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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Kolbenringe zum Schmieren
einer Zylinderwand eines Kolbengehäuses in einer Verbrennungsvorrichtung
und insbesondere Kolbenringe, die aus selbstschmierenden Werkstoffen
hergestellt sind.
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Stand der Technik
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Es
ist gut bekannt, siehe beispielsweise die bekannte Schrift
DE-OS-2239488 , dass im Handel erhältliche
Kolbenringe aus einem abriebfähigen,
reibungsarmen, z. B. selbstschmierenden, Werkstoff in einer Form
hergestellt werden können,
sodass sie als selbstschmierende Kolbendichtungsringe dienen. Üblicherweise
sind derartige Kolbenringe aus PTFE (Polytetrafluorethylen) hergestellt
und haben außerordentlich
niedrige Gleitreibungskoeffizienten, hohe Temperaturbeständigkeit
und zufrieden stellende Verschleißeigenschaften. Tatsächlich werden
diese PTFE-Ringe im weitaus größten Teil
der schnurlosen pneumatischen Nagelmaschinen und Luftkompressoren
mit Verbrennungsmotorantrieb verwendet. Die Gegenwart von PTFE-Ringen
in der Kolbenanordnung eines Verbrennungsmotors macht den Bedarf an
externem Schmiermittel überflüssig und
ermöglicht
den Betrieb des Motors mit schmiermittelfreiem Kraftstoff, der weniger
teuer ist als ein Kraftstoff mit Schmiermittelzusatz. Es wurde jedoch
festgestellt, dass die Verwendung von PTFE-Ringen bei der Erbringung
sowohl der Selbstschmier- als auch Abdichtfunktion bestimmte Nachteile
hat.
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Genauer
gesagt ist die natürliche
Schmierfähigkeit
von PTFE-Ringen, wenn PTFE-Ringe als direkter Ersatz für Dichtungsringe
aus Stahl verwendet werden, so hervorragend, dass sie die Zylinderwand zu
schlüpfrig
macht. Das führt
dazu, dass der Kolben seine Position am oberen Totpunkt (OTP) nicht
halten kann. Dies verursacht Probleme im Kraftstoff-Luft-Gemisch
und im Vorlaufweg des Antriebsblatts.
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Es
wurde zwar vorgeschlagen, das vorstehende Problem durch die Ausbildung
zusätzlicher Nuten
im Zylinder zu lösen,
um den Kolben am OTP zu halten, die Anordnungen derartiger Nuten
oder dergleichen verlangten jedoch eine Neuentwicklung des Kolbens
an mehreren Punkten, was die Kosten erhöht. Das wiederum kann die Marktfähigkeit
des Werkzeugs negativ beeinflussen.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist somit die Bereitstellung einer Kolbenringanordnung
zur Verwendung in Werkzeugen mit Verbrennungsmotorantrieb, wobei
die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Kolbenringanordnung zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor eines
schnurlosen Werkzeugs, die imstande ist, die Zylinderwand eines
Kolbengehäuses
wirksam zu schmieren und gleichzeitig genug Reibung zu ermöglichen,
sodass der Kolben während
des Zyklus innerhalb des Kolbengehäuses, insbesondere in der Position
des oberen Totpunkts, ordnungsgemäß betrieben werden kann.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines nicht dichtenden, selbstschmierenden Rings zur Verwendung
in der erfindungsgemäßen Kolbenringanordnung.
Der nicht dichtende, selbstschmierende Ring ist derart ausgebildet,
dass die Schmierung des Kolbengehäuses durch eine gleichmäßige Übertragung
des selbstschmierenden Werkstoffs auf die Zylinderwand optimiert
wird.
