DE2122361B2 - Ölabstreifring für Hubkolbenmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen ölabstreifring für Hubkolbenmaschine^ insbesondere Hubkolben-Brennkraftmaschinen, mit Schmierung des Kolbens bzw. der Kolbenringe von der Kolbenunterseite her durch auf die Zylinderlauffläche auftretendes öl, der in einer Ringnut des Kolbens angeordnet ist, und schräg zur Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufende ölabstreif- und Verteilflächen aufweist.

Eine derartige Schmierung der Kolbenringe wird insbesondere bei Tauchkolben-Brennkraftmaschinen angewandt Am Kolben angebrachte ölabstreifringe

ίο verhindern dabei die Überschmierung der Kolbenringe und einen übermäßigen Ölverlust zum Brennraum. Bei kleineren schnellaufenden Motoren wird dabei das Spritzöl im Kurbelraum gleichmäßig verteilt und somit auch die Zylinderlauffläche über ihren Umfang gleichmäßig mit öl benetzt Man kann in einem solchen Fall den Ölverlust zum Brennraum hin durch zweckmäßiges Bemessen bekannter öiabstreifringe sehr niedrig halten, ohne daß irgendwelche Stellen des Zylinderumfangs so wenig mit öl versorgt würden, daß es zu einem Rauhlaufen der Kolbenringe auf der Zylinderlauffläche käme.

Bei großen, langsamer drehenden Motoren sind die Wege des Öls von den Kurbellagern zum Zylinder größer als bei schnellaufenden Maschinen, die öltröpfchen sind größer und bleiben insbesondere bei Teillast in den Ebenen der Kurbellagerenden konzentriert. Hinzu kommt, daß das von der Kurbelwelle tangential wegfliegende öl in jedem Falle die in Drehrichtung vorausliegende Seite der Zylinderlauffläche in größerer Menge trifft als die zurückliegende. Bei schrägstehenden Zylindern von V-Motoren wird die Ungleichmäßigkeit durch die Erdbeschleunigung weiter erhöht. Damit die durch ölmangel gefährdeten Stellen am Umfang der Zylinderlauffläche noch ausreichend mit öl versorgt werden, müßte für einen bei der Bewegung des Kolbens sich ausreichend verteilenden, starken ölschwall auf der Zylinderlauffläche gesorgt werden, wodurch jedoch der Schmierölverlust zum Brennraum hin insgesamt hoch würde.

■»ο Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen ölabstreifring der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, daß für die Verteilung des Schmieröls am Umfang der Zylinderlauffläche innerhalb des axial kleinen Bereichs des ölabstreifrings selbst gesorgt und dabei dessen Abstreifwirkung zur Verhinderung eines unerwünscht hohen Schmierölsverlusts zum Brennraum hin nicht merklich beeinträchtigt wird.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe gelingt dadurch, daß der ölabstreifring eine in Bewegungsrichtung des Kolbens mittlere, zur Zylinderlauffläche hin offene Kammer aufweist, die axial beidseitig durch mit sägezahnartigen Vorsprüngen versehene, an der Zylinderlauffläche anliegende Wände begrenzt ist, und daß jeder der in Umfangsrichtung nebeneinanderliegenden Vorsprünge jeder Wand sich zur Kammer hin verjüngend durch eine im wesentlichen in Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufende und durch eine dazu schräge Seitenfläche begrenzt ist, und die Vorsprünge beider Wände mit ihren schrägen Seitenflächen in gleicher Richtung des Ringumfangs zum Sägezahngrund abfallen und versetzt gegeneinander angeordnet sind. Dadurch wird in der Kammer befindliches Schmieröl in jeder Richtungsumkehr der Kolbenbewegung aus der Vertiefung zwischen zwei Vorsprüngen in die versetzt angeordnete Vertiefung zwischen zwei gegenüberliegenden Vorsprüngen geschleudert und damit in Umfangsrichtung des ölabstreifrings bewegt. Auf diese Weise wird ein örtlicher ölüberschuß an den

ölreichen Stellen der Zylinderlauffläche anteilig auf die öiarmen Stellen übertragen, so daß eine gleichmäßige Benetzung des gesamten Umfangs der Zylinderlauffläche erfolgt.

Ein besonders schneller Transport des Schmieröls und damit eine ständige gute Verteilung des Öls über den Umfang der Zylinderlauffläche kann dadurch erreicht werden, daß die Vorsprünge der einen Wand um etwa den halben Abstand zweier benachbarter Vorsprünge gegen die Vorsprünge der anderen Wand in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind.

