DE2131694A1

DE2131694A1 - In Umfangsrichtung ausdehnbarer,einteiliger Kolbenring mit U-Profil

Info

Publication number: DE2131694A1
Application number: DE19712131694
Authority: DE
Inventors: Brenneke Arthur Millikan
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1970-06-25
Filing date: 1971-06-25
Publication date: 1971-12-30
Also published as: FR2099896A5; DE2131694C3; US3622166A; CA958442A; DE2131694B2

Description

TRV/ ISO,, 23 555 liuolid Avenue, Cleveland,Ohio 44117/V.St.A.

Unser Zeichen: T 1049

In Umfangarichtung auadehnbarer, einteiliger Kolbenring mit TJ-Profil

Die Erfindung betrifrt in TJmfangariclitung auaäehnbare, einteilige Kolbenringe und inabeaoüdere Ölabatreifringe mit U-Profil, die im axialen Abstand voneinander angeordnete Reihen von in Umfangariοhtung voneinander getrennten Segmenten aufv/eiaen, die integral miteinander über ein Peder- und Strebeiiayatem verbunden aind.

In Umfangariohtung ausdehnbare Ölabatreifringe mit U-Profil mit Veratärkungsatreben im Kanal dea U-Profils äind beispielav/eiae aua der US-Patentschrift 2 345 589 bekannt. Bei der Herateilung derartiger Ringe tritt jedoch ein großer Abfall an Metallband auf, aua dem die Ringe hergeatellt •werden und zwar durch die auageachnittenen Abachnitte und durch daa Kürzen der Streifenvtmd ea kann lediglich ein Segment bei einem Stanzhub hergestellt v/erden.

Gemäß der Erfindung wird der Abfall an Ringauagangamaterial auf ein Minimum herabge3etzt und die Notwendigkeit der Verkürzung der axialen Länge dea Ringauagangamateriala wird auage3ehaltet. Durch die Erfindung werden in Umfangarichtung auadehnbare Kolbenringe mit U-Profil geachaffen, deren Stego und Pederatreben weder gegeü den Zylinder noch gegen

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Gel.

die Ringnut anliefen, so daß diese Teile sich innerhalb dea Ringes frei verbiegen können. Der Ring weist keine umgekehrten Biegunger oder Faltungen auf und die gegen die Nutenwandung anliegenden Segmente des Ringes weisen eine maximale radiale Tiefe auf und bilden maximale, gegen die Zylinderwandung anliegende Umfangskanteη und zwar in Bezug auf die Menge des Ausgangsmaterials, welche zur Herateilung des Ringes verwendet wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dos erfindungsgemäßen Ringes ist eine obere Reihe von in Umfangariohtung voneinander getrennten, radial sich erstreckenden Segmenten vorgesehen und eine im axialen Abstand angeordnete untere Reihe von gleichen Segmenten, die gegenüber den oberen Segmenten versetzt sind. Jedes obere Segment ist mit einem benachbarten unteren Segment durch einen aufrecht stehenden, geneigten Steg verbunden. Eine Strebe erstreckt sioh von jeder Seite des Steges in den Kanalabschnitt zwischen den Segmenten, wobei die Strebe auf einer Seite des Steges axial zwei Segmente trägt und die Strebe an der anderen Seite des Steges trägt die nächst benachbarten beiden Segmente, so daß jedes Segment durch zwei Streben gegen ein axiales Zusammenpressen abgestützt ist. Die Streben weisen mittlere Aussparungen auf, die diese in obere und untere Pederfinger und aufrecht stehende Strebenabschnitte unterteilen, die die Federfinger verbinden. Die Strebe auf einer Seite eines Steges ist integral mit einem Ende des Steges und mit dem Segment am anderen Ende des Steges verbunden.

Ein Ende eines jeden Segmentes ist L-förmig ausgebildet, während das zugeordnete Ende des benachbarten Segmentes ausgespart ist, um den Kopf des"L" aufzunehmen. Duroh diese Anordnung wird ein radialer Spalt zwischen den Stegen mit einem versetzten äußeren Umfangaabschnitt ausgebildet.

