DE60225789T2

DE60225789T2 - Seitenleiste und mit der seitenleiste kombinierter ölabstreifring zur verminderung des ölverbrauchs

Info

Publication number: DE60225789T2
Application number: DE60225789T
Authority: DE
Inventors: Katsumi Kashiwazaki-shi TAKIGUCHI; Kazunori Kashiwazaki-shi KUSAMA
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: EP1377766A1; JP2003194222A; CN1494641A; US20040061291A1; KR100566234B1; TW550356B; CN100501199C; EP1377766A4; TW200301807A; US7036823B2; DE60225789D1; WO2003058096A1; EP1377766B1; JP4132815B2; KR20030086277A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Seitenleiste für einen Ölabstreifring, welcher in einem Verbrennungsmotor verwendet wird, insbesondere auf eine Seitenleiste und einen kombinierten Ölabstreifring, welcher von den Seitenleisten aufgenommen wird, welche eine exzellente Steuerungsfunktion eines Schmieröls auf einem Zylinder zeigen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Ölabstreifring wird in einer Ringrille angebracht, welche auf einer zylindrischen äußeren Oberfläche eines Kolbens gebildet ist, um ein Schmieröl auf eine innere Oberfläche eines Zylinders in einem Verbrennungsmotor zu steuern. Ein typisches Beispiel heutiger praktischer Ölabstreifringe ist ein kombinierter Ölabstreifring, welcher einen Abstandsexpander und eine einzelne oder ein Paar von Seitenleisten aufweist, welche an dem Abstandsexpander angebracht sind. Bei Betrieb des Verbrennungsmotors wird die Seitenleiste in einer Ringrille des Kolbens zurückgehalten, während die Seitenleiste in einem Zylinder entlang mit dem Kolben hin- und herbewegt wird, um eine äußere Oberfläche der Seitenleisten zu veranlassen, auf der inneren Oberfläche des Zylinders zu gleiten. Zur gleichen Zeit erzeugt der Abstandsexpander eine elastische Kraft, um eine Seitenoberfläche der Seitenleiste auf eine radiale Oberfläche der Ringrille und auch eine äußere Oberfläche der Seitenleiste auf die innere Oberfläche des Zylinders zu drücken. Als Ergebnis dienen die äußeren Oberflächen der Seitenleisten dazu, einen exzessiven Betrag eines Schmieröls von einer inneren Oberfläche eines Zylinders in Richtung einer Kurbelkammer abzuschaben, um einen Schmiermittelfilm einer ausreichenden Dicke auf der inneren Oberfläche eines Zylinders zu bilden, und um auch zu verhindern, dass Schmieröl eine Verbrennungskammer unterläuft oder in eine hinaufkriecht.
Gewöhnlich ist der Ölabstreifring bei einem Kolben parallel und unterhalb eines oberen oder zweiten Kolbenringes angebracht, welcher bei dem oberen Abschnitt eines Kolbens angebracht ist, und wobei ein Abstandsexpander des Ölabstreif rings im Allgemeinen dazu bestimmt ist, eine höhere Druckkraft auf eine innere Wand eines Zylinders als jene des oberen oder zweiten Ringes herzustellen, wobei der Ölabstreifring mit einer stärkeren Spannung versehen wird. Da verlangt wurde, dass eine Reibungskraft zwischen Kolbenringen und einer inneren Wand eines Zylinders verringert wird um einen Treibstoffverbrauch zu reduzieren, wurde die Spannung des Abstandsexpanders heute kleiner ausgeführt. Gleichzeitig sind Ölabstreifringe zweckdienlich, um eine nahe Folgefähigkeit bzw. Followability aufzuweisen oder eine Verformung auf eine deformierte innere Oberfläche eines Zylinders während eines Betriebs auszugleichen. Demgemäß ist eine geringere Spannung des Abstandsexpanders für eine geschickte reziproke Bewegung des Kolbens wünschenswert, jedoch kann auf der anderen Seite ein derartiger Abstandsexpander zu einer Zunahme in einem Schmiermittelverbrauch führen, da er eine Folgefähigkeit im Betrieb der Seitenleiste auf einen Zylinder verschlechtert und somit die äußere Oberfläche der Seitenleiste keinen nahen gleitenden Kontakt mit der deformierten inneren Oberfläche eines Zylinders hält. Demgemäß besteht eine Tendenz für einen Bedarfs einer dünneren Ringweite in modernen Ölabstreifringen, welche eine gute Folgefähigkeit von Seitenleisten auf eine innere Oberfläche eines Zylinders unter einer verringerten Spannung eines Abstandsexpanders halten können.
