DE4409092A1 - Kolben und Kolbenringsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben und ein Kolbenringsystem für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Nut des Kolbens angeordneten an der oberen brennraumseitigen Nutflanke anliegenden Kompressionskolbenring und einer unterhalb des Kompressionskolbenringes sich erstreckenden tangential, radial und axial federnden Stützfeder und einer unterhalb der Nut etwa radial verlaufende, über den Umfang verteilte Ölabflußbohrungen.

Die Motorindustrie strebt seit langem eine Reduzierung der Kolbenbauhöhe an. Die Reduzierung dieser Bauhöhe ist unter anderem begrenzt durch die für die Funktion der Kolbenringe notwendige axiale Bauhöhe. Den Bereich in dem die Kolbenringe angeordnet werden nennt man auch Ringfeldhöhe. In diesem Ringfeld müssen die verschiedenen Kolbenringtypen, wie Kompressions- und Ölabstreifkolbenringe, untergebracht werden. Durch Verwendung axial niedriger Ölabstreifringe, wie beispielsweise Lamellenringe, ist eine Reduzierung der Bauhöhe möglich.

Die US-PS 2 893 797 offenbart eine weitere Möglichkeit, indem in einer Nut verschiedene Kolbenringtypen angeordnet werden, nämlich ein Kompressions- und ein Ölabstreifkolbenring. Der Ölabstreifkolbenring ist axial niedrig ausgebildet und fungiert gleichzeitig als Stützfeder, um den Kompressionskolbenring an die obere Nutflanke zu drücken. Die Ölabstreifwirkung des Ölringes kann bei diesem System nicht befriedigen, da der Ölring über den Umfang eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, die zwar für die Stützfederwirkung notwendig, für die Abstreifwirkung aber hinderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kolben mit Kolbenringsystem im Hinblick auf die Ringfeldhöhe zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben nur eine einzige Kolbenringnut aufweist, und daß axial unterhalb der Stützfeder ein an sich bekannter Lamellenring angeordnet ist, der permanent unter Spannung an der unteren Nutflanke anliegt.

Bei diesem dreiteiligen Kolbenringsystem übernimmt jedes Bauteil nur eine Aufgabe, d. h. jedes Bauteil ist für seine Funktion optimal ausgelegt. Die Stützfeder preßt den Kompressionsring gegen die obere und den Lamellenring gegen die untere Nutflanke und darüber hinaus radial gegen die Zylinderwand. Ein Anlagewechsel wie bei üblichen Kolbenringen ist hierdurch ausgeschlossen. Dies hat den Vorteil, daß kein Verbrennungsgas hinter den Kompressionsring und kein Öl hinter den Lamellenring gelangen kann. Der obere Kolbenring fungiert als Kompressionsring, der Lamellenring als Ölabstreifring. Insgesamt ergibt sich eine relativ geringe axial Bauhöhe, so daß der Kolben insgesamt sehr niedrig ausgebildet ist.

Vorzugsweise ist als Stützfeder ein an sich bekannter, einen U-förmigen Querschnitt aufweisender Spreizfederring vorgesehen. Derartige Federringe eignen sich aufgrund ihrer geringen axialen Höhe aber dennoch hoher Radial- und Axialkraft besonders gut für den Anwendungsfall.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Der in Fig. 1 dargestellte Kolben (1) hat nur eine einzige Kolbenringnut (2) zur Aufnahme des erfindungsgemäßen Kolbenringsystems. Das Kolbenringsystem besteht aus einem Kompressionskolbenring (3), einer Stützfeder (4) und einem Lamellenring (5). Die einen U-förmigen Querschnitt aufweisende Stützfeder (4) ist als Spreizfederring ausgebildet, welcher mit seinen Schenkeln (6, 6′) den Kolbenring (3) und den Lamellenring (5) permanent gegen die korrespondierende Nutflanke (7, 7′) drückt. Die axial abgebogenen Schenkelenden (8, 8′) des Spreizfederringes (4) sorgen für eine Anpreßkraft in radialer Richtung. Durch die permanente Anlage des Kompressionskolbenringes (3) an der oberen Nutflanke (7) kann kein Kraftstoff-Luft-Gemisch hinter den Kolbenring (3) gelangen. In diesem Bereich sammeln sich beim Kolben mit Kolbenringen, die keine permanente Anlage an der Nutflanke aufweisen, unverbrannte Gase. Diese Gase enthalten Schadstoffe, die im Abgas als HC-Emissionen gemessen werden. Mit der neuen Konstruktion wird die HC-Emission verringert. Damit das vom Lamellenring (5) abgestreifte Öl sich nicht vor dem Lamellenring (5) staut, sind unterhalb des Lamellenringes (5) Ölabflußbohrungen (9) angeordnet. Diese erstrecken sich von der vorderen Nutkante etwa unter einem Winkel von Alpha = 45° radial nach innen.

Claims (2)

1. Kolben und Kolbenringsystem für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Nut des Kolbens angeordneten an der oberen brennraumseitigen Nutflanke anliegenden Kompressionskolbenring und einer unterhalb des Kompressionskolbenringes sich erstreckenden tangential, radial und axial federnden Stützfeder und einer unterhalb der Nut etwa radial verlaufende, über den Umfang verteilte Ölabflußbohrungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) nur eine einzige Ringnut (2) aufweist, und daß axial unterhalb der Stützfeder (4) ein an sich bekannter Lamellenring (5) angeordnet ist, der permanent unter Spannung an der unteren Nutflanke (7′) anliegt.

2. Kolben und Kolbenringsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfeder (4) ein an sich bekannter, einen U-förmigen, radial nach innen offenen Querschnitt aufweisender Spreizfederring ist.