-
-
BESCHREIBUNG
-
Die Erfindung bezieht sich auf Dichtungen, genauer auf mehrteilige
Ölabstreif-Kolbenringe.
-
Am zweckmäßigsten ist die vorliegende Erfindung zur Abdichtung von
Kolben und zur Erzeugung eines optimalen Ölfilmes an den Zylinderwänden von Verbrennungsmotoren,
Verdichtern und anderen Kolbenmaschinen zu verwenden.
-
Mehrteilige Ölabstreif-Kolbenringe, ausgeführt gemäß der vorliegenden
Erfindung, können auch zur Abdichtung von zylindrischen Laufteilen in verschiedenen
Mechanismen eingesetzt werden Bekannt ist ein mehrteiliger Ölabstreif-olbenring,
der zwei Platt enr inge und eine zwischen ihnen angeordnete Tangentialspreizfeder
enthält.
-
Die Tangentialspreizfeder erfüllt hierbei zwei Funktionen, da sie
zum andrücken der Plattenringe in axialer Richtung an die Stiruflächen der Kolbennut,
d.h. entlang der Kolbenlängsachse, und in radialer Richtung an die Zylinderwand
des Motors zwecks gegenseitiger Abdichtung von Kolben und Büchse bestimmt ist.
-
i)ie Tangentialspreizfeder stellt eine ringförmige ganzgebogene Schfangenfeder
dar, die vertikale Steige und horizontale Schenkel besitzt.
-
Die ganzgebogene Schlangenfeder wird aus einem Metallband rechteckigen
Querschnitts mit abgerundeten Kanten gefertigt. Die vertikalen Stege und die horizontalen
Schenkel werden dadurch Biegen eines Metallbandes rechteckigen Querschnitts, das
abgerundete Kanten aufweist, zu einer Schlangenfeder gebildet, die dann profiliert
wird, wobei aus den abgerundeten Absohnåtten der Schlangenfeder die Anschlagbünde
und aus den übrigen Abschnittten die vertikalen Stege und die horizontalen Schenkel
entstehen.
-
Eine solche Profilierung durch Biegen gestattet es, aie Ganzheit
der Fasern (der Textur ) des während des Ziehens und Walzens hergestellten Metallbandes
aufrechtzuerhalten, woduroh die Widerstandsfähigkeit der Tangentialspreizfeder gegen
den Relaxationsprozeß zu-
nimmt, wenn sich der mehrteilige Ölabstreif-Kolbenring
unter der Belastung im laurenden Motor befindet (siehe z.B. die DE-PS Nr. 2811830,
Kl. F 16 J 9/06).
-
Die an den Enden der horizontalen Schenkel ausgebildeten Anschlagbünde
der Tangentialspreizfeder sind zur Übertragung einer Radialkraft von der Tangentialspreizreder
zu den Plattenringen bestimmt.
-
Die horizontalen Schenkel der Tangentialspreizfeder sind dazu bestimmt,
die vorgegebene Lage der Plattenringe in der Kolbennut sowie die Ubertragung zu
ihnen einer Axialkraft von der Tangentialspreizfeder über die vertikalen Stege zu
gewährleisten.
-
Die Tangentialspreizfeder und die Plattenringe sind aus Metallbändern
rechteckigen Querschnitts mit abgerundeten Kanten gefertigt. Dank einer solchen
Ausführung der Tangentialspreizfeder und der Plattenringe wird eine gute Beweglichheit
der Plattenringe und der Tangential spreizfeder relativ zueinander an den 3 erührungsstellen
sichergestellt. Dies wiederum verbessert die Anlage der Plattenringe an der Zylinderwand
des Motors bei einer gewissen Veränderung der Zylindergeometrie als Folge einer
Herstellungsungenauigkeit sowie während des Motorbetriebs.
-
Die Tangentialspreizfeder stellt den obenbeschriebenen Ring dar,
der an einer Stelle unter Bildung von Endabschnitten aufgeschlitzt ist. Die Endabschnitte
der Tangentialspreizfeder bilden eine Schloßeinrichtung.
