DE3723430A1 - Distanz-dehnteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Distanz-Dehnteil eines Ölringes, welcher für eine Verbrennungskraftmaschine verwendet wird und insbesondere ein Distanz-Dehnteil, das aus einem Me­ tallstreifen gebildet ist und einen geschlitzten ringförmi­ gen Federkörper und Ansätze umfaßt, die axial von dem Körper abragen, um eine Seitenschiene in Kontakt mit der Zylinderwand der Maschine zu halten.

Ein Distanz-Dehnteil wird im allgemeinen mit einem Paar Seitenschienen in einen Ölring eingebaut. Das Distanz-Dehn­ teil umfaßt einen geschlitzten ringförmigen Federkörper, wenn dessen Enden in Kontakt miteinander sind. Der Körper ist mit einer Vielzahl von abwechselnden Wellen ausgebil­ det, um eine radiale Ausdehnungskraft zu schaffen. Die einwärts weisenden Wellungen sind mit Ansätzen versehen, die etwas in einer Richtung radial einwärts vom Körper ge­ neigt sind. Die Ansätze bilden eine konische Oberfläche, um die innere Radialfläche der Seitenschiene zu ergreifen und die Schiene nach außen gegen die Zylinderwand der Ma­ schine zu drücken. Das Distanz-Dehnteil wird durch Stanzen eines Stahlstreifens hergestellt, so daß die Dicke der An­ sätze gleichmäßig und ähnlich derjenigen des Körpers ist.

In der US-PS 31 40 096 ist ein Distanz-Dehnteil mit An­ sätzen beschrieben, die keine gleichmäßige Dicke aufweisen.

Der Ansatz erstreckt sich axial von dem kreisförmigen Körper und ist an seiner Außenfläche abgeschrägt, um zusammen mit den anderen eine konische Oberfläche zu bilden. Der Schräg­ winkel ist im Bereich von 7 Grad. Der Ansatz ist an seinem Fußabschnitt in seiner Dicke dem Körper ähnlich.

Das bekannte Distanz-Dehnteil ist mit Ansätzen versehen, deren jeder zumindest an seinem Boden die gleiche Quer­ schnittsdicke wie der Körper aufweist, so daß der Fuß zu starr ist, um sich elastisch abzubiegen. Wenn ein Teil der Ansätze von der Seitenschiene einwärts gedrückt wird, ver­ ursachen die Ansätze, daß die damit verbundenen Buckel sich damit einwärts verlagern. Dies führt zu einer Erhöhung des Ölverbrauches bei einer Verbrennungskraftmaschine bei einem Motorbremsvorgang, bei welchem der Kolben leicht um den Kolbenstift schwingen und sich bezüglich des Zylinders nei­ gen kann. Bei der Neigung des Kolbens drückt eine der oberen und unteren Seitenschienen fest einen Teil der Ansätze einwärts. Dann wird der Körper einwärts verlagert, um ein Trennen des Außenendes der anderen Seitenschiene von der Zylinderwand zu gestatten, worauf sich eine Herabsetzung des Ölabstreifeffektes ergibt, weil die andere Seitenschiene von der Zylinderwand getrennt ist und nicht am Ölabstreifen teil­ nimmt. Die Herabsetzung des Ölabstreifeffektes verursacht ein Problem hinsichtlich übermäßigen Ölverbrauches. Insbe­ sondere während des Abbremsens des Motors kann der Kolben leicht schwingen, so daß der Ölverbrauch wesentlich erhöht wird.

Andererseits muß der Körper dicker sein, um so eine ausrei­ chende radiale Ausdehnungskraft auf die Seitenschiene in einer solchen Weise auszuüben, daß die Seitenschiene der Innenfläche des Zylinders im Hochgeschwindigkeitsbetrieb folgt, in welchem der Zylinder etwas verzogen wird. Je dicker das Distanz-Dehnteil ist, umso mehr erhöht sich der Ölver­ brauch während des Motorbremsvorganges.

Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Distanz-Dehnteil, mit welchem die Seitenschiene immer in Arbeitskontakt mit der Innenfläche des Zylinders ist, selbst wenn sich der Kolben zum Zylinder beim Motorbremsvorgang neigt.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Distanz-Dehn­ teil, mit welchem die Seitenschiene der Innenfläche des Zylinders gut folgt, selbst wenn der Zylinder im Hochge­ schwindigkeitslauf verformt wird.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Distanz-Dehn­ teil mit einer Dicke, um eine ausreichende radiale Dehn­ kraft auf die Seitenschiene auszuüben.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Distanz-Dehn­ teil, welches den Ölverbrauch bei einem Motorbremsvorgang herabsetzen kann.

