DE3130063C2

DE3130063C2 - "Kolbenringspannvorrichtung zum Aufziehen von Kolbenringen auf Kolben, insbesondere von Brennkraftmaschinen größerer Bauart"

Info

Publication number: DE3130063C2
Application number: DE19813130063
Authority: DE
Inventors: Herbert Ing. 8900 Augsburg Hellmann; Gerhard Dipl.-Ing. Schlenker
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1981-07-30
Filing date: 1981-07-30
Publication date: 1984-04-19
Also published as: DE3130063A1; JPS5828437A; CH657302A5; JPH028869B2; FR2510455A1; FR2510455B1

Abstract

Bei einer Kolbenringspannvorrichtung (2) zum Aufziehen von Kolbenringen (1) auf Kolben sind zwei einen Kolbenring (1) am Ringende (5, 6) erfassende Spreizbacken (3, 4), eine Führungsschiene (15) mit kreisbogenförmig gekrümmten, parallelen inneren und äußeren Gleitflächen (14 bzw. 18) sowie eine Auslenkvorrichtung (11) zur Auslenkung der Spreizbacken (3, 4) entlang der Führungsschiene (15) vorgesehen. Die Führungsschiene (15) durchdringt beide Spreizbacken (3, 4) zwischen dort angeordneten Führungselementen (12, 13; 16, 17) und überragt diese mit ihren Gleitflächen (14, 18) seitlich soweit, daß beide Spreizbacken (3, 4) an letzteren für die Aufweitung eines Kolbenringes (1) auf dessen Überstreifmaß entlangführbar sind. Die innere Gleitfläche (14) der Führungsschiene (15) besitzt einen Krümmungsradius von etwa dem 0,55- bis 0,80fachen des Kolbenring-Nenndurchmessers, ausgehend von einem Pol, der vom Mittelpunkt eines aufzuspreizenden Kolbenringes (1) um das 0,05- bis etwa 0,30fache dessen Nenndurchmessers auf der Symmetrielinie zum dem Ringstoß gegenüberliegenden Ringbereich hin verschoben liegt. Hierdurch sind beim Aufziehen eines Kolbenringes (1) in diesem weitgehend konstante Spannungsverhältnisse gegeben.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kolbenringnpannvorrichtung zum Aufziehen von Kolbenringen auf Kolben, mit Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Infolge einer zunehmenden Leistungserhöhung und insbesondere Zünddrucksteigerung in Brennkraftma- ^o schinen sind Kolbenringe erforderlich, die gegenüber Kolbenringen älterer Bauart eine höhere vergleichmäßigte Pressung gegen die Zylinderlaufbuchse ausüben müssen. Diese höher beanspruchten Kolbenringe weisen ein kleineres Verhältnis Durchmesser zu radialer Ringbreite auf und sind steifer gebaut. Ihre Werkstoffe sind in der Regel auf bessere Laufeigenschaften abgestellt, haben keine ausgeprägte Streckgrenze und keinen konstanten F-Modul. Außerdem sind bei den brennraumnächsten Kolbenringen in den meisten Fällen f>o harte Laufschichten mit völlig anderem Ε-Modul als beim Grundkörpermaierial aufgebracht, welche Laufschichten spröde und rißempfindlich sind. Die Gestalt dieser Kolbenringe ist im unaufgezogenen Zustand etwa apfelförmig, wobei der Krümmungsradius des dem (ή Ringstoß gegenüberliegenden Ringbereiches größer als der zum jeweiligen Ringstoß hinlaufenden Ringbereiche ist. Nahe dem Ringstoß können außerdem noch Freischliffe, Abphasungen oder dergleichen zur Ringformkorrektur angebracht sein.