-
Die Schloßeinrichtung ist namlich durch die Enden der horizontalen
Schenkel der genannten Endabschnitte gebildet, die so umgebogen sind, daß im zusammengebauten
Zustand die Enden der einen horizontalen Schenkel unter den anderen, höhenmaßig
gegenüberliegenden horizontalen Schenkeln liegen. Hierbei kontaktieren die vertikalen
Stege der Endabschnitte an der Schlitzstelle der Tangentialspreizfeder, indem sie
die radiale Verschiebung der hndabsohnitte der Tangentialspreizfeder begrenzen.
-
Die Größen und das Verhältnis der Radial- und der Axialkraft, die
von der bekannten Tangentialspreizfer1er
zu den Plattenringen übertragen
werden, hängen in bedeutendem Grade von der Genauigkeit der profilierten Form der
Tangentialspreizfeder ab, besonders bei einer Überschreitung der vorgegebenen Höhe
des vertikalen Stegs und der Länge seiner Abwicklung. Dies beeinflußt negativ die
Beweglichkeit des mehrteiligen Olabstreif--Eolbenringes in der Kolbennut.
-
Bei einer gewissen Überschreitung der vorgegebenen Höhe des vertikalen
Stegs der Tangentialspreizfeder, was infolge einer nicht ganz genauen Herstellung
der Tangentialspreizfeder möglich ist, entsteht eine Axialdruckkraft, die sogenannte
kritische Kraft, die die Tangentialspreizfeder über deren horizontale Schenkel auf
die Plattenringe überträgt.
-
Diese kritische Axialdruckkraft ist derart groß, daß sie die Beweglichkeit
der Plattenringe in der Kolbennut beeinträchtigt, wobei der mehrteilige Ölabstreif--Rolbenring
festgeklemmt und unbrauchbar wird, d.h. er hört auf, seine Funktionen zu erfüllen.
-
Eine Überschreitung der Abwicklungslänge der Tangentialspreizfeder
führt ebenfalls zur obenbeschriebenen Erscheinung.
-
Das vorstehend Dargelegte erfordert eine genauere Herstellung der
Tangentialspreizfeder und verteuert also erneblich ihre Fabrikation.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines mehrteiligen
Ölabstreif-Kolbenringes, bei dem die Tangentialspreizfeder so ausgeführt ist, daß
dadurch die Größe der von der Tangentialspreizfeder auf die Plattenringe übertragenen
Axialkraft begrenzt und die Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit der Tangentialspreizfedert
vermindert werden können.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im mehrteiligen labstreif-Kolbenring,
der Plattenringe und eine zwischen ihnen untergebrachte Tangentialspreizfeder enthält,
die eine ringförmige ganzgebogene -Schlangenfeder darstellt, welche vertikale Stege
und horizontaleSohen kel besitzt, wobei an den Enden der Schenkel senkrecht angeordnete
- Anschlagbünd e ausgebildet sind, - erfindungs-
gemaß jeder vertikale
Steg gekrümmt ist und mindestens ein Kniestück bildet, das sich ins Innere des blabstreif--Kolbenringes
erstreckt.
-
Bei dieser Ausführung des mehrteiligen Ölabstreif--Kolbenringes stellt
das von der Krümmung des vertikalen Stegs gebildete Kniestück der Tangentialspreizfeder
einen Ausgleicher der überschüssigen, auf die Plattenringe ausgeübten Kraftwirkung
der Tangentialspreizfeder dar.
-
Bei der überschüssigen Axialkraft findet eine weitere Biegung des
Kniestück statt, was die Beweglichkeit des mehrteiligen Ölabstreif-Kolbenringes
in der Kolbennut relativ zum Zylinder des Motors beibehält.
-
Bei der Ausführung eines Kniestücks im vertikalen Steg verändert
sich die Axialkraft der Tangentialspreizfeder bei einer gewissen Uberschreitung
der vorgegebenen Höhe aes vertikalen Stegs nicht. Deswegen können die Anforderungen
an die Herstellungsgenauigkeit der Tangentialspreizfeder und folglich des mehrteiligen
Ölabstreif-Kolbenringes herabgemindert werden.
-
Es empfiehlt sich, daß mindestens ein Kniestück so ausgeführt ist,
daß seine der Achse des mehrteiligen Ö1-abstreif-Kolbenringes zugewandte Oberfläche
über die Abschlagbünde in Richtung der genannten Achse vorsteht.
