DE2709359C2 - Kolbenring für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Kolbenring für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number
DE2709359C2
DE2709359C2 DE2709359A DE2709359A DE2709359C2 DE 2709359 C2 DE2709359 C2 DE 2709359C2 DE 2709359 A DE2709359 A DE 2709359A DE 2709359 A DE2709359 A DE 2709359A DE 2709359 C2 DE2709359 C2 DE 2709359C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ring
radial
axial
area
recess
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2709359A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2709359A1 (de
Inventor
Harold Edward Ballwin Mo. McCormick
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TRW Automotive Products Inc
Original Assignee
RAMSEY CORP ST LOUIS MO US
Ramsey Corp St Louis Mo
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RAMSEY CORP ST LOUIS MO US, Ramsey Corp St Louis Mo filed Critical RAMSEY CORP ST LOUIS MO US
Publication of DE2709359A1 publication Critical patent/DE2709359A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2709359C2 publication Critical patent/DE2709359C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/12Details
    • F16J9/20Rings with special cross-section; Oil-scraping rings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

Erfindung beschrieben, das in der Zeichnung dargestellt ist In der Zeichnung sind:
Fig. 1 eine Teilseitenansicht des oberen Bereiches eines Kolbens einer Brennkraftmaschine mit verschiedenen, in Ringnuten des Kolbenkopfes angeordneten Kolbenringen einschließlich eines in der obersten Nut angeordneten Ausführungsbe'spiels des vorgenannten Kolbenringes,
Fig.2 eine vergrößerte Darstellung eines Schnittes längs der Linie 2-2 in der Fig. 1, ι ο
Fig.3 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des vorgenannten Kolbenringes,
Fig.4 eine teilweise geschnittene Ansicht des in F i g. 3 dargestellten Kolbenringes,
F i g. 5A eine perspektivische Darstellung des Schnit- ι ϊ tes längs der Linie SA, B-5A, B mit Blick in Richtung des Pfeiles A in der F i g. 3,
F i g. 5B eine der F i g. 5A entsprechende perspektivische Darstellung, jedoch mit Blick in Richtung des Pfeiles B in der F i g. 3 und jo
Fig.6 ein Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Kolbenringes, der in der Nut eines Kolbenkopfes sitzt und mit diesem in dem Zylinder einer Br.nnkraftmaschine angeordnet ist
Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Kolben 10 herkömmli- r> eher Bauart, wie er in Hubkolben-Brennkraftmaschinen Verwendung findet. Der Kolben 10 ist dabei in einem Zylinder 12 angeordnet, der eine Zylinderwand 14 besitzt Zwischen der Zylinderwand 14 und der Axialfläche 11 des Kolbens 10 ist ein Ringraum 16 j< > gebildet in dem Kolben 10 sind in herkömmlicher Art eine obere Ringnut 18, eine mittlere Ringnut 20 und eine Ölringnut 22 ausgebildet. Die obere Ringnut 18 nimmt einen geschlitzten runden Kolbendichtungs- oder Flammring 24 auf, während die mittlere Nut 20 einen r> runden Kolbendichtring 26 aufnimmt und die Ölnut 22, die üblicherweise breiter ist als die Dichtringnuten, einen herkömmlichen aufspreizenden Ölring 28 aufnimmt.
In den Fig. 3 und 4 ist ein Kolbenring 24 im nicht ■»" zusammengeJrückteri Zustand dargestellt. Wie die Fig. 3 erkennen läßt, besitzt der Ring annähernd eine kreisförmige Gestalt. Den Fachleuten ist °s jedoch geläufig, daß die herkömmliche Technik die Herstellung solcher Schlitzringe fordert, die in dem nicht zusammen- 4-, gedrückten Zustand unrund sind, und zwar derart, daß der Ring im zusammengedrückten Zustand in seiner Ringnut einen annähernd eine Kreisform erreichenden Querschnitt erhält.
Wie die F i g. 3 weiter erkennen läßt, besitzt der Ring >i> 24 einen durch den Dimenaionspfeil ID gekennzeichneten Innendurchmesser sowie einen durch den Dirnen sionspfeil OD gekennzeicnneten Außendurchmesser. Die Dimensionspfeile ID. BOD und FOD gehen dabei durch die Längsachse des Ringes 24 und gelten für den >ί Ring im zusammengedrückten Zustand bei geschlosse nem Spalt 30. Der Dimensionspfeil FOD zeigt den Außendurchmesser der zurückversetzten Aussparung», fläche 40. Der Außendurchmesser FOD der Ausspa rungsfläche 40 ist erkennbar um die Distanz / kleiner ah ho der Außendurchmesser ROD des Ringes 24. wobei die Distanz /die radiale Tiefe des Absatzes 37 in Fig. 5A angibt. In der Fig,4 ist die axiale Breilenabmessüng außerhalb des Maßslabes übertrieben dafgestellf, um die grundlegenden Merkmale deutlicher zu zeigen, Die txiale Breite des Rr.iges 24 ist durch den Dimensionspfeil Wm F ί g. 4 dargestellt.
