DE2046105A1

DE2046105A1 - Resilient piston ring made of plastic

Info

Publication number: DE2046105A1
Application number: DE19702046105
Authority: DE
Inventors: Herbert Frederick Town & Country; McCormick Harold Edward Ballwin; Mo. Prasse (V.St.A.). P
Original assignee: Ramsey Corp
Current assignee: Ramsey Corp
Priority date: 1970-03-04
Filing date: 1970-09-18
Publication date: 1971-11-25
Also published as: CA955616A; US3608911A; CA1074360A

Description

Federnder Kolbenring aus KunststoffResilient piston ring made of plastic

Die Erfindung bezieht sich auf Verbrennungskraftmaschinen und insbesondere auf einen in derartigen Maschinen verwendeten Kolbenring.The invention relates to internal combustion engines and in particular one used in such machines Piston ring.

In jüngster Zeit hat die Überwachung von Verbrennungskraftmaschinenabgasen, besondere Bedeutung gewonnen. Es wurde festgestellt, daß sowohl eine bedeutsame'"-enge von unerwünschten Abgasen als auch ein Leistungsverlust das Ergebnis eines Durchblasens von. Verbrennungsgas en ist.' Ein solches Durchblasen tritt zwischen dem Außendurchmesser des Kolbens und der Zylinderwand auf. Während von dem Kolben in Ringnuten gehaltene Kompressionsringe verwendet wurden, um diesen Raum abzudichten, schließen die bekannten Ringe und Ringsätze den Verbrennungsraum nicht vollständig ab.Recently, the monitoring of internal combustion engine exhaust, gained particular importance. It was found that both a significant '"- close of undesirable Exhaust fumes as well as a loss of power are the result of blowing through. Combustion gases is en. ' One such Blow-through occurs between the outside diameter of the piston and the cylinder wall. While from the piston Compression rings held in annular grooves were used to seal this space, close the known rings and ring sets do not completely remove the combustion chamber.

Ein Durchblasen kann noch zwischen dem Außendurchmesser des Kolbenringes und der Zylinderwand oder durch einen Gasstrom um den Kolbenring in der Ringnut auftreten. Es wurde vorgeschlagen, diese erste Art des Durchblasens durch ein Einsetzen von Expansionsfedern in die Ringnut zu beseitigen, um den Kolbenring in eine engere Berührung mit.der Zylinderwand zu drücken. Derartige Expansionsfedern sind zwar nütz-Blowing through can still be between the outer diameter of the piston ring and the cylinder wall or by a gas flow around the piston ring in the ring groove. It was suggested eliminating this first type of blow-through by inserting expansion springs in the annular groove, to push the piston ring into closer contact with the cylinder wall. Such expansion springs are useful

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lieh und wirksam, sie vergrößern jedoch durch ein Aufbringen eines kontinuierlichen Druckes auf den Innendurchmesser des Kolbenringes dauernd die Reibung des Kolbenringes mit der Zylinderwand.borrowed and effective, but they enlarge with one application a continuous pressure on the inner diameter of the piston ring permanent the friction of the piston ring with the cylinder wall.

Es wurde weiter vorgeschlagen, daß der Kolbenring im wesentlichen L-förmig. sein soll, wobei ein Schenkel des "L" mit der Zylinderwand in Eingriff steht, während der andere Schenkel in der Hingnut gehalten ist. Bei derartigen Ausführungen wird die Kraft der eingeschlossenen 'Verbrennungsgase dazu benutzt, um umfangsmaßig den ersten Schenkel in eine engere Berührung mit der Zylinderwand auszudehnen. V/ährend derartige Hinge wirksam sein können, mn das Durchblasen zwischen dem Ring und der Zylinderwand zu verringern, verhindern sie nicht das Entweichen eines derartigen Gases durch die Ringnut. Da weiterhin solche Ringe seit· langem eine aufgetrennte ringförmige Ausführung haben, kann eine beträchtliche Gasmenge durch den Bereich des Ringspaltes entweichen.It was further suggested that the piston ring essentially L-shaped. should be, with one leg of the "L" engaged with the cylinder wall, during the other leg is held in the hanging groove. In such designs, the force of the trapped combustion gases used to circumferentially expand the first leg into closer contact with the cylinder wall. While such hangings can be effective, blow-through between the ring and the cylinder wall, they do not prevent the escape of such Gas through the annular groove. Since, furthermore, such rings have had a split ring-shaped design for a long time a considerable amount of gas escape through the area of the annular gap.