-
Bei einer solchen Ausführung der Tangentialspreizfeder steht die
der Achse des mehrteiligen ÖlabstreiS--Kolbenringes zugewandte Oberfläche des Knie
stücks über die Anschlagbünde vor und bildet einen Zentrierbund, der die Verschiebung
des mehrteiligen Ölabstreif-Kolbenringes in axialer Richtung in der Kolbennut unabhängig
von der Nutentiefe begrenzt.
-
Dadurch ist es möglich, die Breite (das heißt das radiale Maß) der
horizontalen Schenkel der Tangentialspreizfeder zu verringern und im mehrteiligen
blabstre if-Kolbenring schmalere Plattenringe zu verwenden.
-
Dies wiederum gestattet es, den spezifischen Druck der Tangentialspreizfeder
auf die Plattenringe herabzusetzen und die Verschleißfestigkeit des mehrteiligen
Ölabstreif-Kolbenringes zu erhöhen.
-
Andererseits kann bei einer solchen Ausführung der
angentialspre1zfeder
die Länge ihrer Abwicklung im Vergleich mit den bekannten Tangentialspreizfedern
ohne Verschlechterung der Montage des mehrteiligen Ölabstreif- Kolbenringes am Kolben
und dann im Zylinder des Motors vergrößert werden. Bekanntlich verbessert eine Vergrößerung
der Abwicklungslänge der Tangentialspreizfeder die Federcharakteristik des mehrteiligen
Ölabstreif--Kolbenringes.
-
Es ist günstig, daß der mehrteilige Ölabstreif-Kolbenring einen zusätzlichen
Plattenring besitzt, der sich zwischen den Schenkeln mindestens eines Kniestücks
befindet.
-
Bei einer derartigen Ausführung des mehrteiligen Ö1-abstreif-Rolbenringes
erhöht der zusätzliche Plattenring, der sich zwischen den Schenkeln des Kniestücks
der Tangentialspreizfeder befindet, die Zuverlässigkeit der Abdichtung und die Lebensdauer
des Ölabstreifringes, da der spezifische Druck auf jeden Plattenring geringer wird.
-
Durch die erfindungsgemäße Ausführung des mehrt eiligen Ölabstreif-Kolbenringes
wird es möglich, seine Funktionssicherheit und Lebensdauer, seine Beweglichkeit
in der Kolbennut sowie die Beweglichkeit der Plattenringe und der Tangentialspreizfeder
relativ zueinander an ihren Berührungsstellen zu erhöhen.
-
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene mehrteilige O1-abstreif-Kolbenring
ist recht einfach und billig in der Herstellung.
-
Die genannten Besonderheiten und anderen Vorteile der Erfindung werden
einleuchtender bei der Behandlung der nachfolgenden Beschreibung eines konkreten
Ausführ ungsbeispiels derselben und der beigefügten Zeichnungen, in denen es zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäß ausgeführten mehrteiligen
Olabstreif-Kolbenring in der Nut eines Kolbens, der im Zylinder eines Motors angeordnet
ist, Querschnitt; Fig. 2 in.schematischer Darstellung einen Teil einer Schlangenfeder,
die den Rohling für die Tangentialspreiz feder des erfindungsgemäßen mehrteiligen
Ölabstreif-Kol-
benringes darstellt, in verkleinertem Maßstab; Fig.
3 dasselbe wie in Fig. 2, aber mit bereits ausgebildeten Anschlagbünden; Fig. 4
einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 3; Fig. 5 in schematischer Darstellung
einen Teil der bedingt geradegerichteten Tangentialspre izfeder, ebenfalls in verkleinertem
Maßstab; Fig. 6 einen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 5; Fig. 7 in schematischer
Darstellung den erfindungsgemäß ausgeführten mehrteiligen Ölabstreif-Kolbenring
in der Nut eines Kolbens, der im Zylinder eines Motors angeordnet ist, für den Fall,
daß ein zusätzlicher Plattenring vorhanaen ist, der sich zwischen den Schenkeln
des Kniestück befindet, Querschnitt.
