DE2108460A1 - Olabstreif Kolbenring - Google Patents

Olabstreif Kolbenring

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Publication number
DE2108460A1
DE2108460A1 DE19712108460 DE2108460A DE2108460A1 DE 2108460 A1 DE2108460 A1 DE 2108460A1 DE 19712108460 DE19712108460 DE 19712108460 DE 2108460 A DE2108460 A DE 2108460A DE 2108460 A1 DE2108460 A1 DE 2108460A1
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DE
Germany
Prior art keywords
piston ring
wear
oil control
control piston
hardened
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19712108460
Other languages
English (en)
Inventor
Eisuke Tokio Sugahara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Piston Ring Co Ltd
Original Assignee
Nippon Piston Ring Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Piston Ring Co Ltd filed Critical Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority to DE19712108460 priority Critical patent/DE2108460A1/de
Publication of DE2108460A1 publication Critical patent/DE2108460A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/12Details
    • F16J9/20Rings with special cross-section; Oil-scraping rings
    • F16J9/203Oil-scraping rings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/06Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction using separate springs or elastic elements expanding the rings; Springs therefor ; Expansion by wedging
    • F16J9/061Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction using separate springs or elastic elements expanding the rings; Springs therefor ; Expansion by wedging using metallic coiled or blade springs
    • F16J9/062Coiled spring along the entire circumference
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/12Details
    • F16J9/20Rings with special cross-section; Oil-scraping rings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

