DE2132312A1

DE2132312A1 - Kolbenring

Info

Publication number: DE2132312A1
Application number: DE19712132312
Authority: DE
Inventors: Brenneke Arthur Millikan
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1970-06-29
Filing date: 1971-06-29
Publication date: 1971-12-30
Also published as: DE2132312B2; FR2100007A5; GB1341260A; CA959511A; DE2132312C3; US3697090A; JPS5037803B1

Description

TRW INO., 23555 Euclid Avenue, Cleveland,Ohio 44117/V.St.A.

Unser Zeiohens T 1054

Kolbenring

Die Erfindung bezieht 3ich auf einen Kolbenring und insbesondere auf einen Kolbendiohtungsring für die zweite Hingnut eines Kolbens einer Brennkraftmaschine, wobei an diesem Kolbenring ein aus einem elastomeren Kunststoffmaterial bestehender Dichtungsring befestigt ist, der von einem in Umfangsrichtung ausdehnbaren, in Segmente unterteilten Metallring getragen ist«

Segmentartig unterteilte, in Umfangsrichtung ausdehnbare Metallringe, wie sie in der US-Patentsohrift 2 224 338 besohrieben werden, sind in ihrer Anwendung als ölabstreifringe in Brennkraftmaschinen beschränkt, da sie nicht in der Lage sind, eine Abdichtung gegen den Druck zu bewirken, der im Bereich des Dichtungsringes des Kolbens auftritt. Eine Abdichtung der Zwischenräume in derartigen Ringen mit Kunststoffmaterialien wird in der US-Patentsohrift 3 053 beschrieben. Ein derartiger Ring, dessen Zwischenräume abgedichtet sind, weist jedooh keine Kunststoffdiohtungsfläohe auf, die an der Zylinderwandung gleitet und dieser bekannte Ring ist nioht für eine Verwendung als Kompressionsring oder Kolbendiohtungsring vorgesehen·

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Gemäß der Erfindung iat ein aus einem elastomeren Kunststoffmaterial bestehender Ring vorgesehen, dar von" einem in Segmente unterteilten, in Umfangsrichtung ausdehnbaren Metallring getragen wird und an diesem befestigt ist, wobei dieser Ring als zweiter Kolbenabdichtungsring oder Kompressionsring in einer Brennkraftmaschine verwendet wird. Der erfindungsgemäße Kolbenabdichtungsring weist ein Umfangsband aus einem elastomeren Kunststoffmaterial auf, welches zur Zylinderwandung hinweist und welches eine Dichtungsoberfläche bildet· Das elastische Kunststoffmaterial wird von einem Metallring getragen und ist an diesem befestigt, wobei dieser Metallring die Anpassung des Kunststoff materials an die Zylinderwand nicht stört, jedoch gleichzeitig in Umfangsriohtung den Umfang des Kunststoffringes in eine gute Dichtungsanlage gegen die Zylindorwandung ausdehnt. Der Metallring verhindert ein Auspressen des Kunststoffmaterials bei den hohen Kompressionsbelastungen, die im Spalt zwisohen dem Zylinder und dem Kolben bei Brennkraftmaschinen mit hohen Kompressionen auftreten. Das elastomere Eunstatoffmaterial weist einen geringen Reibungskoeffizienten auf und ist ölbeständig und bei den Betriebstemperaturen der Brennkraftmaschine wärmebeständig und ferner gegen die Korrosionseinflüsse beständig, die in der Brennkraftmaschine herrsohen und dieses Material behält unter allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine seine Unversehrtheit bei. Das Kunststoff mate rial wird vorzugsweise in alle Hohlräume des in Segmente unterteilten, in Umfangsrichtung ausdehnbaren Metallringes eingespritzt und wird integral mit dem Metall verbunden.

