DE3723430C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Distanz-Dehnteil bei einer Öl­ abstreifringanordnung für eine Brennkraftmaschine mit we­ nigstens einem Scheibenring in einer Ölringnut eines Kol­ bens, das einen geschlitzten, ringförmig geformten Feder­ körper umfaßt, an dem eine Vielzahl von Ansätzen vorgesehen ist, die sich axial von dem Federkörper erstrecken und dabei an der inneren Radialfläche des Scheibenringes anliegen, wo­ bei jeder Ansatz einen Fußabschnitt aufweist, der mit dem Fe­ derkörper verbunden ist.

In der DE-OS 35 40 618 ist ein Distanz-Dehnteil beschrieben, des­ sen Ansätze jeweils Fußabschnitte von gleicher oder ähnlicher radialer Dicke haben wie der Federkörper selbst. Das hat zur Folge, daß bei einwärts gerichteter Einlenkung des Ansatzes durch den Scheibenring auch der Federkörper und der gegenüber­ liegende Ansatz einwärts verschoben werden, wodurch der Ölver­ brauch ansteigt.

In der DE-OS 34 14 789 ist gemäß einer Ausführungsform am Über­ gangsbereich eines U-Schenkels in den Ansatz von beiden Sei­ ten des U-Schenkels eine Kerbe eingeschnitten, so daß die Breite des Übergangsbereichs in Umfangsrichtung geringer ist als die Breite des restlichen Teils des U-Schenkels. Dadurch wird der Druck des Ansatzes gegen den Innenumfang der Schei­ benringe vermindert. Auch bei diesem bekannten Distanz-Dehn­ teil ist die radiale Dicke des Fußabschnittes jedes Ansatzes ähnlich der des Federkörpers.

Daraus folgt, daß der Ansatz im Vergleich mit dem Federkörper relativ starr ist, was bewirkt, daß auch hierbei bei einwärts gerichteter Einlenkung des Ansatzes durch den Scheibenring auch der Federkörper und der gegenüberliegende Ansatz einwärts verschoben werden, so daß der Ölverbrauch ansteigt. Das wird auch durch die die Breite des Übergangsbereichs verringernden Kerben nicht wesentlich gemindert.

Bei der Anordnung nach der US 33 58 988 ist jeder Ansatz in radialer Dicke ähnlich der des Federkörpers, jedoch in Um­ fangsrichtung wesentlich schmaler als der Federkörper. Das be­ wirkt zwar eine gewisse Elastizität der Ansätze, die unabhän­ gig vom Federkörper zurückgebogen werden können, jedoch zu Lasten einer ausreichenden Breite in Umfangsrichtung, so daß keine ausreichende Abstützung der Scheibenringe gegeben ist.

Das aus der US 31 40 096 bekannte Distanz-Dehnteil ist mit Ansätzen versehen, deren jeder zumindest an seinem Boden die ­ gleiche Querschnittsdicke wie der Federkörper aufweist, so daß der Fuß zu starr ist, um sich elastisch abzubiegen. Wenn ein Teil der Ansätze von dem Scheibenring einwärts gedrückt wird, verursachen die Ansätze, daß die damit verbundenen Buckel sich damit einwärts verlagern. Dies führt zu einer Erhöhung des Öl­ verbrauches bei einer Verbrennungskraftmaschine bei einem Mo­ torbremsvorgang, bei welchem der Kolben leicht um den Kolben­ stift schwingen und sich bezüglich des Zylinders neigen kann. Bei Neigung des Kolbens drückt einer der oberen und unteren Scheibenringe einen Teil der Ansätze einwärts. Dabei wird der Federkörper einwärts verlagert, so daß ein Trennen des Außen­ endes dem anderen Scheibenring von der Zylinderwand gestattet wird. Hieraus folgt eine Herabsetzung des Ölabstreifeffektes, weil der andere Scheibenring von der Zylinderwand getrennt ist und nicht am Ölabstreifen teilnimmt. Die Herabsetzung des Öl­ abstreifeffektes verursacht ein Problem hinsichtlich übermäßi­ gen Ölverbrauches. Insbesondere während des Abbremsens des Motors kann der Kolben leicht schwingen, so daß der Ölver­ brauch wesentlich erhöht wird.