  • Ölabstreif-Kolbenring Die Erfindung betrifft einen Ölabstreif-Kolbenring, der vorzugsweise bei Verbrennungskraftmaschinen Anwendung findet.
  • Im Falle eines üblichen Ölabstreif-Kolbenringes ist die Umfangs-Reibungsfläche in axialer Richtung in zwei Abschnitte unterteilt, wobei eine Üldurchgangsöffnung zwischen diesen beiden Reibungsabsohnitten vorgesehen ist und wobei sich auf der Rückfläche eine Nut von halbkreisförmiger Gestalt befindet, in die ein Spulenexpander eingefügt ist, um einen erhöhten Flächendruck und eine Herabsetzung des Verbrauchs an Schmieröl zu erzielen.
  • Jedoch wird an beiden Reibungsflächen des Ölabstreif-Kolbenringes eine Stufe erzeugt, die von angenähert wenigen Mikron bis zu 0,01 mm betragen kann und notwendigerweise durch die Deformation des Zylinders, die Bewegungen des Kolbenrings etc. hervorgerufen wird. Da diese bestimmte Stufe nicht gleichmäßig in Umfangsrichtung ausgebildet ist, wie Figur 1 zeigt, ist der obere bzw. oberste Teil erhaben und der untere bzw. unterste Teil niedrig ausgebildet, wie aus Figur 2 ersichtlich ist. Weiterhin ist in einigen Fällen der obere bzw. oberste Teil niedriger als der untere bzw.
  • unterste Teil, wie in Figur 3 dargestellt ist, wobei sich eine ungleichmäßige Stufe ergibt, die zu nachteiligen Wirkungen bzw. Erscheinungen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit des Schmierölverbrauchs führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ölabstreif-Kolbenring zu schaffen, der eine optimale Orientierung einer Stufe aufweist (das bedeutet, daß entlang des gesamten Umfanges des blabstreif-Kolbenringes der obere bzw. oberste Teil erhaben oder erniedrigt bzw. hoch oder niedrig ist). Zusätzlich soll die Stufe, mit welcher dieser Ring versehen ist, innerhalb einer konstanten Grenze aufrechterhalten bleiben.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß entweder an der oberen bzw. obersten Reibungsfläche oder an der unteren bzw. untersten Reibungsfläche des Ölabstreif-Kolbenringes eine gehärtete Fläche bzw0 eine Härtungsschicht vorgesehen ist und daß an einer vorbestimmten Stelle der Rückfläche bzw. -seite bzw. der Innenseite des Ölabstreif-Kolbenringes, vorzugsweise in einer ringförmigen Nut ein Expander eingefügt ist. Der Expander bzw. Dehner ist in einer Lage vorgesehen, die derart ausgewählt ist, daß sich eine gleichmäßige Reibungsabnutzung der gehärteten Fläche bzw.
  • Schicht und des Grundmaterials des Kolbenringes zum Zwecke dei Aufrechterhaltung einer konstanten AbnutzungsatuSe zwischen den beiden Reibungsflächen ergibt.
  • Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, daß beide ReibunEsflächen eine konstante Abnutzungsstufe aufweisen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Kombination jeder einzelnen Merkmale der vorstehenden Brfindung erreicht.
  • Die Erfindung wird anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels in einer ihrer spezifischen Anwendungsformen nachstehend anhand der Figuren 1 bis 5 der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Beispiel eines üblichen Ülabstreif-Kolbenringes während der Verwendung, wobei die Zweipunktkettenlinienkreise die Stufen bzw. Schritte zwischen oberen und unteren Reibungsflächen andeuten; Fig. 2 einen Längsschnitt entlang der Linie A-A der Figur 1; Fig. 3 einen Langsschnitt entlang der Linie B-3 der Figur 1; Figuren 4 und 5 Längsschnitt-Vorderansichten eines erfindungsgemäßen Olabstreifringes.
  • Das erfindungsgemäße, besonders bevorzugte Ausführungsbeispiel wird nachstehend in Verbindung mit den Figuren 4 und 5 näher beschrieben.
  • Beispielsweise wird im Falle eines gußeisernen Ölabstreif-Kolbenringes eine Chromplattierung 3 nur an der Oberseite der Reibungsfläche 1 oder nur an der unteren Reibungsfläche 2 vorgesehen. Weiterhin ist auf der Rückfläche des Eolbenringes eine halbkreisförmige Nut 5 ausgebildet, und zwar in einer Lage, in weicher die Oberflächendruckverteilung zur Aufrechterhaltung einer Stufe, die durch die unterschiedlichen Abnutzungen der chromplattierten Fläche 3 und der Gußeisenfläche hervorgerufen wird, einen konstanten Wert besitzt, d.h. in der bei D angedeuteten Lage, wobei die Lage durch das Verhältnis der an der Chromschicht 3 und am Grundmaterial des Ölabstreif-Kolbenringes bewirkten Abnutzungen bestimmt ist (dieses Verhältnis bezeichnet das Verhältnis der Abnutzungen, die an den oberen und unteren Flächen der Reibungsfläche dieses besonderen Kolbenringes in einer bestimmten Zeitdauer auftreten). In die Nut 5 ist ein Spulenexpander 4, beispielsweise eine Spiralfeder eingefügt, so daß der gesamte Umfang des Kolbenringes eine gleichmäßige Abnutzung erfährt und der richtige Betrag des Abnutzungsschrittes bzw. der Abnutzungsstufe bzw. des Abnutzungsgrades über den gesamten Umfang erreicht wird.
  • In der Zeichnung stellt 6 eine Öldurchgangsöffnung und 7 die Wand eines Zylinders dar.
  • Wenn der Ölabstreif-Kolbenring gemäß der Erfindung in der vorbeschriebenen Art aufgebaut ist, wenn beispielsweise die obere Reibungsfläche 1 des Ölabstreif-Kolbenringes mit der durch Ohromplattierung gehärteten Fläche 3 versehen ist, während die untere Reibungsfläche 2 aus dem Grundmaterial des Kolbenringes besteht, und wenn weiterhin in der Lage D ein Spulenexpander 4 eingefügt ist, so daß die oberen und unteren Reibungsflächen 1 und 2 eine proportionale Abnutzung in Verbindung mit der Zylinderwand 7 erfahren, ergibt sich eine Berührung der oberen und unteren Keibungsflächen 1 und 2 mit der Zylinderwand 7, wobei diese keibungsflächen dichte bzw. enganliegende Reibungsbewegungen während der Anfangsperiode des Betriebes der Maschine ausführen. Jedoch nutzt sich mit der Deformation des Zylinders, den Bewegungen des Kolbens und anderen ähnlichen; bzw. gleichartigen Bewegungen die untere Reibungsfläche 2 des Kolbenringes, die aus Gußeisenmaterial besteht und eine geringere Härte als die gehärtete Fläche 9 des Kolbenringes besitzt, stärker ab, so daß sich ein Unterschied der Abnutzung im Hinblick auf die X-X Linie über einen WinkelO(ergibt, so wird entsprechend dem Unterschied der Abnutzungen, die einerseits an der gehärteten Fläche 3 und andererseits an der nichtgehärteten unteren Reibungsfläche 2 auftreten, eine bestimmte Stufe hervorgerufen. Da jedoch der Spulenexpander 4 in der Lage D eingefügt ist, welche ihrerseits im Verhältnis der Abnutzung der gehärteten Fläche 3 und der nichtgehärteten Bodenfläche 2 ausgewählt ist, so wird die konstante Abnutzungsstufe aufrechterhalten, und es tritt keine weitere Entwicklung der Abnutzungsstufe auf.