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Diese
und anderen Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch Trennen
der Abdicht- und Schmierfunktion der Kolbenringanordnung in einem
Verbrennungsmotor erreicht.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kolbenanordnung einen
Hubkolben, der axial innerhalb eines Zylinders beweglich ist, und
eine Kolbenringanordnung. Die Kolbenringanordnung weist mindestens
einen Dichtungsring zur Abdichtung zwischen einer Innenwand des
Zylinders und dem Kolben und einen nicht dichtenden, selbstschmierenden
Ring, der zwischen der Innenwand des Zylinders und dem Kolben angeordnet
ist und axial von dem Dichtungsring beabstandet ist, auf. Der nicht
dichtende, selbstschmierende Ring ist mindestens teilweise aus einem
reibungsarmen abriebfähigen
Werkstoff hergestellt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der nicht dichtende, selbstschmierende Ring aus PTFE hergestellt,
während
der Dichtungsring aus Stahl hergestellt ist. Somit wird der nicht
dichtende PTFE-Ring in Verbindung mit dem Stahlring verwendet, wobei
der PTFE-Ring ausschließlich zum Schmieren
der Zylinderwand verwendet wird und der Stahlring die Abdichtfunktion
des Kolbens gegenüber der
Zylinderwand übernimmt.
Durch das Nichtverwenden des PTFE-Rings als Abdichtung sind zahlreiche
unterschiedliche Formen und Geometrien des PTFE-Rings möglich, um
maximale Schmierergebnisse zu erzielen.
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Die
vorstehend genannten Aufgaben werden erfindungsgemäß auch durch
einen nicht dichtenden, selbstschmierenden Ring gelöst, der
derart ausgebildet ist, dass er in Berührung mit der Zylinderwand
ist und während
des Motorbetriebs um den Kolben herum rotiert und so den selbstschmierenden
Werkstoff gleichmäßig auf
die Zylinderwand überträgt.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der nicht dichtende, selbstschmierende Ring
einen äußeren Umfangsabschnitt
auf, der mehrere sich schräg
erstreckende Gasdurchgänge
bildet, die eine obere und unter Fläche des nicht dichtenden, selbstschmierenden
Rings verbinden. Dadurch können
sich Gase oder Fluide im Zylinder frei durch den äußeren Umfangsabschnitt
bewegen und so die Rotation des nicht dichtenden, selbstschmierenden Rings
um den Kolben herum während
dessen axialer Bewegungen innerhalb des Zylinders fördern.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der nicht dichtende, selbstschmierende
Ring einen ringförmigen
zylindrischen Körper,
der so beschaffen ist, dass er an einem axial in einem Zylinder
beweglichen Kolben angebracht ist und von diesem getragen wird,
und mehrere Rippen aus einem reibungsarmen abriebfähigen Werkstoff,
die auf der äußeren Umfangsfläche des ringförmigen Körpers ausgebildet
und so beschaffen sind, dass sie ununterbrochen mit einer Innenwand des
Zylinders in Berührung
sind. Die radialen Rippen erstrecken sich schräg zwischen den Endflächen des ringförmigen Körpers, um
während
der axialen Bewegungen des Kolbens innerhalb des Zylinders eine Rotation
des nicht dichtenden, selbstschmierenden Rings um den Kolben herum
zu fördern.
Dadurch wird der reibungsarme abriebfähige Werkstoff, der vorzugsweise
PTFE ist, einfach und gleichmäßig auf die
Innenwand des Zylinders übertragen.
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Noch
weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann
aus der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung ersichtlich, in der die bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung zur Veranschaulichung der bevorzugten Ausführungsweise
der Erfindung dargestellt und beschrieben sind. Es ist offensichtlich,
dass andere und unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung denkbar
sind und dass sich verschiedene Einzelheiten in unterschiedlicher
offen sichtlicher Weise modifizieren lassen, ohne dabei vom Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen. Demgemäß sind die Zeichnungen und
deren Beschreibung als Veranschaulichung und nicht als Begrenzung
zu betrachten.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung ist beispielhaft und nicht als Begrenzung
in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellt, in denen
Elemente mit derselben Bezugsziffer überall gleiche Elemente darstellen
und wobei:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht einer Kolbenanordnung eines Verbrennungsmotors
darstellt, in dem ein erfindungsgemäßer nicht dichtender, selbstschmierender
Ring verwendet wird;
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2 eine
Draufsicht eines nicht dichtenden, selbstschmierenden Rings gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 eine
Seitenansicht des nicht dichtenden, selbstschmierenden Rings aus 2 darstellt;
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4 eine
vergrößerte Teilansicht
einer gespaltenen Öffnung
des nicht dichtenden, selbstschmierenden Rings aus 2 darstellt;
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5 eine
perspektivische Ansicht eines nicht dichtenden, selbstschmierenden
Rings gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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6 eine
perspektivische Ansicht eines nicht dichtenden, selbstschmierenden
Rings gemäß noch einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Bevorzugte Ausführungsweise
der Erfindung
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Es
werden ein nicht dichtender, selbstschmierender Ring, eine Kolbenanordnung,
die den nicht dichtenden, selbstschmierenden Ring verwendet, und
ein Verbrennungsmotor, der die erfindungsgemäße Kolbenanordnung verwendet,
beschrieben. In der folgenden ausführlichen Beschreibung werden zu
Erklärungszwecken
zahlreiche spezifische Einzelheiten angeführt, um ein umfassendes Verständnis der
vorliegenden Erfindung zu ermöglichen.
