DE2529384A1 - Kolbenring - Google Patents

Description

30. Juni 1975

i (K-712)

ifippoi: PisvoiT hiitg go., ltd.

ITo. 1 - 18, "uchisaiwai-cho 2 chone, Chiyoca-ku,
TOKYO/Japan.

Kolbenring

Die Erfindung betrifft einen Kolbenring mit in einer Aufnahmenut eingesetzten, verchromten LauffLächenscnicht.

Solche Kolbenringe werden bei inneren Verbrennungskraftmaschinen verwendet. Diese Kolbenringe werden nachfolgend als Ghromeinsatzringe bezeichnet.

Ss ist bereits ein Chrorieinsatzring bekannt, dessen Aufbau anhand der einzeln an sich bekannten figuren 1 und 2 erläutert sind. Die Lauffläche besteht aus Gußeisen 1', wobei genäß Pig. 1 eine Chromschicht 4 verwendet wird, um
zumindest die Startbedingungen zu verbessern, jedoch auch der, Widerstand gegen die Abnutzung im späteren Betrieb zu erhöhen.

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Der bekannte Chromring ist ,-jedoch insofern verbesserungsbedürftig, als er keinen hinreichenden "Widerstand gegen das sogenannte Festbrennen hat. Hier ist folgendes zu Oorüclcsichtigen:

Die Härte der bekannten Chroraschicht 4 und diejenige der Gußeisernen Lauffläche 1' des Kolbenringes sind unterschiedlich, so daß während des Betriebes ein kleine:.·, :.iit Alpha bezeichneter Höhenunterschied, wie in Fig. 2 dargestellt, gebildet wird. Die Folge davon ist die Entstehung von scharfen Kanten 4^! und 4 ^f',welche in Kontaktberülirung mit der zugehörigen Zylinderwandung kommen. Hieraus folgt das sogenannte Festbrennen, besonders dann, wenn die Schmierung nicht ausreichend ist.

Ferner tritt beim bekannten Kolbenring der ITachteil auf, daß das öl doch in nicht unbeträchtlicher Weise nach oben ableckt, da die Kante der oberen Lauffläche 1' und die Kante der unteren Lauffläche 1¹, vergl. Fig. 2, des Kolbenringes üblicherweise beachtlich abzuschrägen sind, um insoweit zu versuchen, dem gefährlichen Festbrennen irgendwie entgegenzuwirken. Hier treten aber Schwierigkeiten auf: ist die Abschrägung nur gering, tritt das Festbrennen unweigerlich auf. Damihaben neuzeitliche Verbrennungskraftmaschineη erhöhte Leistung, eine höhere Verdichtung und größere Gesell windigkeit, so daß für diese Motoren bestimmte Kolbenringe eine Lauffläche haben müssen, bei der sowieso der Verschleißwiderstand höher liegen muß, dementsprechend aber auch ein höherer Widerstand gegen das Festbrennen verlangt wird. " ~

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Sei einem Chromeinsatzring für innere Brennkraftmaschinen holier Leistung, hoher Verdichtung und hoher Geschwindigkeit ■besteht die der Anmeldung ζ "'grindc linkende Aufgabe darin, einen solchen Kolbenring weiter zu verbessern, insbesondere seinen Widerstand gegen das gefährliche i?estbrennen au erhöhen. Außerdem sola, gleichseitig das öl abgestreift weixLen, das Verhalten unter Startbedingun-jen und der Widerstand gegen den Verschleiß erhöht bsi:, verbessert \ferden.

Hierfür wird erfinaungsgemäß vorgeschlagen, daß in Bereich der Laufflächenkanten in der Chromschicht eine obere sowie eine untere kerbförmige Hut voj?handen ist, derart, daß die jeweilige Gratlinie der Hut zur stehengebliebenen Lauffläche des Jir.siskörpers einen stumpfen Winkel bildet.

Während die Fig. 1 einen Querschnitt durch den bekannten Chromeinsatzring, -tfig. 2 einen ebenfalls bekannten Querschnitt durch, den Chromeinsatzring mit Darstellung der vorstehenden Chromschicht-ist, wird die Erfindung anhand der l^?iguren 3 und 4 erläutert, wie Schnittdarstellungen des Chromeinsatzringes zeigen, wobei Fig. 4- eine unterschiedliche Ausführungsform der Erfindung beinhaltet.

Gemäß Fig. 3 ist der Chromeinsatzring Ί für Kolben mit einer chromplattierten Schicht 4 in einer Aufnahmenut 2 versehen, welche in der lauf fläche 5 cLes Kolbenringes 1 vorgesehen ist. Auf der Chromlauffläche 4- ist eine erste bzw. eine zweite obere Nut ?a bzw. 7^ im Laufkantenbereich 6 vorhanden, d.h. im Randübergangsbereich von der Chromschicht 4- jeweils zur

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stehengebliebenen Lauffläche 1' bzw. 5 cles BasisteUs bzw.

des eigentlichen Kolbenringes 1. Diese Nuten sind so gebildet,

daß die Grat (Kücken)-Linie der Chromschicht 4 einen stumpfen Winkel an jeder Seite aufweist.

Es hat äLch in überraschender Weise gezeigt, daß der anmeldungsgemäße Kolbenring, bereits in dieser Weise ausgebildet, den i/iderstand gegen das Festbrennen beachtlich erhöht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Lauffläche 5 sanfter relativ zur Zylinderwandung gleiten kann und die bisherigen scharfen Sander, vergl. Figuren 1, 2, dort mit 4' bzw. 4 ^ri bezeichnet, entfallen. Ein sanfteres Gleiten und ein erhöhter Widerstand gegen das Festbrennen ist sogar dann gegeben, wenn eine Höhendifferenz Alpha zwischen der Chromschicht 4 und der Lauffläche 5 bzw. 1' des Kolbenringes vorliegt, wie Versuche erhärtet haben.