Um nun eine Verformung des Kolbenringes beim Aufspreizen und Überstreifen auf einen Kolben zu vermeiden bzw. auf ein Minimum zu reduzieren, sollte die Spannung im Kolbenringe möglichst gleichmäßig über dessen Verlauf verteilt auftreten; außerdem sollten die zum Ringstoß hinlaufenden Ringenden geschont werden. Die meisten derzeit bekannten, sogenannten Kolbenringzangen bzw. Kolbenringaufziehvorrichtungen vermögen diesen Anforderungen nicht oder nur teilweise gerecht zu werden. Letzteres ist zwar bei einer Kolbenringaufziehvorrichtung gemäß der GB-PS 6 82 976 nicht der Fall, jedoch ist bei dieser bekannten Vorrichtung ein sehr aufwendiges Viergelenkgetritbe vorgesehen, dessen exakte Abstimmung und Herstellung einen erheblichen Kostenaufwand erfordert.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kolbenringspannvorrichtung zu schaffen, die aus nur einigen wenigen, einfach und billig herstellbaren Teilen besteht, außerdem eine einfache Anpassung an Kolbenringe unterschiedlicher Größen ermöglicht und trotzdem beim Aufziehen von Kolbenringen einen möglichst gleichmäßigen Spannungsverlauf im Kolbenring bei gleichzeitiger Schonung dessen zum Ringstoß hinlaufender Ringbereiche ermöglicht.

Diese Aufgabe ist bei einer Kolbenringspannvorrichtung der eingangs genannten Art durch deren Ausbildung entsprechend dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachstehend ist detailliert zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Kolbenringspannvorrichtung Stellung genommen. Ein Kolbenring wird bei Verwendung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung durch allmählich zunehmende Spannung in einem weiten, meist formkorrigierten Bereich bis etwa 60° beiderseits des Ringstoßes sowie durch eine niedrige Pressung gegen die — oft beschichtete — Lauffläche sehr geschont. Im übrigen Ringbereich wird durch eine gleichmäßig konstante Spannung eine plastische Verformung des Kolbenringes verhütet bzw. bei steifen Kolbenringen über den ganzen Bereich gle jhmäßig verteilt und auf ein Minimum beschränkt, örtliche Spannungsmaxima im Bereich diametral gegenüber dem Ringstoß oder in Stoßnähe im formkorrigierten Bereich, wie sie bei den meisten gebräuchlichen Kolbenringzangen mit der Gefahr einer Ringdeformierung auftreten, sind bei Verwendung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung nicht gegeben. Diese Vorteile sind durch eine Kolbenringspannvorrichtung realisiert, die — sieht man von den unterschiedlichen Mitteln für die Aufspreizung von Kolbenringen unterschiedlicher Größe ab — lediglich aus drei einfach und billig herzustellenden Bauteilen, nämlich den beiden Spreizbacken und der Führungsschiene besteht. Bei entsprechender Auslegung der Führungsschiene ist es ferner in vorteilhafter Weise möglich, Kolbenringe unterschiedlicher Größen mit ein- und derselben Spannvorrichtung zu spannen, letzteres ohne Verzicht auf die aufgabengemäße Forderung nach einem möglichst gleichmäßigen Spannungsverlauf.

Nachstehend ist die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeis.piel einer Kolbenringspannvorrichtung nach der Erfindung zum Spannen kleiner Kolbenringe bis etwa 300 mm Nenndurchmes-

Fig. 2 einen Detailschnitt aus F i g. 1 entlang der Linie 11-11,

F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kolbenringspannvorrichtung nach der Erfindung zum Spannen von mittelgroßen Kolbenringen bis etwa 600 mm Nenndurchmesser,

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Kolbenringspannvorrichtung nach der Erfindung zum Spannen von großen Kolbenringen mit einem Nenndurchmesser to größer als etwa 600 mm,

Fig. 5 in schematischer Darstellung einen Kolbenring in ungespanntem Zustand,

Fi g. 6 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kolbenringspannvorrichtung einerseits und einen sich bei Verwendung derselben ergebenden Spannungsverlauf im Kolbenring andererseits,

Fig. 7 eine schematische Darstellung, aus der die Formänderungen eines Kolbenringes anhand der Auslenkwege bestimmter Punkte bzw. Bereiche desselben aufgezeigt sind,

Fig.8 eine schematische Darstellung der Verformung eines Kolbenringes bei einer Aufspreizung innerhalb der erfindungsgemäßen Kolbenringspannvorrichtung.

In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen angezogen.

