DE4025868A1 - Kompressionskolbenring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressionskolbenring für die erste Kolbennut bei Brennkraftmaschinen mit einem einen Stoß bildenden axialen Einschnitt und einer am Außenumfang der Kolbenringoberflanke angeordneten Aussparung.

Während des Betriebes einer Brennkraftmaschine wirken sich die Beschleunigungen und Verzögerungen der Kolbenbewegungen beim Durchlaufen der Totpunkte auf die Kolbenringe aus. Eine der wichtigsten und im Grunde genommen unerwünschten Kolbenringbewegungen ist der Anlagewechsel des Ringes von der einen zur anderen Nutflanke des Kolbens. Dieser Wechsel tritt zwangsläufig in den Totpunkten ein. Unter normalen Betriebsverhältnissen wird der Kolbenring beim Aufwärtsgang von der unteren Nutenflanke, beim Abwärtsgang von der oberen Nutenflanke geführt. Da jedoch beim Verbrennungstakt auch der Gasdruck wirkt, wird der Ring nach dem Durchlaufen des oberen Totpunktes von der oberen Flankenanlage auf die untere gedrückt. Dieser permanente Anlagewechsel verursacht sowohl an der Kolbennut als auch am Kolbenring starken Verschleiß; insbesondere im Stoßbereich des Kolbenringes zeigt sich auf der Kolbenringoberflanke ein stärkerer Verschleiß als auf der Kolbenringunterflanke.

Praktisch liegt ein Kolbenring beim Viertaktmotor während drei Takten an der unteren Flanke an, wobei der Anlagedruck während der Verbrennung wesentlich höher ist als bei den übrigen Takten. Aus diesem Grund ist bei normalem Betrieb ein Kolbenring auf seiner dem Kurbelgehäuse zugewandten Seite starkem Verschleiß unterworfen. Im Stoßbereich ist jedoch auf der oberen, das heißt dem Brennraum zugewandten Kolbenringflanke starker Verschleiß zu beobachten. Ursächlich für diese Verschleißform kann nur eine Axialbewegung der Stoßenden sein, das heißt die Stoßenden liegen an der oberen Kolbennutflanke an, während der übrige Ringbereich an der Nutunterflanke anliegt.

Maßnahmen, welche darauf abzielen, die Bewegung des Kolbenringes zu beeinflussen, sind aus dem Stand der Technik zu entnehmen.

Das DE-GM 13 32 977 zeigt einen Kolbenring mit Aussparungen über den gesamten Umfang auf der Ober­ und Unterflanke. Mittels dieser Aussparungen soll der Gasdruck auf die Ober- und Unterflanke des Kolbenringes geführt werden, damit der Kolbenring gasdruckentlastet eine sogenannte schwimmende Mittellage beibehält.

Aufgrund am Kolbenring wirkender Massenkräfte und Reibkräfte wird dieser dennoch einem Anlagewechsel unterworfen. Darüber hinaus sind die Reibkräfte an den beiden Stoßenden nie gleich groß, was zur Folge hat, daß beim Wechsel der Bewegungsrichtung die Stoßenden nicht gleichzeitig ihre Richtung ändern. Obwohl diese Zeitdifferenz nicht sehr groß ist, werden dauernd Flatterschwingungen erzeugt, die eine kontinuierliche Kolbenringanlage verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die schädliche Bewegung der Stoßenden bei gattungsgemäßen Kolbenringen zu unterbinden oder mehr als bisher einzuschränken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Aussparung nur im Stoßbereich angeordnet ist und die durch die Aussparung gebildete Grundfläche parallel zur Kolbenringoberflanke verläuft, und wobei die Grundfläche in die Stoßfläche ausläuft.

Auf diese Weise kann der Gasdruck im Stoßbereich auf die Kolbenringoberflanke geleitet werden, so daß die Stoßenden ebenso wie der übrige Kollenringbereich zur Anlage auf die untere Kolbennutflanke gelangen. Vorzugsweise weist die Aussparung eine axiale Tiefe von mindestens 0,1 mm auf und ist darüber hinaus, in Umfangsrichtung vom Stoß gemessen, kleiner als die zweifache radiale Wanddicke des Kolbenringes.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Kolbenringausschnitt mit erfindungsgemäßem Stoßbereich,

Fig. 2 einen Kolbenring gemäß Fig. 1 mit Ansicht auf die obere Ringflanke.

In der Fig. 1 ist schematisch ein Ausschnitt eines Kolbenringes (1) im Stoßbereich dargestellt. Die erfindungsgemäße Aussparung (2) im Stoßbereich weist eine parallel zur Kolbenringoberflanke (3) verlaufende Grundfläche (4) auf, welche in die Stoßfläche (5) des Kolbenringes (1) ausläuft. Auf diese Weise bleibt am Innenumfang des Kolbenringes (1) ein Steg (6) der Kolbenringoberflanke (3) erhalten. Hierdurch wird verhindert, daß der Stoßbereich des Kolbenringes (1) undicht wird, da der Steg (6) dem auf der Rückseite (7) entstehenden Gasdruck in radialer Richtung entgegensteht.

In der Fig. 2 ist die Lage der Aussparung (2′, 2′) im Stoßbereich dargestellt. In Umfangsrichtung erstreckt sich die Aussparung (2, 2′) auf der Kolbenringoberflanke (3) etwa über eine Strecke, die kleiner als die zweifache radiale Wanddicke des Kolbenringes (1) ist.

Wenn im Betrieb die Stoßenden des Kolbenringes an der oberen Kolbennut anliegen, kann der Gasdruck axial auf die Grundfläche (4) wirken, so daß der Stoßbereich gegen die untere Kolbenringnutflanke gepreßt wird.

Claims (3)

1. Kompressionskolbenring für die erste Kolbennut bei Brennkraftmaschinen mit einem einen Stoß bildenden axialen Einschnitt und einer am Außenumfang der Kolbenringoberflanke angeordneten Aussparung, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (2, 2′) nur im Stoßbereich angeordnet ist und die durch die Aussparung (2′, 2′) gebildete Grundfläche (4, 4′) parallel zur Kolbenringoberflanke (3) verläuft, und wobei die Grundfläche (4, 4′) in die Stoßfläche (5, 5′) ausläuft.

2. Kompressionskolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (2′, 2′) eine axiale Tiefe von mindestens 0,1 mm aufweist.

3. Kompressionskolbenring nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (2, 2′) in Umfangsrichtung vom Stoß gemessen, kleiner als die zweifache radiale Wandstärke des Kolbenringes (1) ist.