Um eine möglichst gute Füllung der Kammer des erfindungsgemäßen ölabstreifrings und damit einen schnellen Transport ausreichender Schmierölmengen in Umfangsrichtung zu erreichen, ist die Außenkante zumindest der zum Kurbelraum hin gelegenen Wand des ölabstreifringes abgerundet. Eine weiter erhöhte Wirkung dieser Art ergibt sich, wenn die Außenkante zumindest der zum Kurbelraum hin gelegenen Wand zur Bildung eines sich nach außen erweiternden Ringspalts abgeflacht ist. Durch diese Maßnahmen hebt durch den dynamischen Druck des sich keilförmig anstauenden Schmieröls die jeweils in Bewegungsrichtung vordere Außenkante der Wände von der Zylinderlauffläche ab und ermöglicht einer relativ großen Schmierölmenge den Zutritt zur Kammer.

Um dabei ein Abheben der in Bewegungsrichtung hinteren Wand bzw. deren Vorsprünge möglichst vollständig zu verhindern, ist der ölabstreifring mit einer im Bereich der Kammer angeordneten und über den gesamten Umfang verlaufenden Teilfuge versehen und sind die beiden übereinanderliegenden Teilstücke des ölabstreifrings gegen Verdrehen gesichert. Durch diese Maßnahme hebt nur die jeweils in Bewegungsrichtung des Kolbens vordere Wand zur Verbesserung des Schmierölzutritts zur Kammer ab, während die in Bewegungsrichtung des Kolbens hintere Wand weiterhin gut dichtend an der Zylinderlauffläche anliegt und damit einen übermäßigen Abfluß von Schmieröl aus der Kammer verhindert. Die Sicherung gegen Verdrehen sichert die Lage der beiden Wände zueinander gemäß dem Grad der gewählten gegenseitigen Versetzung der Vorsprünge.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest die dem Kurbelraum zugewandte Außenseite des ölabstreifrings mit mehreren am Umfang verteilten Ausnehmungen versehen. Diese Ausnehmungen bilden einen Kanal für das vom Brennraum zum Kurbelraum hin durchtretende Leckgas, dem damit ein Weg geringen Strömungswiderstandes entlang dem Grund der den ölabstreifring aufnehmenden Ringnut im Kolben und durch die Ausnehmungen hindurch geboten wird, so daß durch das Leckgas keine nennenswerte Störung der ölbewegungen in der Kammer des Ölabstreifrings erfolgt.

Mit Vorteil ist jede Stoßfuge des ölabstreifrings schräg zur Bewegungsrichtung des Kolbens so angeordnet, daß sie die Innenseiten der Wände der Kammer jeweils im Bereich einer im wesentlichen in Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufenden Seitenfläche eines Vorsprungs verläßt. Dadurch wird vermieden, daß das Schmieröl bei seiner Hin- und Herbewegung zwischen den Wänden der Kammer durch die dabei auftretenden Trägheitskräfte unmittelbar in die öffnung der Stoßfuge hineingepreßt wird und dadurch an dieser Stelle in erheblichem Ausmaß aus der Kammer abfließt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Ölabstreifrings dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Kolbenringbereich eines Kolbens mit erfindungsgemäßem ölabstreifring in in den Zylinder eingebautem Zustand,

F i g. 2 die Ansicht eines Abschnittes der der Zylinderlauffläche zugewandten Seite eines erfindungsgemäßen ölabstreifrings,

F i g. 3 und 4 Längsschnitte durch den Kolbenringbereich von Kolben mit weiteren Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen ölabstreifrings in in den

ι ο Zylinder eingebautem Zustand und

Fig.5 die Ansicht eines Abschnitts der der Zylinderlauffläche zugewandten Seite des ölabstreifrings nach F i g. 4.
In Fig. 1 ist mit 10 ein Kolben und mit 11 ein zugehöriger Zylinder bezeichnet, dessen Brennraum bei der gewählten Darstellung oben liegt. Der Brennraum wird gegen den unten liegenden Kurbelraum durch einen an der Zylinderlauffläche 12 des Zylinders 11 anliegenden Kolbenring 13 abgedichtet Unterhalb des Kolbenrings 13 ist in einer Ringnut 14 des Kolbens 10 ein ölabstreifring 15 gemäß der Erfindung angeordnet

