DE4025869A1 - Kolbenring fuer brennkraftmaschinen - Google Patents
Kolbenring fuer brennkraftmaschinenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/12—Details
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Kolbenring für
Brennkraftmaschinen mit einem einen Stoß bildenden
axialen Einschnitt und einer Abschrägung im
Stoßbereich auf der Kolbenringunterflanke, wobei die
Abschrägung, vom Stoß aus schmaler werdend, in die
untere Laufflächenkante ausläuft.
Während des Betriebes einer Brennkraftmaschine ist der
Kolbenring einem Wechselspiel von Beschleunigungs-,
Gas- und hydraulischen Kräften unterworfen.
Insbesondere in hohen Drehzahlbereichen kann es
vorkommen, daß die Kolbenringe in einen Zustand der
Labilität geraten und dann nicht mehr dichtend mit
einer Flanke an der Kolbennutenflanke anliegen.
In Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Kolbens,
des Arbeitstaktes der Brennkraftmaschine und des
Kurbelwellenwinkels wirken Gaskraft und Massenkraft
entweder in gleicher Richtung oder entgegengesetzt.
Im Arbeitstakt 90° vor und 90o nach dem oberen
Zündtotpunkt beispielsweise ist die Massenkraft der
resultierenden Gaskraft entgegengesetzt. Solange die
Massenkraft nicht größer als die Gaskraft ist, bleibt
der Kolbenring an der unteren Kolbennutflanke in
Anlage. Im Stoßbereich kann das Gas mit
Verbrennungsdruck über die untere Stoßflächenkante
unter den Kolbenring fließen, so daß die Stoßenden
keine Gasdruckdifferenz aufweisen, mit der Folge, daß
die Massenkraft in der Lage ist, die Stoßenden von der
unteren Kolbennutflanke abzuheben, während der übrige
Kolbenringbereich in der unteren Anlage bleibt. Beim
Abheben der Stoßenden vergrößert sich der
Leckagequerschnitt mit entsprechend höherem Gasfluß,
was sich mit Nachlassen der Motorleistung bemerkbar
macht. Darüber hinaus treten hohe Spannungen auf, da
die Ringenden gegenüber dem übrigen, an der Nutflanke
anliegenden Ringbereich gebogen werden.
Um das Abheben des Kolbenringes von der Nutflanke zu
vermeiden, wurde bereits gemäß der DE-OS 18 00 264
vorgeschlagen, einen Kolbenring in der zweiten
Kolbennut im Stoßbereich besonders gasdurchlässig zu
gestalten, indem durch die Fase auf der oberen
und/oder unteren Laufflächenkante die
Gasdurchtrittsfläche im Stoß vergrößert wurde.
Auf diese Weise soll unterhalb des Kolbenringes in der
ersten Nut ein schneller Druckabbau hervorgerufen
werden, damit die Druckdifferenz ober- und unterhalb
des Kolbenringes den Kolbenring in der unteren Anlage
hält. Diese Maßnahme kann aber nicht verhindern, daß
das Gas im Stoßbereich über die Stoßflächenkante unter
den Kolbenring gelangt. Folglich sind bei diesem Ring
die Stoßenden gasdruckentlastet und heben von der
Nutflanke ab, wodurch sich der Leckagedurchtritt
vergrößert und die beschriebenen Nachteile entstehen.
Um ein Abheben der Stoßenden von der Nutflanke zu
vermeiden, wurde nach der EP-PS 02 53 069
vorgeschlagen, im Stoßbereich die Ringenden massenarm
zu gestalten, um so die Massenkraft zu verringern. Mit
dieser Maßnahme kann eventuell ein Abheben der
Ringenden verzögert werden, jedoch besteht je nach
Motordrehzahl die Gefahr, daß die Ringenden dennoch
abheben, da die Massenkraft nicht ausgeschaltet werden
kann. Darüber hinaus kann auch bei derartigen
Kolbenringen das Gas am Stoßbereich unter die Flanke
gelangen.
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 Abschrägung in radialer Richtung über die gesamte
Ringunterflanke verläuft und auf der unteren Ecke der
Stoßinnenkante ausläuft.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Abschrägung ist die
axiale Ringhöhe am Außendurchmesser kleiner als am
Kolbenringinnendurchmesser, so daß sich, in radialer
Richtung gesehen, ein divergierender Spalt ergibt. Ein
divergierender Spalt stellt strömungstechnisch eine
Drosselstelle dar, in der der einströmende Gasdruck
sich abbaut. Somit entsteht im Stoßbereich im Moment
des Abhebens der Ringenden gegenüber der
Kolbenringoberflanke eine Druckdifferenz mit einer
nach unten gegen die Massenkraft gerichteten,
resultierenden Kraft, welche die Stoßenden an die
Kolbennutunterflanke preßt.
Die Abschrägung verläuft in radialer Richtung unter
einem Winkel zwischen 10° und 60° um die untere Ecke
der Stoßinnenkante und läuft, vom Stoß gemessen, in
Umfangsrichtung unter einem Zentrierwinkel zwischen
10° und 45° in die Laufflächenkante aus.
Auf diese Weise kann der Ring durch Gaskräfte im
Stoßbereich so gedreht werden, daß die Abschrägung
plan auf der Kolbennutunterflanke aufliegt. Erst wenn
die Massenkraft die Stoßenden abhebt, wird die
beschriebene Drosselstelle erzeugt.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und
wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Kolbenringausschnitt mit
erfindungsgemäßem Stoßbereich,
Fig. 2 einen Kolbenring gemäß Fig. 1 mit
Ansicht auf die untere Ringflanke.