Der Gegenstand der Erfindung beseitigt die bekannten Nachteile, indem ein federnder Kolbenring aus Kunststoff geschaffen ist, der den Druck des eingeschlossenen Gases verwendet, um den Hauptkolbenring in einen engeren Dichtungseingriff mit der Zylinderwand auszudehnen, v/ährend gleichzeitig ein Ausdehnen eines Teiles des Ringes in eine engere Dichtungsberührung mit den Wänden der Ringnut erfolgt, wodurch ein Ausströmen sowohl an der Berührungsfläche zwischen dem Kolbenring und der Zylinderwand als auch an der Berührungsfläche zwischen dem Ring und den Nutenwänden verhindert wird. Da der Ring die Kraft des eingeschlossenen Gases verwendet, um die Ausdehnungskraft aufzubringen, wird die Reibung während der Takte des Ivlaschinenkreislaufes verringert, bei denen entweder der gehaltene Druck verringert ist, beispielsweise während des Ausstoßtaktes, oder bei denen kein Druck gehalten wird, beispielsweise während des Ansaugtaktes.The object of the invention eliminates the known disadvantages by creating a resilient piston ring made of plastic which uses the pressure of the trapped gas to expand the main piston ring into closer sealing engagement with the cylinder wall while simultaneously an expansion of part of the ring into closer sealing contact with the walls of the ring groove takes place, whereby an outflow both at the contact surface between the piston ring and the cylinder wall and at the Contact surface between the ring and the groove walls is prevented. Because the ring has the power of the trapped Gases used to apply the expansion force is reduces the friction during the cycles of the machine cycle, in which either the held pressure is reduced, for example during the exhaust stroke, or in which no pressure is maintained, for example during the intake stroke.

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11: einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Ring leicht ü-förir.ig, wobei ein Schenkel des "U" in radialer Kichtung dünner und in axialer Richtung kurzer ist als der andere Schenkel. Der Ring ist in den Grund der Ringnut eingesetzt und er ist als eine Unterlage für einen Standardkolbenring verwendet. Die öffnung des "U". öffnet sich in axialer Richtung nach oben und das komprimierte Gas, das sich durch die Ringnut einen Ausgang sucht, wird in die Ringbucht gedruckt, was durch ein weiteres Auseinanderpressen der Schenkel des "13" eine radiale Expansion äes Ringes ergibt. Dies legt gleichzeitig den Ring fester gegen die Rückwand und den Boden der Ringnut, während ein Verstärken seines Expansionsdruckes gegen den Kolbenring auftritt. "11: A preferred embodiment is the ring slightly ü-förir.ig, with one leg of the "U" in radial Kichtung is thinner and shorter in the axial direction than the other leg. The ring is in the bottom of the ring groove and it is used as a base for a standard piston ring. The opening of the "U". opens in the axial direction upwards and the compressed gas, which seeks an exit through the annular groove, becomes printed into the ring bay, which was achieved by further pressing apart the leg of the "13" results in a radial expansion of the ring. This also sets the ring tighter against the back wall and the bottom of the ring groove, while increasing its expansion pressure against the piston ring occurs. "

In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat der Expansionsring sowohl in der oberen als auch in der unteren Fläche Rillen sowie eine Umfangsrille. in der Fläche des Innendurchmessers. Die Fläche des Außenüurchraessers ist plan und liegt an der Innenfläche eines normalen zusammengesetzten Kolbenringes oder eines Ringpaares an.In another preferred embodiment of the invention, the expansion ring has both in the upper and also in the lower surface grooves and a circumferential groove. in the area of the inner diameter. The area of the outer diameter is flat and lies on the inner surface of a normal composite piston ring or a pair of rings at.

In Jedem Beispiel besteht der Ring vorzugsweise aus einem hochtemperaturfesten Kunststoff, beispielsweise Vespel (..Warenzeichen der "Cl. du Pont de Tiemours & Co. für ein λ In each example, the ring is preferably made of a high-temperature-resistant plastic, for example Vespel (.. trademark of "Cl. Du Pont de Tiemours & Co. for a λ

polyimides Harz), Teflon (Warenzeichen für ein durch die Firma ~.I. du Pont de Kemours & Co. .hergestelltes Polytetrafluorethylen) oder aus einem der aromatischen Polyimide für hohe Temperaturen. Obwohl der Ring vorzugsweise über 36C° ein kontinuierlicher Ring ist, kann bei besonderen Materialien die Verwendung eines getrennten Ringes für besondere Anwendungen erforderlich sein.. Zu den oben erwdhnten Kunststoffen für hohe Temperaturen kann ein Fluorelastomer für hohe Temperaturen, beispielsweise Viton (Warenzeichen der Firma 73.1. du Pont de Kemours & Co. für ein "Fluprelastiiier) verwendet werden.polyimide resin), Teflon (trademark for a by the Company ~ .I. du Pont de Kemours & Co.. manufactured polytetrafluoroethylene) or from one of the aromatic polyimides for high temperatures. Although the ring preferably is a continuous ring above 36C °, a separate ring can be used for special materials special applications may be required .. to those mentioned above For high temperature plastics, a high temperature fluoroelastomer such as Viton (trademark of the company 73.1. du Pont de Kemours & Co. for a "Fluprelastiiier").