Aus der GB 9 17 129 ist eine Ölabstreifanordnung bekannt, bei welcher der Federkörper an seinen freien Enden abgebogen ist, um Ansätze zu schaffen, die der Anlage der Scheibenringe die­ nen und auf letztere einen Radialdruck ausüben.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Ansätze eines Distanz-Dehnteiles, mit denen mindestens ein Scheibenring radial gegen die Zylinderfläche einer Verbrennungs­ kraftmaschine gedrückt wird, um von dieser bei Kolbenauf- und -abbewegung Öl abzustreifen, in ihrer Elastizität so auszubil­ den, daß der Scheibenring auch bei Unebenheit der Zylinderfläche oder bei Neigung des Kolbens gegen den Zylinder beispielsweise im Motorbremsbetrieb oder bei Verformung des Zylinders im Hoch­ geschwindigkeitsbetrieb in wirksamen Kontakt mit der Zylinder­ fläche gehalten wird, um den Ölverbrauch niedrig zu halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Ansatz zumindest in seinem Fußabschnitt in der radialen Dicke dünner als die Dicke des Federkörpers ausgebildet ist.

Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Distanz- Dehnteiles ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 7.

Gemäß der Erfindung ist das Distanz-Dehnteil aus einem Metall­ streifen gebildet, welcher einen geschlitzten, ringförmig aus­ gebildeten Federkörper bildet, wenn die gegenüberliegenden En­ den miteinander in Kontakt sind und welcher mit einem oder zwei Scheibenringen in eine Ölringanordnung eingebaut ist. Der Federkörper ist in seiner Dicke ähnlich dem ursprünglichen Me­ tallstreifen und mit einer Anzahl von Ansätzen zwecks Eingrif­ fes mit der inneren Radialfläche des Scheibenringes ausgebil­ det. Jeder Ansatz ist in seiner Dicke wenigstens an seinem Fuß­ abschnitt dünner als der Körper, so daß er leicht elastisch biegbar ist, wenn er von dem Scheibenring einwärts gedrückt wird. Der Ansatz kann gleichmäßig oder teilweise in seiner Dicke reduziert sein, so daß sein Fußabschnitt dünner als der Federkörper ist. Der Federkörper weist eine geforderte Dicke auf, um eine ausreichende radiale Dehnkraft auf den Scheiben­ ring auszuüben, so daß letzterer 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 ei­ nes Stahlstreifens mit gleichmäßiger Dicke vorgesehen. Jedoch ist es bevorzugt, die maschinelle Bearbeitung durch Preßbe­ arbeitung eines gezogenen Stahlstreifens zu eliminieren, wel­ cher einen verdünnten Fußabschnitt aufweist.

Der ringförmige Federkörper ist radial gewellt, um sich ein­ wärts und auswärts erstreckende Buckel zu schaffen. Jeder sich einwärts erstreckende Buckel ist an seiner oberen und unteren Kuppe mit oberen und unteren Ansätzen versehen, deren Dicke geringer als die des Buckels ist. Der Federkörper wird mit oberen und unteren Scheibenringen zusammengebaut und in eine Kolbenringausnehmung in einem Kolben eingesetzt. Wenn sich der Kolben zur Zylinderwand neigt, drückt entweder der obere oder untere Scheibenring einen Teil der Ansätze einwärts. Der dün­ ne Ansatz kann sich elastisch von dem Federkörper abbiegen, wenn er von dem Scheibenring einwärts gedrückt wird, so daß der Federkörper in seiner Lage bleibt. Dies ergibt den Vorteil, daß der obere und untere Scheibenring immer in Kontakt mit der Zylinderwand ist, selbst wenn sich der Kolben gegen die Zylin­ derwand neigt. Demzufolge sind beim Schwingen des Kolbens während des Motorbremsens der obere und untere Scheibenring immer in Kontakt mit der Innenfläche des Zylinders und sorgen für ein ausreichendes Ölabstreifen, so daß folglich eine Er­ höhung des Ölverbrauches begrenzt wird. Da die Dicke des Fe­ derkörpers so bestimmt werden kann, daß er eine ausreichende radiale Dehnkraft auf den oberen und unteren Scheibenring ausübt, folgt letztere der Zylinderwand im Hochgeschwindig­ keitsbetrieb, bei welchem der Zylinder verformt oder verzogen werden kann.