In der Fig. 1 ist schematisch ein Ausschnitt eines
Kolbenringes (1) im Stoßbereich dargestellt. Die
erfindungsgemäße Abschrägung im Stoßbereich ist stark
übertrieben dargestellt, der Winkel Beta beträgt
maximal 60o.
Zur Verdeutlichung der Lage der Abschrägung werden die
Kanten des Kolbenringes (1) wie folgt benannt:
Ziffer 2, 3 bezeichnen die obere (3) und untere (2)
Laufflächenkante der Kolbenringlauffläche. Die am
Stoß (4) senkrecht verlaufenden Kanten werden als
Stoßaußenkante (5) und Stoßinnenkante (6) bezeichnet.
Die Abschrägung des Stoßes verläuft in radialer
Richtung über die gesamte Ringunterflanke (7) und
läuft, beginnend an der unteren Ecke (8) der
Stoßaußenkante (5), auf der unteren Ecke (9) der
Stoßinnenkante (6) aus.
In der Fig. 2 ist die Ringunterflanke (7)
dargestellt. In Umfangsrichtung läuft die Abschrägung,
vom Stoß (4, 4′) gemessen, unter einem Zentriwinkel
Alpha zwischen 10° und 45°, je nach
Kolbenringdurchmesser in die Laufflächenkante (2) aus.
Aufgrund des kleinen Winkels Beta können während des
Betriebes auftretende Gaskräfte den Kolbenring (1) im
Stoßbereich verdrehen, so daß die untere
Stoßflächenkante (10) auf der korrespondierenden
Kolbennut (nicht gezeichnet) plan auf liegt. Erst wenn
die Massenkraft den Kolbenring (1) an den Stoßenden
abhebt, stellt sich der Stoßbereich in die in der
Fig. 1 dargestellte Lage, so daß an der unteren
Ecke (9) der Stoßinnenkante (6) ein divergierender
Spalt gebildet wird. An dieser Drosselstelle ist der
Gasdruck wesentlich kleiner als der Verbrennungsdruck,
wodurch eine resultierende Gaskraft erzeugt wird, die
den Stoß in Richtung Nutunterflanke drückt. Mit Hilfe
der erfindungsgemäßen Abschrägung sind die Stoßenden
nunmehr nicht mehr gasentlastet, das heißt es besteht
immer eine Druckdifferenz zwischen der Kolbenringober-
und -unterflanke.
Claims (3)
1. Kolbenring für Brennkraftmaschinen mit einem
einen Stoß bildenden axialen Einschnitt und
einer Abschrägung im Stoßbereich auf der
Kolbenringunterflanke, wobei die Abschrägung,
vom Stoß aus schmaler werdend, in die untere
Laufflächenkante ausläuft, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abschrägung in radialer
Richtung über die gesamte Ringunterflanke (7)
verläuft und auf der unteren Ecke (9) der
Stoßinnenkante (6) ausläuft.
2. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abschrägung in radialer
Richtung unter einem Winkel Beta zwischen 10°
und 60° in die untere Ecke (9) der
Stoßinnenkante (6) ausläuft.
3. Kolbenring nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abschrägung, in
Umfangsrichtung vom Stoß gemessen, unter einem
Zentriwinkel Alpha zwischen 10o und 45o in die
Laufflächenkante (2) ausläuft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904025869 DE4025869A1 (de) | 1990-08-16 | 1990-08-16 | Kolbenring fuer brennkraftmaschinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904025869 DE4025869A1 (de) | 1990-08-16 | 1990-08-16 | Kolbenring fuer brennkraftmaschinen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4025869A1 true DE4025869A1 (de) | 1992-02-20 |
DE4025869C2 DE4025869C2 (de) | 1992-12-17 |
Family
ID=6412305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904025869 Granted DE4025869A1 (de) | 1990-08-16 | 1990-08-16 | Kolbenring fuer brennkraftmaschinen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4025869A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010046551A1 (de) * | 2010-09-27 | 2012-03-29 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings |
US20150091255A1 (en) * | 2011-05-21 | 2015-04-02 | Mahle International Gmbh | Piston ring and method for the production thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1800264A1 (de) * | 1967-11-10 | 1969-08-14 | Bayerische Motoren Werke Ag | Kolben mit Kolbenringen fuer Brennkraftmaschinen |
EP0253069A1 (de) * | 1986-04-14 | 1988-01-20 | Friedhelm Stecher | Tribologisch optimierte Kolbenringabdichtung |
DE3712731A1 (de) * | 1987-04-15 | 1988-11-10 | Mahle Gmbh | Geschlitzter torsionskolbenring |
-
1990
- 1990-08-16 DE DE19904025869 patent/DE4025869A1/de active Granted
Patent Citations (3)
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DE102010046551B4 (de) * | 2010-09-27 | 2014-09-04 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings |
US20150091255A1 (en) * | 2011-05-21 | 2015-04-02 | Mahle International Gmbh | Piston ring and method for the production thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4025869C2 (de) | 1992-12-17 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: AE GOETZE GMBH, 51399 BURSCHEID, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: FEDERAL-MOGUL BURSCHEID GMBH, 51399 BURSCHEID, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |