DE3833322A1 - Kolbenring fuer innenverbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenring für Innenverbrennungsmo­ toren und insbesondere auf einen Ölabstreifring, der vorzugsweise in einer Anordnung verwendet wird, die zwei durch einen Kern oder Separator und ein Ausdehnungsstück getrennte Ringe aufweist.

Bekannte Ölabstreifringe bestehen aus einer Anordnung von drei oder mehr Elementen, die in eine Kolbenringnut eingreifen und die Aufgabe haben, überschüssiges Schmieröl von der Zylinderwand abzustreifen und dafür zu sorgen, daß dieses den Ölsumpf erreicht.

Die Radialkraft der Anordnung, die dafür sorgt, daß die Ringe und/oder der Kern die Zylinderwand berühren, wird durch den Kern selbst oder durch ein anderes in der Anordnung enthaltenes Element erzeugt.

Die zur Zeit benutzten Kolbenringe oder Schienen sind aus einem Stahl­ band hergestellt, das im Profil an der Innen- und Außenfläche gerundete Oberflächen aufweist, wobei der Rundungsradius gleich der halben Dicke des Kolbenrings ist.

Um die Standzeit der Kolbenringe zu erhöhen, wird ihre Außenumfangsflä­ che mit Chrom galvanisiert oder sie erfahren eine thermochemische Oberflächenbehandlung.

Ein für den Hersteller auftretendes Problem bei diesen Kolbenringen liegt in dem Verschleiß während des Betriebes, wodurch die Kontaktfläche mit der Zylinderwand vergrößert wird, was zu einer Verminderung des An­ drucks und folglich zu einer Verringerung der Wirksamkeit bei der Ölab­ streiffunktion führt. Bei Kolbenringen (Schienenringen) mit runden Außen­ flächen, deren Radius etwa gleich der halben Dicke des Kolbenringes ist, erfolgt die Vergrößerung der Kontaktfläche unerwünscht schnell, was entsprechend rasch zu einer Verringerung des Kontaktdruckes und einer Verringerung der Wirksamkeit führt. Des weiteren weisen diese Kolbenringe üblicherweise chrombehandelte Kontaktflächen auf, und es kommt häufig vor, daß die Überzugsschichten unregelmäßig werden, was zu einer Veränderung der radialen Dicke des Kolbenrings längs seiner Peripherie führt. Des weiteren kann die Chrombeschichtung lose werden oder Plättchen aufweisen und diese müssen geläppt werden. Noch gravierender ist, daß eine Profiländerung des Kolbenringes ausgehend vom Basismaterial stattfindet, wenn die Chrombeschichtung stattfindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Kolbenring für Innenverbrennungsmotoren zu schaffen, und insbesondere eine neue Ringschiene für Ölabstreifringe für diese Motoren, bei der die Zunahme der Kontaktfläche zwischen der Außenumfangsfläche und der Zylinder­ wand infolge des fortschreitenden Verschleißes an der Außenumfangs­ fläche langsamer vonstatten geht.

Erfindungsgemäß soll des weiteren ein Kolbenring geschaffen werden, der keine Galvanisierung mit Chrom oder irgendeine andere Beschichtung an der Außenumfangsfläche erfordert, um die oben genannte Reduzierung bei der Geschwindigkeit zu erreichen, mit der sich die Kontaktfläche zwi­ schen der Außenumfangsfläche und der Zylinderwand vergrößert.

Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden erreicht, ausgehend von der Schaffung eines Kolbenrings, insbesondere eines Ölab­ streifrings für Innenverbrennungsmotoren, welcher Kolbenring zwei entge­ gengesetzte Außenflächen, eine Außenumfangsfläche und eine Innen­ umfangsfläche aufweist.

Erfindungsgemäß weist der Kolbenring profilierte Kanten oder Ränder auf und die Außenumfangsfläche ist von einem konvexen Flächenteil begrenzt, dessen mittlerer Krümmungsradius etwa einem Viertel der Dicke der Schiene entspricht, wobei die konvexe Fläche ihre oberen Kanten oder Ränder in Übereinstimmung mit den entgegengesetzten Seitenflächen des Kolbenrings im Bereich seines Außenrandteiles hat.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Krümnnungsmittel­ punkt der Außenumfangsfläche auf der geometrischen Achse des Kolben­ ringquerschnitts, wodurch sich ein profilierter Rand ergibt.

Bei einer anderen Ausführungsform ist der Krümmungsmittelpunkt der Außenumfangsfläche verschoben, da nur ein Teil des Randes profiliert ist.

Die konvexe Außenumfangsfläche des Kolbenrings weist vorzugsweise die Form eines zylindrischen Oberflächenteils auf und die Länge (in radialer Richtung) des profilierten Randes entspricht etwa der Dicke des Rings.