Der Kolbenring 24 isV geschlitzt ausgebildet, wobei die durch den Schlitz gebildeten Stirnflächen im nicht zusammengedrückten Zustand im Abstand voneinander liegen, so daß sich der Zwischenraum 30 einstellt Im oberen Aulienquerschnittsbereich des Ringes 24 ist eine sich über den Umfang erstreckende äußere Aussparung 32 ausgebildet, die am besten aus Fig.4 ersichtlich ist Am oberen Innenquerschnittsbereich des Ringes 24 erstreckt sich über den Ringumfang eine zweite innere Aussparung 34. Der Ring 24 besitzt eine obere Radialfläche 36 und eine untere Radialfläche 38, die beide im wesentlichen planar, d. h. eben ohne jegliche Ausnehmungen bzw. Nuten ausgebildet sind. Die äußere Aussparung 32 besitzt einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt und erstreckt sich von der oberen Radialfläche 36 über eine Distanz von etwa 60% der axialen Breite Waes Ringes 24 abwärts.
Wie die Fig.5A und 5B erkennen lassen, bildet die sich über den Umfang erstreckende äußere Aussparung 32 einen äußere radialen Absatz bzw. eine einwärts verlaufende Fläche 37, die die Außenfläche 33 in eine erste äußere axiale Gleitfläche 42 ::nd eine zweite äußere axiale Aussnsninusf!äche 40 aufteilt. Die einwärts verlaufende Fläche des Absatzes 37 und die Gleitfläche 42 bilden eine äußere Radialschulter 39, die von der zurückgesetzten Außenfläche 40 radial nach außen vorspringt. Es ist dabei erkennbar, daß die erste äußere axiale Gleitfläche 42 von der unteren Radialfläehe 38 nach oben vorsteht und an der einwärts verlaufenden Absatzfläche 37 endet. Die Absatzfläche 37 endet wiederum in der zv/eiten äußeren, rückversetzten Aussparungsfläche 40, die wiederum mit der oberen Radialfläche 36 abschließt Die erste äußere axiale Gleitfläche 42 besitzt eine Nut 46. In dieser Nut 46 befindet sich eine Hartmetallegierung.
Der Dimensionspfeil A in Fig. 5A zeigt den Betrag an, um den die äußere Aussparungsfläche 40 von der oberen Radialfläche 36 nach unten in Richtung auf die untere Radialfläche 38 entlang der Außenfläche 33 des Ringes 24 verläuft. Der Dimensionspfeil B zei-n die korrespondierende Ausdehnung der Gleitfläche 42. Die Abmessung A beträgt etwa 20 bis 60% der gesamten Rinjbreite VV. während die Abmessung B dementsprechend etwa 80 bis 40% der gesamten Ringbreite W beträgt, wobei natürlich die Summe vnn A und B gleich Wist. Die Gleitfläche 42 ist dadurch auf annähernd 40 bis 80% der vollen äußeren axialen Kulbenringfläche reduziert, die beim Fehlen der äußeren Aussparung 32 vorhanden wäre und dann als Gleitfläche diente. Dabei ist zu berücksichtigen, daß in den meisten Fällen die tatsächlichen Gleitflächen durch Läppen bzw. Abschleifen der Gleitflächenränder zwecks Ausbildung der erwünschten »Tonnenform« etwas verringert ist. Diese herkömmliche Praxis ist in den Fig. 5A. 5B durch die abgerundeten Ränder 42aund42i>dargestellt.
Die F1 g. 5B zeigt, daß die innere Aussparung 34 eine flache, ebene Gesta't hat. die einen inneren Umfangsentlastungsflächenabschnitt 47 bildet, dessen Innendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des radial am weitesten innen liegenden axialen Flächenabschnitts 49 des Ringes 24.
