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Einrichtung zur Prüfung der Federkraft von Kolbenringen. Um bei Kolbenringen
die Gewähr zu haben, daß sie sich nach Einführung in den Zylinder mit der gewünschten
Federkraft an die Zylinderwandung anpressen,- ist eine Kontrolle erforderlich, auch
wenn die Ringe mit größter Sorgfalt der Berechnung entsprechend hergestellt sind,
da namentlich bei Bußeisernen Ringen die Federkraft durch die Weichheit des Gußeisens,
Lunkerbildungen usw. beeinträchtigt sein kann. Insbesondere bei der Massenherstellung
der Kolbenringe für Automobilmotoren ist die Prüfung auf gleichmäßige Anpressungskraft
der Kolbenringe vor ihrer Inbenutzungnahme von Bedeutung.
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Nach der Erfindung ist diese Kontrolle dadurch leicht ermöglicht,
daß der Kolbenring durch eine Spannvorrichtung unter Einschaltung einer Meßfeder
o. dgl. zusammengedrückt wird, deren Spannung eine Anzeigevorrichtung angibt. Aus
der Angabe der Anzeigevorrichtung, die infolge der Einschaltung der Meßfeder in
einem bestimmten Verhältnis zu der zum Zusammendrücken des Kolbenringes erforderlichen
Kraft steht, ist durch Vergleich mit den Angaben, die bei einem einwandfreien Kolbenring
gemacht werden, feststellbar, ob der geprüfte Ring die geforderte Anpressungskraft
hat, wenn er auf den Durchmesser zusammengedrückt wird, den er im Betriebe haben
würde.
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Zur Feststellung der bleibenden Formänderung von Kolbenringen hat
man bereits vorgeschlagen, die Enden der Ringe einzuspannen und die Ringe abwechselnd
zusammen- und auseinanderzubiegen. An der Anzeigevorrichtung kann dabei aber nur
der bei der Formänderung des Ringes zurückgelegte Weg abgelesen werden, welcher
keinen Rückschluß auf die Anpressungskraft des Ringes gestattet.
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Um den ' Kolbenring gleichmäßig auf seinem ganzen Umfange zu fassen,
so daß er bei der Prüfung genau den gleichen Verhältnissen wie bei seiner Betriebslage
unterworfen ist, besteht erfindungsgemäß die Spannvorrichtung aus Winkelhebeln,
-die um auf einem Kreise liegende Achsen drehbar sind und deren innere Schenkel
den zu prüfenden Kolbenring umfassen, während an den äußeren Schenkeln eine mit
der Meßvorrichtung zusammenwirkende Antriebsvorrichtung zur gleichmäßigen Drehung
der Winkelhebel angreift. Die freien Enden der inneren Schenkel der Winkelhebel
liegen bei deren Drehung stets auf einem Kreis, so daß der Kolbenring seine Kreisform
bei dem Prüfungsvorgange nicht verliert. Läßt man dabei die inneren Schenkel sich
mit Rollen gegen den Kolbenring legen, so ist die Gewähr gegeben, daß beim Zusammendrücken
des Ringes nur radial gerichtete Kräfte auf ihn wirken.
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Zur Erzielung der gleichmäßigen Drehung aller Winkelhebel erfolgt
der Antrieb vorteilhaft mit Hilfe eines zum Lagerring der Winkelhebel gleichachsigen,
drehbaren Ringes, der mit Führungen versehen ist, in welche die äußeren Schenkel
der Winkelhebel eingreifen, wobei der Antriebsring mit der Meßvorrichtung zusammenwirkt.
Die genau gleichzeitige Drehung der Winkelhebel kann dadurch noch besonders gesichert
werden, daß die äußeren Schenkel in die Führungen des Antriebsringes mit Rollen
eingreifen, die auf einem zum Lagerring gleichachsigen Kreise gelagert sind. Zwängungen
sind hierdurch bei der Drehung des Antriebsringes zugleich vermieden.
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Zweckmäßig sind am Lagerring Anschläge vorgesehen, so daß beim Einsetzen
des zu prüfenden Kolbenringes dieser genau zwischen den Winkelhebeln liegt. Um zu
vermeiden, daß beim Zusammendrücken des Kolbenringes die Messung seiner Federkraft
durch die Reibung des Ringes an den Anschlagflächen beeinflußt wird, sind nach der
Erfindung die auf einer Seite des Lagerringes angeordneten, von dessen innerem Umfang
ausgehenden und nach dem Ringinnern vorspringenden Anschlagflächen schräg nach außen
gerichtet, und der Kolbenring kommt dann beim Zusammendrücken sofort außer Berührung
mit den Anschlagflächen und ist während des Prüfvorganges allein durch die Winkelhebel
gehalten.
