DE2101529C3

DE2101529C3 - Selbstspannender Dichtungsring, insbesondere Kolbenring

Info

Publication number: DE2101529C3
Application number: DE19712101529
Authority: DE
Inventors: Friedhelm 5093 Burscheid Stecher
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1971-01-14
Filing date: 1971-01-14
Publication date: 1980-06-26
Also published as: DE2101529B2; DE2101529A1

Description

Die Erfindung betrifft einen selbstspannenden Dichtungsring, insbesondere Kolbenring für Brennkraftmaschinen, mit mindestens zwei konzentrisch ineinanderliegenden, in sich relativ starren Ringzonen und einem radial elastischen Zwischenglied.

Aus verschiedenen Ringzonen zusammengesetzte Kolbenringe sind durch die DE-OS 14 25 563 grundsätzlich bekannt. Nach diesem Stand der Technik dienen lose in- oder nebeneinander in einer Kolbennut angeordnete Einzelringe zur Überdeckung des Ringstoßes und Verbesserung der Flexibilität des Kolbenringsystems. Es ist darüberhinaus auch möglich, zwischen den voneinander getrennten Ringzonen ein weiteres Zwischenglied zur axialen Arretierung beider Ringzonen vorzusehen.

Bei der durch die US-PS 24 60 948 vorbekannten Kolbendichtung ist ein Ringträger mit mehreren Ringnuten zur Aufnahme einzelner Kolbenringe und wellförmiger Spreizfedern vorgesehen. Der radial innere Ringträger ist nicht selbstfedernd, während die radial äußeren, geschlitzten Kolbenringe mittels der Spreizfedern radial spannbar sind. Der Ringträger dient zum erleichterten Austausch aller Kolbenringe im Reparaturfalle.

Auch ist es beispielsweise durch die US-PS 26 29 641 nicht mehr neu, eine Kolbenringanordnung aus zwei konzentrisch ineinanderliegenden geschlitzten Einzelringen mit dazwischen angeordneten Wellfederring vorzusehen.

Infolge der heutigen Leichtbauweise und der ständig steigenden Leistungserhöhung im Verbrennungsmotorenbau werden immer höhere Forderungen an die Dichtteile gestellt. Zur Abdichtung der durch starke Verzüge unrund verformten Zylinderlaufflächen werden Kolbenringe mit besonders hohem Anpassungsvermögen, das heißt mit hoher radialer Flexibilität bei gleichzeitig hoher Eigenspannung, benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die hohe Flexibilität von aus mindestens zwei konzentrisch ineinanderliegenden, in sich relativ starren Ringzonen bestehenden Dichtungsringen durch eine von der Krümmungsänderung des Dichtungsringes abhängige S Abstandsänderung der äußeren und/oder inneren Ringzone zum spannungsneutralen Bereich des gesamten Ringquerschnittes zu verbinden, um dadurch nicht nur ein besseres Anpassungsvermögen des Dichtungsringes an die Gegendichtfläche zu erreichen, sondern auch eine relativ hohe Eigenspannung des gesamten Dichtungsringes aufrechtzuerhalten.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß das zwischen den Ringzonen angeordnete Zwischenglied mit diesen fest verbunden ist In der Regel sind die Ringzonen in ihrer radialen Erstreckung gleich stark auszubilden. Wesentlich für die Erfindung ist, daß die beiden Ringzonen in tangentialer Richtung unverschiebbar miteinander über das Zwischenglied verbunden sind. Auf diese Weise wird eine gezielte Spannungsverteilung im gesamten Ringquerschnitt im eingebauten Zustand erreicht bei gleichzeitig hohem radialen Elastizitätsvermögen, wodurch der Dichtungsring ein besonders gutes Anpassungsvermögen erhält. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Zwischenglied als radial federnder Blechring ausgebildet Möglicherweise sind der Federblechring und/oder die Anschlußflächen der Ringzonen gewölbt profiliert.