Es ist jedoch offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne
diese spezifischen Einzelheiten ausgeübt werden kann. In anderen
Fällen
sind bekannte Strukturen und Vorrichtungen nur skizzenhaft dargestellt, um
die Zeichnung zu vereinfachen.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein Verbrennungsmotor 10 dargestellt.
Der Verbrennungsmotor 10 umfasst einen Zylinder und einen
Hubkolben 12. Der Zylinder weist eine Zylinderwand 11 und einen
Zylinderkopf (nicht dargestellt) auf. Der Zylinderkopf, die Zylinderwand 11 und
der Kolben 12 definieren gemeinsam eine Verbrennungskammer 19,
in die Kraftstoff zur Zündung
oder Selbstzündung
eingespritzt wird. Der Kolben 12 kann über eine Kolbenstange (nicht
dargestellt) mit einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) verbunden
sein, um Kraft nach außen
zu übertragen.
Es ist offensichtlich, dass die Erfindung genauso zur Verwendung
in jeder beliebigen Art von Verbrennungsmotor geeignet ist, wobei
es wünschenswert
ist, das Austreten von Verbrennungsgasen in andere Teile des Motors
zu verhindern und/oder das Eintreten von Verunreinigungen in die Verbrennungskammer 19 zu
verhindern.
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Kolbenringe 13, 14 werden
bereitgestellt, um während
des Motorbetriebs eine Abdichtung zwischen dem Kolben 12 und
der Zylinderwand 11 bereitzustellen. Die Kolbenringe 13, 14 schließen die Verbrennungsgase
und die Kompressionsdrücke
ein, die am Ende des Zündungstakts
erzeugt werden. Ferner verhindert die Grenzfläche zwischen Zylinderwand 11 und
Kolbenringen 13, 14 das Eintreten von Verunreinigungen,
wie Kurbelwellenöl,
in die Verbrennungskammer 19 während des Motorbetriebs.
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Wie
in der vorstehenden Beschreibung erwähnt, kann die Zylinderwand 11,
sofern die Kolbenringe 13, 14 eine hohe Schmierfähigkeit
besitzen, so schlüpfrig
gemacht werden, dass der Kolben 12 seine Position am oberen
Totpunkt (OTP) nicht halten kann. Dies wiederum verursacht Probleme
im Kraftstoff-Luft-Gemisch und im Vorlaufweg des Antriebsblatts.
Aus diesem Grund ist es wichtig, die Kolbenringe 13, 14 derart
auszubilden, dass die Reibung, die zum Halten des Kolbens 12 am
oberen Totpunkt erforderlich ist, bereitgestellt wird. Ohne diese
Reibung gleitet der Kolben 12 nach unten und ist nicht für den nächsten Verbrennungszyklus
bereit.
