DE2133776C3

DE2133776C3 - Mehrteiliger Kolbenring für Hubkolben-Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2133776C3
Application number: DE19712133776
Authority: DE
Inventors: Onno Dipl.-Ing. 8900 Augsburg Syassen
Original assignee: Motoren Werke Mannheim AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1971-07-07
Filing date: 1971-07-07
Publication date: 1980-09-11
Also published as: FR2145226A5; DE2133776B2; JPS554221B1; DE2133776A1; GB1397642A; IT960923B

Description

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Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen Kolbenring gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiger aus der DE-PS 7 38 907 bekannter Kolbenring hat eine Einlage aus einem Metall mit größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als der *o zugehörige Kolben. Hierdurch wird aus der aus zwei Ringteilen mit L-förmigem Querschnitt bestehende Kolbenring stärker ausgedehnt, als der Kolben. Dies führt dazu, daß das Spiel zwischen Kolbenring und Kolbennut bei Last möglichst klein ist um das Absetzen von Ölkohle zu verhindern, während es beim anschließenden Abkühlen größer wird, um das Zusammenpressen etwa doch abgesetzter Rückstände zu verhindern.

Aus der GB-PS 7 24 936 ist ein mehrteiliger Kolbenring bekannt, bei dem es sich um einen so sogenannten Bimetallring handelt. Bei Betriebstemperatur wird die Anpreßkraft des Rings gegen die Zylinderlaufbüchse vergrößert, so daß die Olabstreifwirkung verbessert wird, während in kaltem Zustand die Olabstreifwirkung geringer ist.

Aus der DE-PS 7 40323 ist ein Kolbenring aus Gußeisen oder Stahl bekannt, der in seiner Lauffläche ein oder mehrere Einlagen aus einer Leichtmetallegierung aufweist, die verschleißfester ist als der Kolbenringwerkstoff. Diese Maßnahme dient der Reduzierung &o des Verschleißes in der Lauffläche des Kolbenrings.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenring gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so auszugestalten, daß seine Abdichtwirkung verbessert wird, ohne daß dadurch merkliche Nachteile «■"· hinsichtlich seiner Standzeit auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Patentanspruches 1 gelöst.

Da vor allem bei einem örtlichen Durchblasen im Bereich des Kolbenrings sehr hohe Temperaturen auftreten, wird besonders ausgeprägt im Vollastbereich mit dem zweiten Dichtring ein regulierender Effekt derart erzielt, daß an undichten Stellen eine verstärkte Anpressung dieses Dichtrings herbeigeführt wird. Jedoch wird ein übermäßiger Verschleiß des zweiten Dichtrings durch ein Abheben seiner Lauffläche von der Zylinderlauffläche zumindest im Bereich kleinerer Lasten der Brennkraftmaschine verhindert

Durch die Maßnahmen nach dem Patentanspruch 2 wird der Verschleiß und die Reibleistung des Kolbenrings weiter vermindert, da im allgemeinen nur jeweils ein Dichtring an der Zylinderlauffläche anliegt Durch die Maßnahmen nach dem Patentanspruch 3 kommt als zusätzlicher Vorteil der Umstand zum Tragen, daß immer dann, wenn die Brennkraftmaschine mit Spitzenlast gefahren wird, nur der zweite Dichtring mit der Zylinderlauffläche in Berührung ist und — bedingt durch die erheblich verkleinerte Lauffläche — die Reibleistung absinkt Damit kann bei Brennkraftmaschinen, deren Spitzenleistung nur in Ausnahmefällen gefordert wird, durch die Verminderung der Reibverluste eine Erhöhung der Maximalleistung erreicht werden. Insbesondere unter diesem Gesichtspunkt ist mit Vorteil speziell der zweite Dichtring an seiner Lauffläche mit einem an sich bekannten Material guter Gleiteigenschaften versehen.

Damit kann einerseits eine gute Gleitpaarung geschaffen und andererseits eine etwaige Einlagerung harter Fremdkörper und eine damit auftretende Schmirgelwirkung der Lauffläche insbesondere des zweiten Dichtrings weitgehend vermieden und damit die Standzeit erhöht werden. Wenn der erste Dichtring in üblicher Weise aus Stahl, Grauguß oder einer Leichtmetallegierung besteht, ist es vorteilhaft, daß der zweite Dichtring aus Polytetraflouräthylen besteht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kolbenrings bei kleiner Last der Brennkraftmaschine und

F i g. 2 den Kolbenring nach F i g. 1 bei Spitzenlast der Brennkraftmaschine.

