnung sehr gering bleibt, damit der Ring sich gegen diese Seite der Nut unter der Wirkung der erhöhten Drücke, denen er ausgesetzt ist, sich abstützen kann, und zwar mittels einer ziemlich geringen Deformation, damit in wirksamer Weise nicht die Grundlage seines Außenkontaktes mit dem Zylinder zu modifizieren.For the outside of the compression ring and the associated groove, it is important that this opening remains very small, so that the ring will move against this side of the groove under the action of the increased pressures to which it is subjected can support, by means of a fairly small deformation, so effectively not the foundation to modify its external contact with the cylinder.
Für die übrigen geringen öffnungen, d. h., die benachbarten Oberflächen von Verdichtungsring und Nut und die der beidenFor the remaining small openings, i. i.e., the neighboring ones Surfaces of the compression ring and groove and those of the two
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Oberflächen dee ölabstreifringes und seiner Nut gilt die gleiche rigorose Begrenzung hinsichtlich der Größe der Öffnung nicht, da diese Ringe niemals den erhöhten Beanspruchungen ausgesetzt sind, die in der Lage wären, sie in einem Grade zu verformen, daß sie in Eontakt mit den öffnungen dieser benachbarten Flächen gebracht wurden.The surfaces of the oil control ring and its groove apply same rigorous limit on the size of the Do not open because these rings are never subjected to the increased stresses that they would be able to deform to such an extent that they are in contact with the openings in these neighboring areas were made.
Bezüglich der benachbarten Oberseiten des Verdichtungsringes und seiner Nut hat die Erfahrung gezeigt, daß eine sehr geringe öffnung von 10 bis 15' die Aufgabe eines Zugangs des Druckes gut erfüllt, was wegen der erhöhten Drücke normal ist.With regard to the adjacent upper sides of the compression ring and its groove, experience has shown that a very small opening from 10 to 15 'the task of access of the pressure, which is normal because of the increased pressures.
Für die benachbarten Flächen der Ölabsteifringe sind die Drücke, deren Zugang zwischen diesen erwünscht ist, wesentlich geringer; unter bestimmten Drehzahlbedingungen kann es nützlich sein, insbesondere bei sehr schnell laufenden Motoren, auf eine größere öffnungen zwischen diesen zurückzugreifen, um nicht den Zugang des geringen Druckes durch einen zu engen Zugangskreis zu verzögern oder in Frage zu stellen. "For the adjacent surfaces of the oil control rings are the Pressures which it is desired to have access between them are much lower; under certain speed conditions It can be useful, especially with very fast running engines, to have larger openings between them fall back so as not to access the low pressure through delaying or questioning an access circle that is too narrow. "
Aus diesem Grunde werden auch die Eintrittsabschrägungen oder Abrundungen der Nuten oder Jede andere Ausbildung mit günstigem Winkel für das Ausfließen der Druckmittel bevorzugt bei den Nuten der Ölabstreifringe angewendet, da diese den Zugang der Druckmittel, Gas und öl, unter geringem Druck erleichtern.For this reason, the entry chamfers or roundings of the grooves or any other training are also included A favorable angle for the outflow of the pressure medium is preferably used in the grooves of the oil control rings, as these the access of the pressure medium, gas and oil, under low pressure facilitate.
Allgemein gesprochen besteht ein Vorteil der Erfindung darin, daß Möglichkeiten für die Druckzugangskreise zwischen benachbarten Flächen von Ringen und Nuten geschaffen werden, um Generally speaking, an advantage of the invention is that it provides opportunities for the pressure access circles between adjacent surfaces of rings and grooves to
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ein Abweichen von der Funktionsweise der Ringe bei Schnellaufenden. Motoren zu verhindern.a deviation from the way the rings work Fast moving. Prevent motors.
Die Fig. 1, 5» 6 und 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen der öffnungen im Boden der Nut nach der Erfindung. 4He diese öffnungen arbeiten mit dem durch daß in der Nut des ölabstreifringes enthaltenen hervorgerufenen dynamischen Effektes, der durch die Bewegung des Kolbens bei seinem Abwärtsgang unterstützt wird, um es zum zentralen Raum des Kolbens abzuziehen und zu verhindern, daß es im oberen Teil der Nut sich wieder einfindet, wo sich sämtliche Fehler der Abdichtungen der Oberfläche und der oberen Lippe des ölabstreifringes unter dem Einfluß des dynamisehen Druckes sammeln würden, wie dies die üblichen öffnungen ermöglichen, beispielsweise die in Fig. 4 dargestellte Öffnung 4-09. Solch ein Öldruck kann, wenn er sich bildet, eine schädliche Rolle auf den Ölverbrauch beim Abwärtsgang des Kolbens ausüben.FIGS. 1, 5, 6 and 7 show different embodiments the openings in the bottom of the groove according to the invention. 4He these openings work with the dynamic caused by that contained in the groove of the oil control ring Effect that is assisted by the movement of the piston on its descent to make it the central space of the piston and to prevent it from finding itself again in the upper part of the groove, where all the defects are the sealing of the surface and the upper lip of the oil control ring under the influence of dynamic pressure would collect as the usual openings make possible, for example the opening 4-09 shown in FIG. Such oil pressure, when it forms, can be detrimental Play a role in the oil consumption when the piston goes down.
Aus dem gleichen Grunde sind einerseits die Ablenkungswände 640 nach Fig. 6 und 740 nach Fig. 7.angeordnet, um zum zentralen Raum des Kolbens das von der Kurbelwelle abgespritzte öl zu führen, um die öffnungen 609 und 709 hiergegen zu schützen; andererseits ist die Durchdringung der ÖIJ.abzugsöffnungen mit dem zentralen Hohlraum des Kolbens geneigt, wie die Durchdringung 741 .in Fig. 7 zeigt, so daß beim Auf-, wärtshub der untere Rand dieser öffnungen nicht Gefahr läuft, durch Trägheit abgespritztes öl, das sich im oberen Teil des Hohlraumes des Kolbens befindet, zu sammeln.For the same reason, on the one hand, there are the deflection walls 640 according to FIG. 6 and 740 according to FIG. 7, in order to transfer to the central space of the piston the sprayed from the crankshaft To guide oil to the openings 609 and 709 against this protection; on the other hand is the penetration of the oil outlet openings with the central cavity of the piston inclined, as the penetration 741 in Fig. 7 shows, so that when opening, wärtshub the lower edge of these openings does not run the risk of oil sprayed off by inertia, which is in the upper part of the Cavity of the piston is located to collect.