-
Der mehrteilige Ölabstreif-Kolbenring, ausgeführt gemäß der vorliegenden
Erfindung, enthält zwei Plattenringe 1 (Fig.l) und eine Tangentialspreizfeder 2.
Der mehrteilige Olabstreif-Kolbenring befindet sich in der Nut 3 eines Kolbens 4,
der in einem Zylinder 5 angeordnet ist.
-
Die Plattenringe 1 liegen satt an den Stirnwänden 6 der Nut 3 an.
Jeder Plattenring 1 ist aus einem Metallband rechteckigen Querschnitts mit abgerundeten
Kanten gefertigt. Jeder Plattenring 1 steht mit der Innenfläche des Zylinders 5
in Berührung und weist an der Berührungsstelle einen Kratzerschutzüberzug 7 auf.
-
Die TangentialspreizZeder 2 des mehrteiligen Ölabstreif-Kolbenrings
ist zwischen den Plattenringen 1 untergebracht und stellt eine ringförmige ganzgebogene
Schlangenfeder dar, die aus einem Metallband rechteckigen Querschnitts mit abgerundeten
Kanten besteht.
-
-Die Tangentialspreizfeder 2 übt zwei Funktionen aus, d.h., sie ist
zur Gewährleistung eines innigen Kontaktes der Plattenringe 1 mit den Stirnwänden
6 der Nut 3 des Kolbens 4 und mit der Innenfläche des Zylinders 5 bestimmt.
-
Die Tangentialspreizfeder 2 besitzt vertikale Stege 8 und horizontale
Schenkel 9.
-
Die horizontalen Schenkel 9 sind zur Übertragung
der
Kraft der Tangeiitialspreizfeder 2 auf die Plattenringe 1 zum dichten Andrücken
der Plattenringe 1 an üie Stirnwände 6 der Nut 3 bestimmt.
-
An den Enden der horizontalen Schenkel 9 sind senkrecht angeordnete
Anschlagbünde 10 ausgebildet.
-
Die Anschlagbünde 10 dienen zur Übertragung der Kraft der Tangentialspreizfeder
2 auf die Plattenringe 1 zum dichten Andrücken der Plattenringe 1 an die Wandung
des Zylinders 5.
-
Der vertikale Steg 8 der Tangentialspreizfeder 2 ist unter Bildung
eines Kniestücks 11 gekrümmt, das eich ins Innere des mehrteiligen Ölabstreif-Kolbenringes
erstreckt.
-
In anderen Fallen können zwei oder mehr Knie stücke in Abhängigkeit
von der geforderten Härte der Tangentialspreizfeder 2 und der Höhe der Nut 3 vorgesehen
sein, die entlang der Längsachse des Kolbens 3 gemessen wird, welche mit der (nicht
gezeigten) Längsachse des mehrtei-1 igen Ölabst re if-Kolbenr inges zusammenfällt.
-
Das Kniestück 11 ist zum Ausgleich der überschüssigen Axialkraft
der horizontalen Schenkel 9 bestimmt, die von der Tangentialspreizfeder auf die
Plattenringe 1 übertragen wird.
-
Die vertikalen Stege 8 und die horizontalen Schenkel 9 bilden gemeinsam
die Federelemente der Tangentialspreizfeder 2.
-
Die Reihenfolge bei der Ausführung der Federelemente der Tangentialspreizfeder
2 ist in den Figuren 2 bis 6 veranschaulicht.
-
In Fig. 2 ist ein Teil der flachen Schlangenfeder 12 gezeichnet,
die den Rohling der Tangentialspreizfeder 2 darstellt.
-
Die Schlangenfeder 12 ist mit einem Sohritt t und einer Profilhöhe
1 gebildet. Der Schritt t und die Höhe 1 bestimmen die Federungseigenschaften der
Tangentialspreizfeder 2 in radialer und axialer Richtung.
-
In Fig. 3 ist dasselbe wie in Fig. 2 dargestellt, aber mit ausgebildeten
Anschlagbünden 10.
-
Jeder Anschlagbund 10 besitzt eine Höhe h (Fig. 4),
die
in Abhängigkeit von der Dicke des Plattenringes 1 bestimmt wird.