Beispielsweise offenbart die japanische Patenveröffentlichungsnummer 6-272763 eine effiziente Herstellung flacher Drähte eines Hochlegierungsstahls ohne Brüche als Ringmaterialien von Seitenleisten für Ölabstreifringe. Bei einer Herstellung werden Stahldrähte in einen kreisförmigen Querschnitt durch Kaltziehen oder Warmziehen gepresst und anschließend in flache Drähte einer Dicke von weniger als 1 mm durch Kaltwalzen oder Warmwalzen gebildet, so dass der resultierende flache Draht die flachen Seitenoberflächen und tonnenförmigen Oberflächen zwischen den flachen Seitenoberflächen gebildet hat. Die flachen Drähte werden weiter in eine gerollte Form mit großer kreisförmiger Genauigkeit gebildet und in Ringmaterialien mit den tonnenförmigen äußeren und inneren Oberflächen geschnitten, die effektiv für ein Bilden eines Ölfilms einer geeigneten Dicke auf einer inneren Oberfläche eines Zylinders sind.
Auch die japanische Patentveröffentlichungsnummer 2000-320672 zeigt einen kombinierten Ölabstreifring einer dünnen Art eines Dreistücks, welcher eine niedrigere Spannung mit guter Wiederholungs-Performance auf einer unebenen deformierten Zylinderoberfläche erzeugt, um eine luftdichte Eigenschaft zu verbessern. Der kombinierte Ölabstreifring weist einen Abstandsexpander und zwei Seitenleisten auf, die bei dem Abstandsexpander in axial beabstandeter Beziehung zueinander angebracht sind, wobei ein axialer Abstand zwischen äußeren Spitzen der oberen und unteren Seitenleisten kürzer als ein axialer Abstand zwischen imaginären Hauptachsen ist, welche durch den oberen und unteren Seitenleisten verlaufen, um eine Fügeverformung oder eine Folgefähigkeit der Seitenleisten auf eine deformierte innere Oberfläche eines Zylinders im Betrieb zu verbessern, wobei allerdings kein praktischer Effekt auf eine bessere Folgefähigkeit erzeugt wird.
Während eines Aufwärtshubs eines Kolbens im Betrieb erzeugt die äußere Seitenoberfläche der Seitenleiste eine Reibungskraft auf eine innere Oberfläche eines Zylinders in einer umgekehrten Richtung zu der Bewegungsrichtung eines Kolbens, so dass der Ölabstreifring in die Ringrille in Richtung einer Kurbelkammer bewegt wird. Zu diesem Moment befindet sich die untere Seitenleiste in Kontakt mit und in paralleler Beziehung zu einer Bodenoberfläche der Ringrille, und wobei die untere Seitenleiste in Kontakt mit einer inneren Oberfläche eines Zylinders bei einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt der tonnenförmigen äußeren Oberfläche ist, während eine Reibungskraft die obere Seitenleiste in Richtung der Kurbelkammer aufgrund des Abstands zwischen dem Ölabstreifring und einer Ringrille und einer Deformation des Abstandsexpanders neigt. Demgemäß wird die obere Seitenleiste in Kontakt mit der inneren Oberfläche eines Zylinders bei einem oberen Punkt oberhalb eines zentralen Abschnitts in einer Dicke der äußeren Oberfläche gebracht.
Während eines Abwärtshubs eines Kolbens wird der Ölabstreifring in die Ringrille in Richtung einer Verbrennungskammer bewegt, und als Ergebnis befindet sich die obere Seitenleiste in Kontakt mit und in paralleler Beziehung zu einer oberen Oberfläche der Ringrille, und wobei die obere Seitenleiste in Kontakt mit der inneren Oberfläche eines Zylinders bei einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt der tonnenförmigen äußeren Oberfläche ist, während die untere Seitenleiste in Kontakt mit der inneren Oberfläche eines Zylinders bei einem unteren Punkt unterhalb eines zentralen Abschnitts in einer Dicke der äußeren Oberfläche gebracht wird.
Trotzdem kommt die Seitenleiste in Kontakt mit der inneren Oberfläche einer Zylinderdicke der äußeren Oberfläche.
Obwohl die Seitenleiste in Kontakt mit der inneren Oberfläche eines Zylinders unter einer elastischen Kraft eines Abstandsexpanders kommt, wird angenommen, dass die runde äußere Oberfläche der Seitenleiste nicht immer einen Ölfilm einer passenden Dicke auf einer inneren Oberfläche eines Zylinders bei den geneigten und nicht geneigten Zuständen der Seitenleiste erzeugen kann, noch eine ausreichende Menge eines Schmieröls von einer inneren Oberfläche eines Zylinders nach oben und nach unten abkratzt. Insbesondere wenn der Ölabstreifring mit Seitenleisten einer geringeren Spannung zum Reduzieren einer Druckkraft von Seitenleisten auf eine innere Oberfläche eines Zylinders aufgenommen ist, wurde festgestellt, dass der Ölabstreifring einen Ölverbrauch erhöhen wird.
Die US-A-2712971 zeigt eine Seitenleiste für eine Verwendung in einem Ölabstreifring gemäß der Präambel von Anspruch 1. Die bekannte Seitenleiste weist abgeschrägte Randoberflächen auf, die im Querschnitt des Ölabstreifrings gerade sind, wobei die Zwischenoberfläche zwischen den Randoberflächen entweder durch eine zylindrische Fläche oder durch eine Tonnenfläche gebildet wird, welche mit einem Krümmungsradius ausgebildet ist, welcher geringer als der Krümmungsradius für die Randoberflächen ist, welcher aufgrund der geraden Randoberflächen unendlich ist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Seitenleiste bereitzustellen, welche ein Durchführen einer guten Ölsteuerungsfunktion unter einem geringeren Spannungssatz für einen Ölabstreifring ermöglicht. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ölabstreifring bereitzustellen, welcher mit derartigen Seitenleisten unter niedriger Spannung zusammengebaut ist. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Seitenleiste und einen kombinierten Ölabstreifring bereitzustellen, welcher ein Reduzieren eines Verbrauchs eines Schmieröls und eines Treibstoffs in einem Verbrennungsmotor ermöglicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Seitenleiste gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jede der Randoberflächen mit einem Radius gebildet ist, der im Wesentlichen zwischen einem Fünftel bis acht Fünftel der Seitenleistenbreite liegt und wobei die Zwischenoberfläche durch eine Tonnen fläche gebildet ist, die im Wesentlichen einen konstanten Krümmungsradius aufweist, der größer als ein Krümmungsradius der Randoberflächen ist, und wobei die Tonnenfläche eine konvexe Oberfläche bildet, die leicht nach außen von den Verbindungen zwischen der Zwischenoberfläche und Randoberflächen um eine Höhe hervorragt, die gleich oder weniger als ungefähr 0,01 mm beträgt.
Die Randoberfläche der Seitenleiste gemäß der Erfindung wird mit einem geringeren Radius als dem einer tonnenförmigen Oberfläche des Standes der Technik gebildet, die in 1 dargestellt ist, so dass die Randoberfläche leicht auf einem Ölfilm eines Zylinders in dem geneigten Zustand der Seitenleiste in Betrieb laufen kann, und der Seitenleiste ermöglicht, eine gleichförmige gleitende Bewegung auf der inneren Oberfläche des Zylinders durchzuführen. Die Zwischenoberfläche wird mit einem größeren Krümmungsradius als jener der tonnenförmigen Oberfläche des Standes der Technik gebildet, die in 1 dargestellt ist, um effizient Schmieröl auf den Zylinder zu schaben, wenn sich die Seitenleiste in dem nicht geneigten Zustand befindet, wobei dabei ein Schmierölfilm einer notwendigen und minimalen Dicke zwischen der inneren Oberfläche des Zylinders und der Seitenleiste gebildet wird. Auch der größere Krümmungsradius zum Bilden der Zwischenfläche liefert einen größeren Kontaktbereich mit der inneren Oberfläche des Zylinders, um einen Abnützungswiderstand zu verbessern.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung kann mit Bezug auf die detaillierte Beschreibung und den Anspruch abgeleitet werden, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, wobei:
1 eine Querschnittsansicht einer Seitenleiste des Standes der Technik ist.
2 eine Querschnittsansicht einer weiteren Seitenleiste ist, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
3 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der Seitenleiste gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
4 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Seitenleiste gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
5 eine Querschnittsansicht des Ölabstreifrings ist, der mit der Seitenleiste gemäß der vorliegenden Erfindung zusammengesetzt ist.
6 eine Querschnittsansicht des Ölabstreifrings ist, welcher mit den Seitenleisten gemäß der vorliegenden Erfindung zusammengesetzt ist, wenn sich ein Kolben mit dem Ölabstreifring in einem Aufwärtshub befindet.
7 eine Querschnittsansicht des Ölabstreifrings ist, wenn sich der Kolben in einem Abwärtshub befindet.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 dargestellt ist, wurde eine Seitenleiste des Standes der Technik mit einer tonnenförmigen äußeren und inneren Oberfläche 30 umrissen, sogar, falls sie mit einer Oberflächenmodifikation für eine Verbesserung einer Gleitperformance bereitgestellt wurde. Zweckmäßig können die tonnenförmigen Oberflächen 30 zufällig bei einem Rollen von Stahldrähten in einen flachen Abschnitt gebildet werden, um die äußeren und inneren Oberflächen 30 zu veranlassen, sich in eine Tonnenform mit einem im Wesentlichen konstanten Krümmungsradius zu erstrecken.
Wie in 2 dargestellt ist, mit Bezug auf eine weitere Seitenleiste 1, die nicht Teil der Erfindung ist, wird die Seitenleiste in einer Ringform gebildet, welche ihren im allgemeinen rechteckigen Querschnitt aufweist, welcher ein Paar radialer Seitenoberflächen 2a, 2b parallel zueinander, eine äußere Umfangsfläche 3, die zwischen zwei äußeren Umfängen der Seitenoberflächen 2a, 2b gebildet ist, und eine innere Umfangsoberfläche 4 aufweist, welche zwischen zwei inneren Umfängen von Seitenoberflächen 2a, 2b gebildet ist.
Jede der Randoberflächen 5 wird mit einem Radius gebildet, welcher im Wesentlichen gleich einem Fünftel (1/5) bis acht Fünfteln (8/5) der Seitenleistenbreite h₆ beträgt. Eine Zwischenoberfläche 6 wird mit einer Tonnenfläche von im Wesentlichen einem konstanten Krümmungsradius gebildet, welcher größer als ein Krümmungsradius der Randoberflächen 5 ist. Eine axiale Länge einer Zwischenoberfläche 6 liegt in einem Bereich zwischen ungefähr 30% und ungefähr 70% der Seitenleistenbreite h₆.
Nicht jede Randoberfläche 5 kann mit einem Radius gebildet werden, welcher kleiner als ein Fünftel einer Seitenleistenbreite h₆ ist, da eine derartige kleine Krümmung einer Randoberfläche nicht durch ein Presswerkzeug gezogen werden kann, und ein Radius jeder Randoberfläche 5, welcher mehr als acht Fünftel der Seitenleistenbreite h₆ beträgt, kann keinen geeigneten Ölfilm bilden, da der Radius einen scharfen ringförmigen Rand auf einem Grenzabschnitt 6a zwischen jeder Randoberfläche 5 und einer Zwischenoberfläche 6 liefern würde. Wenn eine axiale Länge h₇ einer Zwischenoberfläche 6 geringer als ungefähr 30% der Seitenleistenbreite h₆ ist, erzeugt eine Zwischenoberfläche 6 eine ausreichende Schabefunktion bei Abwärts- und Aufwärtshüben eines Kolbens 12, was in einem erhöhten Ölverbrauch resultiert. Wenn eine axiale Länge h₇ einer Zwischenoberfläche 6 über ungefähr 70% der Seitenleistenbreite h₆ beträgt, kontaktieren Randoberflächen 5 einer oberen Seitenleiste 1 nicht eine innere Oberfläche 17 eines Zylinders 16 während einer Aufwärtsbewegung eines Kolbens 12, obwohl eine Seitenleiste 1 zu dem maximalen Neigungswinkel hochgeneigt ist. Somit wird ein Schmieröl durch eine Zwischenoberfläche 6 oder eine flache Oberfläche in der Nähe der Randoberfläche 5 nach oben geschabt, was in einem erhöhten Ölverbrauch resultiert.
Wie in 5 dargestellt ist, wirkt ein Paar von Seitenleisten 1 mit einem Abstandsexpander 10 zusammen, um einen kombinierten Ölabstreifring 11 zu bilden. Die tonnenförmige Oberfläche 30 wird weiter gerollt oder gedrückt, um die äußere Oberfläche 3 zu bilden, welche ein Paar von Randoberflächen 5 beinhaltet, die mit den benachbarten Seitenoberflächen 2a, 2b verbunden sind, und wobei eine Zwischenoberfläche 6 zwischen den Randoberflächen 5 auf einem inneren oder Zwischenabschnitt der äußeren Oberfläche 3 angeordnet ist. Eine Zwischenoberfläche 6 wird durch eine zylindrische Oberfläche von einem konstanten Radius oder einer leicht konvexen oder gekrümmten Oberfläche mit großem Krümmungsradius gebildet. Randoberflächen 5 sind Überreste einer ausgedehnten oder aufgeblähten tonnenförmigen Oberfläche, welche ursprünglich durch ein Rollen gebildet wird, jedoch werden sie perfekt in gekrümmte Oberflächen eines geringeren Krümmungsradius als dem einer tonnenförmigen Oberfläche 30 zurückgebildet. Wie in einem Querschnitt von 2 dargestellt ist, mit Bezug auf eine Seitenleiste, die nicht Teil der Erfindung ist, wird ein Grenzabschnitt 6a zwischen einer Zwischenoberfläche 6 und jeder Randoberfläche 5 mit einer kontinuierlich gekrümmten Oberfläche von einem einzelnen Bogen oder kombinierten Bögen im Querschnitt gebildet, so dass die gekrümmte Oberfläche beide, Randoberflächen 5 und eine Zwischenoberfläche 6 berührt, um eine gleichmäßige und nicht unterbrochene Verbindungsoberfläche über einem Grenzabschnitt 6a zu definieren. Alternativ kann in dieser Seitenleiste 1 der Grenzabschnitt 6a von einer diskontinuierlichen geringelten (ringed) Linie zwischen nicht so gespitzten Rändern von Rand- und Zwischenoberflächen 5 und 6 sein.