Wie insbesondere die Darstellung in F i g. 2 erkennen läßt, weist der ölabstreifring 15 eine mittlere Kammer 16 auf, die in Bewegungsrichtung des Kolbens beidseitig durch Wände 17 und 18 begrenzt ist Von den Wänden 17, 18 aus ragen Vorsprünge 19, 20 in die Kammer 16. Jeder der sägezahnartigen Vorsprünge 19, 20 weist als Begrenzung in Umfangsrichtung des ölabstreifrings zwei zur Kammer 16 hin aufeinander zulaufende Seitenflächen 21 und 22 auf, wobei die Seitenfläche 21 etwa in Bewegungsrichtung des Kolbens 10 verläuft die Seitenfläche 22 schräg dazu. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen zwei benachbarte Vorsprünge 19, 20 einen Abstand a voneinander auf, wobei die beiden Reihen der sich gegenüberliegenden Vorsprünge 19,20 der Wände 17, 18 um etwa den halben Abstand a gegeneinander versetzt angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird in der Kammer 16 befindliches Schmieröl in der durch Pfeile angedeuteten Weise bei jeder Richtungsumkehr der Kolbenbewegung ein kleines Stück in Umfangsrichtung weiterbewegt und so über den Umfang des ölabstreifrings 15 verteilt.

Die Wände 17 und 18 weisen an ihren Außenkanten zur Bildung je eines sich nach außen erweiternden Ringspaltes Abflachungen 23, 24 auf. Dadurch hebt durch den dynamischen Druck des sich keilförmig anstauenden Schmieröls die jeweils in Bewegungsrichtung vordere Wand 17,18 von der Zylinderlauffläche 12 ab und ermöglicht einer relativ großen Schmierölmenge den Zutritt zur Kammer 16. Die rechtwinklig an der Zylinderlauffläche 12 anliegenden Begrenzungsflächen der jeweils in Bewegungsrichtung hinteren Wand 17,18 verhindern dabei, daß eine ähnlich große ölmenge auf der in Bewegungsrichtung hinteren Seite des ölabstreifrings 15 wieder austritt, so daß eine erhebliche Menge Schmieröl in der Kammer 16 gefangen und dort über den Umfang der Zylinderlauffläche 12 verteilt wird.

Die Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ölabstreifrings 25 nach F i g. 3, der in an sich bekannter Weise durch eine Schlauchfeder 26 an die Zylinderlauffläche 12 angedrückt wird, ermöglicht durch seine Ausführung mit geringen Wandstärken und die damit herbeigeführte geringe Biegesteifigkeit das Einfangen einer besonders großen ölmenge in seiner Kammer 27.

Die jeweils in Bewegungsrichtung vordere Seite des ölabstreifrings 25 kann unter Verbiegung von der Zylinderlauffläche 12 etwas abheben, ohne daß dadurch die in Bewegungsrichtung hinteren Bereiche des

Ölabstreifrings 25 ebenfalls merklich abgehoben würden.

Eine noch bessere Wirkung in dieser Hinsicht bietet die Ausführungsform eines erfindungsgemäßen ölabstreifrings 28 nach Fig.4. Der ölabstreifring 28 ist durch eine quer zur Bewegungsrichtung liegende Teilfuge 29 in zwei übereinanderliegende Teilstücke 30 und 31 aufgeteilt. Dadurch kann das jeweils in Bewegungsrichtung vordere Teilstück 30, 31 von der Zylinderlauffläche 12 abklappen, ohne daß dadurch die Anlage des in Bewegungsrichtung hinteren Teilstückes 31, 30 an der Zylinderlauffläche 12 beeinträchtigt wird.. In Fig.5 ist der ölabstreifring 28 in einer Ansicht entsprechend Fig.2 dargestellt, wobei in zur Darstellung in F i g. 2 analoger Weise eine mittlere Kammer 32 durch zwei Reihen von Vorsprüngen 33 bzw. 34 begrenzt ist. Um die für einen Transport des Öls in Umfangsrichtung entscheidende gegenseitige Lage der Vorsprünge 33 und 34 zu sichern, ist die Lage beider Teilstücke 30 und 31 beispielsweise mittels Bolzen 35 gesichert.