In den Figuren ist mit 1 ein Kolbenring, insbesondere für Kolben größerer Brennkraftmaschinen, und mit 2 insgesamt eine Kolbenringspannvorrichtung nach der Erfindung zum Aufziehen von Kolbenringen auf die besagten Kolben bezeichnet. Die Kolbenringspannvorrichtung 2 weist zwei Spreizbacken 3 und 4 auf, von denen jeder zum Aufspreizen eines Kolbenringes 1 im Bereich von dessen Ringstoß mit einem Greifhaken 7 bzw. 8 an einem Ringende 5 bzw. 6 anliegt und innen hintergreift. Außerdem weist jeder Spreizbacken 3 bzw. 4 eine Anlagefläche 9 bzw. 10 auf, mit der er sich vom Ringende 5 bzw. 6 beabstandet an der in der Regel zylindrischen Außenseite eines zu spannenden Kolbenringes J senkrecht zu deren Tangente abstützt. Darüber hinaus weist die Kolbenringspannvorrichtung 2 eine allgemein und insgesamt in der Zeichnung mit 11 bezeichnete Auslenkvorrichtung für die Spreizbacken 3 und 4 auf, von der Teile an den Spreizbacken angelenkt bzw. befestigt sind und mit diesen derart zusammenwirken, daß bei der Aufspreizung eines Kolbenringes 1 einer Auslenkung von dessen Ringenden 5 bzw. 6 in Umfangsrichtung eine Drehung derselben um einen bestimmten Drehpunkt überlagert ist. Nähere Erläuterungen betreffend die Funktion der erfindungsgemäßen Kolbenringspannvorrichtung sind weiter hinten anhand der F i g. 5 bis 8 dargelegt.

Die Spreizbacken 3 und 4 sind gleich ausgebildet, innerhalb der Kolbenringspannvorrichtung 2 jedoch spiegelsymmetrisch angeordnet.

Erfindungsgemäß besitzt jeder Spreizbacken 3 bzw. 4 ein erstes Führungselement 12 bzw. 13, mit dem er an einer inneren kreisbogenförmig gekrümmten Gleitfläche 14 einer Führungsschiene 15 abgestützt ist, sowie ein zweites Führungselement 16 bzw. 17. an dem die Führungsschiene 15 mit einer äußeren, zur inneren parallelen Gleitfläche 18 abgestützt ist. Die Führungsschiene 15 durchdringt beide Spreizbacken 3 und 4 und ' überragt diese mit ihren Gleitflächen 14, 18 seitlich so weit, daß beide Spreizbacken 3, 4 an letzteren für die Aufweitung eines Kolbenringes 1 auf dessen Überstreifmaß entlangführbar sind. Die innere Gleitfläche 14 der Führungsschiene 15 besitzt erfindungsgcniaß eine Krümmung mit einem Radius Ri, dessen Pol P — siehe F i g. 6 und 8 — vom Mittelpunkt Meines zu spannenden Kolbenringes 1 um das 0,05- bis 0,30fache von dessen Nenridurchmesser auf der Symmetrielinie desselben zum dem Ringstoß gegenüberliegenden Ringbereich hin verschoben liegt.

Der Radius Rr der inneren Gleitfläche 14 der Führungsschiene 15 besitzt ausgehend vom Pol P eine Größe von etwa dem 0,55- bis 0,80fachen des Nenndurchmessers eines zu spannenden Kolbenringes 1. Hierdurch ist exakt der Abstand der Führungsschiene 15 vom Ringstoß eines zu spannenden Kolbenringes 1 festgelegt.

Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel, nämlich bei einem zu spannenden Kolbenring 1 mit einem Nenndurchmesser von 520 mm weist der Pol P vom Mittelpunkt M des besagten Kolbenringes einen Abstand MP auf, der das 0,171 fache vom Nenndurchmesser beträgt; der Radius Rf der Krümmung der inneren Gleitfläche 14 an der Führungsschiene 15 besitzt bei diesem konkreten Ausführungsbeispiel ausgehend vom Pol P eine Größe, die dem 0,677fachen des Nenndurchmessers des besagten Kolbenringes 1 entspricht. Die beiden Punkte G und H — siehe F i g. 6 —, an denen die beiden Spreizbacken 3 und 4 mit ihren Anlageflächen 9 und 10 an der Außenseite des Kolbenringes 1 bei diesem konkreten Ausführungsbeispiel anliegen, besitzen in unbetätigtem Zustand der zugehörigen Kolbenringspannvorrichtung 2 einen direkten Abstand, der dem 0,75fachen des Kolbenringnenndurchmessers entspricht. Der Abstand dieser beiden Punkte G und H kann in anderen Fällen jedoch auch größer oder kleiner sein und etwa dem 0,5- bis 0,9fachen des Nenndurchmessers eines zu spannenden Kolbenringes 1 betragen.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 1,3 und 4 bestehen die beiden Spreizbacken 3 und 4 einer Kolbenringspannvorrichtung 2 — wie in F i g. 2 gezeigt — jeweils aus zwei planparallelen Platten 19 und 20, die die Führungsschiene 15 in ihrer Querausdehnungsebene oben und unten überdecken sowie mit geringem Spiel zwischen sich aufnehmen, ferner beim Einsatz der Kolbenringspannvorrichtung den zu spannenden Kolbenring 1 oben und unten zumindest teilweise überdecken. Letzteres ist aus den Fig. 1, 3 und 4 gut ersichtlich; die seitliche Oberdeckung des Kolbenringes erfolgt jeweils im Anfangs- und Endbereich der beiden Platten 19 und 20. Außerdem nehmen die beiden Platten 19 und 20 — wie gut aus F i g. 2 ersichtlich — an ihrem jeweiligen dem Ringstoß zugeordneten Anfangsbereich den Greifhaken 7 bzw. 8 jeweils zwischen sich auf, der stoffschlüssig mit diesen verbunden ist und gleichzeitig einen Abstandshalter für sie bildet Darüber hinaus sind die beiden Platten 19 bzw. 20 mittelbar oder unmittelbar zumindest mit Teilen der Auslenkvorrichtung 11 zur Betätigung der beiden Spreizbacken 3 und 4 verbunden. Näheres hierzu ist weiter hinten beschrieben.