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Ein Merkmal der Erfindung umfaßt die Ausbildiing eines Verbindungsabschnittes mit verminderter Dicke zwischen dem Boden der Aussparung und dem Ende dea Kopfes des "L'^ura die Kontinuität des Streifenmaterials während der Herstellung de3 Ringes zu wahren und um eine Soll-Bruchstelle auszubilden, um die Segmente während der gewünschten Heratellungsstufe voneinander zu trennen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist in der Verwendung von Streben an den Enden dea Ringes zu sehen, um Anschlagoder Stoßflächen zu bi7i.den, die es nicht ermöglichen, daß sich die Enden überlappen und die eine Vereinigung dieser Enden ermöglichen, um einen kontinuierlichen Ring zu bilden, falls dies erwünscht ist.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden« Es zeigen:

Pig, 1 eine Draufsicht auf einen erfindungagemäßen Kolbenring,

Pig« 2 eine vergrößerte Schnittansicht des in Pig. I dargestellten Ringes, der in einem Kolben montiert ist,

Pig. 3 eine teilweise perspektivische Darstellung des in Pig. I dargestellten Ringes, wobei Teile fortgebrochen sind, um die darunter liegenden Abschnitte darzustellen,

Pig. 4 eine schematische Torderansicht des in Pig. I dargestellten Ringes,

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Mg. 5 eine Draufsicht auf einen Abschnitt einea gestanzten Streifens aus Kolbenringmetall, wobei ein Rohling hergestellt "wird, der zur Herateilung des in Fig. 1 dargestellten Kolbenringes dient und

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht, wie Pig. 5» wobei der Zuschnitt in der zu einem U-Profil gefalteten Form gezeigt ist.

Der in Fig. 1 dargestellte Ring IO ist bei 11 gespalten und besteht aus einem oberen Ring von in Umfangsrichtung voneinander getrennten Segmenten 12 und einem unteren Ring von gleichen Segmenten 13. Schenkel 14 sind im Abstand voneinander um den inneren Umfang des Ringes herum vorgesehen und verbinden die Segmente in einem Ring mit den benachbarten Segmenten im anderen Ring und halten die Segmente im axialen Abstand. Dadurch wird ein nach außen offenes TJ-Profil 15 fcwiachen den Segmentringen ausgebildet. Verstärkungsstreben 16 erstrecken sich von beiden Seiten der Schenkel 14 in den Kanal 15 hinein und bilden Tragstreben, die ein axiales Zusammendrücken der oberen und unteren Ringsegmente 12 und 13 verhindern.

Die Segmente 12 und 13 sind an den Stößenden 11 des Ringes so geschnitten, daß die Streben 16 radiale Endwandungen des Ringes bilden und gegeneinander anliegen, wenn im Betrieb im Kolben der Ring zusammengedrückt wird, ·

j Bei der Darstellung in Fig. 2 sitzt der Ring 10 in der Öl- j ringnut 17 eines Kolbens P, der in einem Zylinder 0 einer j Brennkraftmaschine montiert ist. Die Ringnut 17 ist über j Bohrungen oder Schlitze 18 mit dem Inneren des Kolbens ver- j bunden, wie es bei ölringnuten üblich ist. Die oberen Segmente 12 des Ringes 10 in der Hut 17 gleiten an der oberen Seitenwandung der Nut und die unteren Segmente 13 gleiten

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an der unteren Seitenwandung der Hut. Die Unifangakanten der Segmente 12 "bilden eine obere Reibkante 19, die gegen die Zylinderwandung anliegt, während die Umfangakanten der Segmente 13 eine untere Reibkante 20 bilden, die an der Zylindervandung anliegt, Ea ist eine Strebe 16 dargestellt, die gegen die inneren Seiten der Segmente 12 und 13 anliegt, um diese in einer flachen radialen parallelen Lage zu halten. Ein Steg 14- ist am inneren Umfang des Ringea 10 dargestellt und dieser Steg verbindet die oberen und unteren Segmente 12 und 13 miteinander. Wenn im Betrieb der Ring 10 in der Nut 17 zusammengedrückt ist, so befindet sich der innere Umfang des Ringes im radialen Abstand nach außen vom Boden der Nut.