Die F1 g. 6 zeigt eine vergrößlerte schematische Querschnittsdarstellung eines in der zugeordneten Ringnut 18 eingesetzten Ringes 24, Die Ringnut 18 besitzt eine untere radiale Wand 18/4, eine obere radiale Wand 18Cund eine axiale Bodenwand 18Ä Mit in der Ringnut 18 zusammengedrückten Kolbenring 24, dessen Spalt 30 dabei geschlossen ist, drückt eine nach außen wirkende, durch den Pfeil D dargestellte Kraft den Ring
24 an die Zylindefwänd 16 an. so daß eine Gleillagefberührung zwischen der axialen Gleitfläche 42 und der Wand 14 eintritt, sobald der Kolben 10 sich in dem Zylinder 12 auf und ab bewegt. Es ist erkennbar, daß der gesamte Gleitbereich zwischen dem Ring 24 und der ■> Wand 14 nur einen Prozentsatz, etwa 80% bis 40% des Gleitbereiches, darstellt, der vorhanden wäre, falls die gesamte axiale Außenfläche 33 oder nahezu die gesamte Außenfläche 33 in Gleitberührung mit der Wand 14 stände. Die Wänddicke des Ringes 24 ist durch den Öimensionspfeil t gekennzeichnet, und die Breite des Ringes durch den Dimensionspfeil W. S ist die radiale Dicke der oberen radialen Fläche 36, / ist die radiale Tiefe des radialen äußeren Absatzes 37, und a ist der zwischen der Oberfläche des inneren Umfangsentla- iJ stungsflächenabschnittes 47 und der Ebene der oberen Radialfläche 36 eingeschlossene Winkel. Der Winkel a kann als innerer Aussparungswinkel bezeichnet werden. Die axiale Breite des radial am weitesten innen liegenden Flächenabschnittes 49 ist durch die Dimen- ίο sion y gekennzeichnet. Wie die F i g. 6 zeigt, umfaßt die innere Axialfläche des Ringes 24 einen ersten inneren axialen Flächenabschnitt 49, der über die Distanz y von der unteren Radialfläche 38 bis zu einer Zwischenumfangslinie 51 nach oben verläuft und dem Boden 18ßder Nut 18 des Kolbens 10 gegenüberliegt. Ein zweiter innerer Umfangsentlastungsflächenabschnitt 47 erstreckt sich zwischen dem Ende des ersten inneren axialen Flächenabschnittes 49 und der oberen Radialfläche 36. Der Durchmesser des zweiten inneren ω Umfangsentlastungsflächenabschnittes 47 an dem der oberen Radialfläche 36 zugewandten Ende ist größer als der Innendurchmesser des Ringes an der Umfangslinie 51.
in der Fig.6 repräsentieren die kurzen, nicht bezeichneten Pfeile, die gegen die verschiedenen Oberflächen des Ringes gerichtet sind, die Kraftvektoren des komprimierten Verbrennungsgases, das in den Ringraum 16 eindringt und auf den Ring 24 einwirkt. Solche Kräfte treten während des Kompressions- und w des Arbeitshubes des Kolbens auf. Wie die F i g. 6 zeigt, verstärkt die resultierende Wirkung des gegen die wirksame Gasdruckfläche von der Höhe des Verschleißes der Gleitfläche 42 nicht beeinflußt. Auf diese Weise wird der Vorteilhafte Gasdruck-Ausgleichseffekt, der durch die ausgesparte Außenfläche 40 bewirkt wird, durch den Verschleiß der Gleitfläche 42 nicht nachteilig beeinflußt. Wenn die Gleitfläche 42, die in allen Fällen den Außendurchmessef des Ringes definiert, während des Gebrauchs verschleißt, gelangt kein Teil der durch die äußere axiale Ausspärungsfläche 40 gebildeten wirksamen Gasdruckfläche in Berührung mit der Zylinderwand 14. Üblicherweise ist die radiale Verschleißtiefe geringer als die radiale Tiefe des Hartme tallbelages 44, der auf die Gleitfläche des Ringes aufgebracht ist. Die radiale Tiefe 1 des Absatzes 37 ist wesentlich größer als die radiale Vcrschlcißticfe der Gleitfläche, so daß die axiale Aussparungsfläche 40 durch den Verschleiß der Gleitfläche nicht berührt wird Anders ausgedrückt, endet der Außendurchmesser der Außengleitfläche kurz über der Tiefe der radialen Eindringung des Hartmetallbelages auf der Ringgleitfläehe. Die Gleitfläche ist üblicherweise am Umfang mit einer Nut zur Aufnahme der Legierung versehen, wenn dies auch nicht zwingend ist und die Hartmetallbestükkung auch auf einer ungenuteten Gleitfläche aufgetragen werden kann.