Jedes elastomere Kunststoffmaterial, welches seine Unversehrtheit bei den Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine beibehält, kann verwendet werden einschließlieh, der polyolefinischen Polymere, vorzugsweise Fluorkohlenstoffe * wie beispielsweise Tetrafluoräthylen ("Teflon")» Chlor-

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trifluoräthylen (Kel-f), Yinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Vinylfluorid; ferner Polyamide, wie /beispielsweise Nylon, Silicone, wie beispielsweise ^wSilastic"(ein Produkt der .Dow Chemical Corporation) u· dgl.

Die erfindungsgemäßen Ringe weisen eine kontinuierliche Dichtungsbandoberflache aus einem elastomeren Stoff gegenüber der Zylinderwandung auf· Diese Oberfläche hat einen geringen Reibungskoeffizienten und paßt sich selbst an alle Zylinderunregelmäßigkeiten an, so daß ein Einlaufen der Brennkraftmaschine nicht erforderlich ist· Der in Segmente a unterteilte, in Uisfangs richtung ausdehnbare Metallring übt eine radiale Ausdehnungskraft auf den Kunststoffring aus und preßt diesen gegen die Zylinderwandung mit dem gewünsehten Dichtungsdruck. Der Ring trägt ferner das Kunststoffmaterial in.fester Weise, so daß dieses nicht in irgendeinen Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder hineingedrückt wird und derart, daß dieses Material ferner nicht in die Kolbennut hineingepreßt wird« Der Umfang des Metallringes liegt ebenfalls gegen die Zylinderwand zusammen mit dem Kunststoffring an, um mit diesem bei der Ausbildung der Dichtung zusammenzuwirken. Da dieser ling in Segmente unterteilt ist, kann sich dieser Ring ebenfalls leicht an die Zylinderwand anpassen. %

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

Pig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kolbendichtungsringes,

Pig. 2 eine vergrößerte perspektivische Schnittansicht des in Mg· 1 dargestellten Ringes, wobei in dieser Ansicht die Füllung aller Hohlräume des Metallringes ait dem Kunststoff gezeigt ist,

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Pig. 3 eine Schnittansicht eines Kolbens in einem Zylinder, wobei der in den Pig.'l und 2 dargestellte Ring in der zweiten Ringnut montiert ist, um einen Kolbendichtungsring zu bilden,

Pig. 4 eine schematische Ansicht einer .Vorrichtung zur Herstellung des in den Pig. I und.2 gezeigten Ringes,

Fig. 5 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie V-Y der Mg. 4,

Pig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Pig. 3, in der eine abgeänderte Ausführungsform des Kolbendichtringea für die. zweite Ringnut dargestellt ist,

Pig, 7 eine ähnliche Ansicht, wie Pig. 4, in der eine Vorrichtung zur Herstellung des in Pig. 6 dargestellten Ringes gezeigt ist,

Pig. 8 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie VIII-VIII der Pig. 7,

Pig. 9 eine Draufsicht auf einen ausgestanzten Metallstreifen,aus dem ein abgeänderter, in Umfangsrichtung ausdehnbarer Ring für eine weitere Ausführungsform der Erfindung hergestellt wird,

Pig.10 eine Kantenanaicht des in Pig« 9 dargestellten Streifens nach dem Umbiegen,

Pig.11 eine perspektivische Teilansicht des in Umfangsrichtung ausdehnbaren Ringes, der aus dem in den Pig. 9 und 10 dargestellten Streifen hergestellt ist,

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Hg, 12 eine Ansicht eines Kunststoff gefüllten Ringes, . der aus dem in Pig. 11 dargestellten Ring hergestellt ist,

Pig. 13 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie XIII-XIII der Pig. 12, wobei der Ring in- der zweiten Ringnut eines Kolbens gezeigt ist,

Pig.14 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ringes,

Pig. 15 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie XY-XV der Pig. 14, wobei der Ring in der zweiten Ringnut montiert ist

und

Pig. 16 eine grafische Darstellung, in der das Durchblaaverhalten eines erfindungsgemäßen Kolbendichtungsringes mit einem Standardkolbendichtungsring für die zweite Ringnut verglichen wird.