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Es ist eine grundsätzliche Aufgabe der Erfindung einen nicht metallischen Expansions- und Dichtungsring zu schaffen, der in einer Kompressionsringanordnung radial " innerhalb eines metallischen Ringes oder metallischer Ringe verwendet wird, wobei der nicht metallische Ring unter Druck ausdehnbar ist, um die Verbrennungskammer abzudichten. It is a fundamental object of the invention to provide a non-metallic expansion and sealing ring create, in a compression ring assembly radially "within a metallic ring or metallic Rings is used, the non-metallic ring being expandable under pressure to seal the combustion chamber.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser sind:Further objects, features and advantages of the invention emerge from the description of exemplary embodiments, which are shown in the drawing. In this are:

Fig.1 ein Ausschnitt eines Querschnittes des Kolbenringes der Erfindung, der den in einer Ringnut hinter einem Standardkompressionskolbenring sitzenden Ring zeigt,Fig.1 is a detail of a cross section of the piston ring of the invention, which is in an annular groove behind a Standard compression piston ring showing seated ring

Fig.2 ein gleicher Querschnitt wie der der Fig.1, der einen anderen in Verbindung mit einem nach innen konisch zulaufenden Kolbenring verwendeten Ring zeigt,FIG. 2 shows the same cross section as that of FIG. 1, the one shows another ring used in conjunction with an inwardly tapered piston ring,

Fig.3 eine Draufsicht auf einen abgewandelten Ring der Erfindung, 3 shows a plan view of a modified ring of the invention,

Fig.4· eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Ausführungsbeispieles der Fig.3,4 a partially sectioned side view of the exemplary embodiment of Fig. 3,

Fig.5 ein Querschnitt des Ringes der Fig.3 längs der Linie V-V undFig.5 shows a cross section of the ring of Fig.3 along the line V-V and

Fig.6 ein Ausschnitt eines Querschnittes des Ringes der Fig.3, 4 und 5, der in einer Kolbenringnut sitzt und als ein Expansionsring für_ ein Paar von zusammengesetzten Standardkolbenringen verwendet ist.6 shows a detail of a cross section of the ring of Fig. 3, 4 and 5, which sits in a piston ring groove and used as an expansion ring for a pair of standard piston rings assembled.

Obwohl viele Fortschritte bei dem Entwurf und der Ausführung von Kolbenringen bei der zunehmenden Verwendung von Hochleistungsmaschinen und der Vergrößerung der darin auf-Although there have been many advances in the design and manufacture of piston rings as the use of High-performance machines and the enlargement of the

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tretenden Verbrennungsdrücke gemacht wurden, ermöglichen konventionelle Kolbenringe dennoch, daß ein beträchtlicher Betrag von Verbrennungsgasen aus dem Verbrennungsbereich durch ein Passieren des Weges zwischen dem Kolbenkopf und der Zylinderwand austritt. Ein Teil dieses Ausströmens erfolgt zwischen dem äußeren Durchmesser der Ringe und der Zylinderwand. Ein großer Teil jedoch erfolgt durch einen Gasdurchgang um den Kolbenring in der Ringnut. Es ist die Aufgabe dieser Erfindung,ein derartiges Gasdurchblasen zu vermindern.increasing combustion pressures were made conventional piston rings still remove a significant amount of combustion gases from the combustion area exits by passing the path between the piston head and the cylinder wall. Some of this outflow occurs between the outer diameter of the rings and the cylinder wall. A large part, however, is done by one Gas passage around the piston ring in the ring groove. It is the object of this invention to provide such gas sparging Reduce.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist in dem in Fig.1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Kolbenring 31 aus Kuriststoff gemäß der Erfindung in eine Ringnut hinter dem üblichen Kolbenring angeordnet. Gemäß Fig.1 .befindet sich der Ring 31 in einer " Ringnut 23 hinter einem Kompressionsring 27.To solve this problem is shown in Fig.1 Embodiment a piston ring 31 made of Kuriststoff according to the invention arranged in an annular groove behind the usual piston ring. According to FIG. 1, the ring 31 is in a " Annular groove 23 behind a compression ring 27.

Die Darstellung der Nut 23 und der Ringe 27 und 31 erfolgt in Fig.1 in vergrößertem Maßstab. In Übereinstimmung mit dor üblichen Praxis ist die Nut in axialer Richtung größer und in radialer Richtung tiefer als der übliche Kolbenring 27, so daß sich der Ring in der Nut bewegen kann.The representation of the groove 23 and the rings 27 and 31 takes place in Fig.1 on an enlarged scale. In accordance with common practice, the groove is larger in the axial direction and deeper in the radial direction than the usual piston ring 27, so that the ring can move in the groove.