Wenn in der dargestellten Ausführungsform der Absat? 37 auch annähernd parallel zu den Radialflächen 36 und 38 und annähernd senkrecht zu der Aussparungsfläche 40 verlaufend dargestellt ist, ist diese Ausbildung nicht unbedingt notwendig. Der radiale Absatz und die äußere Aussparungsfläche können naturgemäß auch mit einem von 90° abweichenden Winkel aufeinanderstoßen. Die äußere Aussparung 32 kann generell ein Querschnittsprofil aufweisen, das aus zwei oder mehreren sich schneidenden Streckenabschnitten gebildet ist. Diese Strecken können gerade oder auch gekrümmt sein, gegebenenfalls können auch einige der Streckenabschnitte gerade und einige gekrümmt sein. So kann beispielsweise das Profil der Aussparung der Ausführungsform nach der F i g. 5A durch einen gekrümmten Übergang modifiziert werden, der an der Schnittstelle des Absatzes 37 und der Fläche 40
durch den Pfeil Γ gekennzeichneten auswärts wirkenden Druck. Diese resultierende, auswärts gerichtete « Druckkraft wird wenigstens teilweise durch diejenige Kraft kompensiert, die durch die Einwirkung des Gases auf die ausgesparte Außenfläche 40 bewirkt wird, wie dies durch die auf diese Räche auftretenden Pfeile angezeigt ist Die Räche 40 führt also dazu, daß die so Neigung der sich ausdehnenden Verbrennungsgase, eine nach außen wirkende Druckkraft auf den Ring 24 auszuüben, beträchtlich verringert wird. Dadurch wird auch der diametrale Druck des Ringes gegen die Zylinderwand wesentlich verringert, wodurch der Gleitdruck und der Reibungswiderstand verringert ist Wenn bei dem in der F i g. 6 dargestellten Kolbenring die axiale Gleitfläche 42 während des Gebrauchs verschleißt bewirkt die Druckspannung des Ringes 24, daß dieser entsprechend dem Verschleißfortschritt sich nach außen aufweitet und dadurch mit der Gleitfläche 42 in Gleitberührung an der Zylinderwandfläche 14 bleibt Die Schnittlinie P-P zeigt der Deutlichkeit halber in vergrößerter Darstellung die Relativlage der Zylinderwänd 14 gegenüber dem Ring 24 nach einem beträchtlichen Verschleiß der axialen Gleitfläche 42. Infolge der L-förmigen Gestalt der äußeren Aussparung 32 wird die durch die Aussparungsfläche 40 gebildete i mit ivaiiii uci
CXUOgCLTtIUCl ISl. T<
der Fläche 40 aufwärts oder abwärts geneigt sein. Auch kann die Fläche 40 einwärts oder auswärts geneigt sein. Schließlich können die Fläche 40 und/oder der Absatz 37 mit einem anderen als dem dargestellten geradlinigen Profil ausgebildet sein. Wesentlich ist bei diesen Abwandlungen, daß der Verschleiß der Gleitfläche bis zur radialen Verschleißtiefe keinerlei signifikante Verringerung der durch die zurückgesetzten Außenfläche gebildeten wirksamen Gasdruckfläche eintritt Es ist dabei festzustellen, daß die von der Aussparungsfläche gebildete wirksame Gasdruckfläche etwas verringert wird, wenn der Absatz 37 aufwärts auf diese Aussparungsfläche 40 zu geneigt ist Bei einer Abwärtsneigung vergrößert sich der wirksame Gasdruckbereich der Aussparungsfläche etwas.
Manchmal kann eine geringe Torsionsdrehung eines Kolbenringes anstelle einer ebenen GestaJt erwünscht sein. Die Anordnung der sich über den Umfang erstreckenden äußeren Aussparung 32 würde normalerweise dazu führen, daß der Kolbenring wie der Ring 24 in eine umgekehrte Torsionsart gedruckt wird, d. h, daß der Innenumfang des Ringes zu einer Aufwärtsdrehung und der Außenumfang des Ringes zu einer Abwärtsdrehung neigt Solch eine Drehung ist natürlich verhältnismäßig gering, trotzdem aber von Bedeutung, weil
dadurch der Kontaktwinkel des Ringes mit der Zylinderwand geändert wird und der Ring aus der ebenen Sitzlage in der Ringnut angehoben wird, Eine solche Torsionsdrehung des Ringes soll mit der beschriebenen Ausführung verringert biw. im wesentlichen ausgeschaltet werden, damit eine ebene, dichte Anlage der unteren Radialflüche 38 an der unteren radialen Wand 18A der Nut 18 verbessert wirdi
Die gegen die Zylinderwand gerichtete diametrale Kraft ist für verschieden gestaltete Ringe berechnet und in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt. Die Diametralkraft ist die Kraft, mit der der King während der Verbrennungsdruck-Spitzen an die Zylinderwand angedrückt wird.
Test-Ergebnisse
Allen Ringen gemeinsame Dimensionen
Bohrungsdurchmesser
wanddicke (t in P ig. b)
Breite (Win F i g. 6)
Spitzen-Verbrennungsdruck
Diametrale Ringspannung
100 mm
4.623 mm
1,981 mm
56 kp/cmJ
0 (spannungsloser Ring)
i?ür verschiedene Ringe berechnete Diametralkräfte
Gleitfläche (42 in
Fig. 6) in Prozent der
gesamten zylindrischen äußeren Axial·
fläche des Rings
Ringausführungsform Ringausfüh-
nach Fig. 6, jedoch rungsfbrm
ohne eine innenseitige nach Fig. 6 Aussparung
Berechnete Diamelralkraft in kg
112
182*}
184*)
253
40% 112 120
80% 253 260
*) Für zwei Ringe mit verschiedener Tiefe des radialen Absnl7es Π in Fid fiV ierlnrh snnd ühereirKÜmmpnri
Die Verringerung der Diametralkraft bei einer Verkleinerung der Gleitfläche bis auf 10% der theoretischen zylinderfSrmigen äußeren Axialfläche ist so groß, daß eine wirksame Abdichtung gegen einen Gasdurchtritt zum Kurbelgehäuse hin nicht mehr erreicht wird. Andererseits kann eine deutliche Verringerung des Diametraldruckes und des Reibungswiderstandes dann nicht miihr erreicht werden, wenn die Gleitfläche größer als 90% der theoretischen äußeren Axialfläche ist.