Der in den Pig. 1 bis 3 dargestellte Kolbenring 10 weist einen aus Stahlblech bestehenden, in Segmente unterteilten und in Umfangsrichtung ausdehnbaren Ring 11 mit U-Profil *

auf, der so ausgebildet sein kann, wie es beispielsweise ™ in der US-Patentschrift 2 224 338 beschrieben wird. Dieser Ring weist ferner einen aus einem elastomeren Kunststoff bestehenden Ring 12 auf, der vom Ring 11 eingeschlossen wird und der alle Hohlräume dieses Ringes ausfüllt. Der .

Ring 10 ist bei 13 gespalten und im Betrieb liegen die Stoßenden des Ringes gegeneinander an.

Der Ring 11 weist eine obere Reihe von in TJmfangsrichtung voneinander getrennten, radial sich erstreckenden Ringsegmenten 14 auf und eine untere Reihe von ähnlichen Segmenten 15, wobei diese Segmentreihen in paralleler Lage zu-

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einander und im axialen Abstand voneinander durch in axialer Richtung sieh erstreckende Stege 16 miteinander verbunden sind, die in ümfangsrichtung im Abstand voneinander um den inneren Umfang des Ringesraum angeordnet sind· Jedes Segment 14 und 15 weist zwei derartige Stege 16 auf, wobei sich jeder Steg von einem Segment in einer Reihe zu einem benachbarten Segment in der anderen Reihe erstreckt. Die Segmente in den beiden Reihen sind gegeneinander versetzt angeordnet und der radiale Zwischenraum 17 zwischen den Segmenten 14 der oberen Reihe ist in Umfangsrichtung gegenüber dem radialen Zwischenraum 18 zwischen den Segmenten 15 in der unteren Reihe versetzt.

Der Ring 11 weist einen nach außen offenen Kanal 19 und Zwischenräume 20 zwiscnen den Stegen 16 auf, wobei diese Zwischenräume 20 diesen Kanal zum Inneren des Ringes hin öffnen·

Der Kanal 19 und die Zwischenräume 20 sowie die Spalten 17 und 18 werden durch den Ring 12 aus einem elastomeren Kunststoff gefüllt und wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, weist dieser Ring eine zylindrische Umfangsdichtungsoberfläche zwischen den Umfangskanten 22 und 23 auf, die durch die Segmente 14 und 15 gebildet werden. Die Kunststoff ringfläche 21 schließt bündig mit den Kanten 22 und 23 ab. Wie in Fig. 2 gezeigt,. füllt der elastomere Stoff des Ringes 12 die Zwischenräume 20 und die Spalte 17 und 18 und ist praktisch in diesen Spalten und Zwischenräumen verkeilt und das Ringmaterial erstreckt sich bündig bis zu den oberen und unteren Oberflächen und der Rückwandung des Ringes 11.

Der Ring 12 aus dem elastomeren Kunststoff ist auf diese Weise im Ring 11 eingeschlossen und weist eine vollständig frei liegende äußere Umfangsflache 21 auf, welche die Diohtungs ober fläche bildet, wie es in Pig. 3 gezeigt ist· Der

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Kolben P gleitet in der Bohrung einea Zylinders C und weist eine obere Kompressionsringnut 24 auf und eine zweite Kompressionsringnut 25 und eine ölringnut 26. Ein üblicher, aus Gußeisen bestehender gespaltener Kompressionsring 27 sitzt in der oberen Nut 24. Der erfindungsgemäße Hing 10 sitzt in der zweiten Nut 25 und eine übliche ölabatreifringbaugruppe 28 ist in der Ölnut 26 vorgesehen. Die Baugruppe 28 weist dünne Abstreifringe 29 auf, die von einem Distanz-Expanterring 30 getragen werden.

