DE60205244T2

DE60205244T2 - Kolbenring für eine verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE60205244T2
Application number: DE60205244T
Authority: DE
Inventors: Renato Pannelli; Andre Ferrarese
Original assignee: Mahle Components de Motores do Brasil Ltda
Current assignee: Mahle Components de Motores do Brasil Ltda
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2022-05-30
Also published as: US20040232623A1; JP4203412B2; BR0202271A; BR0202271B1; WO2002097310A1; EP1390648A1; CN1630791A; DE60205244D1; EP1390648B1; US7252292B2; ES2244791T3; AU2002344242B2; CN100380023C; JP2004526926A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ölströmungsteuerring für den Kolben von Verbrennungsmotoren, wobei der Ring einen optimierten spezifischen Druck und ein hohes Formanpassungsvermögen aufweist.
EP-A-0 544 459 offenbart einen derartigen Ölabstreifring für einen Verbrennungsmotor, der einen metallischen Ringkörper aufweist, welcher rings um einen sich in einem Zylinder des Motors hin- und herbewegenden Kolben anzuordnen ist, wobei der Ringkörper gegenüberliegende Seitenflächen, eine Innenfläche, die ein Auflager definiert, auf welchem ein elastisches Spreitzteil aufsitzt, und eine äußere Kontaktfläche aufweist, die auf der Innenfläche des Zylinders aufsitzt, wobei die äußere Kontaktfläche durch eine einzige fortlaufende Flächenerweiterung des Ringkörpers definiert wird, die in der axialen Richtung eine Höhe aufweist, die wesentlich geringer als die Höhe der Innenfläche ist, wobei jede Seitenfläche durch wenigstens einen Seitenflächenabschnitt definiert wird, der zur Reduzierung des Trägheitsmoments des Ringkörpers auf seine Achse und seinen Massenmittelpunkt ausgelegt ist, wobei der Ringkörper mit Kanälen versehen ist.
Hintergrund der Erfindung
Bis in die 1920iger Jahre verwendete man in praktisch allen Verbrennungsmotoren Verdichtungsringe. Die Motorumdrehungen waren niedrig und die Verdichtungsringe reichten aus, um die geringen Mengen Öl zu steuern, das durch die Pleuelstangen den Zylinderwänden zugeführt wurde.
Durch die Verwendung von Motoren mit höheren Drehzahlen und der Einführung des Druckölschmierungssystems wurde die Verwendung eines speziellen Ringes notwendig, um die großen Mengen Öl zu steuern, das an die Zylinderwände geleitet wird. Zu diesem Zeitpunkt wurde ein Ring entwickelt, der Ölströmungssteuerring bezeichnet wird. Ein solcher Ring ist dadurch gekennzeichnet, dass er auf seiner Außenfläche zwei Kontaktflächen mit der Zylinderwand aufweist, die durch einen Kanal getrennt sind, der radiale Schlitze zur Ölströmungsdrainage enthält. Um die Tangentialbelastung und das Ringformanpassungsvermögen zu erhöhen, wurde der Innenfläche ein Federgehäuse beigefügt. Ab diesem Zeitpunkt gab es keine große Weiterentwicklung an der Grundform mehr, mit der Ausnahme für die Ringe mit der äußeren Kontaktfläche, die ein konisches Profil zur besseren Steuerung des Schmierölverbrauches während der Einlaufzeit des Motors aufweisen.
Der Ölströmungssteuerring muß zwei funktionelle Haupteigenschaften aufweisen: Abstreifen des Öls von den Zylinderwänden hin zum Kurbelgehäuse des Motors, und Zurückbehalten einer ausreichenden Menge von Öl für die darüberliegenden Verdichtungsringe, so dass der Ölfilm zwischen den Ringen und den Zylindern immer beibehalten wird.
Die Effizienz, mit welcher ein Ölströmungssteuerring seine Funktionen erfüllt, resultiert aus den folgenden Faktoren: die Fähigkeit eines schnellen Sitzens auf dem Zylinder; die Geometrie der Kontaktfläche; der Druck auf die Zylinderwände; die Dynamik von Ölentfernung und Drainage und das Vermögen, sich schnell an Änderungen des Zylinderprofils anzupassen.
Trotz allem weist der Stand der Technik Einschränkungen bei der Optimierung von Reibungsverlusten und Ölverbrauch auf.
Man fand heraus, dass nahezu 25% von Reibungsverlusten eines Motors aufgrund der Ringe entstehen und 70% der Verluste durch die Ölringe während des Betriebs entstehen, hauptsächlich aufgrund ihrer hohen Tangentialbelastung. Daher sollte eine Studie, die die Reduktion der Reibung in einem Satz von Kolbenringen betrifft, bei den Ölabstreifringen beginnen.
Die Tangentialbelastung kann direkt aus der Formel des spezifischen Druckes abgeleitet werden, den die Ringkontaktfläche auf die Zylinderwand ausübt. Dieser Druck ist einer der Hauptparameter der Ölströmungssteuerung und wird folgendermaßen dargestellt:

P₀

= der spezifische Druck

Ft

= die Tangentialbelastung

d1

= der Nenndurchmesser des Rings

c

= die Abmessung der Ringkontaktfläche mit dem Zylinder

Experimente und Literatur zeigen, dass, je niedriger der spezifische Druck ist, desto höher wird der Ölverbrauch sein. Somit ist, um die gleichen Ölsteuerbedingungen aufrechtzuhalten und den Reibungungsverlust durch Reduzieren der Tangentialbelastung zu reduzieren, eine Reduktion der Abmessung für die Ringkontaktfläche mit dem Zylinder erforderlich, um den gleichen spezifischen Druck beizubehalten.
Betrachtet man zum Beispiel einen Öldströmungssteuerring mit einer Schraubenfeder (in einem Dieselmotor) und mit einem Nenndurchmesser von 102,0 mm, ergibt sich die folgende Änderung des spezifischen Druckes als Funktion der üblichen Herstellungstoleranzen:
d1 = 102,0 mm
Ft = 54 + 40% N
H = c/2 = 0,40 ± 0,10 mm

Ft min. = 54 N Ft max. = 76 mm

h min. = 0,30 mm h max. = 0,50 mm

aus der vorhergehenden Formel (1) würde sich wie folgt berechnen:
P₀ min. = 1,06 N/mm²
P₀ max. = 2,48 N/mm²
was eine Änderung von etwa 134% von dem minimalen Wert ergeben würde. Als Funktion dieses beträchtlichen Unterschiedes bei dem spezifischen Druck wurden eine Reihe von Dynamometer-Tests durchgeführt, wobei die Ölströmungssteuerringe bei Bedingungen mit minimalem spezifischen Druck im Vergleich zu Ringen bei maximalem spezifischen Druck verwendet wurden, um die Leistung des Motors bei diesen zwei Extremen zu untersuchen (siehe Tabelle 1).
TABELLE 1
Diese Ergebnisse zeigten eine große Änderung einer Motorleistung, hauptsächlich in Bezug auf den Ölverbrauch, der teilweise durch Abmessungstoleranzen der Kontaktoberfläche verursacht wird. Es sollte angemerkt werden, dass durch Erhöhen des spezifischen Druckes der Verbrauch um die Hälfte reduziert wird, wobei aber der unerwünscht höhere Reibungseffekt erzeugt wird.
Zusätzlich zum spezifischen Druck ist die Anpassungsfähigkeit des Rings eine der signifikantesten Eigenschaften für eine Ölströmungssteuerung.
Die Anpassungsfähigkeit des Rings ist ein Parameter, der die bessere oder schlechtere Fähigkeit des Rings anzeigt, sich an die möglichen Deformierungen oder Durchmesseränderungen des Zylinders anzupassen, wobei so seine Abstreif- und Dichtungsfähigkeit aufrechterhalten wird. Die Anpassungsfähigkeit des Rings wird durch den Formanpassungsvermögens-Faktor repräsentiert, der durch folgende mathematische Beziehung dargestellt wird:

k

= Formanpassungsvermögens-Faktor

Ft

= Tangentialbelastung

d1

= Nenndurchmesser des Rings

r1

= radiale Wanddicke des Rings

E

= Elastizitätsmodul

l

= Trägheitmoment

Das nachfolgende Beispiel veranschaulicht die hier präsentierte Berechnung des Formanpassungsvermögens:
Wenn mittlere Größenwerte eines Ottomotor-Rings mit einem Durchmesser von 67,1 mm verwendet werden, ist:
Ft = 36,0 N
d1 = 67,1 mm
r1 = 2,23 mm
E = 160 GPa
l = 0,34
Je größer der Faktor k ist, desto größer wird die Fähigkeit des Rings sein, sich an Zylinderdeformierungen anzupassen, und desto besser wird die Ölströmungssteuerung sein. Da es nicht wünschenswert ist, die Tangentialbelastung aufgrund der Zunahme von Reibungsverlusten zu erhöhen, bleibt nur der Elastizätsmodul und die geometrische Form des Rings zur Verbesserung des Formanpassungsvermögens übrig.
Ziele der Erfindung
Das generelle Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Ölabstreifring für Verbrennungsmotoren zu schaffen, der eine hohe Formanpassungsfähigkeit und optimierten spezifischen Druck aufweist, so dass eine große Ölabstreifleistung bereitgestellt wird, ohne dabei die Reibungsverluste zu erhöhen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, einen Ölabstreifring zu schaffen, wie er im vorhergehenden beschrieben wurde, der angemessene Drainagedynamiken des abgestreiften Öl aufweist.
Ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Ölabstreifring zu schaffen, wie er im vorhergehenden beschrieben wurde, der mit minimalen Herstellungsarbeiten erzeugt werden kann.
Kern der Erfindung
Wie bereits erwähnt bezieht sich die Erfindung auf einen Ölabstreifring für Verbrennungsmotoren, der einen Ringkörper aufweist, welcher rings um einen Kolben angeordnet ist, der sich innerhalb eines Zylinders des Motors hin- und herbewegt.
Wie bekannt ist, weist der Ringkörper gegenüberliegende Seitenflächen, eine Innenfläche, die ein Auflager definiert, auf welchem ein elastisches Spreitzteil, im allgemeinen in Form einer Metallfeder, aufsitzt, und eine äußere Kontaktfläche auf, die auf der Innenseite des Zylinders aufsitzt.
Die äußere Kontaktfläche wird durch eine einzige fortlaufende Flächenerweiterung der Ringkörpers definiert, der in der axialen Richtung eine Höhe aufweist, die wesentlich geringer als die Höhe der Innenfläche ist, wobei jede Seitenfläche durch wenigstens einen Seitenflächenabschnitt definiert wird, der zur Reduzierung des Trägheitsmoments des Ringkörpers auf seine Achse und seinen Massenmittelpunkt ausgelegt ist. Gemäß der Erfindung ist der Ringkörper mit Kanälen in Form einer Vielzahl von axialen Schlitzen versehen, die umfangsmäßig beabstandet sind und in Bezug auf die äußere Kontaktfläche radial zurückversetzt sind, wobei die Schlitze eine Fluidverbindung zwischen den Seitenflächen des Ringkörpers schaffen und zu der Innenfläche des Ringkörpers geöffnet sind.
Die von der Erfindung vorgeschlagene Konstruktion ermöglicht nicht nur die Reduktion der Gesamthöhe des Rings, da sie nur eine äußere Kontaktfläche verwendet, sondern auch die Reduktion der Reibung durch Reduzieren der Tangentialbelastung, ohne bei dem spezifischen Druck, der für eine gewünschte Abstreifleistung erforderlich ist, Schädigungen zu verursachen, da die Kontaktfläche in entsprechend geeigneter Weise reduziert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend bezugnehmend auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist folgendes gezeigt:
1 ist eine partielle Draufsicht des Ölabstreifrings der vorliegenden Erfindung nach einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Rings, die gemäß einer Linie II-II aus 1 ausgeführt wurde.
3 ist eine der 2 ähnliche Ansicht, jedoch entsprechend einer Linie III-III aus 1 ausgeführt und den Ringkörper darstellend, der in einem Kolben innerhalb eines Zylinders angeordnet ist und ein elastisches Spreitzteil in seiner Innenfläche aufnimmt.
4, 5 und 6 sind zu der von 2 ähnliche Abbildungen, die aber drei mögliche Alternativen für das Profil der äußeren Kontaktfläche des Ringkörpers veranschaulichen.
7 ist eine Draufsicht des Ölabstreifringes der vorliegenden Erfindung, die ähnlich zu der aus 1 ist, die aber eine andere Ausführungsform für den Ring darstellt. Und
8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der anderen Ausführungsform des Rings, die entsprechend der Linie VIII-VIII aus 7 ausgeführt wurde.
Detaillierte Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen
Wie dargestellt, ist der Ölabstreifring, Gegenstand der vorliegenden Erfindung, aus Stahl, Gußeisen, einer anderen Metalllegierung, Polymermaterial oder irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt, wobei er einen Ringkörper 10 aufweist, der in eine jeweilige Nut eines Kolbens P anzuordnen ist, welcher Kolben ausgelegt ist, sich innerhalb eines Zylinders C eines Verbrennungsmotors hin- und herzubewegen.
Der Ringkörper 10 weist ein Paar von Endflächen 11, die sich gegenüberliegen und im allgemeinen parallel zueinander und orthogonal zu der axialen Achse des Rings sind, eine Innenfläche 12 und eine äußere Kontaktfläche 13 auf, die auf der Innenseite des Zylinders C aufsitzt, um das Schmieröl abzustreifen, das in diesen Bereich beim Betrieb des Motors eingeleitet wird. Die Innenfläche 12 des Ringkörpers 10 definiert ein Auflager, im allgemeinen in Form einer Nut 12a, die beispielsweise ein "V" oder "U"-Profil oder eine Kombination dieser Formen aufweist, auf welchem ein elastisches Spreitzteil "M" aufsitzt, das im allgemeinen durch eine Metallfeder definiert wird, die dimensioniert ist, dass eine bestimmte radiale Ausdehnungskraft auf den Ringkörper 10 ausgeübt wird.
Gemäß der Erfindung ist die äußere Kontaktfläche 13 durch eine einzige fortlaufende Flächenerweiterung des Ringkörpers 10 definiert, die in der axialen Richtung eine Höhe h aufweist, die wesentlich geringer als die Höhe H der Innenfläche 12 ist. Vorzugsweise ist die Höhe h der äußeren Kontaktfläche 13 im Maximum etwa die halbe Höhe H der Innenfläche 12, um eine entsprechende Reduktion der Tangentialbelastung Ft zu ermöglichen, die erforderlich ist, um den gewünschten spezifischen Druck "P₀" der äußeren Kontaktfläche 13 auf den Zylinder C aufrechtzuhalten.
Die hier vorgeschlagene Konstruktion gestattet die Herstellung einer schmaleren äußeren Kontaktfläche mit einer reduzierten Größentoleranz in Bezug auf den Stand der Technik, eine Minimierung der Änderung des spezifischen Druckes P₀ und eine Verbesserung der Ölströmungssteuerung. Durch Beibehalten von nur einer Kontaktfläche auf der äußeren Kontaktfläche 13 werden die Änderungen des spezifischen Druckes, die bei den Ölringen mit zwei Kontaktflächen heutzutage auftreten, auf die Hälfte reduziert. Aus den Daten des im vorhergehenden vorgegebenen Beispiels weist die hier vorgeschlagene Ausführungsform die folgende Variation des spezifischen Druckes auf:
d1 = 102,0 mm
Ft = 54 + 40% (N)
h = c = 0,8 ± 0,10 (mm)