Eine Seitenleistenbreite h₆ kann in einem Bereich zwischen ungefähr 0,3 mm bis ungefähr 0,65 mm liegen, da die Seitenleiste keine ausreichende mechanische Stärke mit einer Breite h₆ einer Seitenleiste von weniger als 0,3 mm aufweist, und eine Breite h₆ einer Seitenleiste über 0,65 mm die Folgefähigkeit des Ölabstreifringes zu einer inneren Oberfläche 17 eines Zylinders 16 unter einer niedrigeren Spannung des Ölabstreifrings verschlechtert, was in einer Zunahme eines Ölverbrauchs resultiert. Ähnlich zu einer äußeren Oberfläche 3, wird eine innere Oberfläche 4 auch durch einen Rollprozess gebildet, um sich radial in einer Tonnenform mit einem Radius aufzublähen oder zu erstrecken, welcher im Wesentlichen eine Hälfte der Seitenleistenbreite h₆ beträgt, und anschließend können die Seitenleisten an dem Abstandsexpander nach dem Rollprozess angebracht werden, ohne weiter eine innere Oberfläche 4 zu bilden. Wie in 4 dargestellt ist, kann jedoch eine Spiegelbildform von ähnlicher Form zu einer äußeren Oberfläche 3 auf eine innere Oberfläche 4 für eine einfache Handhabung gerollter Materialien bei einer Herstellung oder für eine Verhinderung einer fehlerhaften Befestigung gerollter Materialien an einer Wickelmaschine angewandt werden.
Wie in 6 dargestellt ist, werden die Seitenleisten bei einem Abstandsexpander 10 angebracht, um einen Ölabstreifring in einer Ringrille 7 eines Kolbens 12 zusammenzubauen. Eine obere Seitenleiste 1 wird elastisch in Richtung einer oberen radialen Oberfläche 8 einer Ringrille 7 gedrückt und auch in Richtung einer inneren Oberfläche 17 eines Zylinders 16 unter einer elastischen Kraft eines Abstandsexpan ders 10. Eine untere Seitenleiste 1 wird elastisch in Richtung einer bodenradialen Oberfläche 9 einer Ringrille 7 und auch in Richtung einer inneren Oberfläche 17 eines Zylinders 16 unter einer elastischen Kraft eines Abstandsexpanders 10 gedrückt.
In der Seitenleiste 1, welche in 1 dargestellt ist, und welche nicht Teil der Erfindung ist, wird eine Zwischenoberfläche 6 in einer zylindrischen Oberfläche von im Wesentlichen einem konstanten Radius zwischen einem Paar von Randoberflächen 5 mit einer axialen Länge einer Zwischenoberfläche 6 in einem Bereich zwischen ungefähr 30% und ungefähr 70% der Seitenbreite h₆ gebildet. Die Ausführungsform von 3 stellt eine Zwischenoberfläche 6 dar, welche mit einem tonnenförmigen Konvex oder einer leichten Wölbung von ungefähr 0,01 mm ausgebildet ist. Ein Konvex einer Zwischenoberfläche 6 mit einem Vorsprung über 0,01 mm verschlechtert eine Schabefunktion eines Schmieröls durch eine Zwischenoberfläche 6. Eine äußere Oberfläche 3 wird in einem Spiegelbild mit oberen und unteren Randoberflächen 5 symmetrisch zu einer zentralen imaginären Ebene P gebildet, welche durch einen Mittelpunkt einer Zwischenoberfläche 6 verläuft, so dass die Seitenleiste korrekt an einem Abstandsexpander 10 angebracht werden kann, obwohl dieses umgedreht ist.