Weiterhin ist es denkbar, daß die Ringzonen vor dem Verbinden mit dem Zwischenring durch Weiten des Ringdurchmessers vorgespannt und unter Vorspannung verbunden sind, wodurch sich eine besonders günstige Aufteilung der Biegespannung im Einbauzustand des Dichtungsringes in über die Querschnitte der Ringzonen etwa gleich große Druck- und Zugspannungen erreichen läßt.

Normalerweise werden die Ringzonen aus kreisförmig vorgeformten und geschlitzten Einzelringen hergestellt. Es ist aber auch möglich, die Ringzonen und das elastische Zwischenglied einstückig aus dem gleichen Werkstoff herauszubilden, das heißt einen Dichtungsring derart zu profilieren, daß er im biegeneutralen Querschnittsbereich durch Einschnitte radial elastisch verformbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 bis 3 verschiedene erfindungsgemäße Kolbenringquerschnitte.

Der in F i g. 1 im Querschnitt dargestellte Kolbenring 10 besteht aus einem eine äußere Ringzone bildenden Einzelring 2 und einem eine innere Ringzone bildenden Einzelring 3. Beide Ringe sind über einen Federring 4 an den Umfangsstellen 5, 6, 7 fest miteinander verbunden.

Durch die nach innen ballig gewölbte innere Umfangsfläche 8 des Außenringes 2 und äußere Umfangsfläche 9 des Innenringes 3 läßt sich der gesamte Kolbenringquerschnitt in Abhängigkeit von der jeweiligen Krümmung des Ringes radial elastisch verändern.

Insbesondere wird bei stärkerer Krümmung des Ringumfanges die radiale Breite des Kolbenringes verringert. Durch die Verbindung der Ringe 2,3 und 4 an den Stellen 5, 6 und 7 miteinander bleibt das Ringsystem in Umfangsrichtung starr, das heißt bei einem selbstfedernden, geschlitzten Kolbenring liegt der Federring 4 bei der Biegebeanspruchung etwa im spannungsneutralen Querschnittsbereich, so daß der Ring 2 nur auf Zug und der Ring 3 nur auf Druck

21 Ol 529

beanspruchbar ist

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.2 zeigt einen Kolbenring 20, der aus dem äußeren Ring 21, dem inneren Ring 22 sowie einem, beide Ringe an den Umfangsstellen 23, 24, 25 miteinander verbindenden Federring 26 besteht Hierbei ist der Federring 26 durch eine umlaufende Sicke 27 radial elastisch gemacht worden. In der Funktion entspricht er dem Ausfüh

rungsbeispiel nach F i g. 1.

Der in F i g. 3 gezeigte einstückige Kolbenringquerschnitt 30 besteht wiederum aus einer äußeren Ringzone 31 sowie aus zwei inneren, axial übereinanderliegenden Ringzonen 32 und 33. Letztere sind durch axiale Einschnitte 34, 35 radial elastisch an dem Mittelteil 37 aufgehangen und durch den radialen Einschnitt 36 voneinander unabhängig gemacht worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 21 Ol 529

1. Selbstspannender Dichtungsring, insbesondere Kolbenring Für Brennkraftmaschinen, mit mindestens zwei konzentrisch ineinanderliegenden, in sich relativ starren Ringzonen und einem radial elastischen Zwischenglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (4) mit den Ringzonen (2,3) fest verbunden ist.

2. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (4) als radial federnder Blechring ausgebildet ist.

3. Dichtungsring nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federblechring (4) und/oder die mit dem Federblechring (4) in Berührung stehenden Umfangsflächen (8, 9) im Querschnitt gewölbt profiliert sino.

4. Dichtungsring nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringzonen (2, 3) vor dem Verbinden mit dem Zwischenglied (4) durch Weiten des Ringdurchmessers vorgespannt angeordnet sind.

5. Dichtungsring nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringzonen (31,32, 33) und das elastische Zwischenglied (3) einstückig aus dem gleichen Werkstoff gebildet sind.