Wie gut aus den Fig. 1, 3 und 4 ersichtlich, ist das Führungselement 12 bzw. 13 jedes Spreizbackens 3 bzw. 4 durch einen Gleitschuh realisiert, der einen Abstandshalter für die beiden Platten 19 und 20 eines Spreizbackens 3 bzw. 4 bildet und außen die Anlagefläche 9 bzw. 10 für einen zu spannenden Kolbenring 1 sowie innen eine an der inneren Gleitfläche 14 der Führungsschiene 15 anliegende Gleitfläche 21 bzw. 22 aufweist Der Gleitschuh ist fest, gegebenenfalls auch lösbar mittels Schrauben mit den

beiden planparallelen Platten 19 bzw. 20 jedes Spreizbackens 3 bzw. 4 verbunden. Anstelle durch einen Gleitschuh kann das erste Führungselement 12 bzw. 13 auch durch eine Wand realisiert sein, die in gleicher Weise wie der Gleitschuh zwischen den beiden Platten 19 und 20 angeordnet wäre. Das zweite Führungselement 16 bzw. 17 jedes Spreizbackens 3 bzw. 4 ist bei den dargestellten Ausführungsbeispielen durch eine Rolle oder einen Bolzen gebildet, die bzw. der zwischen den beiden planparallelen Platten 19 bzw. 20 drehbar gelagert ist und an der äußeren Gleitfläche 18 der Führungsschiene IS anliegt.

Anstelle einer Rolle oder eines Bolzens kann das zweite Führungselement 16 bzw. 17 eines jeden Spreizbackens 3 bzw. 4 jedoch auch durch einen Gleitschuh oder eine Wand realisiert sein, der bzw. die ähnlich ausgebildet und an den beiden Platten 19 bzw. 20 angeordnet sein kann wie im Bereich des ersten Führungselementes 12 bzw. 13.

An der Führungsschiene sind Wegbegrenzungsstifte 23 bzw. 24 angeordnet, die mit entsprechenden Anschlagflächen 25 bzw. 26 an den Spreizbacken 3 bzw. 4 zur Begrenzung des Aufspreizweges der Kolbenringspannvorrichtung 2 zusammenwirken. Alternativ zu dieser dargestellten Anordnung ist es jedoch auch möglich, die Wegbegrenzungsstifte 23 und 24 an den Spreizbacken 3 bzw. 4 sowie die zugehörigen Anschlagflächen 25, 26 an der Führungsschiene 15 anzubringen. Die Anschlagflächen 25 bzw. 26 können außen an einer der beiden Platten 19 bzw. 20 — siehe F i g. 1 und 3 — oder in Langlöchern angebracht sein — siehe F i g. 4 —, die in eint oder beide der Platten 19 bzw. 20 eines Spreizbackens 3 bzw. 4 eingeformt sind. Derartige Langlöcher können auch zur Gewichtsreduzierung der Kolbenringspannvorrichtung 2 beitragen.