Die Orientierungen dieser Ölrückführüffnungen und der darunter angeordneten Ablenkwand sind im allgemeinen im Hinblick auf den Ölverbrauch günstig, wenn sie bei sämtlichen Kolben bei allen die Kolbenwand durchsetzenden ölrückfuhröffnungen Anwendung finden, wenn diese Öffnungen im Innenraum münden. Das gleiche gilt für die Lage der Verbindung der UnterseiteThe orientations of these oil return openings and those below arranged baffle are generally favorable in terms of oil consumption if they are used in all pistons at all oil return openings penetrating the piston wall Find use when these openings open into the interior. The same applies to the location of the connection on the underside
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dieser öffnungen mit der Wand des Innenraums des Kolbens, der von der Mitte des Kolbens weiter entfernt ist als die Lage der Verbindung ihrer Oberseite mit der Wand des Kolbeninnenraums .these openings with the wall of the interior of the piston, which is further from the center of the piston than that Location of the connection between its upper side and the wall of the interior of the piston.
Auf diese Weise steigern die ölrückführöffnungen des Bodens der Nut nach der Erfindung die Wirksamkeit der guten Abdichtung der benachbarten Oberseiten von ölabstreifring und Nut und tragen zur Verstärkung des Merkmals tertio bei, da's erfindungsgemäß bei den ölabstreifringen und ihren Nuten · ■% Anwendung findet.In this way the oil recirculation openings increase the bottom of the groove to the invention, the effectiveness of the good seal of the adjacent tops of oil ring and groove and contribute to the reinforcement of the feature tertio, as it is according to the invention in the oil control rings and their grooves · ■% application.
Die Funktionsweise der verschiedenen dargestellten Varianten oder Verbesserungen nach den Mg. 9 "bis 28 ist die folgendesThe functioning of the various variants or improvements shown according to Mg. 9 "to 28 is as follows
Die Nuten 9-4-7 und 104-8 der Auflagerflächen 917 und 1017 Pig. 9 "und 10 - die jeweils zur unteren Abdichtung des Verdichtungsringes 911 und zur oberen Abdichtung des ölabstreifring es 1012 ausgeführt wurden, steigern die für diese Auflagerflächen gewünschte Zuverlässigkeit der Abdichtung, indem Eindrücke, wie sie auf die Dauer durch den Innenwinkel des Kolbenringes oder seines Randes, wenn dieser abgerundet ist, auf der Oberfläche der Nut des Kolbens markiert sind, ™ in Fortfall kommen} diese Eindrücke" schaden der Abdichtung, da die Konzentrizitäten von Kolben und Zylinder während des Betriebes in den Grenzen des Kolbenspieles im Zylinder schwanken. So kann die Abdichtung der Verdichtungsringe 911 und des Ölabstreifringes 1012, wie sie erfindungsgemäß gefordert werden, durch die Nuten 917 und 1017 verbessert werden.The grooves 9-4-7 and 104-8 of the bearing surfaces 917 and 1017 Pig. 9 "and 10 - each used to seal the lower part of the Compression ring 911 and the upper seal of the oil control ring it was carried out in 1012, increase the reliability of the seal desired for these bearing surfaces, by impressions such as those caused in the long run by the inner angle of the piston ring or its edge, if this is rounded is, are marked on the surface of the groove of the piston, ™ in the absence of this} these impressions "damage the seal, since the concentricities of the piston and cylinder during the Operation fluctuate within the limits of the piston clearance in the cylinder. The sealing of the compression rings 911 and of the oil control ring 1012, as required according to the invention are improved by the grooves 917 and 1017.
Ein analoger Absatz 114-9 der Oberseite der Nut des Verdichtungsringes und ein anderer, 1250, der Unterseite der Nut desAn analogous paragraph 114-9 of the top of the groove of the compression ring and another, 1250, the bottom of the groove of the
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Ölabstreifringes - dargestellt in den Fig. 11 und 12 können ebenfalls ausgespart pein. Es muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß die Verbesserung der Abdichtung des Verdichtungsringes während des Ansaugtaktes des Motors nicht immer günstig ist, da, wie vorher gezeigt wurde, bei Ende des Ansaughubes der in dem Raum zwischen den Eingen 1218 herrschende Unterdruck, zusammen mit Reibung und Druck des Öles gegen seine Unterseite dazu beiträgt, daß der Ölabstreifring weiter gegen die Oberseite der Nut entgegen der Trägheitskraft gehalten wird, die versucht, ihn zu entfernen. Die Nut 1250 kann ein Mittel darstellen, um den Kontaktkreis zwischen den Unterseiten des ölabstreifringes und seiner Hut an der gewünschten Stelle zu realisieren, die vom unteren äußeren Rand des Ringes entfernt ist; mit einem U-förmig gefalteten ölabstreifring aus Stahlblech - Ring 1212 ist diese Anordnung durchaus geeignet, um dichte Kontakte in der Nähe der Mitte des nicht-durchbrochenen Teiles dieser Flächen sicherzustellen.Oil control ring - shown in Figs. 11 and 12 can also be recessed pein. It must be pointed out, however that the improvement of the sealing of the compression ring during the intake stroke of the engine is not is always favorable, since, as was shown before, at the end of the suction stroke the one in the space between the rings 1218 The prevailing negative pressure, together with the friction and pressure of the oil against its underside, contributes to the fact that the oil control ring continues to be held against the top of the groove against the force of inertia trying to remove it. The groove 1250 can provide a means to create the contact circle between the undersides of the oil control ring and its hat at the desired point to realize the is away from the lower outer edge of the ring; with a U-shaped folded oil control ring made of sheet steel - ring 1212 this arrangement is quite suitable for making tight contacts near the center of the non-perforated part of this To ensure areas.
Die verschiedenen in den Fig. 13 und 14 dargestellten Dichtungen tragen zur Abdichtwirkung des Verdichtungsringes bei, und zwar einerseits durch Abdichtung der unteren und/ oder oberen benachbarten Flächen von Ring und Nut, anderer-" seits dazu bei, den Ring gegen den Zylinder zu drücken; ihre wichtigste Funktion ist es jedoch, dem unerwarteten Phänomen des ölpumpens, das erfindungsgemäß bei Versuchen mit einzelnen Verdichtungsringen festgestellt wurde, abzuhelfen, die eine stark erhöhte Abdichtung auf ihrer Unterseite zeigten.The various shown in Figs Seals contribute to the sealing effect of the compression ring, on the one hand by sealing the lower and / or upper adjacent surfaces of the ring and groove, on the other hand, help to press the ring against the cylinder; Their most important function, however, is to counteract the unexpected phenomenon of oil pumping, which according to the invention is tested Using individual compression rings has been found to remedy the greatly increased sealing on their underside showed.
