DE4218323A1

DE4218323A1 - Kompressionsring fuer brennkraftmaschinen mit innerer verbrennung

Info

Publication number: DE4218323A1
Application number: DE4218323A
Authority: DE
Inventors: Takashi Miura
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1991-06-04
Filing date: 1992-06-03
Publication date: 1992-12-10
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: GB2256466A; IT1260482B; FR2677407A1; US5253878A; DE4218323C2; CA2070097A1; GB9211724D0; GB2256466B; CA2070097C; FR2677407B1; ITMI921322A0; JPH04362370A; ITMI921322A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressionsring für Brenn kraftmaschinen mit innerer Verbrennung.

Bei Kompressionsringen, die einen Typus von Kolbenringen für Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung darstellen, sind verschiedene Verbesserungen hinsichtlich des Dichtungsvermö gens am Kompressionsring gemacht worden mit der Absicht, bei Druckbeaufschlagung des Kolbens einen Gasdurchtritt bzw. Gas-Leckage zu verhindern.

Ein Beispiel für solch einen Kompressionsring, dessen Aufbau in Fig. 9 gezeigt ist, verfügt über spezielle Stoßenden. In diesem Fall hat ein Kompressionsring 1 zwei Stoßendenflä chen, von denen eine so ausgeformt ist, daß sie eine Rippe 2 ausbildet, die in Umfangsrichtung von einer oberen, äußeren Umfangsseite vorsteht. Der Querschnitt der Rippe 2 hat die Form eines rechtwinkligen Dreiecks. Die andere Stoßendenflä che des Rechteck- bzw. Kompressionsrings 1 ist mit einer Aussparung 3 in einer oberen, äußeren Umfangsseite ausge formt. Der Querschnitt der Aussparung 3 hat ebenfalls die Form eines rechtwinkligen Dreiecks und ist in der Lage, die Rippe 2 in sich aufzunehmen. Der Kompressionsring 1 ist fest in die Kolbennut eingepaßt, und in diesem Zustand treffen sich die zwei Stoßabschnitte.

Um die Abdichtung auf der Seitenfläche des Kompressionsrings zu verbessern, ist der obere Kantenabschnitt an der inneren Umfangsseite des Kompressionsrings über den gesamten Umfang des Rings weggeschnitten und bildet so einen Innenaus schnitt. Wenn der innen ausgeschnittene Abschnitt, der mit der Ziffer 4 bezeichnet ist, sich, wie in Fig. 10 gezeigt, zu den schrägen Oberflächen der gegenüberliegenden Stoßen denflächen des Kompressionsrings 1 erstreckt, so strömt das abzudichtende Gas oder Öl an der Rückfläche des Rings 1 ent lang und entweicht vom inneren Ausschnitt 4 durch den Spalt zwischen der Rippe 2 und der Aussparung 3. Das Ergebnis ist dasselbe wie dasjenige, das bei einem Kompressionsring wie in Fig. 11 mit herkömmlichen abgestuften Stoßendenflächen zu sehen ist, bei dem die zwei Stirn- bzw. Endflächen des Rings mit ineinander eingreifenden Abstufungen 5 versehen sind. In Fig. 11 zeigt der Pfeil den Weg an, auf dem Gas austritt und zur Außenseite hin entweicht.

Demgemäß ist es erforderlich, die Querschnittsmaße der Rippe 2 in Übereinstimmung mit der Größe des Innenausschnittes zu reduzieren. Eine mögliche Folge einer Verkleinerung der Querschnittsmaße der Rippe 2 kann es jedoch sein, daß keine ausreichende mechanische Festigkeit der Rippe 2 mehr er reicht wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Kom pressionsring zu schaffen, der das oben aufgezeigte Problem löst, das dann auftritt, wenn ein Kompressionsring mit besonders gestalteten Stoßenden gemäß dem vorstehend beschriebenen Aufbau mit einem torsionsfördernden Innenaus schnitt versehen wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Kompressionsrings, bei dem ein ausreichend großer Quer schnitt der Rippe erreicht wird und es dennoch möglich bleibt, den gleichen Torsionsbetrag zu erzeugen und Stoßen denpartien mit dem gleichen Aufbau wie dem oben beschriebe nen zur Verfügung zu stellen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die vorstehend genannten Aufgaben dadurch gelöst, daß ein Kompressionsring für Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung zur Verfü gung gestellt wird, der eine äußere Umfangsfläche, eine untere Umfangsfläche, eine sich in radialer Richtung erstreckende erste Stoßendenfläche mit einer in Umfangsrich tung vorstehenden Rippe, und eine zweite sich in radialer Richtung erstreckende Stoßendenfläche aufweist, die der ersten Stoßendenfläche gegenüberliegt und eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Aussparung hat, die relativ zur Rippe so positioniert bzw. gelegt ist, daß sie die Rippe in sich aufnimmt. Die äußere und die untere Umfangsoberfläche definieren bzw. beschreiben einen unteren, äußeren Umfangs kantenabschnitt, der so ausgebildet ist, daß er eine wegge schnittene Partie aufweist, die sich mit Ausnahme der Abschnitte, die an die erste und an die zweite Stoßendenflä che unmittelbar angrenzen, über den gesamten Umfang erstreckt.

