DE2429977A1 - Kolben- und abstreifringanordnung - Google Patents

Kolben- und abstreifringanordnung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolben- und Abstreifringanordnung« die sich in einem Zylinder verschiebt« wobei der Kolben zumindest eine den Abstreifring aufnehmende Nut aufweist«
Die Kolben von Motoren und Kompressoren oder anderen Maschinen« die sich in einem Zylinder verschieben« weisen allgemein einen Abstreifring auf« der in einer Nut des Kolbens angeordnet ist und dessen Hauptaufgabe darin besteht« den Übertritt von Ol zwischen dem Kurbelgehäuse und der Arbeitskammer des Kolbens zu begrenzen.
Wahrend jedes Hubes des Kolbens streift der Abstreifring das Ol auf den Zylinderwänden ab und führt es über das Spiel zwischen den benachbarten Flächen des Abstreifringes und seiner Nut« die sich auf der Seite befindet« auf die hin sich der Kolben verschiebt« und dann über allgemein am Boden der Nut angeordnete Offnungen« die durch den hohlen Körper des Kolbens in das Kurbelgehäuse münden« in dieses Kurbelgehäuse zurück»
Während jedes Hubes wird der Rüoklaufkreis des Ols durch die Wirkung des Druckes des Kolbens auf den Abstreifring bis zu dem
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Zeitpunkt geöffnet, zu dem während der zweiten Hälfte des Hubes die Trägheitskraft den Abstreifring gegen die Fläche der Abstreif> ringnut drttokt, die auf der Seite liegt« auf die hin sich der Kolben verschiebt»
Der Rücklaufkreis des Öls wird dann unterbrochen und der Abstreife ring sammelt bei jedem der Totpunkte gegen die Vorderfläche seiner Bewegung und gegen den Zylinder einen Wulst des abgestreiften Öls an, das aus dem vorstehend genannten Umlaufkreis entweicht»
Bei einem Motor ist der auf diese Weise am oberen Totpunkt abgelagerte ölwulst ein wesentlicher Teil des Ölverbrauchs ο
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Ölverlust durch eine geeignete Ausbildung der Kolben= und Abstreifringanordnung zumindest weitgehend zu beseitigen«
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Kolben= und Abstreifring = anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Hohlraum in dem Kolben In der Nähe der Abstreife lippe des Abstreifringes* die dem Kurbelgehäuse entgegengesetzt ist» derart angeordnet ist, daß einerseits ein Vorrat ohne Ab» laufmöglichkeit fUr eine Flüssigkeit, die einer Anziehungskraft in Richtung auf den oberen Totpunkt ausgesetzt ist., gebildet wird und andererseits sich eine Zusammenwirkung mit dieser Abstreiflippe des Abstreifringes und mit dem Zylinder mit Hilfe einer ölfanglippe ergibt, die in der Nähe der Abstreiflippe angeordnet 1st, wobei der Hohlraum direkt mit dem Kurbelgehäuse durch einen Durchlaß zwischen den benachbarten Flächen des Abstreifringes und der Nut auf der Seite des oberen Totpunktes verbunden ist·
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anordnung wird der gesamte oder ein Teil des ölwulstes am oberen Totpunkt in dem Hohlraum in dem Kolben aufgefangen, der am Eingang des Rücklauf kreises angeordnet ist wobei diese ölmenga in dem Hohlraum bis 2ur erneuten öffnung des Rücklaufkreises verbleibt, wodurch sich eine beträchtliche Verringerung des Ölverbrauchs ergibt*
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Weitere vorteilhafte Auegestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprttehen0
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dar= gestellten AusfUhrungsbeispielen noch näher erläuterte
In der Zeichnung zeigen:
Figo 1 einen axialen Teilschnitt einer ersten AusfUhrungs= form der Kolben= und Abstreifringanordnung;
Figo 2 eine entsprechende Ansicht einer weiteren AusfUhrungsform der Kolben= und Abstreifringanordnung.
In Figo 1 int ein Kolben 101 dargestellt« der sich in einem Zylin= der 102 verschiebt und der eine Nut 103 ?U? einen Abstreifring aufweist* die mit dem Kurbelgehäuse durch den Hohlraum 104 des Kolbens 101 mit Hilfe von öffnungen 105 in Verbindung steht»
Der Abstreii'ring 106 1st von bekannter Art« seine Abstreiflippe 107 auf der dem Kurbelgehäuse entgegengesetzten Seite ist jedoch vorzugsweise ein spitzer Winkel.