In vorteilhafter Weise sind an der Führungsschiene 15, an der inneren und/oder äußeren Gleitfläche 14 bzw. 18 derselben, Ausnehmungen 37, 38 (Fig.4) bzw. Abflachungen 39 (F i g. 1,3) vorgesehen, die räumlich so angeordnet sind, daß ein geringfügiges Spiel und damit ein Ausweichen der beiden Spreizbacken 3 bzw. 4 gegenüber der Führungsschiene 15 in einer Ausgangsstellung der Kolbenringspannvorrichtung 2 und damit ein kraftfreies Einhaken des in ihr zu spannenden Kolbenringes 1 gewährleistet ist.

Wie in F i g. 1 gezeigt, besteht bei Verwendung der erfindungsgemäßen Kolbenringspannvorrichtung 2 zur Spannung kleiner Kolbenringe mit einem Nenndurchmesser bis etwa 300 mm die Auslenkvorrichtung 11 aus zwei Handhebeln 27 bzw. 28, von denen jeder starr an einem Spreizbacken 3 bzw. 4 stoffschlüssig oder lösbar verbunden oder an diesem ausgebildet ist Außerdem ist eine Rückholfeder 29 vorgesehen, die zwischen den einander zugewandten Enden der beiden Spreizbacken 3 und 4 eingespannt ist und diese aus ausgelenkter Position in ihre Grundstellung rückzuführen vermag. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Kolbenringspannvorrichtung 2 zur Spannung mittelgroßer Kolbenringe 1 mit einem Nenndurchmesser bis etwa 600 mm besteht die Auslenkvorrichtung 11 für die Spreizbacken 3 und 4 aus zwei stumpfwinklig gekrümmten Handhebeln 30 bzw. 31 — wie in F i g. 3 gezeigt —, von denen jeder drehbar an einem Spreizbacken 3 bzw. 4 über ein Lager angelenkt ist Als Lager für die Handhebel 30 bzw. 31 können jene Bolzen dienen, an denen die als Rollen ausgebildeten Führungselemente 16 bzw. 17 drehbar gelagert sind. Die beiden Handhebel 30 und 31 sind über ein Gelenk 32 drehbar miteinander verbunden, derart, daß durch Zusammendrücken ihrer rückwärtigen Enden — entsprechend der in F i g. 3 eingezeichneten Pfeilrichtungen — die Spreizbacken 3 und 4 aus ihrer Ausgangsstellung auslenkbar sind. Eine zwischen beide Handhebel 30 und 31 eingespannte Feder 33 sorgt für deren Rückführung aus ausgelenkter Position und damit auch für eine Rückführung der Spreizbacken 3, 4 aus ausgelenkter Position in deren Ausgangsstellung.
Bei Verwendung der Kolbenringspannvorrichtung 2

ίο zur Spannung großer Kolbenringe mit einem Nenndurchmesser größer als 600 mm ist eine sich zwischen beiden Spreizbacken 3, 4 erstreckende und an diesen angelenkte Auslenkvorrichtung 11 vorgesehen, die mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Kraftverstärker wie Gewindespindeln, Getriebe, Hubzylinder oder dergleichen umfaßt, in F i g. 4 besteht die Auslenkvorrichtung 11 beispielsweise aus einem am Spreizbacken 3 angelenkten Druckkolben 34 sowie einem am Spreizbacken 4 angelenkten Druckzylinder 35, der zur Auslenkung der beiden Spreizbacken 3 und 4 über einen Anschlußstutzen 36 von einer nicht dargestellten Druckquelle mit hydraulischem oder pneumatischem Druckmittel beaufschlagbar bzw. entlastbar ist.

Nachstehend sind die theoretischen Grundlagen der erfindungsgemäßen Kolbenringspannvorrichtung anhand der F i g. 5 bis 8 näher erläutert.

In Fig.5 ist schematisch — im unteren Teil der besseren Verständlichkeit wegen jedoch etwas übertrie·· ben — die Gestalt eines Kolbenringes 1 in ungespanntem Zustand dargestellt. Der Kolbenring 1 besitzt dabei eine etwa apfelförmige Gestalt, wobei im entspannten Zustand der dem Ringstoß gegenüberliegende Teil des Kolbenringes einen merklich größeren Krümmungsradius Rm aufweist als jene Teile, die zum Ringstoß hinlaufen. Der Radius deren Krümmung ist mit γμ bezeichnet.