  • Unter diesen Umständen kann entlang dem Umfang des Kolbenringes eine Abnutzungsstufe hervorgerufen werden, welche die richtige Größe besitzt und sich gleichmäßig um den Umfang herum erstreckt.
  • Der in Figur 5 dargestellte Ölabstreif-Kolbenring ist so ausgebildet, daß an der unteren Reibungsfläche 2 eine gehärtete Fläche 3 vorgesehen ist, beispielsweise eine Chromplattierungsschicht, während die obere Reibungsfläche 1 aus dem Grundmaterial des Kolbenringes besteht. Diese beiden Reibungsflächen befinden sich in fortwährendem dichten Kontakt mit ihren parallelen Flächen mit der Zylinderwand. Andererseits ist ein Spulenexpander 4, beispielsweise eine Spiralfeder auf der Rückseite eingefügt, deren Lage gemäß der Erfindung in Übereinstimmung mit dem Verhältnis der Abnutzungen der gehärteten Fläche 3 und der oberen (nichtgehärteten) Reibungsfläche 1 ausgewählt ist, wobei die Betriebsbedingung die gleiche ist, wie in Figur 4, nämlich derart, daß eine konstante Abnutzungsstufe aufrechterhalten wird und daß der richtige Wert der Stufe gleichmäßig um den Umfang herum erzeugt bzw. aufrechterhalten wird.
  • Aufgrund dieses erfindungsgemäßen Aufbaues kann der Verbrauch an Schmieröl herabgesetzt werden, und gleichzeitig kann die Abnutzungsstufe bzw. der Abnutzungsgrad, bedingt durch die Gegenwart des Kolbenringes minimalisiert werden, so daß sich im Ergebnis eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit einer Verbrennungskraftmaschine ergibt0 Weiterhin kann die Härtung der Reibungsfläche nicht nur durch eine Chromplattierung erfolgen, sondern es kann statt dessen eine Molybdänfilmschicht oder ein nitri~disches Härteverfahren oder jedes andere, nach dem üblichen Fachwissen für das jeweilige Kolbenringmaterial geeignete Härteverfahren oder eine entsprechende Härteschicht angewandt werden0 Der in den erfindungsgemäßen Ölabstreif-Kolbenring einzufügende Expander bzw. Dehner braucht nicht unbedingt ein Spulenexpander sein, sondern es gibt eine Vielzahl von für diesen Zweck anwendbaren Expandern.
  • Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die bevorzugten Anwendungsbeispiele beschränkt, sondern sie läßt sich unter den vorstehenden Richtlinien sowie im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfältiger Weise abwandeln.
  • Zusammengefaßt betrifft die Erfindung einen Ölabstreif-Kolbenring, der vorzugsweise in Verbrennungskraftmaschinen zur Anwendung gelangt und insbesondere dazu dient, einen erhöhten Kontaktdruck und eine erhebliche Herabsetzung des Verbrauchs an Schmiermittelöl zu bewirken. Der erfindungsgemäß Ölabstreif-Kolbenring ist hierzu entweder an seiner oberen bzw. obersten Reibungsfläche oder an seiner unteren bzw. untersten Reibungsfläche mit einer gehärteten Pläche oder Härtungsschicht versehen, während an der Rückfläche bzw. -seite des Ölabstreif-Kolbenringes ein Ixpander bzw.
  • Dehner befestigt ist und zwar in einer Lage, aufgrund deren eine gleichmäßige Verteilung der Reibungsabnutzung der gehärteten Fläche und des Grundmaterials des olbenringes zum Zwecke der Aufrechterhaltung einer konstanten Abnutzungsstufe zwischen den beiden Reibungsflächen. auftritt.
  • Es sei noch darauf hingewiesen, daß sich aus einem Vergleich der Figuren 4 und 5 deutlich ersehen läßt, wie sich jeweils eine unterschiedliche Lage des Expanders 4 in axialer Richtung ergibt, damit die konstante Abnutzungsstufe bzw. der konstante Abnutzungsgrad aufrechterhalten wird. Der Expander 4 bzw. die Nut 5 für dessen Aufnahme ist jeweils so angeordnet, daß sich ein größerer Druck des Expanders auf die gehärtete Fläche 3 und ein kleinerer Druck auf die nichtgehärtete bzw. aus dem Kolbenring-Grundmaterial bestehende Fläche 2 ergibt.

Claims (1)

  1. Patentanspruch
    Ölabstreif-Kolbenring, dadurch gekennzeichnet, daß entweder an der oberen bzw, obersten Reibungsfläche (1) oder an der unteren bzw. untersten Reibungsfläche (2) des Ölabstreif-Kolbenringes eine gehärtete Fläche (3) vorgesehen ist und daß an der Itückfläche des Ölabstreif-Kolbenringes ein eimer (4), vorzugsweise ein pulen- bzwc Spiralfederexpander angeordnet bzw. befestigt ist, und zwar in einer Lage, die derart ausgewählt ist, daß sich eine gleichmäßige E.eibungsabnutzung der gehärteten Fläche (2) und des Crrundmaterials des Kolbenringes zum Zwecke der Aufrechterhaltung eines konstanten Abnutzungsgrades bzw. einer konstanten Abnutzungsstufe zwischen den beiden Reibungsflächen (1, 2) ergibt
DE19712108460 1971-02-22 1971-02-22 Olabstreif Kolbenring Ceased DE2108460A1 (de)

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DE (1) DE2108460A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4121362A1 (de) * 1991-06-28 1993-01-07 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Dichtring

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4121362A1 (de) * 1991-06-28 1993-01-07 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Dichtring

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