Während eines Aufwärtshubs eines Kolbens 12 im Betrieb, ist eine äußere Oberfläche 3 einer oberen Seitenleiste 3 in Kontakt mit einer inneren Oberfläche 17 eines Zylinders 16 und eine simultan äußere Oberfläche 3 einer oberen Seitenleiste 1 wird in Richtung einer Kurbelkammer aufgrund einer Reibungskraft bewegt, welche zwischen einer äußeren Oberfläche 3 einer oberen Seitenleiste 1 und einer inneren Oberfläche 17 eines Zylinders 16 und auch aufgrund eines Abstands zwischen einem Ölabstreifring und einer Ringrille 7 und einer Deformation eines Abstandsexpanders 10 gebildet wird, so dass eine obere Seitenoberfläche 2a einer oberen Seitenleiste 1 von einer oberen Oberfläche 8 einer Ringrille 7 gegen eine elastische Kraft eines Abstandsexpanders 10 mit Kraft wegbewegt wird, wie in 6 dargestellt ist. Infolgedessen bewegt sich eine obere Seitenleiste 1 in dem geneigten Zustand, mit der oberen Oberfläche 3 in dem letzten und abgesenkten Zustand nach oben, während nur eine obere Randoberfläche 5 einen gleitenden Kontakt mit einem Zylinder 16 hält. Demgemäß wird eine obere Randoberfläche 5 einer oberen Randleiste 1 in einer Einstellung gehalten, um auf einem Ölfilm auf einem Zylinder 16 leicht zu laufen und dient dazu, einen Ölfilm einer ausreichenden Dicke zwischen einer oberen Randoberfläche 5 und einem Zylinder 16 zu bilden, wobei eine geringere Menge eines Schmieröls durch eine obere Randoberfläche 5 geschabt wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird eine untere Seitenleiste 1 in Kontakt mit einer Bodenoberfläche 9 einer Ringrille 7 ohne neigende Bewegung einer unteren Seitenleiste 1 gehalten, so stark, wie es eine obere Seitenleiste 1 vollführt, und eine untere Seitenleiste 1 ist in Kontakt mit einem Zylinder 16, bei dem im Wesentlichen zentralen Abschnitt einer im allgemeinen flachen Zwischenoberfläche 6, um effizient und effektiv ein Schmieröl auf einen Zylinder 16 zu schaben, und um einen Schmierölfilm einer notwendigen minimalen Dicke herzustellen. Öl, welches durch eine untere Seitenleiste 1 geschabt wird, wird einer Kurbelkammer durch Öffnungen (nicht dargestellt) in einem Abstandsexpander 10 zugeführt und läuft (nicht dargestellt) von einer Ringrille 7 zu einer Kurbelkammer.
Während eines Abwärtshubs eines Kolbens 12 ist eine äußere Oberfläche 3 einer unteren Seitenleiste 1 in Kontakt mit einer inneren Oberfläche 17 eines Zylinders 16 und wird simultan in eine Ringrille 7 in Richtung einer Verbrennungskammer aufgrund einer Reibungskraft bewegt, die zwischen einer äußeren Oberfläche 3 einer unteren Seitenleiste 1 und einer inneren Oberfläche 17 eines Zylinders 16 und auch aufgrund eines Abstands zwischen einem Ölabstreifring und einer Ringrille 7 und einer Deformation eines Abstandsexpanders 10 gebildet wird, so dass eine Bodenseitenoberfläche 2b einer unteren Seitenleiste 1 gewaltsam von einer Bodenoberfläche 9 einer Ringrille 7 gegen eine elastische Kraft eines Abstandsexpanders 10 getrennt wird, wie in 7 dargestellt ist. Infolgedessen bewegt sich eine untere Seitenleiste 1 in dem geneigten Zustand mit einer äußeren Oberfläche 3 in dem letzteren und angehobenen Zustand nach unten, während nur eine untere Randoberfläche 5 einer unteren Seitenleiste 1 einen gleitenden Kontakt mit einem Zylinder 16 hält. Demgemäß wird eine untere Randoberfläche 5 einer unteren Seitenleiste 1 in einer Stellung gehalten, um leicht auf einen Ölfilm zu laufen, und dient dazu, um einen Ölfilm von ausreichender Dicke zwischen einer unteren Randoberfläche 5 und einem Zylinder 16 zu bilden, wobei eine geringere Menge eines Schmieröls durch eine untere Randoberfläche 5 geschabt wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird eine obere Seitenleiste 1 in Kontakt mit einer oberen Oberfläche 8 einer Ringrille 7 ohne eine neigende Bewegung der oberen Seitenleiste 1 gehalten, wie es großteils eine untere Seitenleiste 1 vollführt, und eine obere Seitenleiste 1 ist in Kontakt mit einem Zylinder 16 bei dem im Wesentlichen zentralen Abschnitt einer allgemeinen flachen Zwischenoberfläche 6, um effizient und effektiv ein Schmieröl auf einen Zylinder 16 zu schaben und um einen Schmierölfilm einer notwendigen minimalen Dicke herzustellen. Öl, welches durch eine obere Seitenleiste 1 geschabt wurde, wird zu der Kurbelkammer durch Öffnungen in einem Abstandsexpander 10 befördert und verläuft von einer Ringrille 7 zu einer Kurbelkammer.