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Zur Messung der Federkraft des Kolbenringes wird zweckmäßig zwischen
die Spannvorrichtung und einen Druckknopf eine Meßfeder eingeschaltet, die durch
den Druckknopf zusammengedrückt wird und die Spannvorrichtung antreibt, wobei die
Spannung der Feder durch eine Anzeigevorrichtung angezeigt wird.
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Eine besonders einfache und gedrungene Bauart erhält die ganze Kontrollvorrichtung,
wenn Meßvprrichtung und Spannvorrichtung,
zu einer Vorrichtung miteinander
vereinigt werden. Zu diesem Zwecke ist nach der Erfindung im Lagergehäuse des Antriebsringes
der Druckknopf längsverschiebbar und trägt ein mit der Anzeigevorrichtung verbundenes
Zahnrad, das in eine mit dem Antriebsringe gelenkig verbundene Zahnstange eingreift.
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Um zugleich feststellen zu können, welcher Drehwinkel des Antriebsringes
zu einer bestimmten Kraft der Meßfeder gehört, wirkt der Antriebsring mit einer
seinen Drehwinkel angebenden Anzeigevorrichtung zusammen. Vorteilhaft ist auch diese
Anzeigevorrichtung mit der Spannvorrichtung vereinigt, indem im Lagergehäuse des
Antriebsringes ein mit der Anzeigevorrichtung verbundenes Zahnrad gelagert ist,
in das ein am Antriebsringe angebrachtes Zahnsegment eingreift.
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Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Kontrollvorrichtung
nach der Erfindung dargestellt.
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Abb. i ist ein Längsschnitt nach der Linie A-B der Abb. 2, die einen
Querschnitt nach der Linie C-D der Abb. i darstellt.
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An dem Gehäuse i ist ein vorspringender Ringansatz 2 vorgesehen, -der
am äußeren Umfange eine Ringnut 3 hat, in welcher Winkelhebel 4, 5 drehbar gelagert
sind, deren Drehachsen 6 auf einem Kreise liegen. Die inneren Schenke14 der Winkelhebel
tragen gleich große Rollen 7, deren innere Scheibenteile durch Aussparungen 8 des
Ringansatzes 2 nach dem Ringinnern frei hindurchtreten können, und deren Drehachsen
9 auch auf einem Kreise liegen. Die äußeren Schenkel 5 tragen Rollen i o, deren
Drehachsen i i auf einem mit dem Ringansatz 2 gleichachsigen Kreise liegen und mit
Spiel zwischen Vorsprünge 12 eines Ringes 13 greifen, der gleichachsig mit dem Ringansatz
2 im Gehäuse i auf Kugeln 14 leicht drehbar gelagert ist. Die Vorsprünge 12 verjüngen
sich nach innen zu, um eine einwandfreie Führung der Rollen io bei der Drehung der
Winkelhebel 4, 5 zu erzielen.
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Am Ring 13 ist ein Arm 15 befestigt, dessen äußeres Ende als
Zahnsegment 16 ausgebildet ist. Die Verzahnung dieses Segmentes greift in ein im
Gehäuse i gelagertes Zahnrädchen 17 ein. Auf der Drehachse des Zahnrädchens sitzt
ein Zeiger 18, der auf einer am Gehäuse i angebrachten Skala i9 spielt.
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In einer Aussparung 20 eines Auges 21 des Gehäuses i ist ferner ein
Kolben 22 längsverschiebbar gelagert, dessen äußeres Ende als ein Druckknopf 23
ausgebildet ist, und dessen inneres Ende einen abgesetzten rohrförmigen Teil 24
bildet, der sich im Auge 2 1 führt und als Lager für eine längsverschiebbare Stange
25 dient. Diese Stange ist an einem Ende -mittels einer Gabel 26 an den Arm 15 angelenkt,
wobei die Gabel in ein Langloch-27 des Armes eingreift, am anderen Ende ist die
Stange 25 als Zahnstange 28 ausgebildet, deren Verzahnung in ein Zahnrädchen 29
eingreift, das im Kolben 22 gelagert ist. Auf der Achse des Zahnrädchens sitzt ein
Zeiger 3o, der auf einer ebenfalls am Kolben 22 angebrachten Skala 31
spielt.
Im rohrförmigen Teil 24 ist eine Meßfeder 32 angeordnet, deren eines Ende sich gegen
den Kolben 22 und deren anderes Ende sich gegen die Gabel 26 der Stange 25 stützt.
Im Auge 21 ist eine Rückstellfeder 33 für den Druckknopf 23 angeordnet.
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Der Ringansatz :2 ist auf einer Seite durch eine Wand 34 geschlossen.