Der Kolben weist am Umfang der oberen Fläche 108 seiner Nut einen Hohlraum auP5 der durch ein« kreisförmige Auskehlung 1Ö9 gebildet ISt5 die mit einer Umfangslippe 110 versehen isti, die Vorzugs-= weise einen spitzen Winkel bildet« der in der Nähe der Abstreife lippe 107 ναύ des Zylinders 102 angeordnet ist.
Diese Auskenlung 109 steht mit der oberen Fläche der Nut Über eine Abrundiing 111 in Verbindung» Vorzugsweise weist der Hohl» raum 109 eine noch weiter vertiefte Zone 112 auf« die soweit wie möglich von dem Zylinder entfernt isto
Zwischen der Nut 103 und dem Kurbelgehäuse weist der Kolben einen Zwischenraum 113 auf. der einerseits mit der Kolbenschtlrze durch eine .form von Verbindung 114 verbunden ist* die für den
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dynamischen Antrieb des Öle aus dem Zwischenraum 113 in ^as Spiel 115 zwisohen dem Kolben und dem Zylinder während der Hubrichtung in Richtung auf den oberen Totpunkt günstig ist und anderer= seits mit der kurbelgehäuseseitigen Fläche der Nut durch eine Ab» rundung II6 verbunden ist.
Figo 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Kolben« und Abstreifringanordnung nach pig. 1, bei der sich ein Kolben 201 in einem Zylinder 202 verschiebto Aus Figo 2 ist die Nut 205 des Abstreifringes 206 zu erkennen= Der Kolben 201 weist einen Hohlraum auf« der durch eine der Auskehlung 109 entsprechende ring» förmige Auskehlung 209 und eine Umfangslippe 210 gebildet ist, die der Umfangslippe 110 entspricht β Diese Ausführungsform der Anordnung ist durch mehrere Maßnahmen vervollständigt^ die zusammen oder getrennt verwendet werden können:
Der Abstreifring 206 weist auf der dem Kurbelgehäuse entgegengesetzten Seite eine Lippe 220 auf« die mit einer Abschrägung 221 versehen ist* die das während der Aufwärts» hübe des Kolbens abgestreifte öl in die Zone 222 des Hohlraumes 209 leitet« wo es nicht mehr in Berührung mit dem Zylinder steht.
Die umfangslippe 210 ist in der NÜhe der Abstreiflippe und des Zylinders 202 angeordnetα
Die benachbarten Teile 208 der oberen Fläche der Nut und des Abstreifringes sind geneigt. Ihre Neigung in Richtung der Achse des Kolbens ist zum Kurbelgehäuse des Motors hin gerichtete
Abrundungen 211« 223« 224 und 2l6 sind an dem Kolben 201 und dem Abs treif ring 206 vorgesehen« um den Durchgang von Flüssigkeiten in dem Ablaufkreis zu verbessern« der zwisohen dem Hohlraum 209 und dem Spiel 215 zwischen dem Zylinder und der Kolbenschürze gebildet ist.
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Dl® Kammer 2IJ und die Verbindung 214 mit dem Spiel 215 zwischen dem Zylinder und dem Kolben entsprechen den Anordnungen 113* 114- bzw0 115 nach Fig. Io
Die Nut 205 weist keine Verbindungsöffnung mit dem Hohl= raum 204 des Kolbenkörpers auf s sondern die dauernde Verbindung zwischen dem Boden der Nut 203 und dem Kurbelgehäuse ist im Fall dieses AusfUhrungsbeispiels durch Offnungen oder radiale Auskehlungen 225 sichergestellt^ die in dem Abstreifring 206 dargestellt sind s die jedoch genausogut in der Ringnut des Kolbens angeordnet sein können0
Die Wirkungsweise der AusfUhrungsform nach Figo 1 ist folgendes Während der ersten Hälfte des Aufwärtshubes des Kolbens vom un~ t©ren Totpunkt zum oberen Totpunkt wird der Abstreifring 106 gegen di® kurbelgehäuseseltige Wand seiner Nut durch Effekte angedrückt^ die sich aus der Reibung des Abstreifringes gegen den Zylinder und aus der Trägheitskraft ergeben»
Ausgehend von der Mitte des Hubes kehrt sich die Trägheitskraft um und wenn sie einen Wert erreicht« der die Reibung übersteigt* wird der Abstreifring ΙΟβ gegen die verbrennungsseitige Wand 108 der Nut angelegt.„
Entsprechend ergibt sich während des ersten Teils des Hubes eine Berührung der benachbarten Flächen 117 der Nut und des Abstreife ringes während ein Abstand zwischen den benachbarten Teilen 108 d@r Flächen der Nut und des Absteelfiunges besteht o Das von der Lippe
107 des Abstreifringes 106 von dem Zylinder 102 abgestreifte öl verläuft durch den geöffneten Abstand zwischen den Flächen
108 und kehrt entlang des Pfeiles fl zum Kurbelgehäuse zurück»
Während des zweiten Teils des Hubes des Kolbens 1st dieser Kreis durch die Berührung der Flächen 108 verschlossen* wie dies in Fig» 1 gezeigt ist,und bis zum oberen Totpunkt streift die obere
< O/ U