Auf diese Weise bewegt sich eine obere oder untere Seitenleiste 1 in eine Ringrille 7 in dem geneigten Zustand von einer oberen Oberfläche 8 oder Bodenoberfläche 9 einer Ringrille 7 während eines Aufwärts- oder Abwärtshubes eines Kolbens 12 weg, um die vorhergehende Randoberfläche 5 einer vorhergehenden Seitenleiste 1 in gleitenden Kontakt mit einem Zylinder 16 über einen Ölfilm für eine gute Folgefähigkeit einer Seitenleiste 1 zu bringen. Simultan schabt eine Zwischenoberfläche 6 der folgenden Seitenleiste 1 eine ausreichende Menge eines Schmieröls von einem Zylinder 16, um einen Schmierölverlust in eine Verbrennungskammer für eine Reduktion eines Ölverbrauches zu beschränken.
Die vorliegende Erfindung kann auf mindestens eine der Seitenleisten angewandt werden, welche in einem kombinierten Ölabstreifring zusammengebaut sind, um Schmieröl zu sparen, wobei es aber selbstverständlich angebracht ist, die vorliegende Erfindung auf beide oder alle Seitenleisten in einem Ölabstreifring anzuwenden und dabei eine komplette Verminderung eines Ölverbrauches zu erzielen. Es ist ebenso wünschenswert, obere und untere Seitenleisten der gleichen Art zu verwenden, um eine fehlerhafte Befestigung von Seitenleisten ohne ihre zusammengebaute Richtung zu verhindern.
Die Erfinder führten Ölverbrauchtests durch, um Effekte der Seitenleisten zu bestätigen, welche das Profil eines Querschnittes aufweisen, wie in 2 dargestellt ist, wobei ein heutiger Motor mit wassergekühlten 4 Verschiebezylindern von 1.800 cm³ verwendet wird, welcher für jeweils 10 Stunden mit 6.000 Umdrehungen pro Minute .WOT (wide open throttle, weit geöffnete Drossel) betrieben wurde. Die Seitenleisten wurden an dem Ölabstreifring zusammengebaut, welcher in 5 dargestellt ist, mit einer Ringbreite h₁ von 2,0 mm und einer Leistenbreite h₆ von 0,3 mm bis 0,5 mm. Ein oberer Ring wurde aus einem martensitischen rostfreien Stahl mit einer nitrierten äußeren Oberfläche 3 hergestellt, und ein zweiter Ring wurde aus einem Gusseisen mit einer verjüngten äußeren Oberfläche hergestellt. Die ersten und zweiten Ringe wurden bei jedem Test ausgetauscht. Alle zusammengebauten Ölabstreifringe hatten den nominellen Durchmesser von 79 mm mit einer Ringbreite h₁ von 2,0 mm. Benutzte Abstandsexpander hatten die axial gewellte Struktur um eine kombinierte Spannung von ungefähr 20 N zu erzeugen. Obere und untere Seitenleisten hatten drei Arten einer Leistenbreite h₆, welche aus 0,3 mm, 0,4 mm und 0,5 mm gewählt wurde. Nachdem Seitenleisten in eine exakt kreisförmige Form gewickelt wurden, wurden äußere Seitenoberflächen 3 umgeben, um eine flache Zwischenoberfläche 6 mit sechs Arten einer Ringbreite h₇ zu bilden: ungefähr 20%, ungefähr 30%, ungefähr 40%, ungefähr 50%, ungefähr 60% und ungefähr 70%. Die folgende Tabelle zeigt die Testergebnisse eines Ölverbrauches: O_c mit einer Planheit: P_r = h₆/h₇, wobei eine Ölverbrauchsrate von Seitenleisten des Standes der Technik als vergleichendes „1" dargestellt ist. Auf ähnliche Weise wurden Seitenleisten mit tonnenförmigen äußeren Oberflächen des Standes der Technik vorbereitet und als Probennummern 1, 8 und 15 getestet, wobei alle eine Planheit P_r von Null aufwiesen.