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Es
ist offensichtlich, dass die erfindungsgemäßen Kolbenringe 13, 14 zwei
Aufgaben haben, i) als Hauptdichtung während der Verbrennung zu dienen
und ii) die erforderliche Reibung zwischen der Zylinderwand 11 und
dem Kolben 12 bereitzustellen. Jede Anordnung der Kolbenringe 13, 14,
die die vorstehend genannten zwei Anforderungen erfüllt, ist
für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet. Die Kolbenringe 13, 14 sind
vorzugsweise aus Stahl hergestellt, andere Werkstoffe sind jedoch
nicht ausgeschlossen. Ebenso ist die vorliegende Erfindung nicht
auf die in 1 dargestellte Doppelringkonfiguration
beschränkt,
d. h., es kann jede andere Anzahl an Kolbenringen verwendet werden.
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Neben
den Kolbenringen 13, 14 ist die erfindungsgemäße Kolbenanordnung
ferner mit einem Ring 15 zum Schmieren der Zylinderwand 11 ausgestattet.
Wie aus 1 ersichtlich, ist der erfindungsgemäße nicht
dichtende, selbstschmierende Ring 15 in bezug auf die Verbrennungskammer 19 unterhalb der
Kolbenringe 13, 14 angeordnet. Andere Anordnungen
sind jedoch nicht ausgeschlossen. Der nicht dichtende, selbstschmierende
Ring 15 kann beispielsweise näher an der Verbrennungskammer 19 angeordnet
sein, z. B. oberhalb mindestens eines der Kolben 13, 14.
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Da
ein Zwischenraum 18, der natürlich zwischen der Zylinderwand 11 und
dem Kolben 12 auftritt, vollständig durch die Kolbenringe 13, 14 abgedichtet
ist, besteht kein Grund zur Ausbildung des Rings 15 zur
Bildung einer Abdichtung. Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Ring 15 ein nicht dichtender, selbstschmierender
Ring. Offensichtlich unterliegt der nicht dichtende, selbstschmierende
Ring 15 nicht unbedingt den strengen Anforderungen an eine
Abdichtung und seine Ausbildung kann flexibler sein als diejenige
von selbstschmierenden Dichtungsringen gemäß dem Stand der Technik, die
sowohl als Abdicht- als auch als Selbstschmierungselement dienen.
Die Ausbildung, d. h. Werkstoff und Form, des nicht dichtenden,
selbstschmierenden Rings 15 kann derart gewählt werden,
dass ausschließlich
die Schmierung der Zylinderwand 11 optimiert wird.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der nicht dichtende, selbstschmierende Ring 15,
oder wenigstens sein äußerer Abschnitt,
der mit der Zylinderwand 11 in Berührung ist, aus einem abriebfähigen reibungsarmen
Werkstoff hergestellt. Der abriebfähige (selbstschmierende) reibungsarme Werkstoff
sollte in der Lage sein, sich während
der axialen Bewegungen des Kolbens 12 innerhalb des Zylinders
auf die Zylinderwand 11 zu übertragen, wodurch ermöglicht wird,
dass sich der nicht dichtende, selbstschmierende Ring 15 ohne
weiteres entlang der Zylinderwand 11 bewegt und diese wirksam schmiert.
Der nicht dichtende, selbstschmierende Ring 15 ist vorzugsweise
aus einem Werkstoff aus synthetischem Harz mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten
und selbstschmierenden Eigenschaften, wie Polytetrafluorethylen
(PTFE), hergestellt.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der nicht dichtende,
selbstschmierende Ring 15 derart ausgebildet, dass eine gleichmäßige Verteilung
des abriebfähigen
reibungsarmen Werkstoffs auf der gesamten Zylinderwand 11 und
somit eine gleichmäßige Schmierung
derselben gewährleistet
ist. Dies wird am besten dann erreicht, wenn der nicht dichtende,
selbstschmierende Ring 15 beispielsweise während der
axialen Bewegungen des Kolbens 12 innerhalb des Zylinders
zum Rotieren gebracht wird. Zu diesem Zweck ist der nicht dichtende,
selbstschmierende Ring 15 mit Flächen versehen, die in Bezug
auf die axiale Richtung des Zylinders schräg angeordnet sind. Wenn sich
der Kolben 12 innerhalb des Zylinders auf und ab bewegt,
wirkt der Druck von Gasen oder anderen Fluiden, die in dem Zylinder
enthalten sind, auf die schräg
angeordneten Flächen
ein, was ein Rotieren des nicht dichtenden, selbstschmierenden Rings 15 verursacht. 2–4, 5 und 6 zeigen
beispielhafte Ausführungsformen
eines nicht dichtenden, selbstschmierenden Rings mit derartigen
schrägen
Flächen
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Wie
aus 2 ersichtlich, weist ein nicht dichtender, selbstschmierender
Ring 20 einen ringförmigen
Körper 21 und
mehrere radiale Rippen 22 auf, die auf der Außenfläche des
ringförmigen
Körpers 21 ausgebildet
sind. Wie aus 3 ersichtlich, erstrecken sich
die Rippen 22 schräg
zwischen der oberen und der unteren Endfläche 31, 32 des
ringförmigen
Körpers 21.