Der Ring 31 ist radial innerhalb des Ringes" 27 angeordnet und vorzugsweise in den Nutengrund gegen eine Rückwand 34 der Nut 23 eingesetzt. Ein radial innerer Teil 35 des -Ringes hat vorzugsweise in axialer Richtung eine Höhe, die etwa ^ die gleiche ist wie die axiale Höhe der Nut 23. Die vordere oder Außenfläche 36 des Ringes liegt gegen eine Innenfläche 37 des Ringes 27 an und sie hat eine axiale Höhe, die geringer ist als die axiale Höhe des Innenteiles 35· Eine sich in axialer Richtung erstreckende Rille 38 reicht zwischen dem radialen äußeren Teil 39 und dem radialen inneren Teil 35 in den King, wobei der innere Teil in radialer Richtung etwas dicker ist als der äußere Teil.The ring 31 is arranged radially inside the ring "27" and preferably in the bottom of the groove against a rear wall 34 the groove 23 is used. A radially inner part 35 of the ring preferably has a height in the axial direction that is approximately ^ is the same as the axial height of the groove 23. The front one or the outer surface 36 of the ring rests against an inner surface 37 of the ring 27 and it has an axial height that is less is than the axial height of the inner part 35 · A groove 38 extending in the axial direction extends between the radial outer part 39 and the radial inner part 35 in the King, the inner part in the radial direction is slightly thicker than the outer part.

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Die Rille JP- läuft in axialer Richtung nach oben und radial noch außen zu einem Punkt 40 entweder zu oder dicht zu der radialen äußeren Fläche 36 spitz zu. Ss sei bemerkt, daß die Abmessungen des Ringes 31 so festgelegt sind, daß er in die Ringnut hinter den Kompressionsring 27 in einer' solchen Weise eingesetzt werden kann, daß er einen korrekten Einbau des Ringes 27 nicht behindert. "Es sei ferner bemerkt, daß der Ring 31 mit einem Spielraum zwischen seinem inneren Durchmesser und der Rückwand der Nut oder"zwischen seinem äußeren Durchmesser und der Rückseite des Ringes 27 eingebaut werden kann, um so zu ermöglichen, daß der Ring, 27 zusammengepreßt werden kann, wenn er in den Zylinder eingesetzt wird. Auf diese V/eise ist die normale Umfangsexpansionskraft des Ringes 27 gegen die Zylinderwand beibehalten.The groove JP- tapers in the axial direction upwards and also radially outwards to a point 40 or tapers close to the radial outer surface 36. It should be noted that the dimensions of the ring 31 are determined so that it can be inserted into the annular groove behind the compression ring 27 in such a way that it does not hinder correct installation of the ring 27. It should also be noted that the ring 31 can be installed with a clearance between its inner diameter and the rear wall of the groove or "between its outer diameter and the rear of the ring 27 so as to enable the ring 27 to be compressed can when inserted into the cylinder. In this way, the normal circumferential expansion force of the ring 27 against the cylinder wall is maintained.

Der υ i η β* 31 ist vorzugsweise aus einem hochtemperaturbeständigen .Kunststoff hergestellt und vorzugsweise aus einem kunststoff, beispielsweise Polyimiden, die relativ stabil bei den Temperaturen sind, die in Verbrennungskraftmaschinen auftreten. Sin verwendbarer kunststoff für die Herstellung des Ringes 31 ist als Yespel, einem eingetragenen Warenzeichen der Firma du Pont, bekannt. Derartige Kunststoffe sind für einen dauernden Betrieb bei Temperaturen bis zu 260° C und mit Unterbrechnungen für Temperaturen bis zu 482 G geeignet.The υ i η β * 31 is preferably made of a high temperature resistant .Plastic made and preferably made of a plastic, such as polyimides, which is relatively stable at the temperatures that are in internal combustion engines appear. Sin usable plastic for making of ring 31 is registered as Yespel, a Trademark of the du Pont company. Such plastics are for continuous operation at temperatures suitable up to 260 ° C and with interruptions for temperatures up to 482 G.

Der Ring ist vorzugsweise aus iviaterial ausgeführt, das eine solche Elastizität hat, daß der Ring als kontinuierlicher 360° Ring ausgeführt werden kann. Bei einer derartigen Ausführung y;ird der Ring gedehnt, bis er über den Kolbenkopf paßt und danach schrumpft .er auf seinen normalen Durchmesser in der Ringnut. Für Verwendungen in einer unteren Ringnut kann Kunststoffmaterial,beispielsweise Teflon (ein V/arenzeichen der ^'irma Z.l. du Pont de Nemours & Co.) verwendet werden. Wo die Elastizität des materials für das Dehnen und ein Einpassen durch Schrumpfen in die Ringnut nicht geeignet ist, kann der Ring aufgetrennt sein,, uit: seinen Ein-The ring is preferably made of ivimaterial that has such elasticity that the ring can be designed as a continuous 360 ° ring. In such an embodiment, the ring is stretched until it fits over the piston head and then shrinks to its normal diameter in the ring groove. For uses in a lower annular groove, plastic material, for example Teflon (a trademark of the Irma Zl du Pont de Nemours & Co.) can be used. Where the elasticity of the material is not suitable for stretching and fitting into the ring groove by shrinking it, the ring can be separated.

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bau zu erleichtern. Es sei bemerkt, daß, obwohl verschiedene materialien verwendet werden können, das bevorzugte material Vespel oder Viton ist. Viton ist ein Fluorelastomer, das in üblichen Ausführungen, beispielsweise Viton A oder Viton B, die gewünschten Eigenschaften der Hochtemperaturfestigkeit und Flexibilität aufweist. Weiterhin'muß das Material bei den Betriebstemperaturen, die in der Hingnut auftreten federnd sein und es sollte Selbstschmierungseigenschaften haben.facilitate construction. It should be noted that although various materials can be used, the preferred one material is Vespel or Viton. Viton is a fluoroelastomer, that in common designs, for example Viton A or Viton B, has the desired properties of high temperature strength and flexibility. Furthermore 'must Material at the operating temperatures that occur in the Hingnut be resilient and it should be self-lubricating to have.

Wenn kein Druck: auf den Ring 31 einwirkt, übt der Ring eine geringe Umfangsexpansionskraft gegen den Kompressionsring 27 aus. Bei der Verbrennung strömt jedoch unter hohem Druck stehendes Gas in die Singnut 23, wie dies durch die Pfeile '10' dargestellt ist. Das unter hohem Druck stehende Gas strömt in die Kille 3^» wo es gleichmäßig gegen die radial innere Y'and 4-2 der Rille, die radial äußere Wand 44 und die Hingbucht 43 wirkt. Diese Wirkung veranlaßt eine Expansion des Ringes aus nachgiebigem Material durch eine Vergrößerung der radialen Tiefe der Rille. Auf diese Weise wird der radial innere Teil 35 in einen festeren Eingriff mit dem Boden der Ringnut gepreßt, um ein Entweichen von Äonipressionsgas um die innere Fläche des Ringes 3I zu verhindern. Die V/irkung des Gases gegen die Ringbucht 43 der Rille drückt den Ring 31 in einen festeren Dichtungseingriff mit dem Boden 45 der Ringnut, wodurch das verhindern Λ eines Kompressionsgasstromes um den Ring 31 unterstützt wird. Der Druck des Gases gegen die Außenwand 44 der Rille drückt die äußere Wand 36 des Ringes 31 gegen die innere -'.'and 37 des Kompressionsringes 27. Dies erzeugt eine Umfangsexpansionskraft gegen den Kompressionsring 27, um den Abdichtdruck zwischen dem Kompressionsring und der Zylin- : derwand zu vergrößern. Dieser Druck vergrößert auch den Abdichtdruck zwischen der Außenwand 36 des Ringes 31 und der Innenwand 37 des Ringes 27, um dadurch einen Gasstrom zwischen den zwei Ringen zu verhindern.When there is no pressure: on the ring 31, the ring exerts a small circumferential expansion force against the compression ring 27. During the combustion, however, gas under high pressure flows into the singing groove 23, as shown by the arrows '10'. The gas under high pressure flows into the groove 3 ^ »where it acts uniformly against the radially inner Y'and 4-2 of the groove, the radially outer wall 44 and the notch 43. This action causes the ring of resilient material to expand by increasing the radial depth of the groove. In this way, the radially inner portion 35 is urged into more tight engagement with the bottom of the ring groove to prevent escape of pressure gas around the inner surface of the ring 3I. The V / MPACT of the gas against the annular groove 43 of the bay presses the ring 31 in a tighter sealing engagement with the bottom 45 of the annular groove, thereby preventing Λ is supported a compression gas stream around the ring 31st The pressure of the gas against the outer wall 44 of the groove pushes the outer wall 36 of the ring 31 against the inner - '.' And 37 of the compression ring 27. This creates a circumferential expansion force against the compression ring 27 to reduce the sealing pressure between the compression ring and the cylinder. : to enlarge the wall. This pressure also increases the sealing pressure between the outer wall 36 of the ring 31 and the inner wall 37 of the ring 27, thereby preventing gas flow between the two rings.