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

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 perspektivisch ein Distanz-Dehnteil,

Fig. 2 eine Schnittansicht, wobei das Distanz-Dehnteil nach Fig. 1, die Scheibenringe, der Kolben und der Zylinder gezeigt sind,

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

Fig. 7 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, wobei die An­ ordnung des Distanz-Dehnteiles nach Fig. 1 mit den Scheibenringen, dem Kolben und dem Zylinder gezeigt ist, wenn sich der Kolben zum Zylinder neigt,

Fig. 8 eine graphische Darstellung hinsichtlich des Öl­ verbrauches in einer Versuchsmaschine.

Nach Fig. 1 weist das Distanz-Dehnteil einen geschlitzten ringförmig geformten Federkörper 10 aus einem Stahlstreifen auf, der teilweise durch Ziehen o. dgl. in seiner Stärke re­ duziert ist. Der Federkörper 10 ist radial durch Preßbear­ beitung gewellt, so daß sich einwärts erstreckende Buckel 15 und sich auswärts erstreckende Buckel 16 geschaffen sind. Die sich auswärts erstreckenden Buckel 16 sind an ihrer Kuppe mit oberen und unteren Schultern 13 und 14 ausgebildet. Die sich einwärts erstreckenden Buckel 15 weisen obere und untere An­ sätze 11 und 12 auf, die an der Kuppe der Buckel 15 vorgesehen sind. Die Ansätze 11 und 12 erstrecken sich axial von den Buckeln 15. Der Federkörper 10 weist im Querschnitt eine Dicke t auf, die ähnlich derjenigen des ursprünglichen Stahlstreifens mit der Ausnahme der Ansätze 11 und 12 ist, die eine radiale Dicke t₁ aufweisen, die ähnlich dem dünneren Abschnitt des gezogenen Streifens ist.

In Fig. 2 ist das Distanz-Dehnteil mit oberen und unteren Scheibenringen 20 und 21 zu einer Ölringanordnung zusammen­ gebaut und in eine 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 Scheibenringe 20 und 21. Die Außenflächen der etwas einwärts geneigten Ansätze 11 und 12 begrenzen obere und untere konische Flächen, um die entsprechenden inneren Radialflächen des oberen und unteren Scheibenringes 20 und 21 zu ergreifen. Wenn die Ölringanordnung im Betriebszustand ist, schafft der radial gewellte Federkörper 10 eine Umfangsdehn­ kraft in einer solchen Weise, daß die konischen Flächen der Ansätze 11 und 12 eine radial auswärts gerichtete Kraft und ei­ ne axial gerichtete Kraft auf die Scheibenringe 20 und 21 aus­ üben. Durch die radial auswärts gerichtete Kraft werden die äußeren Ränder der beiden Scheibenringe in Eingriff mit der Innenfläche des Zylinders 35 gehalten. Die axial auswärts ge­ richteten Kräfte halten die äußere Radialfläche eines jeden Scheibenringes in Eingriff mit der Seite der Ölringausnehmung 32 im Kolben 30. Die Dicke t₁ der Ansätze 11 und 12 ist gerin­ ger als die Dicke t der Buckel 15, so daß die Ansätze 11 und 12 an ihren mit den Buckeln verbundenen Fußabschnitten elastisch abbiegbar sind. Andererseits ist die Dicke t der Buckel 15 und 16 so bestimmt, daß sie der Wand des Zylinders 35 folgen, selbst wenn die Wand im Hochgeschwindigkeitsbetrieb verformt wird.