-
In Fig. 5 ist ein Teil der bedingt geradegericateten Tangentialspreizfeder
2 abgebildet, die von der Fig.3 gezeigten Schlangenfeder 12 gebildet ist und die
horizontalen Schenkel 9 mit den Anschlagbünden 10 und die verti- -kalen Stege 8
besitzt, welche unter Bildung des Kniestücks 11 gekrümmt sind, wie dies aus Fig.
6 erkennbar ist.
-
Sämtliche Elemente der Tangentialspreizfeder 2 sind durch kontinuierliche
Biegung eines Metallbandes rechteckigen Querschnitts mit abgerundeten Kanten ausgeführt.
-
Das Kniestück 11 (Fig. 1) ist so ausgebildet, daß seine der Längsachse
des mehrteiligen Olabstre if-Kolbenr inges zugewandte Oberfläche 13 über die Anschlagbünde
10 in Richtung der genannten Achse vorsteht.
-
Die Oberfläche 13 des Knie stücks 11 ist zur Zentrierung des mehrteiligen
Olabstreif-Kolbeiiringes in der Nut 3 des Kolbens 4 bestimmt, bei welcher eine selbsttätige
Demontage des mehrteiligen Ölabstreif-Kolbenringes aus der Nut 3 selbst bei vergröBerter
Abwicklungslänge der Tangentialspreizfeder 2 unmöglich wird.
-
In manchen Fällen besitzt der mehrteilige Olabstreif--Kolbenring
einen zusätzlichen Plattenring 14 (Fig.7), der sich zwischen den Schenkeln des Kniestücks
11 befindet.
-
Der zusätzliche Plattenring 14 ist im wesentlichen parallel zu den
Plattenringen 1 angeordnet und weist an der Berührungsstelle mit der Wandung des
Zylinders 5 ebenso wie die Plattenringe einen (nicht angedeuteten) Kratzerschutzüberzug
auf. Mit der entgegengesetzten Oberfläche kontaktiert der Plattenring 14 mit der
Innenfläche des Knie stücks 11.
-
Der zusätzliche Plattenring 14 ist zu einer besseren Abdichtung des
Kolbens 4 gegenüber dem Zylinder 5 bestimmt.
-
Außerdem nimmt der zusätzliche Plattenring 14 einen Teil der von
der Tangentialspreizfeder übertragenen Kraft auf und setzt dadurch den spezifischen
Druck auf jeden Plattenring 1 herab, wobei infolgedessen die Verschleiß-
festigkeit
des mehrteiligen Ölabstreif-Kolbenringes zunimmt.
-
Die Plattearinge 1 und die Tangentialspreizfeder 2 sind jeweils an
einer Stelle aufgeschlitzt ausgeführt.
-
An der Schlitzstelle der Tangentialspreizfeder 2 ist eine Schloßeinrichtung
bekannter Bauart vorhanden.
-
Die Schloßeinrichtung ist durch die Enden der horizontalen Schenkel
9 gebildet, die so umgebogen sind, daß im ztwammengebauten Zustand die Enden der
einen horizontalen Schenkel 9 unter den gegenüberliegenden horizontalen Schenkeln
9 liegen. Hierbei kontaktieren die vertikalen Stege 8 der Endabschnitte der Tangentialspreizfeder
2 miteinander, indem sie die radiale Verschiebung der Enden der letzteren begrenzen.
-
Der mehrteilige Ölabstreif-Kolbenring nach der Erfindung arbeitet
folgendermaßen.
-
Während des Motorbetriebs führt der Kolben 4 eine hin- und hergehende
Bewegung aus. Der mehpteilige Olabstreif-Kolbenring, der sich zusammen mit dem Kolben
4 bewegt, verteilt hierbei einen optimalen Ölfilm an der Wandung des Zylinders 5
und wirft das überschüssige Öl an der Wandung des Zylinders 5 über (nicht gezeigte)
Ablaufräume-der Tangentialspreizfeder 2, die durch die vertikalen Stege 9 begrenzt
sind, sowie über (nicht gezeigte) Ablaufbohrungen des Kolbens 4 in das Motorgehäuse
ab.
-
Die Plattenringe 1 des mehrteiligen Ölabstreif-Kolbenringes sind
während des Arbeitsprozesses an die Wandung des Zylinders 5 durch die Anschlagbünde
10 und-an die Stirnwände 6 der Nut 3 des Kolbens 4 über die horizontalen Schenkel
9 durch die Kraft der Tangentialspreizfeder 2 ständig angedrückt.