Durch das ölpumpen wird zwangsweise öl im Zylinder nach oben gefördert; dies wurde selbst bei ölabstreifringen hoherBy pumping oil, oil is forced up in the cylinder promoted; this became higher even with oil control rings
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Wirksamkeit festgestellt. Nach genauesten Untersuchungen scheint die Erklärung hierfür folgende zu sein: Bei jedem Ansaughub öffnet der Verdichtungsring, der gegen die Oberseite der Nut gedruckt wird, längs seiner Unterseite das Spiel, mit dem er in der Nut gelagert ist und längs der so eröffneten Bahn tritt das aus dem auf dem Zylinder durch den Verdichtungsring abgestreiften 3?ilm stammende öl in den Boden der Nut. Bei einem wirksamen ölabstreifring ist die in den Boden der Nut bei jedem Ansaughub geführte ölmenge winzig, sie ist jedoch vor- ^Effectiveness determined. After the most exacting examinations the explanation for this seems to be as follows: With each intake stroke the compression ring opens, which opposes the top of the groove is printed, along its bottom the game with which it is mounted in the groove and along the path opened in this way, that emerges from the 3? ilm stripped on the cylinder by the compression ring native oil in the bottom of the groove. With an effective oil control ring, the one in the bottom of the groove is for everyone Suction stroke guided amount of oil tiny, but it is pre- ^
handen. So lange die benachbarten Unterseiten des Verdichtungsringes und seiner Nut keine stark erhöhte Abdichtwirkung aufweisen, wird diese winzige ölmenge vom Boden der Nut unter den Verdichtungsring gegen den Zylinder bei jedem Arbeitshub des Kolbens zurückgeschickt, und zwar aufgrund der Wirkung der Gasströmung, die das blow-by darstellt; diese kleine Hin- und Herbewegung des Öles verläuft unbemerkt während des Motorbetridoes. Durch die erfindungsgemäße Kolbenringausbildung dagegen, bei der die Abdichtung erheblich gesteigert wird, gerät jede zum Boden der Nut während des Ansaughubes gelangende ölspur dort in eine Falle und kann nicht mehr zurück; wie klein auch die gefangene ölspur sein mag, bei jedem Arbeitszyklus " liefert die Wiederholung dieses Phänomens eine nicht vernachlässigbare Menge. Das öl füllt zunächst den Boden der Nut und wird dann nach oben (bezogen auf den Kolben) zwischen die benachbarten Oberseiten von Hing und Nut zurückgedrückt. Das zwangsweise Pumpen des Öls in Bichtung auf das Explosionskammergehäuse ist offensichtlich schädlich und nicht in Übereinstimmung mit den Zielen der Erfindung.act. As long as the neighboring undersides of the compression ring and its groove does not have a greatly increased sealing effect, this tiny amount of oil is removed from the floor the groove under the compression ring is sent back against the cylinder on each working stroke of the piston, namely due to the effect of the gas flow, which is the blow-by; that little to-and-fro movement of the oil runs unnoticed while the engine is running. Through the Piston ring training according to the invention, on the other hand, in which the seal is significantly increased, each device for At the bottom of the groove during the suction stroke, traces of oil that get into a trap there and cannot go back; how small even the trapped oil trace may be, with every work cycle " the repetition of this phenomenon yields a non-negligible amount. The oil first fills the bottom of the groove and is then up (relative to the piston) between the adjacent tops of the hing and groove pushed back. Forcibly pumping the oil towards the explosion chamber housing is obviously detrimental and not in accordance with the objects of the invention.
Um diesen Nachteil auszuschalten, sind erfindungsgemäß drei Mittel vorgesehen:In order to eliminate this disadvantage, there are three according to the invention Funds provided:
Das erste und wichtigste ist eng mit der Erfindung verbunden und ist durch die Merkmale primo bis quarto desThe first and most important is closely related to the invention and is characterized by the features primo to quarto des
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ölabstreifringes definiert, der, indem er eine sehr gute Regelung des auf dem Zylinder "beim Abwärtshub, des Kolbens zurückgelassenen Öles ermöglicht, läßt an der Quelle diesen Pumpeffekt versiegen; die fakultativ vorgesehenen zweiten und dritten Mittel bestehen darin, daß der Kolben- Kolbenringanordnung entweder zusammen oder getrennt einesteils eine Abdichtung hinzugefügt wird, die zwischen dem Boden der Hut und dem Ring, von denen die Fig. 22 bis 26 Beispiele zeigen, angeordnet ist, um so dem Durchgang des gepumpten Öles entgegenzuwirken, andererseits ein für die Außenwand des Verdichtungsringes geeignetes Profil hinzugefügt wird, um durch den bekannten ölkeileffekt die Rückführung längs der Wände des Zylinders des Öles zu erreichen, das aus dem Boden der Nut stammt und bis über den Verdichtungsring gepumpt ist.oil control ring defines that by having a very good Regulation of the piston on the cylinder during the downstroke Allowing left behind oil allows this pumping effect to dry up at the source; the optional second and third means are that the piston-piston ring assembly either together or separately as a part a seal is added between the bottom of the hat and the ring of which Figs. 22-26 Examples show, is arranged so as to counteract the passage of the pumped oil, on the other hand one for the outer wall A suitable profile is added to the compression ring in order to achieve the return through the well-known oil wedge effect along the walls of the cylinder of the oil coming from the bottom of the groove and over the compression ring is pumped.
Die verschiedenen in den Fig. 13 und 14 gezeigten Profile erfüllen diese Aufgabe. Das symmetrisch gewölbte Profil 1385 nach Fig. 13 sorgt für eine gute Rückführung; das in Kontakt nach unten gewölbte Profil 1485 ermöglicht es einem Kolbenring 1411, der unter Deformation gegen eine geringfügig geneigte Unterseite 1417 gepreßt wird, nach oben einen Rückführungswinkel während der Deformation des Ringes beizubehalten. ■ v The various profiles shown in Figures 13 and 14 accomplish this task. The symmetrically curved profile 1385 according to FIG. 13 ensures good return; the profile 1485 domed downward in contact enables a piston ring 1411, which is deformedly pressed against a slightly inclined underside 1417, to maintain an upward angle of return during the deformation of the ring. ■ v
Das Verhalten der verschiedenen in den Fig. 13 bis 15 gezeigten Dichtungen, die zu einer Verminderung oder Stillsetzung des ölpumpens führen, soll jetzt beschrieben werden.The behavior of the various shown in FIGS. 13-15 Seals that lead to a reduction in or shutdown of the oil pumping will now be described.
Die Dichtungen, mit einem Querschnitt aus mehreren mit dem gleichen Körper verbundenen Kontaktelementen, beispielsweise wie in den Fig. 13, 14 und 15 dargestellt, besitzen ein stabiles Verhalten zvaschen den hohen und niedrigen Drehzahlbereichen, wahrscheinlich aufgrund der Tatsache, weil sieThe seals, with a cross section of several contact elements connected to the same body, for example as shown in Figs. 13, 14 and 15 have a stable behavior in the high and low speed ranges, probably due to the fact because of them
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sämtlich in dauerndem Abdichtungskontakt gegen die Innenfläche des Verdichtungsringes stehen, der sehr nahe der Unterseite des Ringes liegt, wodurch der Weg, über den das Öl durch die Schnittstelle des Ringes schon bei Beginn verschlossen wird, und zwar schon vom unteren Winkel des Ringes oder sehr nahe von dessen Beginn ab, dies erfolgt an den Stellen 1387 in· Fig. 13 und 1487 in Fig. 14. Im übrigen eignen sich diese Dichtungen aufgrund ihres weniger kompakten Aufbaues besser für eine Montage unter Zusammendrückung zwischen Ring- und Nutdichtung, die ausreicht, um * bei Erhöhung des AbStandes zwischen Ringinnenwand und Boden der Nut unter dem Einfluß von Verschleißerscheinungen wirksam zu bleiben, ohne darum übermäßig groß zu werden, wenn Ring und Zylinder neu sind.are all in permanent sealing contact against the inner surface of the compression ring, which is very close to the underside of the ring, whereby the path by which the oil is closed through the interface of the ring at the beginning, from the lower angle of the ring or very close from the beginning, this takes place at points 1387 in FIG. 13 and 1487 in FIG * To remain effective when the distance between the inner wall of the ring and the bottom of the groove increases under the influence of wear and tear, without becoming excessively large when the ring and cylinder are new.
Die Dichtung 1368 nach Fig. 13 weist die vorstehend genannten Vorteile sowie die für diese Art Dichtung bekannten auf. Sie sichert eine gute Abdichtung sowohl gegen den Durchgang von Gas wie gegen das Pumpen von öl.The seal 1368 of FIG. 13 has those mentioned above Advantages as well as those known for this type of seal. It ensures a good seal against the passage of gas as against pumping oil.
Die Dichtung 1469 nach Fig. 14 überlagert den vorstehend genannten Vorteilen eine gesteigerte Wirksamkeit gegen das Pumpen von Öl, einesteils wegen des dauernden Kontaktes |The seal 1469 of FIG. 14 superimposes the advantages mentioned above, an increased effectiveness against the Pumping of oil, partly because of the constant contact |
ihrer unteren Lippe mit der unteren Begrenzung der Innenfläche des Ringes bei 1487, andererseits wegen des Kontaktes durch die Lippe, der für die Abdichtung eines Durchflusses für das Druckmittel mit geringer Menge und mit geringem Druck günstig ist, d. h., bei Bedingungen für das Pumpen öl, die unterbunden werden müssen.its lower lip with the lower limit of the inner surface of the ring at 1487, on the other hand because of the contact through the lip that seals a flow is favorable for the pressure medium with a small amount and with a low pressure, d. i.e., under conditions for pumping oil, that must be prevented.
Ein Ring mit ein oder mehreren Dichtungsspitzen, wie in Fig. 15 dargestellt, arbeitet wie die vorher genannten.! die Dichtungsspitze 1576 gegenüber der .Unterseite der InnenflächeA ring with one or more sealing tips as shown in Fig. 15 operates like those previously mentioned. the Sealing tip 1576 opposite the bottom of the inner surface
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des Dichtungsringes widersetzt sich wirksam einem Pumpen von öl und zeigt eine Neigung, den Ring im Verschleiß zu begleiten.of the sealing ring effectively resists pumping of oil and shows a tendency to accompany the ring during wear.
Die fast das gesamte Volumen des Bodens der Nut zwischen (Kolben)ring und Kolben einnehmende Dichtung vermindert . die kleinen toten Räume für die Brenngase und trägt darum in an sich bekannter Weise zur Verminderung der atmosphärischen Verunreinigung bei, in dem die bereits für die vorhergehenden Dichtungen beschriebenen Aufgaben sicher- ψ gestellt werden.The seal, which occupies almost the entire volume of the bottom of the groove between the (piston) ring and piston, is reduced. small dead spaces for the fuel gases and transmits it in a known manner to reduce the atmospheric pollution in, in which the tasks already described for the previous seals ensure be provided ψ.
Schließlich können sämtliche Auslegungsarten der Dichtungen, die ein oder mehrere kreisförmige Abdichtungskontakte zwischen dem Boden der Nut undder Innenseite des Verdichtungsringes sicherstellen, möge der Abdichtrungskontakt nun beliebige Form wie Lappen, Lippen, gegebenenfalls geometrische Rippen erfindungs'gemäß sicherstellen, daß das Pumpen von Öl und der Durchlaß von Gas unter dem Verichtungsring vermindert werden.Finally, all types of seal designs that have one or more circular sealing contacts between ensure the bottom of the groove and the inside of the compression ring, may the sealing contact now any Shape such as lobes, lips, possibly geometric ribs according to the invention ensure that the pumping of oil and the passage of gas under the compression ring can be reduced.
Diese Dichtungen aus nachgiebigem Kautschuk, die zwischen dem Ring und. dem Boden der Nut gequetscht sind, deren * Funktionsweise bezüglich des ölverbrauches beschrieben wurde, bringen im übrigen auffallende neue Effekte mit sich.These seals made of resilient rubber, which are between the ring and. are squeezed to the bottom of the groove, whose * Functional description with regard to oil consumption incidentally bring striking new effects with them.