In einem Zylinder einer Brennkraftmaschine, von dem nur die Zylinderlauffläche 1 in der Zeichnung angedeutet ist, arbeitet ein Kolben 2 dessen Achse A-A mit der des Zylinders zusammenfällt Im Kolben 2 ist wenigstens eine Ringnut 3 angeordnet, mit der die Lage eines mehrteiligen Kolbenrings in Richtung der Achse A-A gesichert ist. Ein erster Dichtring 4 wird durch die Vorspannung einer im Grund der Ringnut 3 angeordneten, über den Umfang des Kolbens 2 wellenförmig verlaufender Feder 5 in Richtung auf die Zylinderlauffläche 1 gepreßt Der mit einer Lauffläche 6 versehene erste Dichtring 4 trägt in einem in Richtung der Achse A-A mittleren Bereich einen zweiten Dichtring 7 in Form einer Einlage. Der zweite Dichtring 7 besteht aus einem Material mit gegenüber dem Material des ersten Dichtrings 4 stark erhöhter spezifischer Wärmeausdehnung.

In F i g. 1 sind die Verhältnisse bei niedriger Leistung der Brennkraftmaschine in zur Verdeutlichung übertriebener Weise dargestellt Der erste Dichtring 4 liegt mit seiner Lauffläche 6 an der Zylinderlauffläche 1 an, während der Dichtring 7 mit seiner Lauffläche 8 die Zylinderlauffläche 1 nicht berührt und dadurch keinem

Verschleiß ausgesetzt ist Bei erhöhter Leistung der Brennkraftmaschine oder Durchblaseerscheinungen, z. B. infolge von Verformungen, und somit erhöhtem eventuell nur örtlichem Wärmeeinfall voai Brennraum her schiebt sich die Lauffläche 8 des zweiten Dichtrings 7 in Richtung auf die Zylinderlauffläche 1 vor und wird gegen die Zylinderlauffläche 1 angedrückt Dadurch wiederum hebt die Lauffläche 6 des ersten Dichtnngs 4 von der Zylinderlauffläche 1 ab, wobei infolge der kleineren Bemessung der Lauffläche 8 des zweiten Dichtrings 7 die Reibleistung des Kolbenrings vermindert wird. Dieser Effekt tritt also auch insbesondere bei Spitzenlast der Brennkraftmaschine ein.

Insbesondere in Zonen am Umfang des Kolbenrings, in denen durch örtliche Undichtheiten Temperaturspitzen auftreten, wird eine entsprechend der erhöhten Anpreßkraft stark verbesserte Dichtwirkung erzielt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Mehrteiliger Kolbenring für Hubkolben-Brennkraftmaschinen mit einem ersten und einem zweiten Dichtring, wobei der zweite Dichtring aus einem ^ä Material von gegenüber dem Material des ersten Dichtrings erhöhter spezifischer Wärmeausdehnung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächen (6, 8) der Dichtringe (4, 7) in Richtung der Zylinderachse (A-A) nebeneinander angeordnet >° sind und daß die Dichtringe (4,7) so bemessen sind, daß zumindest bei dem bei kleinerer Last der Brennkraftmaschine herrschenden mittleren Wärmeeinfall die Lauffläche (8) des zweiten Dichtrings (7) radial innerhalb der Lauffläche (6) des ersten '5 Dichtrings (4) endet, zumindest bei einer den mittleren Wärmeeinfall bei Spitzenlast übersteigenden Wärmebelastung jedoch an die Zylinderlauffläche (1) angepreßt ist

2. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dichtring (7) sich an seiner der Zylinderlauffläche (1) abgewandten Seite gegen den ersten Dichtring (4) abstützt

3. Kolbenring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe (4, 7) so « bemessen sind, daß der zweite Dichtring (7) bereits bei einem bei Spitzenlast der Brennkraftmaschine herrschenden mittleren Wärmeeinfall mit einer gegenüber der Lauffläche (6) des ersten Dichtrings (4) kleineren Lauffläche (8) an der Zylinderlauffläche (1) anliegt.