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Ölabstreif-Kolbenring Die Erfindung betrifft einen Ölabstreif-Kolbenring,
der vorzugsweise bei Verbrennungskraftmaschinen Anwendung findet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Schicht und des Grundmaterials des Kolbenringes zum Zwecke dei Aufrechterhaltung
einer konstanten AbnutzungsatuSe zwischen den beiden Reibungsflächen ergibt.
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Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, daß beide ReibunEsflächen
eine konstante Abnutzungsstufe aufweisen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Kombination
jeder einzelnen Merkmale der vorstehenden Brfindung erreicht.
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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.
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Das erfindungsgemäße, besonders bevorzugte Ausführungsbeispiel wird
nachstehend in Verbindung mit den Figuren 4 und 5 näher beschrieben.
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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.
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In der Zeichnung stellt 6 eine Öldurchgangsöffnung und 7 die Wand
eines Zylinders dar.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.