Der Ring 10 in der zweiten Kompressionsringnut 25 des J Kolbens P ist höheren Temperaturen und größeren Druoken ausgesetzt, als der Ölring 28 in der Ringnut 26 und die Kunststoffkomponente 12 dieses Ringes 10 ist vollständig gegen eine Deformation oder ein Herauspressen geschützt und zwar entweder in dem Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder oder in die Ringnut. Der Schutz erfolgt mittels der Metallringkomponente 11. Die oberen und unteren Ringsegmente 14 und 15 dieser Metallringkompcnente 11 überbrücken den Spalt G zwischen dem Kolben und dem Zylinder und schützen auf diese Weise den Kunststoffring 12 gegen eine Verformung in diesen Spalt hinein. Diese Segmente 14 und 15 und die Verbindungsstege 16 der Ringkomponente 11 J verhindern eine Verformung des Kunststoffringes 12 in die Ringnut 25 hinein· Die Stoßenden des Ringes 10 liegen im Betrieb gegeneinander an und der Ring 10 ist in seiner Betriebslage zusammengedrückt, so daß der Metallbestandteil 11 des Ringes eine in Umfangsrichtung wirksame Expansionskraft auf den Kunststoffringbestandteil 12 ausübt· Dadurch wird die TJmfangsfläche 21 dieses Ringes in eine gute Dichtungsanlage gegen die Zylinderwand gedruckt. Da sowohl die Metallkomponente 11 als auch die Kunststoffkomponente 12 des Ringes 10 flexibel sind, kann sich die Dichtungsfläche 21 leicht an die Kontur der Zylinderbohrung anpassen und es wird eine wirksame Abdichtung erzielt, ohne

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daß ein Einlaufen des Motors erforderlich ist. Im allgemeinen muß der Kunststoff der Ringkomponente in der Lage sein_# Temperaturen über 230⁰C zu widerstehen, ohne daß der Kunststoff erweicht oder seine -Dichtungsfähigkeit verliert. Selbstverständlich muß der Kunststoffring auch ölbeständig aein und der Korrosionsatmosphäre in der Brennkraftmaschine •widerstehen. Da der Kunststoffring von dem Metallring umschlosaen -wird,- widersteht dieser Kunststoffring sehr hohen Durchblasdrucken.

Der Ring 10 wird vorzugsweise in einer Extrusionsvorrichtung 31 hergestellt, die in den Mg. 4 und 5 gezeigt ist. Die Vorrichtung 31 weist ein Zuführungsrohr 32 auf, in der eine Vors chubs ohne cke 33 angeordnet ist. Diese Vorschubschnecke drückt pulverisiertes Kunststoffmaterial durch eine öffnung 34 hindurch in einen Gleitkopf kanal 35 $ der derart bemessen und geformt ist, daß dieser die Metallkomponente 11 in aufrechter Lage aufnehmen kann, derart, daß die Ringsegmente 14 und 15 an den Seitenwandungen des Kanals gleiten und die Stege auf dem gekrümmten Boden des Kanals. Der Gleitkopf 35 bildet einen Tunnel, der mit dichtem Sitz die Ringkomponente 11 aufnimmt, wobei der Kanal 19 nach oben geöffnet ist, um das Kunststoffmaterial aus der Öffnung 34 aufzunehmen. Die Ringkomponente 11 kann in geeigneter Weise durch den Gleitkopf 35 mittels eines Vorschubrades 36 hindurchgeführt werden. Dieses Vorachubrad 36 weist Zähne 37 auf, die mit den Zwischenräumen 20 zwischen den Stegen 16 kämmen. Dieses Vorschubrad wird von einem Motor M angetrieben, wie es Pig. 4 zeigt.