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Lippe des Abstreifringes 107 das Ol vom Zylinder ab und bildet mit diesem Ol einen Wulst» der sich In Berührung mit der oberen Fläche des Abstreifringes und dem Zylinder ausbildet 0 Beim darauffolgenden Hub des Kolbens» der vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt abwärts gerichtet ist, wird der auf diese Welse abgelagerte ölwulst vollständig oder teilweise von der Lippe 110 des Kolbens eingefangen und durch die Trägheitskraft in den Boden 112 des kreisförmigen Hohlraumes 109 eingeführt„
Entsprechend bleibt der Olwulst nicht an dem Zylinder und wird nicht» wie dies beim normalen Motor der Fall ist» durch den oder die Verdichtungsringe aufgefangen* die zwischen dem Abstreifring und der Verbrennungskammer angeordnet sindo
Ausgehend von der folgenden Hälfte dieses Abwärtshubes vom Totpunkt zum unteren Totpunkt kehrt sioh die Trägheitskraft er= neut um ο Vom Beginn dieser Umkehrung an wird das in den Boden des Hohlraumes 109 eingeführte Ol gegen die obere Fläche des Ab= Streifringes bewegt und danxu~~weil die Trägheitskraft die Reibung des Segmentes gegen den Zylinder übersteigt und der Abstreifring 106 gegen die untere Fläche seiner Nut angelegt 1st» so daß der Abstand 108 geöffnet ist» das Ol entlang des Pfeiles fl In Richtung auf das Kurbelgehäuse abgegeben.
Der Abstreifring 206 nach Flg. 2 weist die gleiche Wirkungswelse wie der nach FIg0 1 auf» seine Wirksamkeit ist Jedoch durch die speziellen Ausgestaltungen vergrößert.
Die Lippe 220» die mit der Abschrägung 221-versehen ists verhindert die Ausbildung des ölwulstes an dem Zylinder» so daß sie den Wirkungsgrad der Ansammlung des Öls in dem Hohlraum 209 vergrößert.
Die Neigung der benachbarten Flächen 208 des Abstreifringes und der Nut vergrößert durch die Wirkung der Trägheitskraft die Bewegung des auf die obere Fläche des Abstreifringes 208 aufge brachten Ols in Richtung auf den Boden der Nut 203°
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Während des ersten Teils der Aufwärtshübe wird der dynamische Saugeffekt auf Grund der Reibung in dem Spiel 215 in der Kammer 215 durch die Form 214 des Kolbens verstärkt und die Saugwirkung wird zwangsweise bis zum Hohlraum 222 übertragene Diese Saugwirkung beschleunigt den Rücklauf des von der Lippe 220 abgestreiften Öls entlang des Weges des Pfeils f2.zum Kurbelgehäuse»
Die Abrundungen 2H* 2239 224 s 216 verbessern noch die Bewegung des Öls entlang des Weges des Pfeils f2o
Entspreahend fangen die Ausführungsformen der Kolben= und Ab= streifringanordnung bei Jedem Hub den gesamten oder einen Teil des ölwulstes auf* der sich oberhalb des Abstreifringes während der letzten Phase des Aufwärtshubes des Kolbens bildet und führen dieses öl dann während des Abwärtshubes in den Kolben ein^ bis zu dam Zeitpunkt« zu dem sich die Trägheitskraft umkehrt.» worauf dieses öl in das Kurbelgehäuse zurückgebracht wirdo Hierdurch ergibt sich eine beträchtliche Begrenzung des ölverbrauohes der Kolben- und Abstreifringanordnung* die sich in einem Zylinder verschiebtο
Die erfindungsgemäße Anordnung kann bei bestimmten Motoren sogar so wirkungsvoll sein« daß die Schmierung des oberen Teils des Kolbens beeinträchtigt wirdo In diesem Fall kann man den Verbrauch auf einen optimalen Wert einstellen« indem einige der Verbesserungen fortgelassen oder abgeschwächt werden« beispielsweise dadurch, daß eine Abrundung oder Abschrägung anstelle des spitzen Winkels der Abstreiflippe 107 oder 207 des Abstreifringes oder an der Auffanglippe Uo oder 210 des Kolbens vorgesehen wird*
Patentansprüche 8
ο/ ο
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Claims (1)

  1. Patentansprüche s
    ί lo/ Kolben- und Abstreifringanordnung» die sich in einem Zylinder verschiebt, wobei der Kolben zumindest eine einen Abstreifring aufnehmende Nut aufweist* dadurch gekennzeichnet* daß ein Hohlraum (109, 209) in dem Kolben an einer unmittelbar der dem Kurbelgehäuse entgegengesetzten Abstreiflippe (ΐθγ,; 207) des Abstreifringes benachbarten Stelle angeordnet ist« daß dieser Hohlraum derart vorgesehen ist* daß er einerseits einen Vorrat ohne Ausgang für eine einer Anziehungskraft in Richtung auf den oberen Totpunkt unterworfenen Flüssigkeit bildet und daß er andererseits mit der genannten Abstreiflippe des Abstreifringes und dem Zylinder (102« 202) mit Hilfe einer öl= auffanglippe (HO, 210) zusammenarbeitet* die in der Nähe der Abstreiflippe und des Zylinders angeordnet ist und daß dieser Hohlraum direkt mit dem Kurbelgehäuse durch den Abstand (108p
    208) zwischen den benachbarten Flächen des Abstreifringes und der Nut auf der Seite des oberen Totpunktes in Verbindung steht»
    2„ Kolben= und Abstreifringanordnung nach Anspruch I9 dadurch gekennzeichnet« daß der Hohlraum durch eine ringförmige Auskehlung (109, 209) gebildet ist.
