DE2748888C2

DE2748888C2 - Kolbenring

Info

Publication number: DE2748888C2
Application number: DE19772748888
Authority: DE
Inventors: Raymond L. Grand Haven Mich. Grimm
Original assignee: SKF Automotive Products Inc
Current assignee: SKF Automotive Products Inc
Priority date: 1976-11-05
Filing date: 1977-11-02
Publication date: 1982-06-09
Also published as: IT1113668B; FR2370178A1; DE2748888A1; JPS5392076A; GB1583010A; CA1088971A; JPS5911055B2; FR2370178B1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Kolbenring für Kolben von Brennkraftmaschinen mit wenigstens einer in der der Brennkammer abgewandten Stirnfläche angeordneten Ringnut, die im wesentlichen einen dreieckigen Querschnitt hat, der an der radial äußeren Ecke spitzwinklig oder stumpfwinklig ist.

Kolbenringe haben die Aufgabe, eine Dichtung zwischen Kolben und Zylinderwand zu bilden und den Übertritt von Schmieröl aus dem Kurbelgehäuse in die Brennkammer des Motors zu verhindern. Es ist bekannt, Kolbenringe mit Ringnuten zu versehen, die z. B. in die Gleitfläche eingearbeitet sind und dazu dienen können, öl abzustreifen oder auf der Gleitfläche zurückzuhalten (vgl. US-PS 15 79 043 und US-PS 37 81 022). Mit in der der Brennkammer abgewandten Stirnfläche des Kolbenrings angeordneten Ringnuten wurde bisher der Zweck verfolgt, den Druckausgleich zwischen Ober- und Unterseite des Kolbenrings zu verbessern (vgl. DE-PS 6 38 505) sowie Gase aufzufangen und radial nach außen abzuleiten (vgl. US-PS 13 54 548). Darüber hinaus ist bei einer bekannten Ausführung eine auf dieser Stirnfläche angeordnete Ringnut an die radial äußere Kante des Kolbenrings gerückt und, wie eingangs angegeben, ausgebildet, um öl von der Zylinderwand abzustreifen und über Kanäle in den Kolben zu leiten (vgl. US-PS 16 36 012).

Der Erfindung liegt ein im Zusammenhang mit den vorstehend geschilderten Kolbenringen mit Ringnuten bisher nicht behandeltes Problem zugrunde, zu dessen Beseitigung die bekannten Ausführungen auch nicht geeignet sind. Es ensteht dadurch, daß während des Betriebs der Brennkraftmaschine mit der Zeit ein Abrieb an der Zylinderwand stattfindet, so daß diese eine konische Form erhält. Wenn sich dann der Kolben axial durch die konische Zylinderbohrung bewegt, führt der Kolbenring in seiner Nut eine oszillierende radiale Bewegung aus, welche rtie dichtende Eigenschaft des Kolbenrings aufhebt und eine Steigerung des ölverbrauchs zur Folge hat.

Die Erfindungsaufgabe besteht darin, einen Kolbenring der bezeichneten Art zu schaffen, welcher auch bei oszillierender radialer Bewegung keinen erhöhten Ölverbrauch zur Folge hat, und zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Ringnut so angeordnet ist, daß sie bei radialen oszillierenden Bewegungen des Kolbenrings als radial

nach außen fördernde hydrodynamische Pumpe wirkt.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Maßnahme wird verhindert, daß Öl an der radial inneren Fläche des Kolbenrings vorbei durch die den Kolbenring aufnehmende Nut im Kolben in die Brennkammer geiangt

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen in einer Ringnut eines Kolbens sitzenden Kolbenring,

F i g. 2 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kolbenrings.

Gemäß F i g. 1 sitzt in einer Ringnut 14 eines Kolbens 10 ein Kolbenring 12. Letzterer ist auf der der Brennkammer abgewandten Seite, in der Zeichnung der Unterseite, mit mehreren eingedrehten, im Querschnitt dreieckigen Nuten 16 versehen. Wenn sich während des Betriebs der Brennkraftmaschine der Kolben 10 im Zylinder auf und ab bewegt, führt der Ring 12 in der Nut 14 eine oszillierende Bewegung aus. Dabei bewegt er sich auf die radial innere Wand 18 der Ringnut 14 zu, wenn der Kolben 10 gegen den Kleinstdurchmesser der Zylinderbohrung geht, und bewegt sich radial nach außen von der radial inneren Wand 18 der Nut 14 fort, wenn sich der Kolben 10 dem Größtdurchmesser der Zylinderbohrung nähert. Bei der oszillierenden Bewegung des Kolbenrings 12 wirkt die radial innere Kante 20 der Nuten 16 als ölabstreifer und fördert vorhandenes öl radial nach außen aus der Nut 14 heraus, von wo es dann der Kolbenring an der Zylinderwand entlang wieder zum Kurbelgehäuse hin fördern kann. Die Abstreiferwirkung der Ölrückfördernuten 16 verhindert somit oder minimiert jedenfalls die Leckage von öl aus dem Kurbelgehäuse um den Kolbenring 12 herum in die Brennkammer.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kolbenrings 22, der in diesem Fall mehrere auf der Unterseite ausgebildete, teilweise ausgerundete Nuten 24 aufweist Wie die Zeichnung zeigt, haben auch in diesem Fall die Nuten 24 jeweils eine als Abstreifer wirkende radial innere Kante 26, welche in ihrer Funktion der oben beschriebenen Kante 20 entspricht.