Demzufolge ist der erfindungsgemäß aufgebaute Kompressions ring dadurch gekennzeichnet, daß die untere, äußere Umfangs kante des Rings mit einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden weggeschnittenen Abschnitt versehen ist. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, eine Torsion zu erzeu gen, die äquivalent bzw. gleichwertig ist zu derjenigen, welche erhalten wird, wenn der obere, innere Umfangsab schnitt des herkömmlichen Kompressionsrings mit einem Innen ausschnitt versehen ist, wobei das Dichtungsvermögen an der Seitenfläche des Kompressionsringes verbessert werden kann. Da der weggeschnittene Abschnitt mit Ausnahme der Bereiche der Stoßenden an der unteren, äußeren Umfangskante des Rings vorhanden ist, kann der weggeschnittene Abschnitt schräge Flächen der Stoßenden nicht mehr störend beeinflussen. Dies bedeutet, daß der Rippe genügend Querschnittfläche für die benötigte mechanische Festigkeit zukommt, auch wenn der weggeschnittene Abschnitt die erforderliche Querschnittsflä che erhält.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung in Verbin dung mit den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen dieselben oder ähnliche Teile bezeichnen. In den Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht zur Veranschauli chung des Aufbaus der Stoßendenabschnitte und der daran angrenzenden Bereiche gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsmäßigen Kompressionsrings;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht zur Veranschauli chung des Aufbaus der Stoßendenabschnitte und der daran angrenzenden Bereiche gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsmäßigen Kompressionsrings;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 4;

Fig. 7 eine erläuternde Ansicht zur Beschreibung der Querschnittsfläche der Rippe eines speziellen Stoßendes gemäß einer spezifischen Ausführungs form des Standes der Technik;

Fig. 8 eine erläuternde Ansicht zur Beschreibung der Querschnittsfläche der Rippe eines speziellen Stoßendes gemäß einer spezifischen, erfindungs gemäßen Ausführungsform;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des Aufbaus spe zieller Stoßendenbereiche eines Kompressions rings;

Fig. 10 eine erläuternde Ansicht zur Beschreibung des Problems, das sich ergibt, wenn ein Kompres sionsring mit speziellen Stoßendenbereichen mit einem Innenausschnitt versehen wird; und

Fig. 11 eine erläuternde Ansicht zur Beschreibung des Problems, das sich bei einem Kompressionsring mit abgestuften Stoßendenbereichen ergibt.

Nachstehend werden anhand der Zeichnungen Ausführungsformen des Kompressionsrings gemäß der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 ist die perspektivische Ansicht des Aufbaus von Stoßendenbereichen und dazu benachbarten Bereichen bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Kompressionsrings 10. Der Kompressionsring 10 hat Stoßendenbereiche, deren Konfiguration in Verbindung mit Fig. 9 beschrieben worden ist. Im besonderen hat der Kompressionsring 10 zwei Stoßen denflächen, von denen eine so geformt ist, daß die Rippe 2 in Umfangsrichtung von der oberen, äußeren Umfangsseite der Stoßendenfläche vorsteht. Die Rippe 2 hat eine Querschnitts fläche mit der Form eines rechtwinkligen Dreiecks. Die andere Stoßendenfläche des Kompressionsrings 1 ist so ausge bildet, daß sich die Aussparung 3 an ihrer oberen, äußeren Umfangsseite befindet. Die Aussparung 3 hat ebenfalls einen Querschnitt von der Form eines rechtwinkligen Dreiecks und ist in der Lage, die Rippe 2 in sich aufzunehmen. Der Kompressionsring 10 ist mit Paßsitz in die Kolbennut einge fügt, und in diesem Zustand treffen sich die beiden Stoßab schnitte. Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der untere, äußere Umfangskantenabschnitt des Rings 10 außer an den Stoßendenbereichen mit einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden abgeschrägten oder weggeschnittenen Abschnitt 6 versehen. Fig. 2 und 3 stellen Schnitte des Kompres sionsrings 10 entlang der Linien II-II und III-III in Fig. 1 dar. Besondere Aufmerksamkeit verdient die Tatsache, daß der Kantenabschnitt bzw. die Kantenpartie an der unteren, äußeren Umfangsseite des Rings 10 über ihre ganze Länge hin abgeschrägt ist, nicht jedoch an den Abschnitten an den Stoßenden, und daß die sich daraus ergebende weggeschnittene oder abgeschrägte Partie 6 die schrägen Flächen von Rippe 2 und Aussparung 3 an den Stoßenden des Rings nicht mehr stö rend beeinflußt. Als Ergebnis wird beim Ring 10 eine Torsion erzielbar, die derjenigen gleich ist, welche erhalten wird, wenn der innere Umfangsabschnitt auf der Oberseite des Rings mit dem Innenausschnitt versehen ist, so daß die Seitenflä che des Kompressionsrings wirksam abgedichtet werden kann.