Gemäß der Erfindung ist das Distanz-Dehnteil aus einem Me­ tallstreifen ausgebildet, welcher einen geschlitzten ring­ förmig ausgebildeten Federkörper bildet, wenn die gegenüber­ liegenden Enden miteinander in Kontakt sind und mit einer einzigen oder zwei Seitenschienen in eine Ölringanordnung eingebaut ist. Der Körper ist in der Querschnittsdicke ähnlich dem ursprünglichen Metallstreifen und mit einer An­ zahl von Ansätzen zwecks Lagereingriffes mit der inneren Radialfläche der Seitenschiene ausgebildet. Der Ansatz ist in seiner Dicke wenigstens an seinem Fußabschnitt dünner als der Körper, so daß er leicht elastisch biegbar ist, wenn er von der Seitenschiene einwärts gedrückt wird. Der Ansatz kann gleichmäßig oder teilweise in seiner Dicke reduziert sein, so daß sein Fußabschnitt dünner als der Körper ist. Der Körper kann eine geforderte Dicke aufweisen, um eine ausreichende radiale Dehnkraft auf die Seitenschiene aus­ zuüben, so daß die Seitenschiene der Innenfläche des Zylin­ ders im Hochgeschwindigkeitsbetrieb folgt, bei welchem der Zylinder verformt wird. Es ist eine maschinelle Bearbeitung zum Herstellen eines Distanz-Dehnteiles mit gleichmäßig oder teilweise verdünnten Ansätzen nach einer Preßbearbeitung eines Stahlstreifens mit gleichmäßiger Dicke vorhanden. Jedoch ist es bevorzugt, die maschinelle Bearbeitung durch Einsetzen einer Preßbearbeitung eines gezogenen Stahlstrei­ fens zu eliminieren, welcher einen verdünnten Abschnitt für den dünnen Fußteil aufweist.

Vorzugsweise ist der ringförmige Körper radial gewellt, um sich einwärts und auswärts erstreckende Buckel auszubilden. Jeder sich einwärts erstreckende Buckel ist an seiner oberen und unteren Kuppe bzw. Spitze mit oberen und unteren Ansätzen versehen, deren Querschnittsdicke geringer als die des Buckels ist. Der Körper wird mit oberen und unteren Seiten­ schienen zusammengebaut und in eine Kolbenringausnehmung in einem Kolben eingesetzt. Wenn sich der Kolben zur Zylinder­ wand neigt, drückt entweder die obere oder die untere Seiten­ schiene einen Teil der Ansätze einwärts. Der dünne Ansatz kann sich elastisch unabhängig von dem Körper abbiegen, wenn er von der Schiene einwärts gedrückt wird, so daß der Körper unbewegt bleibt. Dies ergibt den Vorteil, daß die obere und untere Seitenschiene immer in Kontakt mit der Zylinderwand ist, selbst wenn sich der Kolben zur Zylinderwand neigt. Demzufolge sind beim Schwingen des Kolbens während des Motor­ bremsens die obere und untere Seitenschiene immer in Kontakt mit der Innenfläche des Zylinders und sorgen für eine aus­ reichende Ölabstreifwirkung, so daß folglich eine Erhöhung des Ölverbrauches begrenzt wird. Da die Dicke des Körpers oder des Distanz-Dehnteiles auf eine solche Weise bestimmt werden kann, daß es eine ausreichende radiale Dehnkraft auf die obere und untere Seitenschiene ausübt, folgen sie der Zylinderwand im Hochgeschwindigkeitsbetrieb, in welchem der Zylinder verformt oder verzogen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen an­ hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 perspektivisch ein Distanz-Dehnteil,

Fig. 2 eine Schnittansicht, wobei das Distanz-Dehn­ teil nach Fig. 1, die Seitenschienen, der Kolben und der Zylinder gezeigt sind,

Fig. 3 bis 6 verschiedene Ausführungsformen ähnlich Fig. 2,

Fig. 7 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, wobei die Beziehung des Distanz-Dehnteiles nach Fig. 1 zu den Seitenschienen, dem Kolben und dem Zy­ linder gezeigt ist, wenn sich der Kolben zum Zylinder neigt,