Ferner hat sich gezeigt, daß diese ersten Furchen Ja und 7t> in vorteilhafter Weise als Öltaschen wirken, von welchen aus das Schmieröl der äußeren Lauffläche 5 während der Gleitbewegung des Kolbens 1 zugeführt und hier eine verbesserte Schmierung bzw. Aufrechterhaltung des flüssigen Schmierfilms erfolgt.

Ferner hat sich gezeigt, daß durch diese Ausbildung Schmieröl besser zur "Versorgung der Oberfläche zwischen Chromschicht 4 und der Zylinder wandung zur Verfügung steht und hier · sicherer ein Ölfilm gebildet wird. Insoweit wird ein Kontakt Metall auf Metall und somit das Festbrennen auch hier besser unterdrückt. Das in den ersten Furchen 7 a und 7b zurückgehaltene Schmieröl wird im Betrieb der Lauf-

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fläche 1' auch bei Vo3?liegen eines Höhenunterschiedes (zur Seite hin) zugeführt, ebenfalls der· Zylinderwandung, so daß in diesem Bereich die Aufrechterhaltung eines Schmierfilmes besser sichergestellt ist. Gerade in diesem ßeieLch besteht erhöhte Gefahr für das Festbrennen. Es hat sich gezeigt, daß hierbei die ölabschabewirkung für den normalen Kolbenbetrieb aber sichergestellt bleibt. Ferner hat sich gezeigt, daß sogar dann, wenn die obere Laufflächenkante der La ifflache 1' - bsu. die untere Laufflächenkante der unteren Lauffläche 1' (Fig. 2) nur klein ist, wodurch :ia eine bessere ülabschabewirkung erreicht werden soll - daß auch unter diesen Bedingungen durch Verwendung des anmeldungsgemäßen Chroineinsatsringes das Festbrennen vermieden werden kann. Durch Versuche ist erhärtet, daß dies auch dann noch gewährleistet ist, wenn diese Abschrägung sich nahezu dem Wert Null nähert.

Deshalb führt der erfindungsgemäße Chromeinsatziang zu einer wesentlichen Verbesserung hinsichtlich des Widerstandes gegen das Festbrennen und hinsichtlich der Erhöhung der Ölabschabewirkung , wobei gute Motorstartbedingungen und ein hoher Verschleißwiderstand erreicht bzw. beibehalten werden und die Nachteile der bekannten Chromeinsatzringe entfallen.

Die Bildung der ersten Furchen 7a und ^b kann in

j einem Falle kontinuierlich bzw.selbsttätig durchgeführt werden. Dies kann auch so erfolgen, daß zunächst zweite Furchen 3> vergl. Fig. 3j gebildet werden, welche in den

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Basiskörper 1 tiefer als die Aufnahmenut 2 hineinragen .und danach verchromt v/erden. Die Nuten 7a> 7b können aber, in anderen Einzelfall, auch bis kontinuierlich hergestellt werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 4- sieht die Bildung der ersten Nuten 7a» 7"b im Lauf flachenkantenberei cn der Lauffläche 1¹ vor, in Richtung des Überganges zur Chromschicht 4- in der Lauffläche 5- Dies kann mechanisch durchgeführt werden.

Die hinsichtlich der ersten Nuten 7^a, 7^> d-es anmeldungsge-

! mäßen Kolbenringes kann die Breite, der Winkel des Grates

: sowie die Tiefe der Nuten in entsDrechender Weise und in Übereinstimmung mit den Abmessungen des Kolbenringes als

auch mit den Betriebsbedingungen des Motors bestimmt werden, in welchem der Kolbenring eingebaut wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die I'Orm der ersten Furchen 7a» Tb eine V-Form ist. In anderen Einzelfällen kann man von der V-Form abgehen, jedoch unter Beachtung dessen, daß die Gratlinie der Chromschicht 4· den vorbezeichneten stumpfen Winkel bildet.

Eine Ausgestaltung der Erfindung, vergl. Fig. 4, sieht voiv daß eine Flainke der V-förmigen Nut 7&i 7"b eine Teilflache der Lauffläche 5 ist.

Andere Abweichungen und Abänderungen, die im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre liegen, sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

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Claims (5)

30. Juni 19?5 IG/G (K-712) ITIPH)IT PISiOIT IiIiIG CO., LI1D. Pat ent ans "orüehe

1.) Kolbenring mit in einer Aufnahme nut eingesetzter verchromtet¹ Latifflächenscliicht, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Laufflächenkante (bei 6) in der Chronschicht (4-) eine obere sowie eine untere kerbförmige Hut (7a "bzw. 7b) vorhanden ist, derart, daß die _tieueilige Gratlinie der !Tut (7a, 7b) zur stehengebliebenen Lauffläche (1' bzw. 5) des Basiskörpers (1) einen stumpfen Winkel bildet.

2. Kolbenring·nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die obere oder die untere Nut (7a bzw. kontinuierlich hergesifiLlt wird.

3. Kolbenring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hut bzw. die Hüten (7a, 7b) eine V-Form haben.

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4. Kolbenring nach einen der vorstehenden Ansprüche,
dadurch Gekennzeichnet, daß eine !flanke dieser Hut(7a bzu. 7"b), insbesondere der V-xörni_;;-en Hut, eine Teilfläche der Lauf fläche (1 ' bzw. 5)des B,.inislrürpers(1)
ist.

5. Kolbenring nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
diskontinuierlich in der Chromschicht(4) hergestellte Hüten (7a bzw. 7b).

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