-
Diese Kraft der Tangentialspreizfeder 2 wird bei der Zusammendrückung
derselben während des zusammen mit den Plattenringen 1 erfolgenden Einbaus in den
Zylinder 5 erzeugt.
-
Der mehrteilige Ölabstreif-Kolbenrin, der die Tangentialspreizfeder
2 und die Plattenringe 1 enthält, wird vor dem Einbau in den Zylinder 5 in der Nut
3 des Kolbens 4 montiert.
-
iZahrend der Arbeit des mehrteiligen Ölabstreif-Kolbenringes vollführen
die Plattenringe 1, die an die Wan dung des Zylinders 5 und an die Stirnwände 6
der Nut 3 des Kolbens 4 angedrückt werden, eine ständige Schwingbewegung in radialer
Richtung relativ zu den mit ihnen kontaktierenden Anschlagbünden 10 und horizontalen
Schenkeln 9 der Tangentialspreizfeder 2.
-
Die genannten Schwingbewegungen Führen die Plattenringe 1 bei der
gleichzeitigen Bewegung längs des Zylinders 5 aus, der eine gewisse Qualität und
Konizität hat, die bei der Herstellung entstanden sind und sich innerhalb der Toleranz
befinden. Infolgedessen werden die Plattenringe 1, die mit dem besagten Zylinder
5 in Berührung stehen, stets zusammengedrückt oder entspannt.
-
Balls irgendein Teil des Zylinders 5 mit einer geringeren geometrischen
Abmessung gefertigt ist, werden die Plattenringe.1 in der Zone der verringerten
Abmessung zusammengedrückt, wobei sie die Kraft über die Anschlagbünde 10 und die
horizontalen Schenkel 9 zur Tangentialspreizfeder 2 übertragen.
-
Hierbei nimmt die Kraft des axialen Andrucks der Plattenringe 1 an
die Stirnwände 6 der Nut 3 des Kolbens 4 zu.
-
Die überschüssige Kraft des axialen Andrucks der Plattenringe 1 an
die Stirnwände 6 der Nut 3 des Kolbens 4 wird vom Kniestück 11 aufgenommen. Hierbei
biegen sich die Schenkel des Kniestück 11, wobei der Zwischenraum zwischen ihnen
verringert wird, und kompensieren die überschüssige Kraft des axialen Andrucks der
Plattenringe 1 an die Stirnwände 6 der Nut 3 des Kolbens 4.
-
Bei der Vergrößerung der geometrischen Abmessungen eines Teils des
Zylinders 5 biegen sich die Schenkel des Knie stücks 11 auseinander und übertragen
die Andrückkraft zu den Plattenringen 1 über die horizontalen Schenkel 9 und die
Anschlagbünde 10 der Tangentialspreizfeder 2.
-
Somit liegen die Plattenringe 1 stets an der Wandung des Zylinders
5 und an den Stirnwänden 6 der Nut 3 des Eolbens 4 während der Arbeit des mehrtefligen
Ölabstre if-Eolbenringes an.
-
Eine hergestellte Versuchspartie von mehrteiligen Ölabstreif-Kolbenringen
gemäß der Erfindung aus einem Metallband rechteckigen Querschnitts hat allseitige
Prüfungen durchlaufen.
-
Die Prüfungen der Vereuchapartie von mehrteiligen Olabstreif-Kolbenringen
der vorstehend beschriebenen Konstruktion haben eine hohe Effektivität und die Möglichkeit
der Verwendung eines Ölabstreifringes am Solben statt zweier gezeigt.
-
Hierbei hat sich der Olverbrauch für den Abbrand um 0,2 % vom Kraftstoffverbrauch
verringert.
-
Nach vorläufiger Schätzung ist die Verschleißfestigkeit des mehrteiligen
Ölabstreif-Kolbenringes um 25% gestiegen.
-
Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen mehrteiligen Ölabstreif-Kolbenringe
sind in konstruAtiver Hinsicht recht einfach, zuverlässig in Betrieb und haben eine
recht lange Lebensdauer.
-
Leerseite