Nicht nur drücken sie den Ring gegen die Wand des Zylinders, indem sie auf ihn eine Beanspruchung ausüben, die der Natur der Dichtung und der Art der Zusammendrückung eigen ist, der der Ring ausgesetzt ist und die gleichmäßig verteilt ist. Diese Beanspruchung kann je nach ihrer Größe zur Spannung des Ringes beitragen oder diese ersetzen. Sie erlaubt es auch, falls ihr Wert ausreichend groß ist, einen einfacherenNot only do they press the ring against the wall of the cylinder by exerting a load on it that is nature's is specific to the seal and the type of compression to which the ring is subjected and which is evenly distributed. Depending on its size, this stress can lead to tension contribute to or replace the ring. It also allows a simpler one, if its value is sufficiently great
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und weniger brüchigen Dichtungsring zu verwenden, d. h., einen, der aus anderen Materialien als das zur Zeit benutzte Gußeisen oder die legierten Stähle hergestellt ist, beispielsweise Kohlenstoffstahl, dessen Verwendung bisher aufgrund seines Elastizxtätsverlustes bei hohen Arbeitstemperaturen nicht möglich war; auch kann der Kolbenring hinsichtlich einfacher Formen auf einen Durchmesser ähnlich dem des Zylinders bearbeitet werden, anstatt geometrisch schwierige Bearbeitungen vorzunehmen, die notwendig sind wegen einer möglichst gleichen Spannungsverteilung im Eing über seinen gesamten Umfang, unter Berücksichtigung seiner Elastizität.and use less brittle sealing ring, d. H., one made of materials other than currently used cast iron or alloy steels, for example Carbon steel, its use so far due to its loss of elasticity at high working temperatures was not possible; also, the piston ring can be similar to a diameter in terms of simple shapes that of the cylinder can be machined instead of making geometrically difficult machining that is necessary because of an equal distribution of tension in the input over its entire circumference, taking into account its Elasticity.
Auch halten diese am Boden der Nut vorgesehenen, aus nachgiebigem Kautschuk bestehenden Dichtungen den Kopf des Kolbens und tragen zu seinem mechanischen Verhalten bei. Insbesondere wird das Klopfen des Kolbens vermieden, das im Kaltlauf bei verschiedenen Motoren oder nach einem gewissen Grad des Verschleißes an Kolben und Zylindern zu beobachten ist.Also keep these provided at the bottom of the groove from yielding Existing rubber seals the head of the piston and contribute to its mechanical behavior. In particular, the knocking of the piston is avoided, which occurs in cold running in different engines or after one a certain degree of wear on pistons and cylinders can be observed.
Übrigens unterbinden diese Dichtungen, wenn sie ausreichend unter Spannung gesetzt werden, die Drehung der Verdichtungsringe. Dies ist ein günstiger !Faktor, da die Ringe durch Einschleifen den Verformungen und dem Verschleiß des Zylinders angepaßt werden sollen. So drehfest gelagerte Verdichtungsringe haben eine Verschleißminderung im Betrieb ihrer Oberflächen und ihrer Kolbennuten gezeigt.Incidentally, if these seals are placed under sufficient tension, they will prevent the compression rings from rotating. This is a beneficial factor as the rings go through Grinding in deformations and wear of the cylinder should be adjusted. Compression rings rotatably mounted in this way have a reduction in wear during operation of their Surfaces and their piston grooves shown.
Diese Dichtungen nehmen an der Verminderung der kleinen Toträume zwischen Ring und Nutenboden teil und tragen so zu einer Verminderung des Unverbrannten bei, das bekanntlich einen erheblichen Faktor für die Luftverschmutzung darstellt. These seals take part in the reduction of the small dead spaces between the ring and the bottom of the groove and thus contribute to a reduction in the amount of unburned material, as is well known is a significant contributor to air pollution.
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Die Arbeitsweise des in Pig. 27 mit einer Dichtung dargestellten ölab streif ringe s, derjbei 2778 an sämtlichen Stellen eingelassen ist, ist in allen Punkten in der Funktionsweise gleich den verschiedenen Arten von ölabstreifringen, sei es, daß sie feste Höhe besitzen oder Schienen, die elastisch gegen ihre benachbarten Flächen der Nut gedrückt werden und mit einem Dichtungselement zwischen den benachbarten Oberseiten von Hing und Hut ausgestattet sind; man hat aber bei der Durchführung von Versuchen an Wk solchen Dichtungen festgestellt, daß unter erhöhten Tempera turbedingungen und übermäßiger Schmierung, die im Laufe des Betriebes auftraten, die Dichtung ihre Steifheit verlor und unter dem Schub des blow-by-Druckes die Tendenz zeigte, sich in den Boden der Nut hineinzuwölben.How the in Pig. 27 oil control rings shown with a seal, which is embedded at all points in 2778, is in all respects the same function as the different types of oil control rings, be it that they have a fixed height or rails that resiliently against their adjacent surfaces of the Grooved and fitted with a sealing element between the adjacent tops of Hing and Hut; but one has found in the implementation of tests on Wk such seals that under increased tempera ture conditions and excessive lubrication that occurred in the course of operation, the seal lost its stiffness and under the thrust of the blow-by pressure the tendency showed to bulge into the bottom of the groove.
Der geringe in der Fläche der Nut vorgesehene Einbau 2778 widersetzt sich dem Gleiten der Dichtung und vermeidet so den festgestellten Nachteil.The small installation provided in the surface of the groove 2778 resists the sliding of the seal, thus avoiding the noted disadvantage.