Ft min. = 54 N Ft max. = 76 N

h min. = 0,7 mm h max. = 0,9 mm
Aus der vorhergehenden Formel (1) ergibt sich:
P₀ min. = 1,18 N/mm²
P₀ max. = 2,13 N/mm²
Wie man aus dem vorhergehenden Beispiel beobachten kann, führt die neue Konstruktionslösung zu einer Variation des spezifischen Druckes von etwa 80% gegenüber 134% der gegenwertig bekannten Konstruktion.
Zusätzlich zu den vorher erwähnten Größenaspekten sind bei dem Ringkörper 10 seine Seitenflächen 11 (oder wenigstens eine von diesen) ausgelegt, dass das Trägheitsmoment des Ringkörpers 20 zu seinen Achsen hin und seinem Massenmittelpunkt reduziert ist, was dem Ring eine größere Anpassungsfähigkeit verleiht.
In den dargestellten Ausführungsformen wird jede Seitenfläche 11 des Ringkörpers 10 durch einen ersten Seitenflächenabschnitt 11a definiert, welcher orthogonal zu der axialen Achse des Ringkörpers 10 ist und welcher die Höhe des letzteren gleich zu der Höhe H der Innenfläche 12 beibehält, und folglich sind die ersten Seitenflächenabschnitte 11a der beiden Seitenflächen 11 parallel zueinander. Jede Seitenfläche 11 weist ferner einen zweiten Seitenflächenabschnitt 11b auf, der sich von dem ersten Seitenflächenabschnitt 11a zu der benachbarten Kante der äußeren Kontaktfläche 13 des Ringkörpers 10 radial nach außen erstreckt. Gemäß den dargestellten Ausführungsformen laufen beide zweite Seitenflächenabschnitte 11b auf die äußere Kontaktfläche 13 hin gegenseitig zusammen.
Während die Zeichnungen nur eine Konstruktionsform der Seitenflächen 11 veranschaulichen, versteht es sich von selbst, dass sie andere Konfigurationen aufweisen können. Zum Beispiel kann nur eine der Seitenflächen 11 durch zwei ausgeprägte Seitenflächenabschnitte definiert sein. Eine der Seitenflächen 11 würde durch einen ersten Seitenflächenabschnitt 11a ganz definiert werden, während die andere Seitenfläche 11 teilweise durch einen ersten Seitenflächenabschnitt 11a definiert würde und durch einen zweiten Seitenflächenabschnitt 11b vervollständigt würde, der ausgelegt ist, um die Höhe des Ringkörpers 10 zu der äußeren Kontaktfläche 13 hin zu reduzieren. Bei einer möglichen alternativen Konstruktion würde die andere Seitenfläche 11 ganz durch den zweiten Seitenflächenabschnitt 11b definiert werden, der sich von der Innenfläche 12 bis zu der äußeren Kontaktfläche 13 erstreckt und die erforderlich Reduktion der Höhe des Ringkörpers 10 erzeugt.
Es versteht sich ferner von selbst, dass andere geometrische Formen verwendet werden können, vorausgesetzt, dass sie den gleichen Effekt in Bezug auf einen Anpassungssvermögens-Faktor zur Folge haben.
Wir können zum Beispiel den gleichen Otto-Ölabstreifring mit einem Durchmesser von 67,1 mm, der in der vorhergehenden Berechnung des Anpassungsvermögens verwendet wurde, vergleichen:
Ft = 36,0 N
d1 = 67,1 mm
r1 = 2,23 mm
E = 160 GPa
l = 0,241 mm⁴
K = 0,98 (188% besser)
In Bezug auf die vorliegende Technik verbessert somit die Geometrie des Rings die Fähigkeit des Rings sich an Deformationen des Zylinders anzupassen, wobei folglich die Ölströmungssteuerung verbessert wird.
Die Konstruktion der vorliegenden Erfindung macht es möglich, eine Torsion des Rings zu bewirken, wenn er eingeengt wird. Eine derartige Wirkung kann als Hilfe zur Steuerung eines Verbrauchs von Schmieröl nützlich sein und kann bei normalen Ölabstreifringen nicht angewendet werden, da ihre Kontaktflächen zwei Kontaktoberflächen haben und die Torsion den Kontakt von einer der Flächen beeinträchtigen würde, wobei demzufolge die Leistung der Ringfunktionen beeinträchtigt würde. Auch dadurch, dass die Kontaktfläche nur als das konstruktiontechnische Element ihrer äußeren Kontaktfläche dient, entgegen dem Stand der Technik, der das Vorhandensein zweier Kontaktflächen und einer Ausnehmung erfordert, gestattet die Neugestaltung einfach, Ringe mit einer geringeren Höhe als die nach dem Stand der Technik zu erhalten. So wird eine Zunahme des Anpassungsvermögens des Rings, verbunden mit einer Gewichtsreduktion des Kolbens und den daraus folgenden Vorteilen, geschaffen.