Insbesondere erstrecken sich die Rippen 22 von der oberen
Endfläche 31 des
ringförmigen
Körpers 21 zur
unteren Endfläche
davon. Jedes benachbarte Rippenpaar 22 bildet dazwischen einen
Kanal 23, der sich ebenfalls schräg zwischen der oberen und der
unteren Endfläche 31, 32 des ringförmigen Körpers 21 erstreckt. Die
obere und untere Seite 33, 34 jeder Rippe 22 sind
in Bezug auf die axiale Richtung des Zylinders schräg angeordnet
und auf sie wirken Gase oder Fluide ein, die während des Motorbetriebs in
dem Zylinder enthalten sind (Bewegungen des Kolbens 12).
Auf diese Weise wird der nicht dichtende, selbstschmierende Ring 20 zum
Rotieren gebracht.
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Ein ähnlicher
nicht dichtender, selbstschmierender Ring 50 ist in 5 dargestellt.
Der nicht dichtende, selbstschmierende Ring 50 umfasst
einen ringförmigen
Körper 51 und
radiale Rippen 52, die auf der Außenfläche des ringförmigen Körpers 51 ausgebildet
sind. Der Ring 50 unterscheidet sich vom Ring 20 darin,
dass der Ring 50 Kanäle 53 aufweist, die
kleiner sind als die Rippen 52, wohingegen die Kanäle 23 im
Ring 20 größer sind
als die Rippen 22. Ferner sind die Rippen 52 des
Rings 50 in einem steileren Winkel schräg angeordnet als die Rippen 22 im Ring 20.
Beide Ringe 20 und 50 sind jedoch mit mehreren
Gas-/Fluiddurchgängen
(in Form von Kanälen 23, 53)
ausgebildet, die mit der oberen und unteren Endfläche der
Ringe in Verbindung stehen. Aus diesem Grund können sich Gase oder Fluide,
die in dem Zylinder enthalten sind, während des Motorbetriebs, d.
h. während
der Auf- und Abbewegung des Kolbens 12, durch die schrägen Durchgänge frei
von entweder der oberen oder der unteren Endfläche zu der anderen bewegen,
wodurch die Rotation des nicht dichtenden, selbstschmierenden Rings 20 oder 50 gefördert wird.
Wichtig ist anzumerken, dass die Gegenwart der Kanäle 23, 53 die
Verwendung der Ringe 20, 50 als Abdichtelement
zwischen Zylinderwand 11 und Kolben 12 ausschließt.
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Es
ist offensichtlich, dass die Kanäle 23, 53 zwar
so dargestellt und beschrieben sind, dass sie an der Grenzfläche von
Zylinderwand 11 und nicht dichtendem, selbstschmierendem
Ring 20, 50 ausgebildet sind, anderen Anordnungen
sind jedoch denkbar. Die Gas-/Fluiddurchgänge können beispielsweise innerhalb
des nicht dichtenden, selbstschmierenden Rings selbst (nicht dargestellt)
ausgebildet sein. Es ist ebenfalls offensichtlich, dass der erfindungsgemäße nicht
dichtende, selbstschmierende Ring nicht unbedingt die in 2–3 und 5 dargestellten "offenen" Ausbildungen mit
Gas-/Fluiddurchgängen aufweisen
muss. Eine "geschlossene" Ausbildung kann
verfügbar
sein, wie in 6 dargestellt.