Die Funktionsweise der in Fig. 28 gezeigten Nut ist die folgende:The mode of operation of the groove shown in Fig. 28 is as follows:
Ist sie der Nut eines Ölabstreifringes zugeordnet, so W greift ihr spitzer Winkel den Ölfilm während der Abwärtsbewegung des Kolbens an,und speichert das öl} während des Aufwärtsganges des Kolbens gibt sie dieses öl an den Zylinder aufgrund der Keilwirkung des Öles, den die Lippe 2880 erzeugt, zurück. Im übrigen kann sie in Wechselwirkung mit dem ölabstreifring treten, um den Augenblick der Öffnung des öldunchlasses zu verzögern. Be.ach.tet man nämlich, daß die Spitze des Gasdurchlaßverlustes, dem der ölabstreifring evakuieren muß, sich in der Nähe des oberen Totpunktes befindet und daß ganz im Gegensatz dazu die Maximalmenge des abzuziehenden abgestreiften Öles sich viel weiter untenIf it is the groove of oil ring associated as W reaches its acute angle to the oil film during the downward movement of the piston, and stores the oil} during the upward passage of the piston it is this oil to the cylinder due to the wedge effect of the oil, the lip 2880 generated, back. It can also interact with the oil control ring in order to delay the moment when the oil inlet is opened. It should be noted that the peak of the gas leakage loss, which the oil control ring has to evacuate, is in the vicinity of the top dead center and that, in contrast to this, the maximum amount of the stripped oil to be withdrawn is much further down
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mehr zur Mitte oder zum unteren Bereich des Kolbenweges hin sich befindet, so kann diese mit dem schwimmenden ölabstreifring kombinierte Nut öl während des Augenblickes der höchsten Gasmenge speichern - erstes Drittel des Hubes und den ölabstreifring lediglich nach diesem Augenblick zum Schwimmen bringen. Anders ausgedrückt, das Vorhandensein dieser Nut kann einesteils das für. die öl- und Gasmenge notwendige Spiel, das der ölabstreifring während des Arbeitstaktes zum Gehäuse evakuieren muß,' abschwächen, andererseits zum Zylinder das gespeicherte öl rückführen, wenn sie wieder in den durch das Abstreifen getrockneten Teil des Zylinders hochgeführt wird.is located more towards the middle or the lower area of the piston path, this can be done with the floating Oil control ring combined groove oil for the moment store the highest amount of gas - first third of the stroke and the oil control ring only after this moment make them swim. In other words, the presence of this groove may in part do that for. the amount of oil and gas necessary play that the oil control ring must evacuate to the housing during the work cycle, 'weaken, on the other hand return the stored oil to the cylinder when it is returned to the part that has been dried by the stripping of the cylinder is raised.
Die Erläuterung der Funktionsweise und Versuche an Anordnungen bestehend aus einem Kolben, einem Verdichtungsring und einem Ölabstreifring nach der Erfindung zeigen, daß diese Anordnungen jedem ihrer beiden den Nuten.zugeordneten Binge durch bestimmte positiv wirkende Mittel in jedem Augenblick eines Viertaktzyklus genau vorbestimmte Rollen zuweisen, die völlig reproduzierbar sind; dies ist eine logische Konsequenz des Zwangscharakters der verwendeten Mittel.The explanation of the functionality and experiments on arrangements consisting of a piston and a compression ring and an oil control ring according to the invention show that these arrangements each of their two Binge assign precisely predetermined roles by certain positive means in each moment of a four-stroke cycle, which are completely reproducible; this is a logical consequence of the coercive nature of the means used.
Es folgt eine Aufzählung der hieraus resultierenden Vorteile.The following is a list of the resulting advantages.
Wird die Abdichtung eines Kolbens in seinem Zylinder beispielsweise an einem mit einem Explosionsmotor mit 1 100 ecm versehenen Fahrzeug gesteigert, so ergeben sich folgende Vergleichswerte: Is the sealing of a piston in its cylinder for example on a vehicle equipped with an explosion engine with 1,100 ecm, the following comparative values result:
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Übliche Kolben- Erfindungs- Unterschiede (Kolben)ring- gemäße Kolanordnungen ben- (Kolben)Usual piston-invention differences (piston) ring-like piston arrangements ben- (piston)
ringanordnun-ring arrangement
gengene
Bei warmem Motor am Kompressionsdruckschreiber abgelesene Drücke für ein yolumetrisches Verhältnis von 8,5 zu 1 in kg/cm^When the engine is warm on the compression pressure recorder read pressures for a yolumetric Ratio of 8.5 to 1 in kg / cm ^
11,511.5
2020th
Blow-by-Wert im Langsamlauf in l/minBlow-by value in slow speed in l / min
0,700.70
- 82- 82
Blowvby-Wert, max. Drehzahl bei Volllast, in Litern/Min.Blowvby value, max.speed at full load, in liters / min.
18/2018/20
- 79- 79
Diese starke Steigerung der Abdichtung des Kolbens in seinem Zylinder sorgt einesteils für eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades des Arbeitszyklus durch Verminderung oder Fortfall der Brenngasverluste, die aus der Explosionskammer in das Kurbelgehäuse übertreten, andererseits für eine Verminderung der Luftverschmutzung der in der Stadt laufenden Kraftfahrzeuge, durch eine Verbesserung der Verbrennung bei sehr niedriger Last; insbesondere im Langsamlauf ist die Verbrennung wesentlich regelmäßiger. In diesen Drehzahlbereichen stellt man nämlich oft Fehlzündungen fest, weil die im Augenblick der Zündung erreichten Drücke nur gering sind und aufgrund der Dichtungstoleranzen auf Werten die den Flammpunkt nicht mehr erreichen lassen, fallen. Die hohe Abdichtung des Verdichtungsringes regelt dagegen die Drücke und vermindert so den Anteil der nicht-verbrannten in den Abgasen vorhandenen Bestandteile.This greatly increases the sealing of the piston in his Cylinder ensures, on the one hand, an improvement in the thermal efficiency of the working cycle by reducing it or elimination of the combustion gas losses that pass from the explosion chamber into the crankcase, on the other hand for a reduction in air pollution in the city running motor vehicles, by improving the combustion at very low loads; especially in slow speed the combustion is much more regular. In these speed ranges you often find misfires, because the pressures reached at the moment of ignition are only low and due to the sealing tolerances on values which can no longer reach the flash point, fall. The high sealing of the compression ring, however, regulates the Pressurize and thus reduce the proportion of unburned components in the exhaust gases.
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Neuere Untersuchungen haben darüber hinaus die schädliche Wirkung einer Rückführung der Gase aus dem Kurbelgehäuse auf das Verhalten der Vergaserregelungen und die Qualität der Schmieröle gezeigt.In addition, recent studies have shown the harmful Effect of recirculation of the gases from the crankcase on the behavior of the carburetor controls and the quality of lubricating oils shown.
Die Verminderung der rückgeführten Gase vermindert diese Nachteile noch weiter. Mit steigender Erfahrung bei Anwen- · dung der erfindungsgemäßen Maßnahmen wird man noch weitere Portschritte erreichen, die diese Verminderung noch weiter treiben. Es handelt sich hier um einen völlig neuen Weg * Reducing the amount of recirculated gases further reduces these disadvantages. With increasing experience in the application of the measures according to the invention, further port steps will be achieved which drive this reduction even further. This is a completely new way *
zum Schütze der mechanischen Teile und der"Schmieröle von Verbrennungsmotoren gegen die schädlichen Auswirkungen beim Durchlaß von Gasen.to protect the mechanical parts and the "lubricating oils of Combustion engines against the harmful effects of the passage of gases.