Fig. 8 eine graphische Darstellung hinsichtlich des Ölverbrauches in einer Versuchsmaschine.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 weist das Distanz-Dehnteil einen geschlitzten ringförmig geformten Federkörper 10 aus einem nicht gezeigten Stahlstreifen auf, der teilweise durch Ziehen o.dgl. verdünnt ist. Der Körper 10 ist radial durch Preß­ bearbeitung gewellt, um sich einwärts erstreckende Buckel 15 und sich auswärts erstreckende Buckel 16 zu bilden. Die auswärts sich erstreckenden Buckel 16 sind an ihrer Kuppe mit oberen und unteren Schultern 13 und 14 ausgebildet. Die sich einwärts erstreckenden Buckel weisen obere und untere Ansätze 11 und 12 auf, die an der Kuppe der sich einwärts erstreckenden Buckel 15 vorgesehen sind. Die Ansätze 11 und 12 erstrecken sich axial von den inneren Buckeln 15. Der Körper 10 weist eine Querschnittsdicke t auf, die ähnlich der­ jenigen des ursprünglichen Stahlstreifens mit der Ausnahme der Ansätze 11 und 12 ist, die eine Querschnittsdicke t 1 auf­ weisen, die ähnlich dem dünneren Abschnitt des gezogenen Streifens ist.

In Fig. 2 ist das Distanz-Dehnteil 10 mit oberen und unteren Seitenschienen 20 und 21 als eine Ölringanordnung zusammen­ gebaut und in die Ölringausnehmung 32 des Kolbens 30 einge­ setzt. Die sich auswärts erstreckenden Buckel 16 mit ihren gegenüberliegenden Schultern 13 und 14 wirken als Abstands­ halter für die oberen und unteren Seitenschienen 20 und 21. Die Außenflächen der etwas einwärts geneigten Ansätze 11 und 12 begrenzen obere und untere konische Flächen, um die entsprechenden inneren Radialflächen der oberen und unteren Seitenschiene 20 und 21 zu ergreifen. Wenn die Ölringan­ ordnung im Betriebszustand ist, schafft der radial gewellte Körper 10 eine Umfangsdehnkraft in einer solchen Weise, daß die konischen Flächen der Ansätze 11 und 12 eine radial auswärts gerichtete Kraft und eine axial gerichtete Kraft auf die Seitenschienen 20 und 21 ausüben. Die radial aus­ wärts gerichtete Kraft neigt dazu, die Seitenschienen 20 und 21 zu expandieren, um somit eine Kraft auszuüben, wel­ che die äußeren Ränder der Schiene in Eingriff mit der In­ nenfläche des Zylinders 35 hält. Die axial auswärts gerich­ teten Kräfte halten die äußere Radialfläche einer jeden Seitenschiene in Eingriff mit der Seite der Ringausnehmung 32 im Kolben 30. Die Dicke t 1 der Ansätze 11 und 12 ist geringer als die Dicke t der Buckel 15, so daß die Ansätze 11 und 12 von ihren mit den Buckeln verbundenen Füßen ela­ stisch abbiegbar sind. Andererseits ist die Dicke t der Buckel 15 und 16 so bestimmt, daß sie der Wand des Zylin­ ders 35 folgen, selbst wenn die Wand im Hochgeschwindigkeits­ betrieb verformt wird.

Bei dieser Ausführungsform befinden sich die oberen und un­ teren Ansätze 11 und 12 auf der Seite, die zu der Außenfläche 17 der inneren Buckel 15 weist. Die Ansätze 11 und 12 können auf der Seite angeordnet sein, die zu der Innenfläche 18 der sich einwärts erstreckenden Buckel 15 weist, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, oder sie können zentral zwischen den inneren und äußeren Flächen 17 und 18 der Buckel 15 ange­ ordnet sein, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.

Wie weiterhin in Fig. 5 gezeigt ist, können die Ansätze 11 und 12 in ihrer Querschnittsdicke ähnlich den inneren Buckeln 15 mit der Ausnahme ihrer Fußabschnitte 19 sein, die dünner sind als die anderen Abschnitte.

Bei den obigen Ausführungsformen sind die oberen und unteren Ansätze 11 und 12 in ihrer Länge und Dicke identisch und zueinander symmetrisch. Jedoch müssen sie nicht immer so ausgebildet sein, so daß sie unterschiedliche Länge und Dicke aufweisen können und asymmetrisch zueinander ange­ ordnet sind, wenn dies erforderlich ist.