Es wurde festgestellt, daß optimale Ergebnisse hinsichtlich einer wesentlichen Verringerung des Reibungswiderstandes und einer guten Abdichtung gegen einen Gasdurchtritt dann erreicht werden, wenn die Gleitfläche mehr als 10%, jedoch weniger als 90%, vorzugsweise 40% bis 80% der theoretischen zylinderförmigen äußeren Axialfläche des Ringes beträgt, d. h. vorzugsweise 40% bis 80% derjenigen Fläche, die die Gleitfläche ausmachen würde, wenn ihre Außenseite nicht mit einer Aussparung versehen wäre. Der bevorzugte Größenordnungsbereich entspricht einer Anordnung des äußeren radialen Absatzes von 60% bis 20% unterhalb der oberen Radiaifläche.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die axiale Breite Wca. 1,981 mm, wobei der äußere radiale Absatz von ca. 0,965 mm unterhalb der oberen Radiaifläche bzw. 49% von der axialen Breite unterhalb der oberen Radialfläche liegt.
Überraschenderweise wurde festgestellt, daß eine verbesserte gute Abdichtung gegen einen Gasübertritt und eine Emissionsverringerung mit dem beschriebenen Ring trotz der verringerten Diametralkraft des Ringes erreicht wird. Die verringerte Gleitfläche führt natürlich
ιό zu einem erhöhten Diametraldruck für eine gegebene Diametralkraft, die zum Ausgleich der verringerten Kraft beiträgt. Dieses überraschende Ergebnis kann noch dadurch unterstützt werden, daß die untere Radialfläche eine ebene, nicht gewölbte Form erhält und
(5 in einem guten Dichtungskontakt mit dem Boden der Ringnut gehalten wird, in die der Ring unter Ausschaltung von Torsionsbelastungen eingesetzt ist.
Bei der in Fig.6 dargestellten Ausführungsform ist zum Ausgleich der Torsionsdrehwirkung der äußeren Aussparung si eine innere Aussparung 34 vorgesehen. Die Aussparung 34 ist dabei in der gewünschten Weise so dimensioniert, daß sie die entgegengesetzte Torsionsdrehneigung des Ringes 24. die von der äußeren Aussparung 32 ausgelöst wird, im wesentlichen zu beseitigen oder auf eine gewünschte Höhe zu verringern sucht. Die innere Aussparung 34 kann dabei so dimensioniert sein, daß sie nicht nur die entgegenwirkende Torsionsdrehneigung ausgleicht, sondern auch derart, daß sie dazu beiträgt, dem Ring eine resultieren-
jo de normale Torsionsdrehneigung zu vermitteln. Dadurch wird der Ring 24 so aufgewölbt, daß der Außenumfangsbereich nach oben und der lnnenumfangsbereich nach unten gedreht wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die inneren und äußeren, über den Umfang verlaufenden Aussparungen 32 und 34 so dimensioniert, daß die Torsionsdrehneigung des Ringes im wesentlichen ausgeglichen und ein ebener, ungewölbter Ring mit einer unteren Radiaifläche 38 hergestellt wird, der in
■to ebenem, flächigem Kontakt mit der Unterwand 18/4 der zugeordneten Ringnut 18 liegt. Bei der in Fig.6 dargestellten bevorzugten Ausführungsform beträgt rlo·· ιηηαι·ο Λ iict-nnriirKTritiinUal Οζ° twäKrprtrl rtio ro/tiilp
Dicke s der oberen Radiaifläche 36 ein Drittel der Wanddicke t beträgt und die radiale Tiefe /des äußeren Absatzes 37 gleich der axialen Breite y des inneren axialen Flächenabschnittes 49 ist Die Summe aus A und B (der axialen Breiten der Außenseite 40 und der Gleitfläche 42) ist gleich der gesamten axialen Breite W des Ringes 24. A ist außerdem gleich 20% bis 60% von W. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt W IS81 mm, während r gleich 4,623 mm ist und y und / jeweils 0,51 mm betragen, während a gleich 25° und A gleich 60% von W ist. Es versteht sich, daß alle
55" erwünschten Abmessungen Verwendung finden können, solange diese zu einer verringerten Gleitfläche, einer äußeren Aussparungsfläche und einer inneren Ausgleichsaussparung führen.