Diese Steigerung des erhaltenen Druckes führt bei gleichem Füllungsgrad im übrigen dazu, die günstigen Zündbedingungen noch zu steigern und aus diesem Grund erheblich den Kaltstart von Motoren zu erleichtern.This increase in the pressure obtained leads to the same Filling level, moreover, to further increase the favorable ignition conditions and, for this reason, considerably To facilitate cold starts of engines.
Es kann noch darauf hingewiesen werden, daß die Verminderung des Gasdurchlasses zwischen Kolben und Zylinder in äußerst wirksamer Weise die Ringe gegen Verschmutzungen schützt.It can also be pointed out that the reduction the gas passage between piston and cylinder protects the rings against contamination in an extremely effective way.
Im übrigen wird erfindungsgemäß ein neuer Schmierzyklus des Kolbens, insbesondere oben im Zylinder erstellt. Da nämlich aufgrund der Tatsache, daß das Öl, das dem Abstreifen entgeht und auf den oberen Wänden im Zylinder verbleibt, zum Teil um den Verdichtungsring läuft und dann zum Kurbelgehäuse während der Abwärtsbewegung durch Einwirkung des ölabstreifringes und seines weit geöffneten Spieles in der Nut rückgeführb wird, kann man mehr Öl zur ölabstreifregelung durchtreten lassen als bei üblichen Systemen, die schlecht oder überhaupt nicht rezyklieren, ohne daß darum hiervonIn addition, according to the invention, a new lubrication cycle is created for the piston, in particular at the top of the cylinder. Namely there due in part to the fact that the oil which escapes scraping and remains on the top walls in the cylinder runs around the compression ring and then to the crankcase during the downward movement under the action of the oil control ring and its wide open play in the groove is returned, more oil can be used for the oil control than with conventional systems that are bad or not to recycle at all without having to do so
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mehr verbraucht würde. Darüber hinaus ist das öl, das die Zylinder oben schmiert, nicht ein isoliertes dem Abbau eines nicht-erneuerten und verbrannten Öles ausgesetztes öl mehr, vielmehr erneuert es sich und behält eine Qualität gleich der des Öles im Kurbelgehäuse. Dieser neue Schmierzyklus oben im Zylinder weist darüber hinaus den Vorteil auf, daß, unter Beibehaltung eines ausgezeichneten mechanischen Zustandes der in !rage kommenden Elemente, nämlich Zylinder, Kolben und (Kolben)ringe eine ausgezeichnete P Wirtschaftlichkeit im Ölverbrauch gezeitigt wird.more would be consumed. In addition, the oil that the Cylinder lubricated up, not an insulated one exposed to the degradation of a non-renewed and burned oil oil more, rather it renews itself and retains a quality equal to that of the oil in the crankcase. This new lubrication cycle at the top of the cylinder also has the advantage on that, while maintaining an excellent mechanical condition of the elements in question, viz Cylinders, pistons and (piston) rings show excellent economy in oil consumption.
Der Fortfall eines Ringes sowie die Herstellung der mechanischen Auflagerfläche über die gesamte Höhe des Kolbens, ermöglichen es, die Gesamthöhe des Kolbens zu vermindern. Einerseits kann sein Kopf um die Höhe des Ringes und des zylindrischen (öl)ringes, die fortgefallen sind, vermindert werden. Beispielsweise macht für Kraftfahrzeugmotoren diese Verminderung in der Höhe etwa 5 bis 10 mm aus. Andererseits erlaubt die Hochverlegung des reibenden Teiles des Schaftes bis: zum Kopf des Zylinders außer dem bereits erwähnten besseren mechanischen Verhaltens des Kolbens im Zylinder bei gleicher Reibfläche zwischen Zylinder und Kolben ebenfalls " durch Verkürzung, ausgehend von unten, die Höhe des Kolbenschaftes zu verkürzen. ■ -. ,The elimination of a ring as well as the manufacture of the mechanical Support surface over the entire height of the piston make it possible to reduce the total height of the piston. On the one hand, his head can adjust the height of the ring and the cylindrical (oil) ring that have been omitted. For example, do this for automotive engines Reduction in height by about 5 to 10 mm. On the other hand, it allows the rubbing part of the shaft to be moved upwards to: to the head of the cylinder besides the already mentioned better mechanical behavior of the piston in the cylinder same friction surface between cylinder and piston also "by shortening, starting from below, the height of the piston skirt To shorten. ■ -. ,
Jede dieser Verminderungen in der Höhe des Kolbens, werden sie nun insgesamt oder getrennt vorgenommen, erlaubt eine wirtschaftlichere Ausnützung der in Präge kommenden Hohe, nicht nur des Kolbens, sondern auch des Motors. Bei gleichem ZyIinderinhalt kann also eine Querscheibe im Motor in der Größenordnung von 5 bis 15 mm bei Kraftfahrzeugen eingespart werden. Hieraus wieder folgt ein leichteres Gewicht der beweglichen hin- und hergehenden Organe, was für dasEach of these reductions in the height of the piston, made in total or separately, allows one more economical use of the coming height, not only of the piston, but also of the engine. With the same cylinder content, a transverse disk in the motor can be placed in the Saving of the order of 5 to 15 mm in motor vehicles will. From this again follows a lighter weight of the moving organs moving to and fro, what for that
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Leistungsverhalten günstig ist, eine Gewichteinsparung des Motors und eine verbesserte Lagerungsmöglichkeit sowie eine beachtliche Kosteneinsparung.Performance is favorable, a weight saving of the Motors and an improved storage option as well as a considerable cost saving.
Der Überdruck eines Ringes, die Verminderung der Spannung am ölabstreifring, wie sie in der Beschreibung erläutert wurden, tragen dazu bei, die Reibungen der Ringausbildungen gegenüber dem Zylinder zu vermindern; die Ergebnisse ^ führen somit zu einer Leistungsverbesserung und zu einer " ™ Verminderung im Verschleiß.The overpressure of a ring, the reduction of the tension on the oil control ring, as explained in the description contribute to reducing the friction between the ring formations and the cylinder; the results ^ thus lead to an improvement in performance and to a "™ Reduction in wear.