    ο Kolben- und Abstreifringanordnung nach Anspruch Z8 dadurch gekennzeichnet« daß der Boden (112, 212) der kreisringförmigen Auskehlung so weit wie möglich von dem Zy= linder entfernt 1st* wie dies die Breite der Auskehlung (109^
    209) gestattet«,
    ο Kolben= und Abstreifringanordnung nach einem der vorhergehen= den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum mit dem Zwischenraum zwischen den benachbarten oberen Flächen des Abstreifringes und der Nut über eine Abrundung (ill» 2il) verbunden ist»
    409883/1008 o/c
    Kolben» und Abstreifringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet* daß die obere Abstrelflippe (207) des Abstreifringes eine Nase (220)· aufweis tfl deren Innenfläche (221) kegeis tumpfförmig und gegen die Achse des Kolbens in Richtung auf das Kurbelgehäuse ausge= richtet ist»
    ο Kolben» und Abstreifringanordnung nach Anspruoh 5* dadurch gekennzeichnet* daß der kleine Durchmesser des Kegelstumpfes (221) der Innenfläche der Nase des Abstreifringes kleiner 1st als der Durchmesser der ölauffangllppe (210) des Kolbens o
    ο Kolben» und Abstreifringanordnung nach einem der vorhergehen» den Ansprüche* dadurch gekennzei ohne t , daß die benachbarten Teile (208) der oberen Flächen des Abstreifringes und der Nut im wesentlichen parallele Neigungen aufweisen* die In Richtung auf die Achse des Kolbens unter die Ebene der oberen Fläche des Äbstrelfringes und der Nut gerichtet sind»
    ο Kolben» und Abstreifringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche* dadurch gekennzeichnet* daß der Boden der Nut (203) keine Verbindung mit dem Innenraum des Kolbens aufweist jedoch mit dem Zwischenraum (215) zwischen dem Zylinder und der Kolbenschürze über Kanäle (225) In Verbindung steht* die zumindest in einer der benachbarten unteren Flächen des Abstreifringes oder der Nut vorgesehen slndo
    ο Kolben» und Abstreifringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche* daduroh g eken nz β lehne t * daß die Ober» seite der KGlbenschürze einen Freiraum (113, 213) aufweist* die eine Ansammlung des Öls ermöglicht, das von der unteren Lippe des Abstreifringes (106* 206) abgestreift istο
    09083/100
    IG «·
    ο Kolben« und Abstreifringanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet« daß der Freiraum (1139 215) mit dem Zwischenraum (115, 215) zwischen der Kolbensohürze und dem Zylinder durch ein Evolutenprofil (114, 214) der Wand verbunden ist« das für den Antrieb des UIs durch dynamische Effekte günstig 1st.
    11. Kolben= und Abstreifringanordnung nach Anspruch 10 B dadurch gekennzeichnet» daß die inneren Winkel (223« 224) des Abstreifringes und der äußere Winkel (216) der inneren Fläche der Nut des Kolbens Abrundungen aufweisen* die die Bewegung von Flüssigkelten um den Abstreifring zwischen dem in der Nähe der oberen Abstreiflippe angeordneten Hohlraum (209) und den ringförmigen Freiraum (21J) begünstigen,, der an der Oberseite der Kolbenschürze vorgesehen ist«
    409883/1008
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