Die vorher beschriebenen Kolbenringe können folgendermaßen hergestellt werden. Für Ringe, die zur Aufnahme einer Hartmetallauftragslegierung mit einer Nut versehen sein sollen, werden Umfangsnuten in die Gleitfläche des Ringes geschnitten. Dies kann in bekannter Weise durch die Einwirkung von Schneidwerkzeugen auf eine Mehrzahl von Ringen erfolgen, die unter Bildung eines Ring-Zylinderstapels auf einen Dorn aufgespannt sein können. Nach dem Schneiden der Gleitflächennuten kann die Oberfläche des Ringsta-
9 10
pels mit der Hartmetallegierung besprüht werden. Die Weise durch eine Mehrzahl von Schneidwerkzeugen gehärtete Legierung wird dann abgeschliffen, bis das hergestellt werden* die durch eine Hohlachse des Metall des Ringes auf beiden Seiten der Nuten freiliegl, Monlagedorns eingeführt werden können. Zum Schneiwährend die Nuten mit der Harlmetallegierungsschicht den der inneren und äußeren Aussparungen können gefüllt bleiben. Danach können die äußeren Umfangs- > alternativ auch Einzelringe in eine Klemmvorrichtung ■üsnehffiüngen in der gleichen Weise eingeschnitten eingespannt und die inneren und äußeren Umfangsauswerden wie die vorangehend beschriebenen Nuten. Die sparungen durch ein Paar gegenüberliegend angeordneinneren Unifangsaussparungen können in gleicher ter Schneidwerkzeuge gleichzeitig hergestellt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Kolbenring für eine Brennkraftmaschine mit einer den oberen Ringbereich bestimmenden oberen Radialfläche (36) und mit -einer den unteren Ringbereich bestimmenden unteren Radialfläche (38), von der eine den Außenbereich des Ringes bestimmende äußere Axialfläche (42) und eine den Innenbereich des Ringes bestimmende innere Axialfläche (34) ausgehen, wobei die äußere Axialfläche eine über den Umfang verlaufende, in dem oberen äußeren Ringbereich ausgebildete Aussparung (33) aufweist, die eine äußere Radialschulter mit einem äußeren Absatz (37) bildet, die die äußere Axialfläche in eine äußere Aussparungsfläche (40) und eine axiale Gleitfläche (42) unterteilt, die ihrerseits mit einem Hartmetallbesatz (44) belegt ist, und wobei die Differenz zwischen dem Radius (FOD) der Außenseite der äußeren Aussparungsfläche (40) mil dem Radius (BOD) der axialen Gleitfläche (42) größer ist als die radiale Dicke des Hartmetallbesatzes auf dem Ring, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (24) ein ausbalanciertes Ringquerschnittprofil hat, bei dem die innere Axiaifläche (34) einen ersten inneren axialen Flächenabschnitt (49) bat, der sich von der unteren Radialfläche (38) nach oben erstreckt und an einem mittleren Umfang zwischen den oberen und unteren Radialflächen (36, i8) endet, und einen zweiten inneren Umfangsentlastungsflächenabschnitt (47) r H, der sich zwischen dem mittleren Umfang und der oberen Radialfläche (36) erstreckt, daß der Durchmesser des inneren Umfangsentlastungsflächenabschnittes an der oberen Radialfläche so bemessen ist, daß der radiale /Abstand der oberen Radialfläche zwischen der äußeren Aussparungsfläche (40) und dem zweiten inneren Umfangsentlastungsflächenabschnitt an der oberen Radialfläche ungefähr ein Drittel der unteren Radialfläche ist, daß der innere Entlastungswinkel zwischen der oberen Radialfläche und dem zweiten inneren Umfangsent-Iastungsflächenabschnitt ca. 25° beträgt und daP eine auf den ersten inneren axialen Flächenabschnitt ausgeübte und auf den zweiten inneren Umfangsentlastungsflächenabschnitt des Ringes ausgeübte, durch den Gasdruck erzeugte, radial nach innen gerichtete Kraft wenigstens teilweise durch eine radiale nach innen gerichtete Kraft ausbalanciert ist. die durch den auf der äußeren Aussparungsfläche des Ringes wirkenden Gasdruck, erzeugt ist.
    Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenring für eine Urennkraftmaschme mit einer den oberen Ringbe reich bestimmenden oberen Radialfläche und mit einer den unteren Rmgbereich bestimmenden unteren Radialfläche. von der eine den Außenbereich des Ringes bestimmende äußere Axtalfläche und eine den Innenbe reich des Ringes bestimmende innere Axialfläche ausgehen, wobei die äußere AxiiiKläche eine über den Umfang Verlaufende, in dem oberen äußeren Ringbe· reich ausgebildete Aussparung aufweist, die eine äußere Radialschulter mit einem äußere« Absatz bildet, die die äußere Axialfläche in eine äußere Aussparungsfläche und eine axiale Gleitfläche unterteil!, die ihrerseits mit einem Hartmetallbesatz belegt ist, wobei die Differenz zwischen dem Radius der Außenseite der äußeren Aussparungsfläche und dem Radius der axialen Gleitfläche größer ist als die radiale Dicke des Hartmetallbesatzes auf dem Ring.