Daa pulverisierte oder granulierte Kunststoffmaterial PM wird unter einem hohen Druck wie beispielsweise unter einem Druck von 210 - 350 Atü in den Kanal 19 dea Eingea 11 hineingepreßt, wenn der Ring durch den Gleitkopf 35 hindurohgeführt wird und dadurch wird der gesamte Kanal 19 sowie

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die Z-wischenräume 20 zwischen den Stegen 16 und die Eadialspalte 17 und 18 zwischen den Segmenten 14 und 15 gefüllt. Der mit Kunststoff gefüllte Hing 10 wird auf Temperaturen erhitzt, die diejenigen Temperaturen nicht übersteigen, denen der Hing vorher bei einer Temperbehandlung unterzogen wurde. Beispielsweise kann die Ringkomponente 11 aus einem Standardkolbenringstahl bestehen wie aus dem Stahl S.A.E. 1095 und dieser Ring wurde einer Temperbehandlung bei etwa 34O⁰C unterzogen. Der Kunststoffring kann bis zu dieser Temperatur erhitzt werden. Wenn die Kunststoffkomponente aus "Teflon" besteht, erfolgt ein Pestsintern des Füllma- (j terials bei Temperaturen oberhalb von 31O⁰C.

Im Fall von reinen thermoplastischen Kunststoffen kann das Kunststoffmaterial PM bei Verformungstemperatüren extrudiert werden, beispielsweise im Bereich von 260⁰C bis zu 33O⁰C. Die Vorschubsohnecke drückt den amorphen oder geschmolzenen Kunststoff durch die Öffnung 34 mit einem ausreichenden Druck, um das Pullen des Kanals 19 und aller Zwischenräume 17, 18 und 20 im Ring sicherzustellen. Die Form des Gleitkopfes 34 formt das Kunststoff material zur vorbestimmten Kontur des fertigen Kunststoffringes 12. Bei der in den Pig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform erstreckt sioh die Kontur des Kunststoffringes nicht über die Grenzen des Ringes 11 hinaus.

Eine abgeänderte Ausführungsform des Kunststoffgefüllten Ringes 10a ist in 3?ig. 6 dargestellt und bei diesem Ring kann der gleiohe Metallring 11 verwendet werden, wie beim ; Ring 10. Die Kunstatoffringkoinponente 12a erstreckt sioh jedoch über die Crenze des Metallringes 11 hinaus in Richtung dee inneren Umfanges dieses Ringea. Der abgeänderte Ring 10a arbeitet in der gleichen Weise wie der Ring 10 und wird in der zweiten Ringnut 25 dea Kolbens P verwendet, wie ββ in Pig. 6 dargestellt wird. Dieaer Ring weist jedooh

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eine innere Umfangsschicht 40 aus Kunststoff material auf, die sioh um den inneren Umfang des Ringes herum erstreckt. Der Ring 10a wird in dem gleichen Gleitkopf 31 ausgebildet, der in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist. Wie die Fig. 7 und 8 sseigen, weist jedoch dieser Gleitkopf 35a eine flache Bodenwandung 41 mit einer Nut 42 auf, die gegenüber der Öffnung 34 "beginnt, um eine Tasche zu bilden, die die Kontur der Bcdeckungsschicht 40 des Kunststoffringes ausbildet. Dadurch wird ein kontinuierlicher Ringabschnitt innerhalb des Umfanges des Metallringabschnittes 11 gebildet und dieser Abschnitt steht mit dem Kanal 19 dos Ringes durch die Zwischenräume 20 zwischen den Stegen 16 hindurch in Verbindung. Auf diese Weise wird der Kunststoffring 12a noch fester mit dem Metallring 11 als der Ring 12 verbunden.

Es sei bemerkt, daß Bindemittel verwendet werden können, um die Verankerung zwischen dem Metall und der Kunststoffkomponente der Ringe zu verbessern. Die Metallringkomponante kann vorher mit einem Bindemittel beschichtet sein, ehe sie in die Gleitkopfform 31 eingeführt wird.