Bei dieser Ausführungsform befinden sich die oberen und unte­ ren Ansätze 11 und 12 auf der Seite, die zu der äußeren Um­ fangsfläche 17 der Buckel 15 weist. Die Ansätze 11 und 12 kön­ nen auf der Seite angeordnet sein, die zu der inneren Umfangs­ fläche 17 der Buckel 15 weist. Die Ansätze 11 und 12 können auf der Seite angeordnet sein, die zu der inneren Umfangs­ fläche 18 der sich einwärts erstreckenden Buckel 15 weist, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, oder sie können zentral zwi­ schen den inneren und äußeren Umfangsflächen 17 und 18 der Buckel angeordnet 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 zu­ einander symmetrisch. Jedoch müssen sie nicht immer so aus­ gebildet sein, so daß sie unterschiedliche Länge und Dicke auf­ weisen können und asymmetrisch zueinander angeordnet sind, wenn dies erforderlich ist.

Das Distanz-Dehnteil kann auch zusammen mit nur einem Scheiben­ ring eingesetzt werden, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Der Federkörper 10 ist in der Kolbenringausnehmung 32 angeord­ net, um den Scheibenring 20 zu lagern, dessen innere und äu­ ßere Radialflächen entsprechend mit den Ansätzen 11 und der Innenfläche des Zylinders 35 in Eingriff sind. Die Dicke t des Federkörpers 10 ist so bestimmt, daß die Verformung des Zylinders 35 berücksichtigt ist, während die Dicke t₁ des Ansatzes 11 so gewählt ist, daß er elastisch biegbar ist, wo­ bei t₁ immer kleiner als t ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 schwingt der Kolben 30 häufig wäh­ rend eines Motorbremsvorganges. Bei Neigung des Kolbens 30 drückt der Zylinder 35 den oberen Scheibenring 20 zur Innensei­ te der Ölringausnehmung 32 mit dem Ergebnis, daß die in­ nere Radialfläche des Scheibenringes 20 immer gegen einige der oberen Ansätze 11 drückt. Dabei werden letztere von den inneren Buckeln 15 und den unteren Ansätzen 12 abgebogen, wobei der untere Scheibenring 2 1 in Kontakt mit der Innenflä­ che des Zylinders 35 bleibt. Es sei hervorgehoben, daß ein Teil der unteren Ansätze unabhängig von den entsprechenden oberen Ansätzen in der nicht gezeigten gegenüberliegenden Sei­ te elastisch abgebogen werden, in welcher der untere Scheiben­ ring einwärts von dem Zylinder gedrückt wird. Somit befinden sich die oberen und unteren Scheibenringe 20 und 21 mit ihren äußeren Radialflächen in Kontakt mit der Innenfläche des Zy­ linders 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 Scheibenringe immer in Kontakt mit der Innenfläche des Zylinders und führen eine ausreichende Ölabstreifarbeit durch, so daß eine Erhöhung des Ölverbrauches aufgrund der Nei­ gung des Kolbens verhindert ist. Da die Dicke des Feder­ körpers 10 Ausnahme der oberen und unteren Ansätze 11 und 12 unter Berücksichtigung der Verformung des Zylinders 35 bei hoher Geschwindigkeit bestimmt ist, folgen die oberen und unteren Scheibenringe 20 und 21 der Innenfläche des Zylinders 35 selbst bei hoher Geschwindigkeit ohne nachteilige Wirkung.

Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen ist eine radiale Wellenform vorgesehen. Es sei indessen hervorgehoben, daß auch andere Arten wie beispielsweise ein axial gewellter Fe­ derkern möglich sind.