    Ein derartiger Kolbenring ist aus der DE-OS 24 13 097 bekannt. Auf der Innenseite besitzt dieser Kolbenring nur eine Fasenfläche an den inneren Ringkanten. Diese Fasenflächen an den Kanten können
    ίο keine Ausbalancierung des Kolbenrings unterstützen. Diese Fasenflächen können höchstens dazu beitragen, daß sich der Kolbenring mit der Innenkante nicht in die zugehörige Kolbennut einfressen kann, wenn der Kolbenring im Betrieb eine Torsionsverdrehung erfährt Da sowohl die untere als auch die obere Ringinnenkante tngefaßt ist, ist jegliche Ausgleichswirkung bei diesem Kolbenring, die von der einen Fasenfläche ausgehen könnte, von der gegenüberliegenden Fasenfläche wieder aufgehoben.
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenring zu schaffen, der im Betrieb vom Querschniitsprofi! her ausbalanciert ist
    Erfindungsgemäß ist die Lösung der Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß der Ring ein ausbalanciertes Ringquerschnittsprofil hat, bei dem die innere Axialfläche einen ersten inneren axialen Flächenabschnitt hat, der sich von der unteren Radialfläche nach oben erstreckt und an eine.n mittleren Umfang zwischen den oberen und unteren Radialflächen endet, und einen
    jo zweiten inneren Umfangsentlastungsflächenabschnitt hat, der sich zwischen dem mittleren Umfang und der oberen Radialfläche erstreckt, daß der Durchmesser des inneren Umfangsentlastungsflächenabschnittes an der oberen Radialfläche so bemessen ist, daß der radiale
    » Abstand der oberen Radialfläche zwischen der äußeren Aussparungsfläche und dem zweiten inneren Umfangsentlastungsflächenabschnitt an der oberen Radialfläche ungefähr ein Drittel der unteren Radialfläche ist. daß der innere Entlastungswinkel zwischen der oberen Radialfläche und dem zweiten inne·. in Umfangsentlastungsflächenabschnitt ca. 25° beträgt und daß eine auf den ersten inneren axialen Fiächeiiabschnitt ausgeübte und auf den zweiten inneren Umfangsentlastungsflächenabschnitt des Ringes ausgeübte, durch den Gas-
    •ΙΊ druck erzeugte, radial nach innen gerichtete Kraft wenigstens teilwc se durch eine radial nach innen gerichtete Kraft ausbalanciert ist. die durch den auf der äußeren Aussparungsfläche des Ringes wirkenden Gasdruck erzeugt ist.
    Vi Durch die Erfindung ist in vorteilhafter Weise erreicht, daß durch die vorbeschriebene Ausbildung der Innenfläche des Kolbenringes sowohl für die im Betrieb antretenden Gasdruckkräfte als auch für die in dem Ring durch den Herstellungsvorgang vorhandene
    v> Spannungen und die dadurch bedingten Torsionskräfte ein Kraftausgleich sichergestellt ist. Hierdurch wird einerseits eine gleichmäßige Anlage des Hartmetallbc sat?es an der Zvlinderfläche in jeder Hubrichtung und damit eine immer sichere Abdichtung des Verdichtungs-
    m> raumes gegenüber dem Kurbelgehäuseraum als auch ein auf ein Minimum reduzierter Verschleiß sowohl an den Kolbenringflächen als auch an der Zylinderflächc erreicht. Auch die Belastungen auf den Anlageflächen in der Kolbenrihgnut bleiben in den vorberechfieteri Größen, so daß hier einerseits ein übermäßiger Verschleiß als auch andererseits ein Festbrenneh vermiden ist.
    Im nachfolgenden ist ein Ausfuhrungsbeispiel der
DE2709359A 1976-03-04 1977-03-03 Kolbenring für eine Brennkraftmaschine Expired DE2709359C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/663,832 US4040637A (en) 1976-03-04 1976-03-04 Low friction balanced piston ring

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2709359A1 DE2709359A1 (de) 1977-09-08
DE2709359C2 true DE2709359C2 (de) 1981-09-24

Family

ID=24663433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2709359A Expired DE2709359C2 (de) 1976-03-04 1977-03-03 Kolbenring für eine Brennkraftmaschine

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4040637A (de)
JP (1) JPS52107426A (de)
AU (1) AU498808B2 (de)
BR (1) BR7701317A (de)
CA (1) CA1093111A (de)
DE (1) DE2709359C2 (de)
ES (1) ES456507A1 (de)
FR (1) FR2343129A1 (de)
GB (2) GB1577751A (de)
IT (1) IT1076883B (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4256318A (en) * 1980-04-28 1981-03-17 Sealed Power Corporation Piston ring
DE3133815C1 (de) * 1981-08-27 1983-02-24 Küsters, Eduard, 4150 Krefeld Walze
DE3806348A1 (de) * 1988-02-27 1989-09-07 Diehl Gmbh & Co Kolbenring
JPH04117956U (ja) * 1991-04-04 1992-10-22 帝国ピストンリング株式会社 組合せオイルリング
WO1997022792A1 (fr) * 1995-12-19 1997-06-26 Xiuming Yu Bague antifuite d'huile
JP2002115759A (ja) * 2000-10-05 2002-04-19 Hino Motors Ltd 圧力ピストンリング
JP2003113940A (ja) * 2001-08-02 2003-04-18 Riken Corp スチール製ピストンリング
US6899595B2 (en) * 2002-03-29 2005-05-31 Maurice J. Moriarty Seal assembly manufacturing methods and seal assemblies manufactured thereby
DE10359802B3 (de) * 2003-12-19 2005-03-31 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Kolbenring sowie Verfahren zur Herstellung desselben
DE102007007965B4 (de) * 2007-02-17 2012-03-01 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Kolbenring
DE102007027223A1 (de) * 2007-06-13 2008-12-24 Mahle International Gmbh Kolbenring für den Kolben eines Verbrennungsmotors
DE102014003149A1 (de) * 2014-03-04 2015-09-10 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Ölabstreifkolbenring und Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenrings
DE102015109781A1 (de) * 2015-06-18 2016-12-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Kolbenring für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine sowie Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Kolbenring
DE102017100173A1 (de) * 2017-01-05 2018-07-05 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Kolbenring mit gestufter Lauffläche

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE536936C (de) * 1929-05-30 1931-10-28 Otto Schweickhart Dipl Ing Dichtungsring fuer Kolben
US2048258A (en) * 1934-12-19 1936-07-21 William G G Godron Piston ring
GB701981A (en) * 1950-12-15 1954-01-06 British Piston Ring Company Lt Oil scraping or sealing means on pistons, shafts or plungers
US3033578A (en) * 1959-08-10 1962-05-08 Gen Motors Corp Fluid seal
US3337938A (en) * 1964-05-29 1967-08-29 Ramsey Corp Method of making piston rings
GB1441961A (en) * 1973-03-21 1976-07-07 Wellworthy Ltd Piston rings
JPS5298814A (en) * 1976-02-13 1977-08-19 Toyota Motor Corp Piston ring

Also Published As

Publication number Publication date
FR2343129A1 (fr) 1977-09-30
BR7701317A (pt) 1977-12-20
IT1076883B (it) 1985-04-27
AU498808B2 (en) 1979-03-22
GB1577751A (en) 1980-10-29
GB1577752A (en) 1980-10-29
ES456507A1 (es) 1978-07-16
AU2277277A (en) 1978-09-07
US4040637A (en) 1977-08-09
JPS614983B2 (de) 1986-02-14
CA1093111A (en) 1981-01-06
JPS52107426A (en) 1977-09-09
DE2709359A1 (de) 1977-09-08
FR2343129B1 (de) 1983-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2709359C2 (de) Kolbenring für eine Brennkraftmaschine
EP1290364B2 (de) Flachdichtung
EP0747614B2 (de) Metallische Zylinderkopfdichtung
DE830716C (de) Sicherungsring und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19651112C2 (de) Dichtungsvorrichtung für eine Motorkolbenstange
DE4112889A1 (de) Verfahren zur herstellung eines gekuehlten motorkolbens und nach diesem verfahren hergestellter kolben
EP1092104B1 (de) Kolbenbolzenbuchse
EP0213160A1 (de) Auflager für rollende lastenträger und verfahren zu dessen herstellung.
DE3604661A1 (de) Kolben mit kolbenring
DE2912033A1 (de) Verfahren zum verbinden von zwei teilen mittels eines verbindungsstuecks
DE3228616C2 (de)
DE10060872B4 (de) Flachdichtung
DE2318700A1 (de) Abdichtung fuer trennfugen und dgl
DE10311155A1 (de) Dichtring und Dichtringanordnung
DE2420335C2 (de) Dichtung für eine Hochdruckpresse
DE2155998A1 (de) Montagebuchse zum Einführen eines Kolbens mit radial zusammendrückbaren Kolbenringen in eine Zylinderbohrung
EP0165417A1 (de) Kolbenring
EP0032668A1 (de) Matrize für Massivumformung im Kalt- oder Halbwarmverfahren
DE69827571T2 (de) Glühkerze
DE1813758A1 (de) Selbsthemmende Schraubenmutter
DE2420334B2 (de) Dichtung für eine Hochdruckpresse
EP0253069A1 (de) Tribologisch optimierte Kolbenringabdichtung
DE673641C (de) Eiserner Grubenstempel
DE9211661U1 (de) Dichtring mit Eigenspannung
DE69500821T2 (de) Blindnietanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
D2 Grant after examination
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: TRW AUTOMOTIVE PRODUCTS, INC., CLEVELAND, OHIO, US

8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: PRINZ, E., DIPL.-ING. LEISER, G., DIPL.-ING. SCHWEPFINGER, K., DIPL.-ING. BUNKE, H., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. DEGWERT, H., DIPL.-PHYS., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN

8339 Ceased/non-payment of the annual fee