In F i g. 6 ist schematisch ein Kolbenring 1 dargestellt, dessen neutrale Linie mit 35 angezogen ist. Diesem Kolbenring 1 ist in der linken Hälfte der Darstellung schematisch eine Hälfte einer Kolbenringspannvorrichtung 2 nach der Erfindung zugeordnet, während aus der rechten Hälfte der Darstellung die Spannungsverteilung im Kolbenring 1 bei Verwendung der erfindungsgemä-Ben Kolbenringspannvorrichtung 2 ersichtlich ist Innerhalb der erfindungsgemäßen Kolbenringspannvorrichtung 2 wird der Kolbenring 1 beiderseits des Ringstoßes durch zwei Kräftepaare Fi, Fn — siehe F i g. 5 — beansprucht. Die Kraft Fi steht senkrecht zur Tangente jenes Punktes G bzw. H, an dem der jeweilige Spreizbacken 3 bzw. 4 außen am Kolbenring 1 anliegt, und ist in den innenraum des Kolbenringes i gerichtet Die Kraft Fn wirkt richtungsmäßig parallel, jedoch entgegengesetzt der Kraft Fi und greift an der Innenkante jedes Ringendes 5 bzw. 6 an. Die Kraft Fn ist — wie in F i g. 5 gezeigt — dabei die Resultierende aus einer ersten Kraftkomponente Fu, die vom jeweiligen Ringende 5 bzw. 6 ausgehend in Unifangsrichtung eines Kolbenringes 1 wirkt und letzteren aufspreizt sowie einer zweiten Kraftkomponente Fr, die senkrecht zur ersten stehend im gleichen Punkt wie diese am Kolbenring 1 angreift Diese zweite Kraftkomponente Fr erzeugt bei Aufspreizung des Kolbenringes 1 im Bereich zwischen den Punkten A und B einerseits sowie C und D andererseits, also innerhalb jeweils eines Spreizbackens 3 bzw. 4, ein von A nach ßbzw. C nach D zunehmendes Biegemoment und außerhalb des Bereiches Λ-ßbzw. CVD weitestgehend konstantes Biegemo-

ment M_n = AB ■ F_R = CD ■ Fr.

In Fig. 7 ist die Verformung eines Kolbenringes 1 ausgehend von seiner in F i g. 5 dargestellten spannungslosen Form gezeigt, wobei die inneren Linie mit den Punkten A\, B\ und G, D\ den Kolbenring 1 in seiner Ausgangslage und die äußere Linie nut den Punkten Ai, B₂ und C2, D₂ den Endzustand des aufgespreizten Kolbenringes 1 zeigt. Fig.8 zeigt dabei die Gestaltsund Lageänderung, die ein Kolbenring bei seiner Aufspreizung innerhalb einer erfindungsgemäßen Kolbenringspannvorrichtung 2 erfährt.

Bei einer Aufspreizung des Kolbenringes 1 wandert der Punkt -4, nach A₂, der Punkt Si nach S₂, der Punkt G nach Ci und der Punkt Di nach D?.. Kinematisch kann der Bewegungsablauf bei der Aufspreizung eines Kolbenringes i durch die erfindungsgemäße Kolbenringspannvorrichtung 2 als Translation des Ringsegmentes Λ-ßbzw. C-D von Ai, B\ nach Ai, Bi bzw. von G, Di nach C₂, Dz mit überlagerter Rotation um A von Ai, B₃ nach A₂, B₂ bzw. um C von C₂, D₃, nach Ci, D₂ betrachtet werden. Dieser Bewegungsablauf erbringt den gewünschten, in F i g. 6, rechte Hälfte, dargestellten konstanten Spannungsverlauf im Kolbenring 1; er wird durch die exakte Führung der Spreizbacken 3 bzw. 4 entlang der Führungsschiene 15 erzielt, deren innere Gleitfläche 14 eine Relativbahn für den besagten Bewegungsablauf bildet. Innerhalb der Kolbenringspannvorrichtung 2 vollzieht sich dieser Bewegungsablauf wie in F i g. 8 dargestellt wie folgt: Die Punkte A und C wandern auf einer gestrichelt dargestellten Kreisbahn mit Ursprung im weiter vorn bereits definierten Pol Pund Radius Ra/c von A\ nach A₂ bzw. von Ci nach C2'; die Punkte B und D wandern auf einer ebenfalls gestrichelt dargestellten Kreisbahn mit Ursprung ebenfalls im Pol fund Radius Rb/o von Si nach B₂ bzw. Di nach Di. Der Kolbenring 1 wird dabei räumlich versetzt, wobei der dem Ringstoß diametral gegenüberliegende Punkt E — siehe Fig. 7 — wie in Fig.8 gezeigt vom Punkt E\ zum Punkt E₂ hin auswandert.