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Hieraus ergibt sich, daß die Kompressionsgase in der Ringnut in der Weise wirksam eingeschlossen sind, daß Leckagewege in der Nut durch eine Dichtungskraft gesperrt sind, die dem Druck des Gases proportional ist. Dies verringert oder schließt ein Durchblasen durch die Ringnut aus, während gleichzeitig ein Durchblasen zwischen der Korcpressionsringfläche und der Zylinderwand durch ein Vergrößern der Expansionskraft des Kompressionsringes gegen die Zylinderwand in direkter Abhängigkeit von der Vergrößerung des Kompressionsgasdruckes verringert wird. Da der Ring 31 federnd ist, ist es möglich, bedingt durch eine relative Bewegung zwischen dem radial inneren Teil 35 und dem radial äußeren Teil 39,die radiale Expansion auszuführen. Weiterhin nimmt der Ring 31 bedingt durch seine Federungseigenschaft, wenn der Druck der Kompressionsgase verringert wird, beispielsweise während des Ansaughubes eines Viertaktmotors, wieder seine ursprüngliche Form an, wobei die Umfangskraft gegen den Kompressionsring 27 verringert wird und dadurch die Reibung zwischen dem -^ompres-, sionsring 27 und der Zylinderwand herabgesetzt wird.It follows that the compression gases are effectively enclosed in the annular groove in such a way that Leakage paths in the groove are blocked by a sealing force which is proportional to the pressure of the gas. This reduces or eliminates blowing through the annular groove, while at the same time blowing through between against the compression ring surface and the cylinder wall by increasing the expansion force of the compression ring the cylinder wall is reduced as a direct function of the increase in the compression gas pressure. There the ring 31 is resilient, it is possible due to a relative movement between the radially inner part 35 and the radially outer part 39 to carry out the radial expansion. Furthermore, the ring 31 takes due to its Resilience when the pressure of the compression gases is reduced, for example during the intake stroke of a four-stroke engine, returns to its original shape, whereby the circumferential force against the compression ring 27 is reduced and thereby the friction between the - ^ ompres-, sion ring 27 and the cylinder wall is reduced.

Fig.2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Ringes 31· Ein in Fig.2 gezeigter Ring 51 paßt in eine keilförmige Nut 52, die einen Ring 53 mit nach innen konischen Flächen aufnimmt. Der Ring 5I befindet sich wie der Ring 31 in radialer Richtung innerhalb des Kompressionsringes 53· Der Ring 51 hat auch eine mittlere Axialrille 54» die sich in die Oberseite des Ringes erstreckt. Eine radial innere Wand 55 des Ringes 51 ist unter einem Winkel in axialer Richtung nach oben und radial nach innen gerichtet, um eine schräge rückwärtige Fläche zu bilden. Die in Radialrichtung äußere ■ Fläche 56 des Ringes ist gebogen, um dem Ring eine faßartige Außenflächenkontur zu geben. Die Kombination der schrägen rückwärtigen Fläche 55 und der faßartig gebogenen Fläche ermöglicht dem Ring 5I wirksam die Ringnut 52 mit einer minimalen normalen Berührung zwischen dem Ring" 5I und denFig. 2 shows another embodiment of the ring 31 A ring 51 shown in FIG. 2 fits into a wedge-shaped one Groove 52, which has a ring 53 with inwardly conical surfaces records. Like the ring 31, the ring 5I is located radially Direction within the compression ring 53 · The ring 51 also has a central axial groove 54 »which runs in the top of the ring extends. A radially inner wall 55 of the ring 51 is at an angle in the axial direction directed upward and radially inward to form a sloping rear surface. The outer in the radial direction ■ Surface 56 of the ring is curved to give the ring a barrel-like shape To give outer surface contour. The combination of the oblique rear surface 55 and the barrel-like curved surface allows the ring 5I effectively the annular groove 52 with a minimal normal contact between the ring "5I and the

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V/änden der Ringnut und der inneren Fläche des Kompressionsringes abzudichten. Ferner übt der Ring, bedingt durch die ^ederei^enschaft des Materials des Ringes 5I und bedingt durch die schräg verlaufende Innenfläche 55 sowie die faßförmige Außenfläche 56, keine so große Umfangsexpansionskraft aus, wie dies durch den in Fig.1 gezeigten Ring erfolgt. V/eiterhin wird ein Teil der Kraft der Kompressionsgase zum Verformen eines inneren Umfangsteiles 57 d.es Rin- " ges 51 verwendet, wodurch ein Zwischenraum 5B_} zwischen der abgeschrägten Fläche 55 und dem Grund der Ringnut verringert wird.V / änd the ring groove and the inner surface of the compression ring to seal. Furthermore, due to the nature of the material of the ring 5I and due to the inclined inner surface 55 and the barrel-shaped outer surface 56, the ring does not exert as great a circumferential expansion force as the ring shown in FIG. Furthermore, a part of the force of the compression gases is used to deform an inner peripheral part 57 of the ring 51, whereby a gap 5B _} between the tapered surface 55 and the bottom of the annular groove is reduced.

Fig.5 bis'6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kolbenringes aus -kunststoff. Ein Ring 61 i hat sowohl eine obere Axialrille 62 als auch eine untere Axialrille 63- Es ist ebenfalls eine Innenrille 64 vorhanden, die sich in radialer Richtung in den Ring von seiner Rückfläche aus erstreckt. Eine Außenfläche 65 ist in axialer Richtung eben und so ausgeführt, daß sie mit der Innenfläche eines üblichen Kompressionsringes oder -ringe zusammenpaßt. Fig.5 to'6 shows another embodiment of the piston ring according to the invention made of plastic. A ring 61i has both an upper axial groove 62 and a lower axial groove 63- It is also an internal groove 64 provided, which extends in the radial direction in the ring from its rear surface. An outer surface 65 is planar in the axial direction and is designed to mate with the inner surface of a conventional compression ring or rings.