Fig. 4 ist eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kompressionsrings. Der Kantenabschnitt bzw. die Kantenpartie der unteren, äußeren Umfangsseite des Rings 10 ist mit Ausnahme des Bereichs der Stoßenden auf ihrer gesamten Länge mit einer weggeschnittenen Partie bzw. einem Ausschnitt 7 versehen. In dieser Ausführung hat der weggeschnittene Abschnitt 7 einen rechtwinkligen Quer schnitt. In jeder anderen Hinsicht ist diese Ausführungsform mit der von Fig. 1 identisch. Fig. 5 und 6 sind Schnittansichten entlang Linie V-V bzw. Linie VI-VI in Fig. 4.

Bei keiner der beiden oben beschriebenen Ausführungsformen beeinträchtigen bzw. treffen die weggeschnittenen Abschnitte 6 und 7 am Kantenbereich des Rings die Rippe 2 oder die Aus sparung 3 an den Stoßenden. Dadurch wird es möglich, die Rippe 2 mit einer genügend großen Querschnittsfläche zu ver sehen. Dies soll mit Bezug auf ein spezifisches Beispiel noch näher erklärt werden.

Fig. 7 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Form und Abmes sungen der Rippe 2 gemäß dem Stand der Technik. Wenn ein 0,55 mm-Innenausschnitt 4 im oberen, inneren Umfangskanten abschnitt des Kompressionsrings 1 mit einem Querschnitt von 3,3 mm Breite und 1,5 mm Höhe vorhanden ist, beträgt die Breite der Rippe 2 höchstens 2,6 mm. Nimmt man deren Höhe mit 1,1 mm an, dann beträgt die Querschnittsfläche des Vor sprungs 2 1,43 mm².

Fig. 8 ist eine Ansicht, die die Form und die Abmessungen der erfindungsgemäßen Rippe 2 beschreibt. In diesem Fall hat der obere, innere Umfangskantenabschnitt an den Stoßenden des Kompressionsrings keinen inneren Ausschnitt, weswegen die Breite der Rippe 3 mm betragen kann. Wenn die Höhe mit 1,1 mm angenommen wird, wie auch vorher bei dem Beispiel zum Stand der Technik, dann beläuft sich die Querschnittsfläche der Rippe 2 auf 1,6 mm². Folglich kann die Querschnittsflä che der Rippe 2 um 15% größer als beim Stand der Technik ausgeführt werden.

In Übereinstimmung mit der vorstehend beschriebenen Erfin dung kann somit die Querschnittsfläche der Rippe an den Stoßenden eines Kompressionsrings größer als bislang gehal ten werden, und zwar auch dann, wenn der Kompressionsring zur Erzeugung einer Torsion im Ring mit einer weggeschnitte nen Partie versehen ist. Als Ergebnis können das Dichtungs vermögen an der Seitenfläche des Kompressionsrings verbes sert und die mechanische Festigkeit der Stoßenden erhöht werden.

Selbstverständlich sind erkennbar stark abweichende Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, ohne den Grundgedanken und den Schutzbereich der vorliegenden Erfin dung zu verlassen, wobei besonders hervorzuheben ist, daß die Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsformen beschränkt sein soll.

Claims

1. Kompressionsring für Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung, gekennzeichnet durch:
eine äußere Umfangsoberfläche;
eine untere Umfangsoberfläche;
eine sich in radialer Richtung erstreckende Stoßenden fläche mit einer in Umfangsrichtung vorstehenden Rippe (2), und
eine sich in radialer Richtung erstreckende zweite Stoßendenfläche, die der ersten Stoßendenfläche gegen überliegt und an einer zur Aufnahme dieser Rippe (2) entsprechenden Position eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Aussparung hat; wobei
die äußere und die untere Umfangsoberfläche einen unte ren, äußeren Kantenabschnitt definieren, der so ausge formt ist, daß er einen weggeschnittenen Abschnitt hat, welcher sich mit Ausnahme der den ersten und zweiten Stoßendenflächen benachbarten Bereichen entlang des gesamten Umfangs erstreckt.

2. Kompressionsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der weggeschnittene Abschnitt von einer Abschrägung bzw. einer Fase (6) gebildet wird.

3. Kompressionsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der weggeschnittene Abschnitt von einer Unter schneidung bzw. einer Scharte (7) gebildet wird.

4. Kompressionsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß für den Fall, daß ein anderer Kantenabschnitt als derjenige mit dem weggeschnittenen Abschnitt mit einer Abschrägung aus geformt wird, der weggeschnittene Abschnitt (6; 7) eine größere Querschnittsfläche als der abgeschrägte Abschnitt jenes anderen Kantenab schnitts aufweist.