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Wie
aus 6 ersichtlich, weist der nicht dichtende, selbstschmierende
Ring 60 einen inneren ringförmigen Körper 61 und mehrere
schräg
angeordnete Hauptrippen 62 auf. Der Ring 60 weist
ferner mehrere Hilfsrippen 63 auf, die sich zwischen den Endflächen des
ringförmigen
Körpers 61 erstrecken und
benachbarte Hauptrippen 62 miteinander verbinden. Wenn
der Ring 60 auf dem Kolben 12 angebracht ist,
erstrecken sich die Hilfsrippen 63 im Wesentlichen in der
axialen Richtung des Zylinders und behindern somit nicht die Rotation
des Rings 60. Wie im Falle der Ringe 20, 50,
wirken Gase und Fluide, die in dem Zylinder enthalten sind, auf
die schräg
angeordnete obere und untere Seite der Hauptrippen 62 ein,
was ein Rotieren des Rings 60 verursacht.
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Neben
der bestimmten Form und Geometrie des nicht dichtenden, selbstschmierenden
Rings kann die Art, wie der Ring eingebaut ist, ebenfalls zur Förderung
der Ringrotation beitragen. Wie aus 1 ersichtlich,
sitzt der nicht dichtende, selbstschmierende Ring 15 lose
in einer ringförmigen
Nut 16, die in der Wand des Kolbens 12 ausgebildet
ist. Ein innerer Abschnitt des Rings 15, wie ein ringförmiger Körper 21 oder 51 der
Ringe 20, 50, wird wenigstens teilweise in der
Nut 16 aufgenommen. Der nicht dichtende lose Sitz zwischen
Zylinderwand 11 und Ring 15 ermöglicht es
dem Ring 15, zu rotieren und seine Schmierfähigkeit
gleichmäßig an die
Zylinderwand 11 zu verteilen.
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Ferner
muss der Ring 15 konstant mit der Zylinderwand 11 in
Berührung
sein. Zu diesem Zweck wird ein O-Ring oder eine andere Art Ring 70 vorzugsweise
hinter dem nicht dichtenden, selbstschmierenden Ring 15,
oder teilweise darin eingebettet, angeordnet, um eine gewisse Berührungskraft mit
der Zylinderwand 11 aufrechtzuerhalten, sodass die Übertragung
des abriebfähigen
reibungsarmen Werkstoffs aufrechterhalten werden kann. Es sei bemerkt,
dass die Berührungskraft,
die von dem O-Ring 70 und dem nicht dichtenden, selbstschmierenden Ring 15 auf
die Zylinderwand 11 ausgeübt wird, erfindungsgemäß nicht
unbedingt so groß ist
wie eine Dichtungskraft, die zum Abdichten z. B. zwischen den Kolbenringen 13, 14 und
der Zylinderwand 11 erforderlich ist. Stattdessen sollte
die Berührungskraft ausreichend
gering sind, sodass die Rotation des Rings 15 nicht behindert
wird. Als Alternative kann der Ring 15 mittels beispielsweise
Einsatzgießen
direkt über
einem Federstahlring oder Drahtfederring (nicht dargestellt) ausgebildet
werden. Auf diese Weise lässt
sich der Ring 15 besser steuern und weist länger anhaltende
Federungseigenschaften auf.
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In
einer Ausführungsform
ist es bevorzugt, die Gas-/Fluiddurchgänge des nicht dichtenden, selbstschmierenden
Rings, wie die Kanäle 23, 53 der Ringe 20, 50,
wie in 1 dargestellt, vollständig in dem Zwischenraum 18 zwischen
Zylinderwand 11 und Kolben 12 anzuordnen. Dadurch
werden die Gas-/Fluiddurchgänge
wenigstens nicht teilweise durch die Kolbenwand direkt oberhalb
und unterhalb der Nut 16 begrenzt.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist es bevorzugt, den erfindungsgemäßen nicht dichtenden, selbstschmierenden
Ring als Spaltring auszubilden, der sich einfach auf dem Kolben 12 anbringen
lässt. Wie
aus 2 ersichtlich, kann der Ring 20 unterbrochen
sein und einen Spalt 23 aufweisen, der vergrößert in 4 dargestellt
ist. Wie aus 4 hervorgeht, weist der Ring 20 einen
ersten und einen zweiten Umfangsendabschnitt 41, 42 auf,
die sich überlappen.