Abweichend von den Darstellungen in der Zeichnung könnten die Nuten auch noch einen weiterhin abgewandelten Querschnitt haben. Funktionsmäßig kommt es darauf an, daß der Ring auf seiner der Brennkammer abgewandten Seite eine solche Ausgestaltung erfährt, daß er bei oszillierender radialer Bewegung als hydrodynamisches Pumpenglied wirkt, welches Öl radial nach außen fördert. Als derartige Ausgestaltungen kommen Ringnuten, Hohlräume mit hydrodynamischer Wirkung und gegebenenfalls auch spiralige oder schraubenförmige Nuten in Frage. Die Ausbildung dieser hydrodynamisch ölfördernden Ausgestaltungen findet jeweils auf einer nicht die Zylinderwand berührenden Fläche des Kolbenrings statt.

Bei im wesentlichen dreieckigem Querschnitt ringförmiger ölrückfördernuten ist an der radial inneren Ecke der offenen Seite des Dreiecks ein stumpfer oder im wesentlichen rechter Winkel vorgesehen.

Die nachfolgenden Versuchsergebnisse lassen die Wirksamkeit des Vorschlags erkennen.

Bei den Versuchen wurde ein luftgekühlter Einzylinder-Motor mit L-Kopf, 89-mm-Bohrung, 83-mm-Hub, 31,3 cid und einem Verdichtungsverhältnis von 6,5:1 mit zweiten Kolbenringen gemäß der beschriebenen

Ausbildung, und auch mit normalen Kolbenringen benutzt. Die untersuchten Kolbenringe hatten 1, 3 oder 5 Ringnuten von Lm wesentlichen dreieckigem Querschnitt ähnlich der in der Zeichnung dargestellten Form. Die senkrechte Seite der Nut betrug ungefähr 0,05 bis 0,175 mm, im Mittel ungefähr 0.J25 mm, und die waagerechte offene Seite der Nuten maß ungefähr 0,375 mm. Der Winkel zwischen der radial äußeren Kante der dreieckigen Nut und dem Zylinder betrug ungefähr 18°.

Der Motor wurde vor jedem Versuch I¹A Stunde lang mit zunehmender Belastung und Drehzahl einlaufen gelassen, woraufhin dann eine Stunde lang eine Drehzahl νου 3000UpM bei ³A Drosselstellung folgte. Danach wurde die Maschine getestet, während sie bei 3000 UpM und V4 Drosselstellung drei Versuchsläufe von je 8 Stunden Dauer absolvierte. Nach jedem 8-Stunden-Lauf wurde Ger Ölverbrauch gemessen und der mittlere Verbrauch berechnet. Es ergaben sich dabei folgende Mittelwerte:

Anzahl der Nuten

Slunden/Liler Ö'

35.6 28

40

55,5

Das Versuchsbeispiel zeigt, daß die Verwendung eines zweiten Kompressionsrings mit mehreren Nuten der beschriebenen Ausbildung den Ölverbrauch des Motors während des Betriebs verringert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kolbenring für Kolben von Brennkraftmaschinen mit wenigstens einer in der der Brennkammer abgewandten Stirnfläche angeordneten Ringnut, die im wesentlichen einen dreieckigen Querschnitt hat, der an der radial äußeren Ecke spitzwinklig und an der radial inneren Ecke im wesentlichen rechtwinklig oder stumpfwinklig ist, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Ringnut (16; 24) so angeordnet ist, daß sie bei radialen oszillierenden Bewegungen des Kolbenrings (12; 22) air- radial nach außen fördernde hydrodynamische Pumpe wirkt

2. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der offenen Seite des dreieckigen Querschnitts gegenüberliegende Ecke (21) ausgerundet ist