Die Testergebnisse, die in der Tabelle dargestellt sind, zeigen, dass die kombinierten Ölabstreifringe, welche mit den Seitenleisten der Probennummern 3 bis 7, 10 bis 14 und 17 bis 21 aufgenommen sind, in einem Reduzieren eines Verbrauches eines Schmieröls zu jenen mit Seitenleisten der Probennummern 1, 2, 8, 9, 15 und 16 überlegen sind, und dass ein Verbrauch eines Schmieröls zunimmt, wenn eine Breite h₇ einer Zwischenoberfläche 6 unterhalb von 30% einer Seitenleistenbreite h₆ beträgt. Tabelle

h₆(mm)	No.	P_r(%)	O_c	h₆(mm)	No.	P_r(%)	O_c
0.5	1	0	1	0.4	12	50	0.6
	2	20	1.0		13	60	0.6
	3	30	0.8		14	70	0.7
	4	40	0.7	0.3	15	0	0.75
	5	50	0.7		16	20	0.7
	6	60	0.7		17	30	0.6
	7	70	0.8		18	40	0.5
0.4	8	0	0.9		19	50	0.5
	9	20	0.8		20	60	0.5
	10	30	0.7		21	70	0.6
	11	40	0.6

Wie vorhergehend erwähnt wurde, kann die vorliegende Erfindung dünnere Seitenleisten mit Randoberflächen und einer Zwischenoberfläche bereitstellen, die in Kontakt mit einer inneren Oberfläche eines Zylinders gebracht werden, wenn sich die Seitenleiste in den geneigten und nicht geneigten normalen Zuständen befindet, wobei die folgenden Effekte erzielt werden:

1. Randoberflächen verlaufen leicht auf einem Ölfilm auf einem Zylinder für eine gleichförmige gleitende Bewegung der Seitenleiste;
2. Eine Zwischenoberfläche dient dazu, um einen ausreichenden Betrag eines Schmieröls von dem Zylinder abzuschaben, um einen Ölfilm einer notwendigen und minimalen Dicke auf einem Zylinder zu bilden;
3. Eine Zwischenoberfläche definiert den größeren Kontaktbereich zu einem Zylinder, um einen Abnutzungswiderstand zu verbessern;
4. Die Seitenleiste mit einer kürzeren Breite oder unter einer reduzierten Spannung führt eine Folgefähigkeit auf einer deformierten inneren Oberfläche eines Zylinders im Betrieb gut durch;
5. Die Seitenleiste führt eine Ölsteuerungsfunktion überlegen durch, um einen Öl- und Treibstoffverbrauch durch eine hervorragende Ölabschabefunktion und eine gute Folgefähigkeit auf der Seitenleiste bemerkenswert zu reduzieren; und
6. Die Seitenleiste ist effektiv, um eine Performance von Verbrennungskraftmotoren zu erhöhen.

Claims

Seitenleiste zur Verwendung in einem Ölabstreifring, wobei die Seitenleiste (1) in einer Ringform gebildet ist, die einen im Allgemeinen rechteckigen Querschnitt aufweist, der ein Paar von Seitenoberflächen (2a, 2b) umfasst, die parallel zueinander sind, wobei eine äußere Oberfläche (3) zwischen zwei äußeren Umfängen der Seitenoberflächen (2a, 2b) zum Kontakt mit einer inneren Oberfläche (17) eines Zylinders (16) ausgeformt ist, und wobei eine innere Oberfläche (4) zwischen zwei inneren Umfängen der Seitenoberflächen (2a, 2b) zum Kontakt mit einem Abstandsexpander (10) des Ölabstreifrings ausgeformt ist, wobei die äußere Oberfläche (3) ein Paar von Randoberflächen (5) umfasst, die mit den benachbarten Seitenoberflächen (2a, 2b) verbunden sind, und wobei eine Zwischenoberfläche (6) zwischen den Randoberflächen (5) ausgeformt ist, wobei eine axiale Länge (h₇) der Zwischenoberfläche (6) in einem Bereich zwischen ungefähr 30% und ungefähr 70% der Seitenleistenbreite (h₆) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Randoberflächen (5) mit einem Radius gebildet ist, der im Wesentlichen zwischen einem Fünftel bis acht Fünftel der Seitenleistenbreite (h₆) liegt, und wobei die Zwischenoberfläche (6) durch eine Tonnenfläche gebildet ist, die im Wesentlichen einen konstanten Krümmungsradius aufweist, der größer als ein Krümmungsradius der Randoberflächen (5) ist, und wobei die Tonnenfläche eine konvexe Oberfläche bildet, die leicht nach außen von den Verbindungen zwischen der Zwischenoberfläche (6) und Randoberflächen (5) um eine Höhe hervorragt, die gleich oder weniger als ungefähr 0,01 mm beträgt.
Seitenleiste nach Anspruch 1, wobei die Seitenleistenweite (h₆) in einem Bereich zwischen ungefähr 0,3 mm bis ungefähr 0,65 mm liegt.
Seitenleiste nach Anspruch 1 oder 2, wobei die innere Oberfläche (4) mit einem Krümmungsradius gebildet ist, der ungefähr die Hälfte der Seitenleistenbreite (h₆) beträgt.
Seitenleiste nach Anspruch 1 oder 2, wobei die innere Oberfläche (4) eine Form aufweist, die gleich zu jener der äußeren Oberfläche (3) ist.
Seitenleiste nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei die Randoberflächen (5) mit ausgedehnten Oberflächen gebildet wird, indem die Seitenleiste (1) gerollt wird.
Kombinierter Ölabstreifring, aufweisend einen Abstandsexpander (10) und Seitenleisten (1), die radial durch den Expander (10) nach außen gedrückt werden, wobei die Seitenleisten (1) irgendwelche aus den vorhergehenden Ansprüchen 1 bis 5 sind.