Eine ähnliche
Anordnung ist auch in 6 dargestellt, wobei der Ring 60 einen
ersten und einen zweiten Umfangsendabschnitt 64, 65 aufweist,
die sich überlappen.
Der Unterschied zwischen Ring 20 und 60 besteht
darin, dass die Umfangsendabschnitte 64, 65 des
Rings 60 ferner Vorsprünge 66 bzw. 67 aufweisen,
die sich zueinander erstrecken. Auf diese Weise wird eine stufenförmige Sperre
gebildet, die den Ring 60 nach dem Einbau des Rings 60 in
den Kolben 12 festhält.
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Eine
weitere Spaltringanordnung des erfindungsgemäßen nicht dichtenden, selbstschmierenden
Rings ist in 5 mit 54 dargestellt.
Wie aus 5 erkennbar, erstreckt sich
der Ring 50 in Umfangsrichtung weniger als 360 Grad und
weist ein erstes Ende 55 auf, das kurz vor dem zweiten
Ende 56 aufhört.
Der Spalt 54 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 55, 56 weist
ungefähr
dieselbe Größe auf wie
die Kanäle 53,
die zwischen den Rippen 52 ausgebildet sind.
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Es
sollte inzwischen offensichtlich sein, dass ein nicht dichtender,
selbstschmierender Ring, eine Kolbenanordnung, die den nicht dichtenden,
selbstschmierenden Ring verwendet, und ein Verbrennungsmotor, der
die erfindungsgemäße Kolbenanordnung
verwendet, beschrieben wurden. Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden die Abdicht- und Schmierfunktion einer Kolbenringanordnung
getrennt von einem oder mehreren Dichtungsringen bzw. einem nicht
dichtenden, selbstschmierenden Ring erbracht.
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Einerseits
müssen
die Dichtungsringe nicht aus einem Werkstoff mit ausgeprägten selbstschmierenden
Eigenschaften hergestellt werden und können derart ausgebildet sein,
dass eine ausreichende Reibung mit der Zylinderwand erreicht wird,
die den Kolben am oberen Totpunkt hält.
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Andererseits
muss der nicht dichtende, selbstschmierende Ring nicht die Aufgabe
einer Abdichtung zwischen Kolben und Zylinder erfüllen. Aus diesem
Grund kann der nicht dichtende, selbstschmierende Ring zahlreiche
unterschiedliche Formen und Geometrien aufweisen, um eine optimale Schmierung
der Zylinderwand zu erreichen. Der nicht dichtende, selbstschmierende
Ring kann sogar derart ausgebildet sein, dass er während des
Motorbetriebs um den Kolben rotiert, um den selbstschmierenden Werkstoff
gleichmäßig auf
die Zylinderwand zu übertragen.
Die Nutzungsdauer des nicht dichtenden, selbstschmierenden Rings
wird somit verlängert.
Diese Vorteile lassen sich nicht beobachten, wenn ein selbstschmierender
Ring ausgebildet wird, der auch eine vollständige Abdichtung zwischen dem Kolben
und der Zylinderwand bildet, da ein derartiger selbstschmierender
Dichtungsring nicht rotieren und seine Schmierung gleichmäßig auf
die Zylinderwand übertragen
könnte.
Die Nutzungsdauer des selbstschmierenden Dichtungsrings ist somit
verkürzt.
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Zwar
wurden bestimmte Ausführungsformen der
Erfindung beschrieben und veranschaulicht, es ist jedoch offensichtlich,
dass Abweichungen von Einzelheiten der genau dargestellten und beschriebenen
Ausführungsformen
möglich
sind, ohne von dem in den anhängenden
Ansprüchen
festgelegten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.