'übliche Kolbenringe haben eine radiale Lücke, um ein Einsetzen in die Kolbenringnut zu ermöglichen. Solche- Lücken bilden einen 7/eg für ein Entweichen von Verbrennungsgasen. Um diese Lücke zu schließen,wurde vorgeschlagen, zwei in axialer Richtung dünne Kompressionskolbenringe in einer ™'Common piston rings have a radial gap to allow insertion to allow in the piston ring groove. Such gaps form a 7 / eg for the escape of combustion gases. In order to close this gap, it has been proposed to use two axially thin compression piston rings in one ™

einzelnen Ringnut einzusetzen, deren Lücken in Umfangsrichtung voneinander getrennt sind. Während des Betriebes des Kolbens können die Kolbenringe sich jedoch unabhängig voneinander bewegen und ihre Lücken können dabei übereinander zu liegen kommen. In diesem Falle, können die Kom-[,rossionsgase in axialer Richtung durch die fluchtenden Lücken austreten.to use individual annular grooves, the gaps of which are separated from one another in the circumferential direction. During operation of the piston, however, the piston rings can move independently of one another and their gaps can be superimposed come to rest. In this case, the com - [, rossion gases exit in the axial direction through the aligned gaps.

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Ein Kunststoffkolbenring 61 verhindert ein in Umfangsrichtung unerwünschtes !Fluchten derartiger Ringe. Gemäß Fig.6 ist der Ring 61 in radialer Richtung innerhalb von zwei konventionellen Kompressionsringen 67 und 68 angeordnet. "Sine radial äußere Fläche 65 des Hinges 61 grenzt an die inneren Flächen 69 der Kompressionsringe 67 und an. Da der Ring 61 aus Kunststoff hergestellt ist, sind gemäß Fig.4 Teile seiner äußeren Fläche 65 in Lücken 70 herausgepresst. Herausgepresste Punkte 7I sperren die Ringlücken 70 in Urafangsrichtung gegen ein unerwünschtes Fluchben und dall or bewegen sich die Kolbenringe 67 und 6^P und der Ring 61 in der Nut 72 als eine Einheit.A plastic piston ring 61 prevents undesired alignment of such rings in the circumferential direction. According to FIG. 6, the ring 61 is arranged in the radial direction within two conventional compression rings 67 and 68. "Its radially outer surface 65 of the ring 61 adjoins the inner surfaces 69 of the compression rings 67 and 67. Since the ring 61 is made of plastic, parts of its outer surface 65 are pressed out into gaps 70 as shown in FIG Annular gaps 70 in the Urafangsrichtung against undesired cursing and then the piston rings 67 and 6 ^P and the ring 61 move in the groove 72 as a unit.

Der Ring 61 verhindert außerdem, daß Kompressionsgas durch die Ringnut 72 durchbläst. Wenn unter hohem Druck stehendes Gas in die Ringnut 72,wie durch die Pfeile 73 angedeutet ist, eintritt, wird dieses in dem oberen Teil der Nut 72 durch den Ring 61 eingeschlossen. Wenn das unter hohem Druck stehende Gas den Ring berührt,, tritt es in die Rille 62 ein und wirkt gegen den radial inneren Teil 75* um die inneren Wände 76 und 77 gegen den Nutengrund 78 zu drücken. Gleichzeitig vergrößern sie die Umfangsexpansionskraft der äußeren «'and 65 gegen die innere Fläche 69 der Ringe 67 und 68. Bedingt durch das Vorhandensein von drei Rillen 62, 63 und 64 ist der Ring 61 sowohl in axialer Richtung nach unten als auch in radialer Richtung nach innen leicht zusammenpressbar. Weiterhin drückt das vorhandene unter hohem Druck stehende Gas in der Rille 62 den radial inneren Teil 75 und den radial äußeren Teil 79 des Ringes 61 auseinander, wodurch sowohl eine Ab— dichtkraft gegen den Teil 79 als auch eine Expansionskraft gegen die Kompressionsringe 67 und 6P. erzeugt wird. Auf diese Weise wird das Gas in der Ringnut eingeschlossen. Ein zusätzliches Merkmal ergibt sich durch das Ausbilden von Rillen sowohl in dem oberen als auch in dem unteren axialen Ende des Ringes 61, wodurch der Ring entweder mit der Rille 62 oder mit der Rille "? nach oben in die Ringnut eingesetzt werden kann.The ring 61 also prevents compression gas from blowing through the annular groove 72. When gas under high pressure enters the annular groove 72, as indicated by the arrows 73, it is enclosed in the upper part of the groove 72 by the ring 61. When the high pressure gas contacts the ring, it enters the groove 62 and acts against the radially inner portion 75 * to press the inner walls 76 and 77 against the groove bottom 78. At the same time they increase the circumferential expansion force of the outer "'and 65 against the inner surface 69 of the rings 67 and 68. Due to the presence of three grooves 62, 63 and 64, the ring 61 is axially downwards as well as radially easily compressible inside. Furthermore, the existing high pressure gas in the groove 62 pushes the radially inner part 75 and the radially outer part 79 of the ring 61 apart, creating both a sealing force against the part 79 and an expansion force against the compression rings 67 and 6P. is produced. In this way, the gas is trapped in the ring groove. An additional feature results from the formation of grooves in both the upper and lower axial ends of the ring 61, whereby the ring can be inserted into the ring groove either with the groove 62 or with the groove "?" Upwards.