Prüfstandversuch

Es wurde ein Prüfstandversuch durchgeführt, wobei ein Kol­ ben mit drei Kolbenringen verwendet wurde, die aus drei Rin­ gen erster und zweiter Kompressionsringe und einem Ölring bestanden, wobei der erste und der zweite Ring gleich waren.

Der erfindungsgemäße und ein herkömmlicher Ölring wurden vergleichsweise untersucht. Der erfindungsgemäße Ölring war in seiner Form ähnlich dem Distanz-Dehnteil nach Fig. 2, wo­ bei die Dicken t und t₁ der inneren Buckel und des Ansatzes 0,6 mm bzw. 0,3 mm betrugen. Das herkömmliche Distanz-Dehnteil war ähnlich dem erfindungsgemäßen mit der Ausnahme, daß sei­ ne Ansätze mit Dicken von 0,51 mm ähnlich den inneren Buckeln waren. Die beiden Ölringe wurden mit dem gleichen Scheiben­ ring mit einer radialen Dicke von 2,6 mm und einer 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 wassergekühlten vier Zylindern durchgeführt. Der Versuch von 3 Stunden wurde drei­ mal 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 erfindungsgemäßen Distanz-Dehnteil geringer als der herkömmliche sowohl unter der Bedingung (A) als auch (B) war und daß das erfindungsgemäße Distanz-Dehn­ teil hinsichtlich der Abdichtung im Vergleich mit dem herkömm­ lichen überlegen war.

Aus dem obigen ergibt sich, daß das Distanz-Dehnteil einen ringförmigen Federkörper mit Ansätzen umfaßt, die sich von dem Federkörper axial erstrecken, um die inneren Radialflächen wenigstens eines Scheibenringes zu lagern. Dabei weist der Federkörper eine ausreichende Dicke auf, um den Scheibenring 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 Fußab­ schnitt einen ausreichenden Querschnitt auf, so daß er ela­ stisch abbiegbar ist, ohne den ringförmigen Federkörper nach­ teilig zu beeinflussen, so daß, wenn der Kolben um die Kolben­ stange bzw. den Kolbenstift schwingt und sich im Hochgeschwin­ digkeits- oder Motorbremsbetrieb gegen den Zylinder neigt, ein Teil der Ansätze sich unabhängig von dem Federkörper und von dem anderen Teil der Ansätze elastisch abbiegen kann mit dem Ergebnis, daß die äußere Radialfläche des Scheibenringes immer mit der Innenfläche des Zylinders in Arbeitskontakt gehalten wird. Demzufolge ist eine Erhöhung des Ölverbrauches im Hoch­ geschwindigkeits- und Motorbremsbetrieb vermieden.

Claims (7)

1. Distanz-Dehnteil bei einer Ölabstreifringanordnung für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Scheiben­ ring in einer Ölringnut eines Kolbens, das einen geschlitzten, ringförmig geformten Federkörper umfaßt, an dem eine Vielzahl von Ansätzen vorgesehen ist, die sich axial von dem Federkör­ per erstrecken und dabei an der inneren Radialfläche des Scheibenringes anliegen, wobei jeder Ansatz einen Fußabschnitt aufweist, der mit dem Federkörper verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ansatz (11, 12) zu­ mindest in seinem Fußabschnitt (19) in der radialen Dicke (t₁) dünner als die Dicke (t) des Federkörpers (10) ausgebildet ist.

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

3. Distanz-Dehnteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (11, 12) an der Seite vorgesehen ist, die zu der inneren Umfangsfläche (18) des Federkörpers (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 (17) des Federkörpers (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 Federkörpers (10) vor­ gesehen ist.

6. Distanz-Dehnteil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Federkörper (10) radial gewölbt ist und innere und äußere Buckel (15, 16) aufweist, und daß sich die Ansätze (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) zum Ergreifen der inneren Radialflächen der oberen und unteren Scheibenringe (20, 21) beidseitig der inneren Buckel (15) erstrecken.