DE2429977C2

DE2429977C2 - Kolben- und Abstreifringanordnung

Info

Publication number: DE2429977C2
Application number: DE2429977A
Authority: DE
Inventors: Robert René Louis Neuilly-sur-Seine Geffroy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-26
Filing date: 1974-06-21
Publication date: 1982-12-16
Also published as: US4103594A; IT1014682B; FR2238052B1; JPS562228B2; FR2238052A1; DE2429977A1; JPS5069453A; GB1441728A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenring- und Abstreifringanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Eine solche Anordnung ergibt sich aus Figur 2 oder 4 der FR-PS 10 32 335. Hierbei liegt der Abstreifring in einer rechteckigen Nut die in ihrer Breite größer dimensioniert ist als der Ring, so daß das öl zwischen den Nutwänden und dem Ring entlang wieder nach dem Kurbelgehäuse gelangen kann.

Es ist auch bekannt am Nutgrund Löcher einmünden zu lassen, die direkt nach dem Kurbelgehäuse führen. Hierdurch soll erreicht werden, daß wenigstens ein Teil des Schmieröls nach dem Kurbelgehäuse zurückgeführt und nicht im Brennraum verbrannt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese ölrückführung nach dem Kurbelgehäuse noch weiter zu verbessern und so zu einem verminderten Ölverbrauch beizutragen.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im KennzeichnungsteiJ des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Der durch den kreisringförmigen Hohlraum geschaffene Warteraum gewährleistet daß ein Großteil des von der Lippe des Rings nach oben geschobenen Öls von der spitzen Vorderkante in den Warteraum eingeleitet wird und dort verbleibt bis an einer bestimmten Stelle des nach unten gerichteten Kolbenweges der Spalt zwisehen dem Ring und der Nutwand freigegeben bzw. vergrößert wird, so daß hierdurch aus dem Warteraum öl abströmen kann.

Es ist zwar aus der DE-PS 10 04 434 bereits eine Kolbenringanordnung mit einem Warteraum in Form einer ovalen kreisringförmigen Aussparung bekanntgeworden. Hier handelt es sich jedoch um einen Kompressionsring und nicht um einen Abstreifring, und die Kammer dient dazu, über die Verbrennungsgase beim Explosionshub eingeführte Verbrennungsprodukte im Warteraum zu verwirbeln und dort zu belassen, bis bei der nächsten Entspannung diese Fremdkörper mit ausgeblasen werden können. Da im bekannten Fall die Lippe des Kompressionsringes höher liegt als die abgerundete Kante des Kolbens, wäre ein Einführen von Öl in diesen Warteraum nicht möglich. Für die Erfindung ist es demgegenüber zwingend, daß diese spitzwinklige Kante den Ölwulst, der durch den Dichtring nach oben gedrückt wird, aufnimmt, so daß er nicht in den Ringspalt zwischen Kolbenwand und Zylinderwand über dem Eintritt in den Sammelraum gelangen kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen axialen Teilschnitt einer ersten Ausführungsform der Kolben- und Abstreifringanordnung;

F i g. 2 eine entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Kolben- und Abstreifringanordnung.

In F i g. 1 ist ein Kolben 101 dargestellt, der sich in einem Zylinder 102 verschiebt und der eine Nut 103 für einen Abstreifring aufweist, die mit dem Kurbelgehäuse durch den Hohlraum 104 des Kolbens 101 mit Hilfe von Öffnungen 105 in Verbindung steht.

Der Abstreifring 106 hat eine spitzwinklige Abstreiflippe 107 auf der dem Kurbelgehäuse entgegengesetzten Seite.

Der Kolben weist am Umfang der oberen Fläche 108 seiner Nut einen Hohlraum auf, der durch eine kreisförmige Auskehlung 109 gebildet wird, die mit

einer Umfangslippe 110 versehen ist, die ebenfalls einen spitzen Winkel bildet, der in der Nähe der Abstreiflippe 107 und des Zylinders 102 angeordnet ist

Diese Auskehlung 109 steht mit der oberen Fläche der Nut über eine Abrundung 111 in Verbindung. Auch weist der Hohlraum 109 eine noch weiter vertiefte Zone 112 auf, die so weit wie möglich von dem Zylinder entfernt ist

Zwischen der Nut 103 und dem Kurbelgehäuse weist der Kolben einen Zwischenraum 113 auf, der einerseits mit der Kolbenschürze durch eine Form von Verbindung 114 verbunden ist, die für den dynamischen Antrieb des Öls aus dem Zwischenraum 113 in das Spiel 115 zwischen dem Kolben und dem Zylinder während der Hubrichtung in Richtung auf den oberen Totpunkt η günstig und andererseits mit der kurbelgehäuseseitigen Fläche der Nut durch eine Abrundung 116 verbunden ist.

F' g. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Kolben- und Abstreifringanordnung nach F i v. 1, bei der sich ein Kolben 201 in einem Zylinder 202 verschiebt. Aus F i g. 2 ist die Nut 203 für einen Abstreifring 206 zu erkennen. Der Kolben 201 weist einer. Hohlraum auf, der durch eine der Auskehlung 109 entsprechende ringförmige Auskehlung 209 und eine Umfangslippe 210 gebildet wird, die der Umfangslippe 110 entspricht. Diese Ausführungsform der Anordnung wird 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 Aufwärtshübe des Kolbens abgestreifte Öl in die Zone 222 des Hohlraumes 209 leitet, wo es nicht mehr in Berührung mit dem Zylinder steht. j-,

Die Umfangslippe 210 ist in der Nähe der Abstreiflippe 207 und des Zylinders 202 angeordnet. 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 gerichtet.

Abrundungen 211,223,224 und 216 sind an dem Kolben 201 und dem Abstreifring 206 vorgesehen, um den Durchgang von öl in dem Ablaufkreis zu verbessern, der zwischen dem Hohlraum 209 und dem Spiel 215 zwischen dem Zylinder und der Kolbenschürze gebildet wird.

Die Kammer 213 und die Verbindung 214 mit dem Spiel 215 zwischen dem Zylinder und dem Kolben entsprechen den Anordnungen 113,114bzw. 115nach Fig. 1. Die Nut 203 weist keine Verbindungsöffnung mit dem Hohlraum 204 des Kolbenkörpers auf, sondern die dauernde Verbindung zwischen dem Boden der Nut 203 und dem Kurbelgehäuse wird im Fall dieses Ausführungsbeispiels durch öffnungen oder radiale Auskehlungen 225 sichergestellt, die in dem Abstreifring 206 dargestellt sind, die jedoch genausogut in der Ringnut des Kolbens angeordnet sein können.

Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach F i g. 1 ist folgende: Während der ersten Hälfte des Aufwärts- t>o hubes des Kolbens vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt wird der Abstreifring 106 gegen die kurbelgehäuseseitige Wand seiner Nut durch Effekte angedrückt, die sich aus der Reibung des Abstreifringes gegen den Zylinder und aus der Trägheitskraft ergeben, bs

Ausgehend von der Mitte des Hubes kehrt sich die Trägheitskraft um, und wenn sie einen Wert erreicht, der die Reibung übersteigt, wird der Abstreifring 106 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 Abstreifringes, während ein Abstand zwischen den benachbarten Teilen iiO8 der Flächen der Nut und des Abstreifringes besteht. 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 Ffeiles /ι zum Kurbelgehäuse zurück.

Während des zweiten Teils des Hubes des Kolbens ist dieser Kreis durch die Berührung der Flächen 108 verschlossen, wie dies in F i g. 1 gezeigt wird, und bis zum oberen Totpunkt streift die obere Lippe des Abstreifringes 107 das Öl vom Zylinder ab und bildet mit diese/* Öl einen Wulst, der sich in Berührung mit der oberen Fläche des Abstreifringes und dem Zylinder ausbildet. Beim darauffolgenden Hub des Kolbens, der vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt abwärts gerichtet ist, wird der auf diese Weise abgelagerte Olwulst 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 ölwulst 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 sind.

Ausgehend von der folgenden Hälfte dieses Abwärtshubes vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt kehrt sich die Trägheitskraft erneut um. Vom Beginn dieser Umkehrung an wird das in den Boden 112 des Hohlraumes 109 eingeführte öl gegen die obere Fläche des Abstreifringes bewegt und dann wird, weil die Trägheitskraft die Reibung des Segmentes gegen den Zylinder übersteigt und der Abstreifring 106 gegen die untere Fläche seiner Nut angelegt ist, so daß der Abstand 108 geöffnet ist, das öl entlang des Pfeiles /, in Richtung auf das Kurbelgehäuse abgegeben.

Der Abstreifring 206 nach F i g. 2 weist die gleiche Wirkungsweise wie der nach F i g. 1 auf, seine Wirksamkeit wird jedoch durch die speziellen Ausgestaltungen vergrößert.

Die Lippe 220, die mit der Abschrägung 221 versehen ist, 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 aufgebrachten Öls in Richtung auf den Boden der Nut 203.