Die Bewegung des Schmieröls beispielsweise in der Kammer 16 des Ölabstreifrings 15 (F i g. 1 und 2) könnte behindert werden durch vom Kolbenring 13 nicht zurückgehaltenes Leckgas aus dem Brennraum. Um eine derartige nachteilige Behinderung zu vermeiden, sind an den Außenseiten 36, 37 des ölabstreifrings 15 mehrere am Umfang verteilte Ausnehmungen 38, 39 vorgesehen. Damit wird dem Leckgas ein Weg geringen Strömungswiderstands entlang dem Grund der den ölabstreifring 15 aufnehmenden Ringnut 14 im Kolben 10 und durch die Ausnehmungen 38 und 39 hindurch geboten.

Jede einen erfindungsgemäßen ölabstreifring in Umfangsrichtung teilende und mit 40 bezeichnete Stoßfuge (F i g. 2) ist schräg zur Bewegungsrichtung des Kolbens 10 so angeordnet, daß sie die innere Begrenzung der Wände 17, 18 der Kammer 16 jeweils im Bereich einer im wesentlichen in Bewegungsrichtung des Kolbens 10 verlaufenden Seitenfläche 21 eines Vorsprunges 19,20 verläßt. Dadurch wird, wie durch die Pfeile in F i g. 2 erkennbar wird, vermieden, daß das Schmieröl bei seiner Hin- und Herbewegung zwischer den Wänden 17, 18 der Kammer 16 durch die dabe auftretenden Trägheitskräfte unmittelbar in die öffnung der Stoßfuge 40 hineingepreßt wird und dadurch ar dieser Stelle in erheblichem Ausmaß aus der Kammei 16 abfließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. ölabstreifring für Hubkolbenmaschinen, insbesondere Hubkolben-Brennkraftmaschinen, mit Schmierung des Kolbens bzw. der Kolbenringe von der Kolbenunterseite her durch auf die Zylinderlauffläche auftreffendes öl, der in einer Ringnut des Kolbens angeordnet ist und schräg zur Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufende ölabstreif- und Verteilflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der ölabstreifring (15,25,28) eine in Bewegungsrichtung des Kolbens (10) mittlere, zur Zylinderlauffläche (12) hin offene Kammer (16) aufweist, die axial beidseitig durch mit sägezahnartigen Vorsprüngen (19, 20, 33, 34) versehene, an der Zylinderlauffläche (12) anliegende Wände (i7, 18) begrenzt ist, und daß jeder der in Umfangsrichtung nebeneinanderliegenden Vorsprünge (19,20,33,34) jeder Wand (17, 18) sich zur Kammer (16) hin verjüngend durch eine im wesentlichen in Bewegungsrichtung des Kolbens (10) verlaufende und durch eine dazu schräge Seitenfläche (21, 22) begrenzt ist, und die Vorsprünge (19, 20, 33, 34) beider Wände (17,18) mit ihren schrägen Seitenflächen (22) in gleicher Richtung des Ringumfangs zum Sägezahngrund abfallen und versetzt gegeneinander angeordnet sind.

2. ölabstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (19) der einen Wand (17) um etwa den halben Abstand (a) zweier benachbarter Vorsprünge (20 bzw. 19) gegen die Vorsprünge (20) der anderen Wand (18) in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind.

3. ölabstreifring nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkante zumindest der zum Kurbelraum hin gelegenen Wand (18) des ölabstreifrings (15) abgerundet ist.

4. ölabstreifring nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkante zumindest der zum Kurbelraum hin gelegenen Wand (18) zur Bildung eines sich nach außen erweiternden Ringspalts abgeflacht ist.

5. Ölabstreifring nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der ölabstreifring (28) mit einer im Bereich der Kammer (32) angeordneten und über den gesamten Umfang verlaufenden Teilfuge (29) versehen ist und die beiden übereinanderliegenden Teilstücke (30,31) des ölabstreifrings (28) gegen Verdrehen gesichert sind.

6. Ölabstreifring nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die dem Kurbelraum zugewandte Außenseite (36) des ölabstreifrings (15, 25, 28) mit mehreren am Umfang verteilten Ausnehmungen (38) versehen ist.

7. ölabstreifring nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stoßfuge (40) schräg zur Bewegungsrichtung des Kolbens (10) so angeordnet ist, daß sie die Innenseiten der Wände (17, 18) der Kammer (16) jeweils im Bereich der im wesentlichen in Bewegungsrichtung des Kolbens (10) verlaufenden Seitenfläche (21) eines Vorsprungs (19,20,33,34) verläßt.