Diese Wand ist mit Anschlägen 35 für den zu prüfenden Kolbenring 36 versehen. Die
Anschlagflächen gehen von den Aussparungen 8 am inneren Umfange des Ringansatzes
2 aus und werden durch die Mantelflächen eines Kegels gebildet, dessen Spitze auf
der Seite der Wand 34 liegt.
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Bei der dargestellten Lage ist der Druckknopf 23 durch die Rückstellfeder
33 in die Ruhelage gebracht, bei welcher der Berührungskreis der innersten Punkte
der Rollen 7 am größten ist. Der zu prüfende Kolbenring 36 wird von der Seite her
in den Lagerring 2 der Winkelhebel 4, 5 eingesetzt (Abb.2), bis er an die kegelförmige
Fläche 35 der Wand 34 anschlägt. Er liegt dann in gleicher Flucht mit den Rollen
7 der Winkelhebel. Wird nun der Druckknopf 23 von Hand nach links gedrückt, so wird
durch den Kolben 22 die Meßfeder 32 zusammengedrückt und durch die Feder der Ring
13
gedreht. Diese Drehung hat zur Folge, daß durch die Vorsprünge 12 alle
Rollen io der Winkelhebel bewegt und dadurch diese um ihre Achsen 6 gedreht werden,
und zwar gleichzeitig und um das gleiche Maß. Auch die inneren Rollen 7 werden daher
gleichmäßig nach innen bewegt, so daß ihre innersten Punkte stets einen Kreis begrenzen.
Die Rollen 7 legen sich auf den Kolbenring 36 und drücken diesen allmählich auf
seinem ganzen Umfange gleichmäßig zusammen.
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Bei der Drehung der Winkelhebel 4, 5 wälzen sich die Rollen io auf
den Anschlagflächen der Vorsprünge 12, ab, so daß Zwängungen vermieden sind und
die genau gleichzeitige und gleichmäßige Bewegung aller Winkelhebel gesichert ist.
Die inneren Rollen 7 wälzen sich auf dem Kolbenring 36 ab, so daß 'bei dem Prüfvorgange
nur radial gerichtete Kräfte auf den Kolbenring wirken und dieser seine Kreisform
beibehält.
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Der Drehwinkel des Antriebsringes 13, also das Maß, auf das der Kolbenring
36 bei
seiner Betriebslage im Zylinder zusammengedrückt sein würde,
wird durch den Zeiger 18 auf der Skala i9 angegeben. Die zu jeder Stellung dieses
Zeigers gehörige Kraft, welche zum Zusammendrücken des Kolbenringes 36 auf den dem
Drehwinkel entsprechenden Durchmesser erforderlich ist, also der Summe der Einzelkräfte
der auf den Kolbenring wirkenden Rollen 7 entspricht, wird durch den Zeiger 3o auf
der Skala 31 angezeigt. Bei der Verschiebung des Druckknopfes 23 nach links bewegt
sich zwar auch die Stange 25 in diesem Sinne, bleibt jedoch in dem Maße gegenüber
dem Druckknopf zurück, als der Widerstand wächst, den die Feder 32 bei der Drehung
des Antriebsringes 13 zu überwinden hat. Dieser Widerstand entspricht aber der jeweiligen
Zusammenpressung des Kolbenringes 36. Das Zahnrädchen 29 wird daher. durch die Zahnstange
28 entgegengesetzt zum Sinne des Uhrzeigers gedreht.
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Die Feder 32 ist geeicht, und die Skala 31 kann entweder unter Berücksichtigung
der verschiedenen Übersetzungsverhältnisse, die zum Zusammendrücken des Kolbenringes
36 erforderlichen Kräfte angeben oder auch nur die gewünschte Normalkraft mit dem
zulässigen Abweichungsbereich, so daß aus der Über- oder Unterabweichung erkannt
werden kann, ob der Ausschuß des Kolbenringes zu erfolgen hat.
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Der Druckknopf 23 geht beim Loslassen unter der Wirkung der Rückstellfeder
33 in die Ruhelage zurück, bei welcher der Kolbenring 36 aus dem Lagerring 2 entfernt
werden kann.
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Während des Prüfungsvorganges ist der Kolbenring 36 ausschließlich
durch die Rollen 7 gehalten, da der Ring beim Zusammendrücken infolge der kegelförmigen
Ausgestaltung der Anschlagfläche 35 von dieser sofort freikommt. Die Messung wird
daher durch eine zusätzliche Lagerreibung des Kolbenringes nicht beeinflußt.
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Der Lagerring für die Winkelhebel und der Antriebsring können natürlich
auch getrennt voneinander angeordnet sein. -