Bei der in 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist die äußere Kontaktfläche 13 zylindrisch und im allgemein orthogonal und symmetrisch in Bezug auf eine Ebene, die orthogonal zu der axialen Achse des Ringkörpers 10 ist und letztere median schneidet.
Die äußere Kontaktfläche 13 kann jedoch konisch sein, wie es in 4 dargestellt ist, und kann zudem in der Nähe ihres peripheren Randes mit größerem Durchmesser eine abgesenkte Stufe 13a aufweisen, wie es in 5 dargestellt ist. Eine weitere beispielhafte Ausführungsform für die äußere Kontaktfläche 13 ist in 6 gezeigt, in welcher die äußere Kontaktfläche 13 durch eine Fläche mit einem konvex gekrümmten Profil definiert wird, welches auch symmetrisch in Bezug auf die mittlere Ebene sein kann, die orthogonal zu der axialen Achse des Ringkörpers 10 ist.
Der Ringkörper 10 ist ferner mit Kanälen 15 und 16 ausgestattet, die sich längs wenigstens eines Teils der Ringhöhe erstrecken und die in Bezug auf die äußere Kontaktfläche 13 radial zurückversetzt sind. Bei den in 1, 2, 3 und 4 dargestellten Konstruktionen schaffen die Kanäle 15 eine Fluidverbindung zwischen den Seitenflächenabschnitten 11b, die einander gegenüberliegen und von den benachbarten Wänden des Kolbens P beabstandet sind, wenn der Ringkörper 10 auf diesem angeordnet wird. Diese Konstruktion der Kanäle 15 ermöglicht, dass das Öl von der Wand des Zylinders C abgestreift wird und in das Kurbelgehäuse leichter geleitet wird.
Wenn der Ringkörper 10 mit einer Nut 12a in seiner Innenfläche 12 ausgestattet ist, sind die Kanäle 15, 16 in das Innere der Nut 12a geöffnet. Bei den dargestellten Ausführungsformen weisen die Kanäle 15, 16 die Form von axialen Schlitzen auf, die zu Innenfläche 12 des Ringkörpers 10 geöffnet sind.
Wegen der Komplexität der Herstellung der Vertiefungen in der axialen Richtung (der Höhe) kann der Ringkörper beispielsweise aus einer gesinterten Metalllegierung hergestellt werden, wodurch die bevorzugte Endform auf produktivere und wirtschaftlichere Weise erhalten wird, insbesondere wenn die Kanäle 15, 16 in Form von axialen Schlitzen erzeugt werden.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform weisen die Kanäle 15 ein rechteckiges Profil auf, das zum Beispiel durch spanabhebende Formgebung, in der axialen Richtung, der Innenfläche 12 des Ringkörpers 10 erhalten wird, der aus einem Rohling eines geeigneten Materials geformt wird.
Auch wenn der Ring beispielsweise durch Sintertechnikverarbeitung erhalten wird und in einer Form hergestellt ist, die nahe bei seiner Endform liegt, können die Kanäle 16 etwa die Form eines geöffneten und abgerundeten "V" aufweisen, wobei sich die äußeren Enden ihrer Seitenwände mit den benachbarten konvexen Abschnitten der Innenfläche 12 des Ringkörpers 10 decken, wobei sie letzterem einen sinusförmigen Innenumrumriß oder eine andere Kombination von tangierenden Kurven geben, wie es in 7 dargestellt ist.
Die in 7 und 8 dargestellte Konstruktionsalternative verwendet eine Form, die besser an das Herstellungsverfahren mittels Sintertechnik angepaßt ist, was in einer Steigerung von Produktivität und Qualität (für das Verfahren) resultiert, da es den (Faktors von) Spannungskonzentration in Bezug auf das rechteckige Profil, das in 1 dargestellt ist, vermindert und gestattet, dass das Gesinterte viel effizienter aus dem Formwerkzeug extrahiert wird.