Eine weitere abgeänderte Ausführungsform eines Ringes 10c ist in den Fig. 12 und 13 dargestellt. Dieser Ring 10c weist eine Metallringkomponente 50 auf, die unter der Kunststoffringkomponente 51 liegt und mit dieser verbunden ist. Die Ringkomponente 50 ist, wie Fig. 9 zeigt, aus einem Metallstreifen 52 herausgestanzt und zwar dadurch, daß eine Anzahl von kreisförmigen S tanz öffnungen 53 ausgebildet wird und daß Querschnitte 54 und Längsschnitte 55 und gekrümmte Schnitte 56 im Streifen ausgebildet werden. Die in Querrichtung verlaufenden Schnitte 54 weisen axial versetzte Enden 54a auf, die sich von den Schnitten 55 zu in Längsrichtung verlaufenden Schnitten 54b erstrecken, die ihrerseits in Schnitte 54c hinein verlaufen, welche in Querrichtung zu einem genuteten Abschnitt 57 verlaufen. Diese genuteten

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Abschnitte sind an ihren Böden miteinander verbunden und ea verbleibt ein dünner leicht brechbarer Abschnitt 58, der die Segmente 60 des Streifens zu beiden Seiten der Schnitte 54· verbindet.

Die gekrümmten Schnitte 56 münden in einen gemeinsamen Schnitt 61 hinein, der sich durch die gegenüberliegende Kante des Streifens 52 hindurch erstreckt. Biegelinien 62 sind parallel und im Abstand von den Schnitten 61 dargestellt. Diese Schnitte belassen einen Verbindungsfederabschnitt 63 zwischen den Segmenten 60. Die Stanzöffnungen 53 J dienen als Enden der Schnitte 55 und 56. Die Abschnitte der Streifen, die durch die Schnitte 56 und 61 und durch die Faltlinien 62 miteinander verbunden sind, bilden Zungen 64, die am besten aua den Pig. 10 und 11 zu erkennen sind.

Der Hing besteht aus den radialen Segmenten 60, die durch die Spalte 65 voneinander getrennt sind, welche durch die Schnitte 54 ausgebildet werden und duroh Soll-Bruohlinien 58 an den Enden dieser Schnitte. Diese Segmente 60 sind duroh Federstreifen 63 miteinander verbunden, die mit den Zungen 64 über die Biegelinien 62 verbunden sind. Es wird so ein in Umfangsrichtung ausdehnbarer Federring geschaffen, der radiale Segmente lediglich auf einer Seite aufweist, wobei sich Zungen axial von dieser Fläche aus erstrecken.

Der Hing 1Oo wird in der Weise hergestellt, daß der Kunststoffring 51 gegen die Segmente 60 geformt wird, wobei der Kunststoffring die Zungen 64 aufnimmt, wodurch Verankerungsglieder gebildet werden. Das Kunststoffmaterial strömt durch die öffnungen 53 in diesen Zungen und dadurch wird eine Verankerung erzielt.

Wie Pig. 13 zeigt, gleiten beim Ring 1Oo die Segmente 60 der Metallringkomponente 50 auf der Bodenwandung der Ringnut 25, -während sioh die Oberfläche des Kunststoffringea

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unterhalb der oberen Wandung dieser Nut befindet. Die Metallsegmente 60 der Ringkomponente 50 liegen unter dem Kunststoffring im Spalt G zwischen dem Kolben und dem Zylinder und.schützen den Kunststoff gegen ein Auspressen in diesen Spalt hinein unter der Einwirkung des Gasdruckes im Spalt oberhalb der Ringnut.25. Obwohl der Ring lOc eine Metallfläche und eine Kunststoffoberfläche hat, ist das Kunststoffmaterial gegen eine Verformung gesichert.

Ein weiteres abgeändertes Ausführungsbeispiel eines Ringes 1Od ist in den Fig. 14 itid 15 gezeigt. Zwei Metallringe 50 sind derart ineinander gesetzt, daß deren Zungen 64 so ineinander sitzen, daß axiale Distanzstüoke gebildet werden, wodurch eine Metallringkomponente 70 geschaffen wird, in der sandwichartig eine Kunststoffringkomponente 71 gebildet wird, wobei die Segmente 6o'die Seitenwandungon des Ringes bilden und wobei die Zungen 64 durch den Zwischenraum und durch den Kunststoff hindurch sich erstrecken. Der abgeänderte Ring 1Od ist ähnlich aufgebaut wie der Ring 10c, weist jedoch eine Metallbedeckung an der Oberseite des Kunststoffmaterials auf.