Die Kolben- (KoIben)ringanordnungen weisen darüber hinaus den Vorteil auf, daß sie sich gut aufgrund unterschiedlichster Regeleinrichtungen dazu eignen, jeden der Parameter zu verwirklichen, die es erlauben, eine Anpassung an die besonderen Anforderungen an jeden Motor vorzunehmen. So erlauben es Ringe und Nuten der in Fig. 8 dargestellten Art für den Verdichtungsring und seine Nut oder nach Fig. für den ölabstreifring und seine Nut durch Verschiebung der Durchdringung zwischen den Teilen der !lachen der Nuten parallel zum Ring und den Teilen der leicht geöffneten g The piston (piston) ring arrangements also have the advantage that they are well suited, because of the most varied of control devices, to implement each of the parameters that allow adaptation to the special requirements of each engine. Rings and grooves of the type shown in FIG. 8 for the compression ring and its groove or, according to FIG G
Flächen der Nuten die für die Drücke gewünschte Wirkung zwischen jeder benachbarten Fläche von Ring und Nut zu modifizieren. Die Modifizierung der öffnungen zwischen benachbarten Flächen und gegebenenfalls am Eintritt in die Nut die Hinzufügung von Abschrägungen oder Abrundungen, die mehr oder weniger stark sein können, modifizieren die Geschwindigkeit, mit der die gewünschte Wirkung der Drücke an den Flächen und das jeweilige Spiel des Ülabstreifringes in der Nut die Druckhöhen um diese Flächen herum modifiziert.Surfaces of the grooves to the effect desired for the pressures between each adjacent surface of the ring and groove modify. Modifying the openings between adjacent surfaces and, if necessary, the addition of bevels or roundings at the entry into the groove, which can be more or less strong, modify the speed with which the desired effect the pressures on the surfaces and the respective play of the Ülabstreifringes in the groove, the pressure levels around them Modified surfaces around.
Die verschiedenen Parameter, die die Verhaltensweise der Kolben und Kolbenringanordnungen, für diese insbesondereThe various parameters that determine the behavior of the Pistons and piston ring assemblies, for these in particular
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die Drücke zwischen zwei Eingen, steuern, der hydraulische Druck unter dem ölabstreifring und der Druck des ölabstreifringes auf den Zylinder können so den verschiedenen Charakteristiken jedes Motors, insbesondere an seinen Hub, seinen Füllungsgrad, seinen Drehzahlbereich und sein Ladungsverhältnis angepaßt werden. Beim ölabstreifring schließlich erlaubt es die Wirkung auf das Spiel des Ringes in seiner Nut, auf die Oberfläche der Abschnitte jeder seiner Flächen, der der Wirkung des Druckes ausgesetzt ist und auf die Aussparungen und Abschnitte, an denen das ^ Druckmittel Zugang zu den Oberflächen des Ringes hat, die geringste Spannung des Ringes festzulegen, die über der der Druckmittel, Gas oder öl liegen kann, die sich in den verschiedenen Augenblicken des Arbeitszyklus auf der einen oder anderen dieser Flächen einstellen können; dieses Verfahren führt dazu, die Spannungen der ölabstreifringe auf ein Minimum zurückzuführen und damit den Verschleiß von Ringen und Zylindern und Leistungsverlusten durch Reibung zu reduzieren.control the pressures between two elements, the hydraulic one Pressure under the oil control ring and the pressure of the oil control ring The various characteristics of each engine, especially its stroke, can be applied to the cylinder. its degree of filling, its speed range and its Charge ratio to be adjusted. Finally, in the case of the oil control ring, it has an effect on the play of the ring in its groove, on the surface of the sections of each of its faces exposed to the action of pressure is and on the recesses and sections where the ^ pressure medium has access to the surfaces of the ring, the Set the lowest tension of the ring, which can be above that of the pressure medium, gas or oil that is in the be able to set different moments of the work cycle on one or the other of these surfaces; This method leads to the tension of the oil control rings on a Minimum and thus the wear of rings and cylinders and power losses due to friction to reduce.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß durch diese Erfindung ein Potential völlig neuartiger Möglichkeiten für heutige Verbrennungsmotoren geschaffen werden kann, indem * einesteils ihr Gewicht, ihr Platzbedarf, ihre Kosten, der mechanische Verschleiß sowie ihr Anteil an der Luftverschmutzung herabgesetzt werden können, andererseits ihr Leistungsverhalten, sowie ihre Laufbedingungen und ihre Stabilität im Betrieb verbessert werden können.In summary it can be said that through this invention there is a potential for completely new possibilities for Today's internal combustion engines can be created by * on the one hand their weight, their space requirements, their costs, the mechanical wear and tear as well as their share of air pollution can be reduced, on the other hand their performance behavior, as well as their running conditions and their operational stability can be improved.
Die Erfindung wurde insbesondere an Kolben- (Kolben)ringanordnungen mit nur zwei Ringen beschrieben, einem Verdichtungsring und einem ölabstreifring. Die Erfindung läßt sich aber natürlich ebenfalls auf Kolben- (Kolben)ringe anwenden, dieThe invention was particularly applied to piston (piston) ring assemblies described with only two rings, a compression ring and an oil control ring. The invention can be of course also apply to piston (piston) rings that
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eine größere Anzahl von Ringen aufweisen, insbesondere auf Kolben* (Kölben)r.inganördnungen mit wenigstens einer Zuordnung von Kolben* (KoIben)ring-Nut nach der Erfindung und wenigstens einer Zurodming einer üblichen Nut eines Kolbenringes»have a larger number of rings, in particular Piston * (piston) on the inlet flange with at least one assignment of piston * (piston) ring groove according to the invention and at least one zurodming a common groove one Piston ring »
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Claims (32)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19681775956 DE1775956A1 (en) | 1968-02-16 | 1968-02-16 | ARRANGEMENT OF PISTON AND PISTON RINGS FOR COMBUSTION ENGINES |
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DE19681775956 DE1775956A1 (en) | 1968-02-16 | 1968-02-16 | ARRANGEMENT OF PISTON AND PISTON RINGS FOR COMBUSTION ENGINES |
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DE (1) | DE1775956A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2305597A1 (en) * | 1975-03-26 | 1976-10-22 | Schmidt Gmbh Karl | LIGHT METAL PISTON FOR FOUR STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
-
1968
- 1968-02-16 DE DE19681775956 patent/DE1775956A1/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2305597A1 (en) * | 1975-03-26 | 1976-10-22 | Schmidt Gmbh Karl | LIGHT METAL PISTON FOR FOUR STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
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