Auch ist die Erfindung nicht nur anwendbar auf ein Distanz- Dehnteil, das mit oberen und unteren Seitenschienen zusam­ mengebaut ist, sondern auch auf ein Distanz-Dehnteil mit einer einzigen Seitenschiene, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Das Distanz-Dehnteil 10 ist in der Ringausnehmung 32 des Kolbens 30 angeordnet, um die Seitenschiene 20 zu la­ gern, deren innere und äußere Radialflächen entsprechend mit den Ansätzen 11 und der Innenfläche des Zylinders 35 in Eingriff sind. Die Dicke t des Distanz-Dehnteiles 10 ist so bestimmt, daß die Verformung des Zylinders 35 be­ rücksichtigt ist, während die Dicke t 1 des Ansatzes 11 so gewählt ist, daß er elastisch biegbar ist, wobei t 1 immer kleiner als t ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 schwingt der Kolben 30 häufig während eines Motorbremsvorganges. Bei Neigung des Kolbens 30 drückt der Zylinder 35 die obere Seitenschiene 20 zur Innenseite der Ausnehmung 32 mit dem Ergebnis, daß die innere Radialfläche der Schiene 20 immer einige der oberen Ansätze 11 drückt. Wenn die Ansätze 11 gedrückt werden, wer­ den sie leicht unabhängig von den inneren Buckeln 15 und den unteren Ansätzen 12 abgebogen, wobei die untere Seiten­ schiene 21 in Kontakt mit der Innenfläche des Zylinders 35 gehalten ist. Es sei hervorgehoben, daß ein Teil der unte­ ren Ansätze unabhängig von den entsprechenden oberen An­ sätzen in der nicht gezeigten gegenüberliegenden Seite ela­ stisch abgebogen werden, in welcher die untere Seitenschiene einwärts von dem Zylinder gedrückt wird. Somit befinden sich die oberen und unteren Seitenschienen 20 und 21 mit ihren äußeren Radialflächen in Kontakt mit der Innenfläche des Zylinders 35, selbst wenn der Kolben 30 zum Zylinder 35 geneigt ist. Während des Motorbremsvorganges, bei welchem der Kolben häufig um den Kolbenstift schwingt, befinden sich die oberen und unteren Seitenschienen immer in Be­ triebskonstakt mit der Innenfläche des Zylinders und führen eine ausreichende Ölabstreifarbeit durch, um eine Erhöhung des Ölverbrauches aufgrund der Neigung des Kolbens zu ver­ hindern. Da die Dicke des Distanz-Dehnteiles 10 mit der Ausnahme der oberen und unteren Ansätze 11 und 12 unter Be­ rücksichtigung der Verformung des Zylinders 35 bei hoher Ge­ schwindigkeit bestimmt ist, verursacht das Distanz-Dehn­ teil 10, daß die oberen und unteren Seitenschienen 11 und 12 der Innenfläche des Zylinders 35 selbst bei hoher Ge­ schwindigkeit ohne nachteilige Wirkung folgen.

Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen ist eine radiale Wellenform vorgesehen. Es sei indessen hervorgehoben, daß die Erfindung auf andere Arten wie beispielsweise ein axial gewelltes Bauteil ein außen offenes Bauteil und ein einwärts offenes Bauteil anwendbar ist.

Prüfstandversuch

Es wurde ein Prüfstandversuch durchgeführt, wobei ein Kol­ ben mit drei Kolbenringen verwendet wurde, die aus drei Ringen erster und zweiter Kompressionsringe und einem Ölring bestanden, wobei der erste und der zweite Ring gleich waren. Die erfindungsgemäßen und herkömmlichen Ölringe wurden ver­ gleichsweise untersucht. Der erfindungsgemäße Ölring war in seiner Form ähnlich dem Distanz-Dehnteil nach Fig. 2, wobei die Dicken t und t 1 der inneren Buckel und des An­ satzes 0,6 mm bzw. 0,3 mm betrugen. Das herkömmliche Bauteil war ähnlich dem erfindungsgemäßen mit der Ausnahme, daß seine Ansätze mit Dicken von 0,51 mm ähnlich den inneren Buckeln waren. Die beiden Ölringe wurden mit der gleichen Seitenschiene mit der radialen Dicke von 2,6 mm und der axialen Breite von 0,6 mm zusammengebaut. Der Versuch wurde mit einem Viertakt-Benzinmotor (Zylinder-Durchmesser 86 mm, Hub 86 mm) mit einer Verschiebung von 2000 cc und wasser­ gekühlten vier Zylindern durchgeführt. Der Versuch von 3 Stun­ den wurde dreimal unter den folgenden Bedingungen (A) und (B) durchgeführt, um den entsprechenden Ölverbrauch zu messen.