Während des ersten Teils der Aufwärtshübe wird der dynamische Saugeffekt auf Grund der Reibung in dem Spiel 215 in der Kammer 213 durch die Form 214 des Kolbens verstärkt, und die Saugwirkung wird zwangsweise bis zum Hohlraum 222 übertragen. Diese Saugwirkung beschleunigt den Rücklauf des von der Lippe 220 abgestreiften Öls entlang dem Weg des Pfeils /2 zum Kurbelgehäuse.

Die Abrundungen 211,223, 224, 216 verbessern noch die Bewegung des Öls entlang dem Weges des Pfeils h-

Entsprechend fangen die Ausführungsformen der Kolben- und Abstreifringanordnung bei jedem Hub den gesamten oder einen Teil des ölwulstes auf, der sich oberhalb des Abstreifringes während der letzten Phase

5 6

des Aufwärtshubes des Kolbens bildet, und führen Motoren sogar so wirkungsvoll sein, daß die Schmiedieses öl dann während des Abwärtshubes in den rung des oberen Teils des Kolbens beeinträchtigt wird. Kolben ein bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich die In diesem Fall kann man den Verbrauch auf einen Trägheitskraft umkehrt, worauf dieses Öl in das optimalen Wert einstellen, indem einige der Verbesse-Kurbelgehäuse zurückgebracht wird. Hierdurch ergibt > rungen fortgelassen oder abgeschwächt werden, beisich eine beträchtliche Begrenzung des ölverbrauches spielsweise dadurch, daß eine Abrundung oder Abschräder Kolben- und Abstreifringanordnung, die sich in gung anstelle des spitzen Winkels der Abstreiflippe 107 einem Zylinder verschiebt oder 207 des Abstreifringes oder an der Auffanglippe Die beschriebene Anordnung kann bei bestimmten 110 oder 210 des Kolbens vorgesehen wird. |J

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kolben- und Abstreifringanordnung, die sich in einen Zylinder verschiebt und deren Kolben zumindest eine Nut zur Aufnahme eines Abstreifringes aufweist, der mit einer oberen Abstreiflippe versehen ist, die das Öl in einer vom Kurbelgehäuse abgewandten Richtung abstreift, wobei der Kolben eines benachbart zur oberen Abstreiflippe angeordnete umlaufende Kante aufweist und die Kolbennut so dimensioniert ist daß das öl bei der Abwärtsbewegung des Kolbens durch den dann gebildeten Absiand zwischen den auf der Seite des oberen Totpunktes gelegenen benachbarten Flächen des Abstreifringes und der Kolbennut zum Kurbelgehäuse gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß in der oberen Nutwand (108_t 208) ein kreisringfönniger Hohlraum (109; 209) vorgesehen ist, der ausgehend von der oberen Stirnfläche der Nut derart ausgebildet ist, daß er mit der oberen Abstreiflippe des Abstreifringes und mit der Kante zusammenwirkt und den ölwulst auffängt, der durch die Abstreiflippe am oberen Totpunkt am Zylinder angesammelt wird, und daß die benachbart zur oberen Abstreiflippe (107; 207) angeordnete umlaufende Kante (110; 210) des Kolbens (101; 201) spitzwinklig ausgebildet ist

2. Kolben- und Abstreifringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die benachbarten Flächen (208) des Abstreifringes (206) und der Kolbennut (203) im wesentlichen parallele Neigungen aufweisen, die in Richtung auf die Achse des Kolbens (201) unter die Ebene der oberen Fläche des Abstreifringes und der Kolbennut gerichtet sind.

3. Kolben- und Abstreifringanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Kolbennut (203) keine Verbindung mit dem Innenraum des Kolbens (201) 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 (206) oder der Kolbennut (203) vorgesehen sind.

4. Kolben- und Abstreifringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (109; 209) mit dem Zwischenraum zwischen den benachbarten oberen Flächen des Abstreifringes (106; 206) und der Kolbennut (103; 203) über eine Abrundung (111; 211) verbunden ist.

5. Kolben- und Abstreifringanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Winkel (223, 224) des Abstreifringes und der äußere Winkel (216) der unteren Fläche (217) der Kolbennut (203) Abrundungen aufweisen, die die Bewegung vom öl um den Abstreifring zwischen dem in der Nähe der oberen Abstreiflippe (207) angeordneten Hohlraum (209) und einem ringförmigen Freiraum (213) begünstigen, der an der Oberseite der Kolbenschürze vorgesehen ist.