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20461 r\ -20461 r \ -

Λ.ΙΖ3 der obigen Beschreibung ergibt sich, daß durch die "Srfindunp; ein verbesserter Kolbenring aus Kunststoff ge~ schnffnn inb, der das Ausblasen von schädlichen Abgasproduki^n t\cr Vorbronmnipionmschine durch ein Verringern des ÜMLuiurohbl;un⁵ns zwischen dem Kolben und der Zylinderwand, in der dei· Kolben arbeitet, verringert. Bei den Ausführungs-L".'.i::.pioleti ist der Rin^ hinter eiflew btandardverbrennungsrinr; oder einem Kingsats angeordnet und er setzt die in axialer r-iichtunc wirkende otrömungskraft der Verbrennungsgase in einen in radialer Richtung wirkenden Druck um, der das Innere der Kolbenringnut abdichtet, um ein Gasdurchblasen durch die Nut -/.χι verhindern und -der ebenfalls die Dichtungsberührung zwischen dem Kompressionsring und der Zylinderwand vergrößert. Λ.ΙΖ3 of the above description it follows that by the "Srfindunp; an improved piston ring made of plastic ge ~ Schnffnn inb, the blowing out of harmful exhaust products \ cr Vorbronmnipionmschine by a reduction of the ÜMLuiurohbl; un ⁵ ns between the piston and the cylinder wall, in which the piston works, is reduced. In the case of the execution L ".". or a kingsats and it converts the axial flow force of the combustion gases into a radial pressure that seals the inside of the piston ring groove to prevent gas from being blown through the groove - /. χι and the seal contact enlarged between the compression ring and the cylinder wall.

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BAD ORIGINM-BAD ORIGINM-

Claims

- 12 claims

Μ. ! Piston ring for an internal combustion engine with a piston reciprocating in a cylinder with annular grooves around the piston metallic piston rings are present, characterized in that that at least one of the grooves (40) has a piston ring (31) made of plastic received therein, which is arranged in the radial direction inside the metallic piston ring (27) that the piston ring made of plastic is resilient and has a pressure-absorbing \ Axialyille (38) therein and that the piston ring is made of Plastic responds to the presence of pressure in the annular groove (4-0), around the annular groove in the radial direction behind the metal ring (27) by a sealing contact between the piston ring (31) made of plastic and the groove bottom (34) the annular groove and the inner surface (37) to seal the Jiietallring.

2. Piston ring according to claim 1, characterized in that the piston ring (31) made of plastic over 360 ° continuous ring is.

3. Piston ring according to claim 2, characterized in that the material of the plastic piston ring (31) is a polyamide for high temperatures.

4. Piston ring according to claim 1, characterized in that the material of the piston ring (31) is made of plastic Vespel.

5 · Piston ring according to claim 1, characterized in that the material of the piston ring (31) is made of plastic Teflon.

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6. Piston ring according to claim 1, characterized in that the material of the piston ring (31) is made of plastic Viton is.

7 · Piston ring according to claim 1 or 2, characterized in that that the outer surface of the plastic piston ring is bent in the axial direction.

P. Piston ring according to claim 7 »characterized in that that the inner surface of the plastic piston ring is beveled in the axial direction.

9. Piston ring according to claim 1, characterized in ™

that the outer surface of the plastic piston ring is beveled in the axial direction '.

10. Piston ring according to claim 1, characterized in that the ring has a substantially U-shaped cross section with the groove (38) extending in from the axially upper end and that the groove (38) is closer together the outer surface is arranged as on the inner surface.

11. Piston ring according to claim 10, characterized in that the part of the ring from the groove (38) to the outer surface in the axial direction has a dimension which is Λ less than the dimension in the axial direction of the part from the groove (38) to the inner surface.

12. Piston ring according to claim 1, characterized in that a plurality of axial grooves (62,63) are present therein is, with one of the grooves in the material of the Ring (61) extends from each one of the axial ends.

13. Piston ring according to claim 12, characterized in that a radial groove extends in the inner wall of the piston ring.

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14. Piston ring according to claim 1, characterized in that two separate metal rings (67, 68) in the annular groove (73) are received radially outside of the resilient piston ring (61) made of plastic, with the gaps (70) of the rings (67, 68) are circumferentially spaced from one another.

15 · Piston ring according to claim 14, characterized in that a part (71) of the resilient piston ring (61) made of plastic is pressed outwards in the radial direction into the gaps in order to hold them in place relative to one another against circumferential movement.

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