(A) Motorbremsbetrieb

Umdrehung:2300 U/m Druck in der Saugleitung
des Motors:-640 mmHg

(B) Hochgeschwindigkeitsbetrieb

Umdrehung:5600 U/m Druck in der Saugleitung
des Motors:-120 mmHg.

Die Ergebnisse, wie sie in Fig. 8 gezeigt sind, zeigen, daß der Ölverbrauch mit dem Ölring mit dem erfindungsgemäßen Distanz-Dehnteil geringer als der herkömmliche sowohl unter der Bedingung (A) als auch (B) war und daß das erfindungs­ gemäße Distanz-Dehnteil hinsichtlich der Abdichtung im Ver­ gleich mit dem herkömmlichen überlegen war.

Aus dem obigen ergibt sich, daß das Distanz-Dehnteil einen ringförmigen Federkörper und Ansätze umfaßt, die sich von dem Körper axial erstrecken, um die inneren Radialflächen einer Seitenschiene zu lagern, wobei der Körper einen ausrei­ chend dicken Querschnitt aufweist, um die Seitenschiene mit der Innenwand des Zylinders im Hochgeschwindigkeitsbe­ trieb in Eingriff zu halten, bei welchem der Zylinder etwas verformt wird. Jeder Ansatz weist zumindest an seinem Fuß­ abschnitt einen ausreichenden Querschnitt auf, so daß er elastisch abbiegbar ist, ohne den ringförmigen Federkörper nachteilig zu beeinflußen, so daß, wenn der Kolben um die Kolbenstange bzw. den Kolbenstift schwingt, so daß er sich im Hochgeschwindigkeits- oder Motorbremsbetrieb gegen den Zylinder neigt, ein Teil der Ansätze sich unabhängig von dem Körper und von dem anderen Teil der Ansätze elastisch abbiegen kann mit dem Ergebnis, daß die äußere Radialfläche der Seitenschiene immer mit der Innenfläche des Zylinders in Arbeitskontakt gehalten wird. Demzufolge verhindert eine Ölringkonstruktion mit dem erfindungsgemäßen Distanz-Dehn­ teil eine Erhöhung des Ölverbrauches im Hochgeschwindigkeits- und Motorbremsbetrieb.

Es lassen sich zweckmäßige Modifikationen bei den beschrie­ benen Ausführungsformen durchführen, ohne sich jedoch dabei vom Kern der Erfindung zu entfernen.

Claims (7)

1. Distanz-Dehnteil mit wenigstens einer Seitenschiene in einem Ölring für eine Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlitzter ringförmig geformter Federkörper (10) und eine Vielzahl von Ansätzen (11, 12) vorgesehen sind, die sich axial von dem Körper zwecks Lagereingriffes mit der inneren Radialfläche dieser Seiten­ schiene (20, 21) erstrecken, und daß jeder Ansatz einen Fuß­ abschnitt (19) aufweist, der mit dem Körper verbunden ist, wobei jeder Ansatz zumindest in diesem Fußabschnitt in der Dicke dünner als der Körper ausgebildet ist.

2. Distanz-Dehnteil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ansatz (11, 12) in seiner Dicke gleichförmig ist.

3. Distanz-Dehnteil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich der Ansatz (11, 12) auf der Seite befindet, die zu der inneren Umfangsfläche (17) des Körpers (10) weist.

4. Distanz-Dehnteil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ansatz (11, 12) an der Seite vorgesehen ist, die zu der äußeren Umfangsfläche (18) des Körpers (10) weist.

5. Distanz-Dehnteil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ansatz (11, 12) zwischen der inneren und äußeren Umfangsfläche (17, 18) des Körpers vorgesehen ist.

6. Distanz-Dehnteil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Körper (10) radial gewölbt ist, um innere und äußere Buckel (15, 16) zu bilden, und daß sich die An­ sätze (11, 12) etwas einwärts von den inneren Buckeln (15) erstrecken, um eine konische Oberfläche zu begrenzen.

7. Distanz-Dehnteil nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Ansätze (11, 12) beidseitig der inneren Buckel (15) erstrecken, um entsprechend die inneren Radialflächen der oberen und unteren Seitenschienen (20, 21) zu ergreifen.