Bei einem wie oben beschrieben aufgebauten Kolbenring wird infolge des Verschleißes der Außenumfangsfläche des Ringes nicht abrupt eine Ände­ rung der Kontaktfläche zwischen der Außenumfangsfläche und der Zylin­ derwand erzeugt, sondern die Änderung erfolgt allmählich und ebenfalls nur allmählich ändert sich der Kontaktdruck. Die Reduzierung des Mittel­ wertes der Tangentialkraft schreitet daher nur langsam voran, so daß die Betriebsfähigkeit, wie beispielsweise die Ölabstreiffunktion weitgehend erhalten bleibt. Diese Reduzierung ermöglicht eine größere Standzeit der Anordnung sowie eine Verringerung der Motorreibungsverluste.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt eines Kolbenrings, der mit seiner Außenumfangsfläche die Zy­ linderwand berührt, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Kolbenring symmetrisch ausgebildet ist und

Fig. 2 eine Darstellung ähnlich der in Fig. 1, eines anderen Ausführungsbeispiels mit assymetrischer Ausbildung des Randbe­ reichs.

Gemäß Fig. 1 weist der Kolbenring oder die Kolbenringschiene 10 zwei entgegensetzte Seitenflächen 11 auf. Ferner sind profilierte symmetri­ sche Randbereiche oder Kanten 12 vorgesehen, die an ihren Außenrändern in die Außenumfangsfläche 13 übergehen, die einen Teil der Zylinderflä­ che berührt. Die Außenumfangsfläche 13 ist gekrümmt und ihr Krümmungsmittelpunkt "X" liegt auf der geometrischen Längsachse (Radius) des Kolbenrings wie gezeigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 weist der Kolbenring 10 a zwei entgegengesetzte Seitenflächen 11 a auf, bei denen nur eine der beiden Flächen einen profilierten Randbereich 12 a hat, dessen außenseitiger Rand in den entsprechenden Rand der Außenumfangsfläche 13 a übergeht, die an der Zylinderwand anliegt und einen Krümmungsmittelpunkt "Y" aufweist, der von der geometrischen Längsachse des Ringprofils 10 a abgerückt ist, so daß die andere Kante der Umfangsaußenfläche mit der Seitenfläche 11 a des Kolbenrings in Verbindung steht.

Bei beiden Ausführungsformen ist die lnnenumfangsfläche 14, 14 a des Kol­ benrings gerundet, mit einem Radius gleich der halben Dicke des Kolben­ rings.

Bei beiden Ausführungsformen weist die Außenumfangsfläche 13, 13 a eine Krümmung mit einem Radius auf, der etwa gleich einem Viertel der Dicke des Ringes 10, 10 a ist, wenn der Teil der Randfläche sich durch einen Bogen erstreckt, was zu Seitenflächenteilen führt, deren Länge (Ausdehnung in Radialrichtung) etwa gleich der Dicke des Kolbenrings ist.

Alle Flächen des Kolbenrings oder der Ringschiene können durch geeig­ nete thermochemische Verfahren behandelt sein, die im Stand der Technik bekannt sind, um ihre Verschleißfestigkeit zu steigern, ohne das Profil des Basismaterialkolbenrings zu beeinträchtigen oder zu ändern.

Durch eine thermochemische Behandlung kann auf jeden Fall eine größere Oberflächenhärte und eine größere Widerstandsfähigkeit gegen abrasiven und adhäsiven Verschleiß erreicht werden, als durch Chrombeschichtung.

Claims (5)

1. Kolbenring für Innenverbrennungsmotoren, insbesondere Ölabstreif­ ring, mit zwei entgegengesetzten Seitenflächen, einer Innenfläche und einer Außenumfangsfläche, dadurch gekennzeichnet, daß er profilierte Kanten (12, 12 a) aufweist, daß seine Außenumfangsfläche (13, 13 a) einen konvexen Teil aufweist mit einem mittleren Krümmungsradius, der etwa einem Viertel der Dicke des Ringes (10, 10 a) entspricht, und daß die äußeren Ränder der konvexen Fläche (13, 13 a) in die entgegengesetzten Seitenflächen (12, 11, 12 a) des Kolbenrings (10, 10 a) im Bereich der profilierten Kante der Außenumfangsfläche des genannten Kolbenrings (10, 10 a) übergehen.

2. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die profi­ lierte Kante der Außenumfangsfläche durch Teile (12) der Seitenflächen (11) des Kolbenrings (10) begrenzt wird, die symmetrisch in bezug auf die geometrische Längsachse des Ringes (10) im Bereich der Profilierung ge­ neigt sind, so daß der Krümmungsmittelpunkt (X) der Außenumfangs­ fläche (13) auf der geometrischen Achse liegt.

3. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pro­ filierte Teil der Außenumfangsfläche durch ein randseitiges Außenteil einer Seitenfläche (11 a) des Kolbenrings (10 a) und ein randseitiges Teil (12 a) der anderen Seitenfläche begrenzt ist, das in bezug auf die geometrische Längsachse des Profils des Kolbenrings (10 a) geneigt ist, so daß der Krümmungsmittelpunkt (Y) der Außenumfangsfläche in bezug zur geometrischen Achse versetzt ist.

4. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die profi­ lierten Kantenteile (12, 12 a) eine Länge aufweisen, die etwa gleich der Dicke des Rings (10, 10 a) ist.

5. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (10, 10 a) thermochemisch gegen Verschleiß behandelt ist.