Die erfindungsgemäße Kolbenringspannvorrichtung 2, die diesen Bewegungsablauf ermöglicht, ist anhand von drei in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen weiter vorn bereits eingehend beschrieben. Die dort gezeigten Konstruktionen, insbesondere betreffend die Spreizbacken 3 und 4, sind, was deren Form, Abmessungen, Herstellung und Material betrifft, durchaus auch in anderer Weise realisierbar. Anstelle einer Schweiß- oder Lötkonstruktion könnten die Spreizbacken durchaus auch als einstückige Gußteiie ausgebildet und entsprechend gestaltet sein. Die

Führungsschiene 15 besteht aus einem solchen Material, insbesondere Stahl, das deren Biegesteifigkeit gewährleistet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der inneren Gleitfläche (14) der Führungsschiene (15), welcher auch den Abstand der letzteren vom Ringstoß eines zu spannenden Kolbenringes (1) festlegt, ausgehend vom Pol feine Größe von etwa dem 0,55- bis 0,80fachen des Nenndurchmessers eines zu spannenden Kolbenringes (1) besitzt.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Nenndurchmesser des zu spannenden Kolbenringes (1) von 520 mm der Abstand MP von dessen Mittelpunkt M zum Pol P das 0,17Hache des Nenndurchmessers und der Radius der inneren Gleitfläche (14) der Führungsschiene (15) ausgehend von diesem Pol P das 0,677fache des Nenndurchmessers beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Punkte C und H, an denen die beiden Spreizbacken (3, 4) an der Außenseite eines Kolbenringes (1) zur Anlage kommen, in unbetätigtem Zustand der Vorrichtung einen geradlinigen Abstand von etwa dem 0,5- bis 0,9fachen des Kolben ring-Nenndurchmesser;, besitzen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

to

!. Kolbenringspannvorrichtung zum Aufziehen von Kolbenringen auf Kolben,, insbesondere von Brennkraftmaschinen größerer Bauart, mit zwei Spreizbacken, von denen jeder zum Aufspreizen eines Kolbenringes im Bereich von dessen Ringstoß an einem Ringende mit einem Greifhaken anliegt und innen hintergreift sowie sich außerdem vom Ringende beabstandet an der Außenseite eines Kolbenringes senkrecht zu deren Tangente abstützt, und mit einer Auslenkvorrichtung für die Spreizbakken, deren Teile an letzteren angreifen und mit diesen derart zusammenwirken, daß bei der Aufspreizung eines Kolbenringes einer Auslenkung von dessen Ringenden in Umfangsrichtung eine Drehung derselben um einen bestimmten Drehpunkt überlagert ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale,

jeder Spreizbacken (3, 4) besitzt ein erstes Führungselement (12, 13), mit dem er an einer inneren kreisbogenförmig gekrümmten Gleitfläche (14) einer Führungsschiene (15) abgestützt ist, sowie ein zweites Führungselement (16, 17), an dem die Führungsschiene (15) mit einer äußeren, zur inneren parallelen Gleitfläche (18) abgestützt ist,

die Führungsschiene (15) durchdringt beide Spreizbacken (3, 4) zwischen deren Führungselementen (12,13; 16,17) und überragt diese mit ihren Gleitflächen (14, 18) seitlich soweit, daß beide Spreizbacken (3, 4) an letzteren für die Aufweitung eines Kolbenringes auf dessen Überstreifmaß entlangführbar sind,
die innere Gleitfläche (14) der Führungsschiene (15) besitzt eine Krümmung mit einem Radius Rf, dessen Pol P vom Mittelpunkt M eines aufzuspreizenden Kolbenringes (1) um das 0,05-bis etwa 0,30fache von dessen Nenndurchmesser auf der Symmetrielinie zum dem Ringstoß gegenüberliegenden Ringbereich hin verschoben liegt.