Obgleich 7 und 8 die Kanäle 16 mit einer radialen Erweiterung darstellen, die zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen den gegenüberliegenden Seitenflächenabschnitten 11b, die von den benachbarten Wänden des Kolbens P beabstandet sind, unzureichend ist, versteht es sich von selbst, dass gemäß der Erfindung die Kanäle 16, die hier in Form eines geöffneten und gerundeten "V"s vorliegen, zur Schaffung der Verbindung entsprechend der in 1, 2, 3 und 4 beispielhaft dargestellten Form dimensioniert sind.
Wie im vorhergehenden beschrieben wurde, können die Kanäle 15, 16 mit einer längeren oder kürzeren radialen Erweiterung dimensioniert sein, so lange sie nur eine Verbindung zwischen den gegenüberliegenden Seitenflächenabschnitten 11a schaffen, die auf den benachbarten Wänden der Kolbennut aufsitzen, oder auch zwischen den gegenüberliegenden Seitenflächenabschnitten 11b des Rings, welche von den benachbarten Wänden der Kolbennut beabstandet sind. Die Kanäle 15, 16 können in anderen Formen vorliegen, wie beispielsweis als trapezoidförmige, dreieckige Formen oder Kombination von tangierenden Kurven oder anderen.
Es versteht sich von selbst, dass die äußere Kontaktfläche 13 durch chemische oder physikalische Prozesse oder einer Kombination derselben modifiziert werden kann, wobei eine Materialschicht 13b erzeugt wird, die gegen Abnutzung, Kolbenfressen und Reibung resistent ist.
Es ist allgemeine Praxis in der Industrie, Phasenumwandlungen, wie beispielsweise durch Wärmebehandlungen von Abschrecken und Härten durch Kühlen; Beschichtungen, entweder mit Hilfe von Elektrizität oder nicht, wie beispielsweise Metallisieren mit Chrom oder Nickel; durch physikalische Dampfbeschichtung und durch chemische Dampfbeschichtung; thermisches Spritzen; temperaturunterstützte Diffusion, wie beispielsweise Nitrieren, Karburieren (Einsatzhärtung, Aufkohlen), Boronieren und Eisen-Oxidation zu verwenden, um den Effekt der Verbesserung von Widerstandsfähigkeit gegen Abnützung, Verschleiß und Reibung zu erreichen.
Alternative Ausführungsformen sollen von Experten wenn möglich konstruiert werden und sollen im Umfang der Ansprüche eingeschlossen sein. Die vorhergehende Beschreibung ist daher vielmehr veranschaulichend als den Schutzumfang der Erfindung einschränkend gedacht. Alle naheliegenden Änderungen und Modifikationen liegen innerhalb des Schutzumfangs, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Ölabstreifring für einen Verbrennungsmotor, der einen metallischen Ringkörper (10) aufweist, welcher ringsum einen sich in einem Zylinder (C) des Motors hin- und herbewegenden Koben (P) anzuordnen ist, wobei der Ringkörper (10) gegenüberliegende Seitenflächen (11a, 11b), eine Innenfläche (12), die ein Auflager definiert, auf welchem ein elastisches Spreitzteil (M) aufsitzt, und eine äußere Kontaktfläche (13) aufweist, die auf der Innenseite des Zylinders (C) aufsitzt, wobei die äußere Kontaktfläche (13) durch eine einzige fortlaufende Flächenerweiterung des Ringkörpers (10) definiert wird, die in der axialen Richtung eine Höhe (h) aufweist, die wesentlich geringer als die Höhe (H) der Innenfläche (12) ist, wobei jede Seitenfläche (11) durch wenigstens einen Seitenflächenabschnitt (11a, 11b) definiert wird, der zur Reduzierung des Trägheitsmoments des Ringkörpers (10) auf seine Achse und seinen Massenmittelpunkt ausgelegt ist, wobei der Ringkörper (10) mit Kanälen (15, 16) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (15, 16) in Form einer Vielzahl von axialen Schlitzen sind, welche umfangsmäßig beabstandet und in Bezug auf die äußere Kontaktfläche (13) radial zurückversetzt sind, wobei die Schlitze eine Fluidverbindung zwischen den Seitenflächen (11a, 11b) des Ringkörpers (10) schaffen und zu der Innenfläche (12) des Ringkörpers (10) geöffnet sind.
Ölabstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) der äußeren Kontaktfläche (13) im Maximum etwa die halbe Höhe (H) der Innenfläche (12) ist, um eine entsprechende Reduzierung der durch den Ring auf den Zylinder einwirkenden Tangentialbelastung zu ermöglichen, ohne den spezifischen Druck, der durch die äußere Kontaktfläche (13) auf den Zylinder wirkt, negativ zu verändern.
Ölabstreifring nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Kontaktfläche (13) zylindrisch ist.
Ölabstreifring nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Kontaktfläche (13) durch eine Fläche mit einem konvex gekrümmten Profil definiert wird.
Ölabstreifring nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Kontaktfläche (13) in Bezug auf eine Ebene, die orthogonal zu der axialen Achse des Ringkörpers (10) ist und die letztere median schneidet, symmetrisch ist.
Ölabstreifring nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Kontaktfläche (13) konisch ist.
Ölabstreifring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Kontaktfläche (13) eine abgesenkte Stufe (13a) in der Nähe ihres peripheren Randes mit größerem Durchmesser aufweist.
Ölabstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Seitenflächen (11) wenigstens einen Teil ihrer durch einen Seitenflächenabschnitt (11a) definierten radialen Ausdehnung aufweist, der zur Reduzierung der Höhe des Ringkörpers (10) zu der äußeren Kontaktfläche (13) hin ausgelegt ist.
Ölabstreifring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beide Seitenflächen (11) wenigstens teilweise durch jeweilige Seitenflächenabschnitte (11b) definiert sind, welche auf die äußere Kontaktfläche (13) gegenseitig zusammenlaufen.
Ölabstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Seitenflächen (11) durch einen ersten Seitenflächenabschnitt (11a) definiert wird, welcher orthogonal zu der axialen Achse des Ringkörpers (10) ist und die Höhe des letzteren gleich zu der Höhe (H) der Innenfläche (12) beibehält, und durch einen zweiten Seitenflächenabschnitt (11b) definiert wird, der sich radial nach außen von dem ersten Seitenabschnitt (11a) zu der benachbarten Kante der äußeren Kontaktfläche (13) des Ringkörpers (10) erstreckt.
Ölabstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (12) des Ringkörpers (10) mit einer Umfangsnut (12a), die den Halt für das elastische Spreitzteil (M) definiert, mit Kanälen (15, 16) versehen ist, die in das Innere der Nut (12a) geöffnet sind.
Ölabstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (15) einen rechteckigen Umriß aufweisen.
Ölabstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (16) einen Umriß mit etwa der Form eines abgerundeten und geöffneten "V"s aufweisen, wobei sich die äußeren Enden ihrer Seitenwände mit den benachbarten konvexen Abschnitten der Innenfläche (12) des Ringkörpers (10) decken und sie letzteren einen sinusförmigen Innenumriß geben.
Ölabstreifring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (10) aus einer gesinterten Metalllegierung hergestellt ist.
Ölabstreifring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Kontaktfläche (13) durch einen Film (13a) definiert wird, der aus einem Material hergestellt ist, das gegen in dem Ringkörper (10) auftretende Reibung, Abnutzung und Oberflächenverschleiß widerstandsfähig ist.