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung ist die Metallringkomponente in ümfangsrichtung ausdehnbar und drückt die Kunststoffringkomponente in eine konforme Anlage gegen die Zylinderwandung, so daß ein guter Dichtungsabschluß entsteht. Die Metallringkomponente schützt die Kunststoffkomponente gegen eine Verformung und gegen ein Auspressen,

In der grafischen Darstellung in Pig. 16 ist das Durchblasen in Kubik I"uss pro Stunde unter verschiedenen Drehzahl-und Belastungsbedingungen einer Brennkraftmaschine mit einem Kolben dargestellt, die ein Kompressionsverhältnis von 8:1 hat bei einer Zylinderbohrung von 3,8 Zoll und einem Kolbenhub von 3,75 Zoll. Es werden die leistung

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der erfindungsgeinäßen Ringe mit den Leistungen eines Standardgußeisenringes in der zweiten Nut unter gleichen Bedingungen verglichen. Mit WOT ist in dieser grafischen Darstellung der Betriebszustand mit weit geöffneter Drossel genieint. Die Tests wurden im gleichen Motor unter gleichen Bedingungen dargestellt und zwar mit gleichem erstem Kompressionsring und mit gleichem Ölring. Die zweite Ringnut des Kolbens wurde mit dem Standardgußeisenring für eine Prüfung ausgerüstet und dann mit dem Ring 10, der in den Fig. 1 "bis 3 dargestellt ist, für die. zweite Prüfung. Die Ergebnisse mit dem Standardring sind durch leeren Säulen veranschaulicht, während die Ergebnisse mit dem erfindungsgemäßen Ring durch gestrichelte Säulen veranschaulicht sind, die neben den leeren Säulen angeordnet sind. In jedem Fall.war das Durchblasen beim Standardring wesentlich größer als das Durchblasen, wenn der Kolben mit einem erfindungsgemäßen Ring ausgerüstet war.. '

Wie die grafische Darstellung zeigt, ist bei einer Drehzahl von 4000 ü/min bei weit geöffneter Drosselklappe das Durohblasen beim erfindungsgemäßen Ring weniger als die Hälfte des Durchblasens, das der bekannte Ring zuläßt. Bei einem Betriebszustand ohne Belastung bei einer Drehzahl von 3500 U/min beträgt das Durchblasen bei Verwendung des erfindungsgemäßen Ringes lediglich etwa ein Fünftel des Durohblasens bei Verwendung des bekannten Ringes.

Die Fig. 16 zeigt ganz deutlich, daß durch die erfindungsgemäßen Ringe das Durchblasen bei Brennkraftmaschinen ganz erheblich vermindert wird und dadurch wird eine Öloxydation vermindert und demzufolge eine Luftverschmutzung.

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Claims

Patentansprüche

Kolbenring, gekennzeichnet durch eine in Umfangsrichtung ausdehnbare Metallringkomponente und eine Ringkomponente aus einem elastomeren Kunatatoff, die an der Metallringkomponente befestigt ist und die eine Umfangadichtungaflache aufweist, welche an der Zylinderwandung gleitet,

2. Kolbenring für die zweite Ringnut einea Kolbens einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch einen in Umfangsriohtung ausdehnbaren Metallring und einen Ring aus einem elaatomeren Kunatatoff, der integral mit dem Metallring verbunden ist und der eine Umfangözylinderwandungsdichtungsoberfläche aufweist, die elastisch durch den Metallring vorgespannt ist, um sich konform an die Zylinderwandung anzulegen und an dieser zu gleiten.

3. Zusammengesetzter Teil-Kunststoffkompressionsring für Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch einen in Umfangsriohtung ausdehnbaren Metallring, der in Umfangsrichtung getrennte, radial sich erstreckende Segmente aufweist, einen aus einem elastomeren Kunststoff bestehenden Ring, der integral mit dem Metallring derart verbunden ist, daß die Segmente des Metallringes wenigstens eine radiale Pläche bilden und den Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder einer Brennkraftmaschine überbrücken, um den Kunststoff ring gegen eine Deformation zu sichern.