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60 zeichnet, daß die beiden Spreizbacken (3,4) jeweils aus zwei planparallelen Platten (19, 20) bestehen, welche die in ihrer Querausdehnung ebene Führungsschiene (15) oben und unten überdecken sowie mit geringem Spiel zwischen sich aufnehmen, ferner beim Einsatz der Vorrichtung (2) den zu spannenden Kolbenring (1) oben und unten zumindest teilweise überdecken, außerdem an ihren dem Ringstoß zugeordneten Enden den Greifhaken (7, 8) tragen und schließlich mit Teilen der Auslenkvorrichtung (11) verbunden sind sowie die Führungselemente (12, 13; 16,17) zwischen sich aufnehmen.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Führungselement (12, 13) jedes Spreizbackens (3, 4) durch einen Gleitschuh oder eine Wand realisiert ist, der bzw. die fest, gegebenenfalls auch lösbar mit den beiden planparallelen Platten (19, 20) jedes Spreizbackens (3, 4) verbunden ist und gleichzeitig einen Abstandshalter für diese bildet.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Führungselement (16, 17) jedes Spreizbackens (3, 4) durch eine Rolle oder einen Bolzen gebildet ist, die bzw. der zwischen den beiden planparallelen Platten (19, 20) drehbar gelagert ist und an der äußeren Gleitfläche (18) der Führungsschiene (15) zur Anlage kommt.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Führungselement (16, 17) jedes Spreizbakkens (3, 4) durch einen Gleitschuh oder eine Wand gebildet ist, der bzw. die zwischen den beiden planparallelen Platten (19, 20) fest, gegebenenfalls auch lösbar mit diesen verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh bzw. die Wand senkrecht zur Ebene der Platten (19, 20) jedes Spreizbackens (3, 4) angeordnet ist und eine an der Kolbenringaußenseite zur Anlage kommende AnIagefläche (9,10) sowie eine an der inneren Gleitfläche (14) der Führungsschiene (15) anliegende Gleitfläche (21,22) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizbacken (3, 4) aus einer Schweißoder Lötkonstruktion bestehen.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizbacken (3, 4) durch einstückige Gußteile gebildet sind.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (15) formstabil ausgebildet, aus entsprechendem Material, vornehmlich Stahl, hergestellt ist.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß entweder an der Führungsschiene (15) oder jedem der beiden Spreizbacken (3, 4) Wegbegrenzungsstifte (23, 24) angeordnet sind, die mit entsprechenden Anschlagsflächen (25, 26) an den Spreizbacken (3, 4) bzw. der Führungsschiene (15) zur Begrenzung des Aufspreizweges der Vorrichtung zusammenwirken.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich-

net, daß an der inneren (14) und/oder äußeren Gleitfläche (18) der Führungsschiene (15) Ausnehmungen (37,38) bzw. Abflachungen (39) vorgesehen sind, die räumlich derart liegen, daß jeder Spreizbakken (3, 4) im unbetätigten Zustand der Vorrichtung ein gewisses Spiel gegenüber der Führungsschiene (15) aufweist und ein kraftfreies Einhaken des zu spannenden Kolbenringes (1) in die Vorrichtung (2) ermöglicht
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihrer Verwendung zur Aufspreizung kleiner Kolbenringe (1) mit einem Nenndurchmesser bis etwa 300 mm die Auslenkvorrichtung (11) für die Spreizbacken (3, 4) aus zwei Handhebeln (27, 28), von denen jeder starr an einem Spreizbacken (3, 4) befestigt oder an diesem ausgebildet ist, sowie einer Rückholfeder (29) besteht, die zwischen den beiden Spreizbacken (3, 4) eingespannt ist und diese aus ausgelenkter Position in ihre Ausgangsstellung rückzuführen vermag.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihrer Verwendung zur Aufspreizung mittelgroßer Kolbenringe (1) mit einem Nenndurchmesser bis etwa 600 mm die Auslenkvorrichtung (11) für die Spreizbacken (3, 4) aus zwei stumpfwinklig gebogenen Handhebeln (30, 31) besteht, von denen jeder drehbar an einem Spreizbacken (3,4) angelenkt und außerdem mit dem anderen über ein Gelenk (32) drehbar verbunden ist, derart, daß durch Zusammendrücken deren äußerer Enden die Spreizbacken (3,4) aus ihrer Ausgangsstellung auslenkbar sind.
17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihrer Verwendung zur Aufspreizung großer Kolbenringe (1) mit einem Nenndurchmesser größer als 600 mm die Auslenkvorrichtung (11) mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbare Kraftverstärker umfaßt.

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