Wie Pig. 3 zeigt, sind die Segmente 12 durch radial sich erstreckende Schlitze 21 voneinander getrennt, die sich vom inneren Umfang des Ringes aus bis zu einem Umfangaschlitz 22 hin in der Nähe dea äußeren Umfanges des Ringes erstreckt. Daa äußere Ende dieses Umfangsschlitzea 22 ist mit dem äußeren Umfang des Ringes duroh einen radialen Schlitz 23 verbunden. Ein Ende eines jeden Segmentes L ist somit L-förmig ausgebildet und daa zugehörige Ende dea benachbarten Segmentes ist ausgespart, um die Basis dea "L" aufzunehmen.

Die unteren Segmente 13 sind in ähnlicher Weise duroh radiale Schlitze 24 voneinander getrennt, die sich vom inneren Umfang dea Ringes aus erstrecken und zwar bis zu einem in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz 25, der seinerseits in einem radialen Schlitz 26 endet, der zum äußeren Umfang dea Ringea hin verläuft* Ea sei bemerkt, daß hier die 1-förmigen Enden und die ausgesparten Enden umgekehrt sind, derart, daß die äußeren Schlitze 23 im oberen Segmentring 12 in Umfangariohtung gegenüber den Schlitzen 26 in d en unteren Segmenten 13 versetzt aind» Die Auabildung der

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L-förmigen Enden und der ausgesparten Enden an den Segmenten und die Versetzung dieser Enden in den oberen und unteren Segmenten ist wünschenswert, um eine bessere Abdichtung zwischen den Segmenten zu erzielen, wenn der Hing in Betrieb zusammengedrückt ist.

Wie Mg. 3 zeigt, 3ind die Stege 14 in Umfangsriohtung geneigt und erstrecken sich vom inneren Endabschnitt einea Segmentes 13 zum inneren Ende des nächst benachbarten oberen Segmentes 12 hin. Dadurch wird ein aufrecht stehender Steg geschaffen, der die Segmente miteinander verbindet, wobei die Segmente in dom einen Ring über die Segmente im anderen Ring verbunden sind«

Wie Fig. 3 zeigt, sind die Streben 16 paarweise auf jeder Seite dea Steges 14 angeordnet. Eine Strebe 16 eines jeden Paares ist mit dem unteren Ende des Steges 14 und mit dem inneren TJmfangsabschnitt des oberen Segmentes 12 verbunden, während die andere Strebe 16 eines jeden Paares mit dem gegenüberliegenden oberen Ende des Steges 14 und mit der inneren Umfangskante des Linteren Segmentes 13 verbunden ist.

Wie Pig. 4 zeigt, liegen die Schlitze 23 auf einer Seite des Steges 14, v/ährend die Schlitze 26 auf der gegenüberliegenden Seite des Steges liegt und die Streben 16 eines jeden Paares umfassen die Schlitze 23 und 26. Diese Streben erstrecken sich nicht bis zur äußeren Umfangskante 19 hin und enden radial innerhalb dieser Umfangskanten, wie ea deutlich Fig. 3 zeigt.

Eine weitere Erläuterung des Ringaufbauea ergibt sich aua einer Beschreibung der Zuschnitte, die· in den Fig. 5 und 6 gezeigt sind, aua denen der Ring gebildet wird.

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Wie Pig. 5 zeigt, 'wird ein Streifen aus einem Kolbenl-ingmetallmaterial 27 gestanzt oder geschnitten, um eine erste Reihe von in axialem Atatand voneinander angeordneten länglichen Öffnungen ^8 auszubilden und um eine 'aweite ähniiohe Reihe 29 im Abstand von der ersten Reihe auszubilden. Zwischen den Öffnungsreihen 28 und 29 wird eine mittlere Heine von Öffnungen 30 ausgestanzt. Diese Öffnungen sind paarweise ausgebildet und weisen abgerundete äuasere Enden 30a und diagonale innere Enden 30b auf. Der Streifen wird diagonal bei 31 und 32 geschnitten, wobei diese Schnitte mit den geneigten Kanten 30b der Öffnungen 30 zusammenfallen. Die Schnitte 31 gehen in einen querverlaufenden Schnitt 33 auf einer Seite des Streifens über, während die Schnitte 32 in einen Schnitt 34 an der anderen Seite des Streifens übergehen. Der Schnitt 33 führt zu einem Längsschnitt 35» der aich nach links im Streifen erstreckt und der in einen querverlaufenden Schnitt 36, der zur Seitenkante des Streifens hin verläuft, endet. Der Schnitt 34- geht in einen Längsschnitt 37 Über, der aich im Streifen nach rechts erstreckt und dieser Schnitt endet in einem querverlaufenden Schnitt 38 an der gegenüberliegenden Seite des Streifens. Diese Schnitte trennen die oben beschriebenen Segmente 12 und 13 und die Stege 14 ab. Der Streifen weist ferner querverlaufende zentrale Schnitte 39 auf und parallele Längsschnitte 40, die sich von den Enden der Schnitte 39 in die gestanzten Öffnungen 28 und 29 hinein erstrecken. Diese Schnitte trennen die Streben 16 ab und es ist zu erkennen, daß diese Streben 16 zu beiden Seiten der Schenkel 14 liegen, wobei die Streben auf der linken Seite der Schenkel mit den unteren Seitenenden der Schenkel verbunden sind und wobei die Streben auf den rechten Seiten der Stege mit den oberen Seitenenden dieaer Stege verbunden sind.

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Der Zuschnitt 27 wird dann aua dem in Fig. 5 dargestellten flachen Zustand zu einem U-Profil geformt, welches in Pig. 6 dargestellt ist und zwar dadurch, daß der Streifen längs der Faltlinie A und B, die' in Pig, 5 dargestellt sind, umgebogen wird. Die Streben werden dann in den Profilkanal hineingebogen, indem man diese Streben längs der Faltlinien G und D, die in Fig. 5 dargestellt sind, verbiegt.

Falls gewünscht, können die Schnitte 36 und 38 nicht vollständig durch den Streifen 27 hindurch verlaufen, so daß geschwächte Soll-Bruchstellen verbleiben, die leicht gebrochen werden können, nachdem der Zuschnitt gefaltet, aufgewickelt und gehärtet ist.

Die ausgestanzten Abschnitte 30 dea Zuschnittes unterteilen die Streben 16 in obere und untere Fingerabschnitte 16a, die durch einen aufrecht verlaufenden Strebenabschnitt 16b miteinander verbunden sind. Die ausgestanzten Öffnungen 28 und 29 trennen die Finger 16a von den Segmenten 12 und 13.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß duroh die Erfindung ein einteiliger, in Umfangsrichtung ausdehnbarer, gespalteter Ölabstreifring mit U-Profil geschaffen wird, der Verstärkungsstreben im Profilkanal aufweist und bei dem an den Stoßenden Anschlagoberflächen gebildet sind, die ein Überlappen der Enden in der Ringnut verhindern, Der Ring weist ein Federsystem unabhängig von den Beruhrungsoberflächen des Ringes entweder mit der Ringnut oder der Zylinderwandung auf und bei dem erfindungsgemäßen Ring wird praktisch daa gesamte Ausgang3material,aus dem der Ring hergestellt ist, verwendet, ohne daß dieses Material verkürzt werden muß. Die Stoßenden des Ringes können miteinander versohweißt oder in anderer V/eise aneinander befestigt werden, falls es gewünscht ist, einen kontinuierlichen Ring herzustellen. 109853/1369

Claims

— O _ Patentansprüche

1.Jin Umfangsrichtung ausdehnbarer, einteiliger Ölabstreif- ^- ring mit U-Profil für Kolben, gekennzeichnet durch einen Metallstreifen, der zu einem nach außen offenen U-Profil gefaltet ist, welches im axialen Abstand voneinander angeordnete Umfangsreibkanten aufweist, wobei dieser Ring in. Umfangariohtung voneinander getrennte obere und untere Segmente aufweist, die durch geneigte Federstege an im Abotand voneinander angeordneten Stellen um den inneren Umfang dea Ringes herum verbunden aind, wobei Streben auf jeder Seite eines jeden Steges in den Kanal hineingefaltet sind, welche die Segmente tragen und wobei dieser Ring gespalten ist und an den Stoßstellen Streben aufweist, die Stoßoberflächen bilden, um ein Überlappen der Enden dea •. Ringes zu verhindern.

2. In Umfangsrichtung ausdehnbarer Ölabstreifring, gekennzeichnet durch ein Federsystem, welches Heine Teile aufweist, die gegen die Ringnut oder die Zylindorwandung während des Betriebes in einem Kolben anliegen, wobei der Ring ein gespaltener Blechmetallring ist, der ein nach außen offenes U-Profil aufweist und wobei dieser Ring eine obere Reihe von in Umfangsrichtung voneinander getrennten, radial sich erstreckenden Segmenten aufweist und eine.untere Reihe von in Umfangsrichtung voneinander getrennten, radial sich erstreckenden Segmenten, wobei diese Reihe im axialen Abstand voneinander radial zueinander verlaufen und wobei aufrecht stehende Federstege an im Abstand voneinander angeordneten Stellen um den inneren Umfang des Ringes herum angeordnet sind und wobei das untere Ende eines jeden Steges mit einem unteren Segment an einem Umfangsende dieses Segmentes verbunden ist und das obere Ende mit dem nächst benachbarten oberen Segment am Umfangsende dieses Segmentes und wobei die Streben zu beiden Seiten eines jeden Steges sich vom Steg in den Kanal

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hinein erstrecken und gegen die oberen und unteren Segmente anliegen, xxm diese gegen ein axiales Zusammendrücken abzustützen.

3. Einatückiger, gespaltener in Umfangsrichtung auadehnbarer Ölabstreifrin mit U-Profil für Kolben, gekennzeichnet durch eine obere Reihe von in Umfangarichtung voneinander getrennten radial sich erstreckenden Segmenten, eine untere Reihe von in Umfangsrichtung voneinander getrennten, radial sich erstreckenden Segmenten, wobei die Segmente in der oberen und unteren Reihe zueinander passende I-förmige und ausgesparte Umfangeenden derart aufweisen, daß die I-förmigen Enden in der oberen Reihe entgegengesetzt zu den I-förmigen Enden in der unteren Reihe vsrlaufen, um die Spalte zwischen den Segmenten in der oberen und in der unteren Reihe gegenseitig zu versetzen und wobei die obere und die untere Reihe durch aufrecht verlaufende geneigte Stege an dem inneren Umfang des Ringes miteinander verbunden sind, wobei jeder Steg ein unteres Segment mit dem nächst benachbarten in Umfangsrichtung versetzten oberen Segment verbindet und wobei Streben sich von den Stegen zwischen den oberen und unteren Segmenten hinein erstrecken, um diese Segmente gegen ein axiales Zusammendrücken abzustützen.

4. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Strebe obere und untere Fingerabschnitte aufweist, die durch einen aufrecht verlaufenden Strebenabschnitt verbunden sind, der gegen die oberen und unteren Segmente anliegt.

5. Kolbenring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende eines jeden Steges mit dem unteren Ende einer Strebe verbunden ist und daß das obere Ende dieser Strebe mit dem nächst benachbarten oberen Segment verbunden ist.

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6. Kolbenring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steg zwei Streben aufweist, die radial vom Steg in den Kanal zwischen die oberen und unteren Segmente hinein gefaltet sind.

7. Kolbenring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus einem kontinuierlichen Metallatreifen hergestellt ist, aus dem lediglich kleine Öffnungen herausgeatanzt sind.

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