4-ä Zweiter Kolbendichtungaring für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch einen in Umfangsrichtung ausdehnbaren Metallring mit einem nach außen offenen U-Profil, der im axialen Abstand voneinander angeordnete, der Zylinderwandung gegenüberliegende Umfangskanten hat, einen aus einem elaatomeren Kunststoff bestehenden Ring, der den Kanal des

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Metallringea füllt und der fest mit dem Metallring verbunden ist und der eine Umfangsdichtungsoberfläche zwischen den Umfangakanten dea Metallringea aufweist, die an der Zylinderwandung gleitet.

5. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastomere Kunststoff aus der Gruppe ausgewählt iat, die Fluorkohlenstoff, aromatische Polyamide und Siliconharze umfaßt, welche ihre Eigenschaften unter Bedingungen aufrechterhalten, wie sie in Brennkraftmaschinen auftreten.

6. Kolbenring naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ' das elastomere Kunatatoffmaterial Polytetrafluoräthylen

7. Kolbenring naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ■ der Metallring in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete, radial sich erstreckende Segmente aufweist, die duroh in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete Stege am inneren Umfang des Binges miteinander verbunden sind, wobei das Kunststoffmaterial alle Hohlräume zwischen den Stegen und den Segmenten ausfüllt.

8. Kolbenring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß % sich der Kunststoffring über den inneren Umfang des Metallringes hinaus erstreokt.

9. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ketallringkomponente ein Hing mit U-Profil ist, der obere und untere Reihen von in Umfangsiichtung im Abstand voneinander angeordnete radiale Segmente aufweist, die durch aufrecht stehende Federschenkel miteinander verbunden sind, die um den inneren Umfang des Ringes herum im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die Kunststoffringkomponente den Kanal und die Zwischenräume zwischen den Segmenten und den Stegen vollständig füllt.

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10· Ring nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffringkomponente "bündig mit den äußeren Oberflächen der Metallringkomponente abschließt.

11· Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallringkompcnente in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete, radiale Segmente aufweist, die unter der Kunststoffringkcmponente liegen und daß diese Segmente nach oben sich erstreckende Zungen aufweisen, die im Kunststoffring eingebettet sind.

12. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallringkomponente zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete finger aufweist, welche obere und untere Hinge bilden und daß jeder Ring Zungen aufweist, der im Kunststoffring eingebettet ist.

13· Verfahren zur Herstellung von mit Kunststoff gefüllten Kolbenringen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Umfangsrichtung ausdehnbarer Metallring durch einen Tunnel hindurchgeführt wird, der derart bemessen und geformt ist, daß Kunsts toff material in die gewünschte Ringform gebracht und von dem Metallring gestützt wird, wobei formbarer Kunststoff in diesem Tunnel unter einem ausreichenden Druck eingefüllt wird, daß alle Hohlräume im Metall-

• . ring ausgefüllt werden.

14. Verfahren zur Herstellung eines mit Kunststoff gefüllten, in Umfangsrichtung ausdehnbaren Metallringes mit U-Profil, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Metallring durch einen Tunnel hindurchgeführt wird, der derart geformt ist, daß dieser den Ring mit dichtem Sitz aufnimmt, daß formbarer Kunststoff durch eine öffnung in den Kanal des Ringes im - Tunnel eingepreßt wird, um alle Hohlräume im Ring auszu-

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füllen, daß der gefüllte Ring -erhitzt wird, um das Kunststoffmaterial zu einer Ringkomponente zu formen, die eine Umfangsdiohtungsoberfläche in der Mündung des Kanals des Metallringea aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial im Tunnel derart eingeschlossen ist, daß dieses vom Metallring umhüllt wird.

16.. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoff material im Tunnel über den Kanal des Metall ringes hinaus gedrückt wird und so geformt wird, daß eine Kunststoffbescidchtung am inneren Umfang des Metallringes ausgebildet wird.

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