DE663604C

DE663604C - Piston ring composed of individual leaflets with a ring spring that presses the leaflets against the cylinder wall

Info

Publication number: DE663604C
Application number: DEW97280D
Authority: DE
Original assignee: WELLWORTHY PISTON RINGS Ltd
Current assignee: WELLWORTHY PISTON RINGS Ltd
Priority date: 1935-10-04
Filing date: 1935-10-04
Publication date: 1938-08-10

Description

Aus einzelnen Blättchen zusammengesetzter Kolbenring mit einer die Blättchen an die Zylinderwandung drückenden Ringfeder Gegenstand der Erfindung ist ein Kolbenring, der aus einzelnen Blättchen zusammengesetzt ist. Kolbenringe dieser Bauart hat man schon zwecks Erzielung eines guten Anpreßdruckes ,an die Zylinderwandung mit ringförmigen Andrückfedern versehen.Piston ring composed of individual leaves with a die Leaflets on the cylinder wall pressing ring spring is the subject of the invention a piston ring that is composed of individual leaflets. Piston rings this The design is already used to achieve a good contact pressure on the cylinder wall provided with ring-shaped pressure springs.

Die Erfindung bezweckt eine bessere Einpassung des Kolbens im Zylinder, als es bisher mit Kolbenringen der geschilderten Bauart möglich war, und eine Verringerung des Durchschlagens der Verbrennungsgase ohne Erhöhung des Verschleißes der Kolbenringe oder der Zylinderwand.The invention aims to better fit the piston in the cylinder, than was previously possible with piston rings of the type described, and a reduction the penetration of the combustion gases without increasing the wear on the piston rings or the cylinder wall.

Diese vorteilhaften Wirkungen werden erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die Kolbenringblättchen aus weichem Stahl mit einer Skleroskophärte von a5 bis 65 bestehen und das Verhältnis der Härte der Ringfeder zur Härte der Blättchen zwischen 1,2 und 3,5 liegt.According to the invention, these advantageous effects are achieved by that the piston ring leaflets are made of soft steel with a scleroscopic hardness of a5 to 65 and the ratio of the hardness of the ring spring to the hardness of the leaflets between 1.2 and 3.5.

Eine besonders günstige Verwirklichung der erfinderischen Erkenntnis wird dann erreicht, wenn die Blättchen eine Skleroskophärte zwischen 40 und 5o aufweisen und damit das Härteverhältnis zwischen Blättchen und Ringfeder zwischen 2 und 3 SklerOskophärte liegt.A particularly favorable implementation of the inventive knowledge is reached when the leaflets have a scleroscopic hardness between 40 and 5o and thus the hardness ratio between the leaflet and the ring spring between 2 and 3 Scleroscopic hardness lies.

Die erwünschte Härte der Blättchen wird erfindungsgemäß am besten erzielt, wenn die Blättchen folgende Zusammensetzung aufweisen: o,15 bis o,25% C, 0,3 bis o,6% Mn, Rest Fe. In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.The desired hardness of the leaflets is best according to the invention achieved when the flakes have the following composition: 0.15 to 0.25% C, 0.3 to 0.6% Mn, the remainder Fe. The invention is illustrated by way of example in the drawings.

Fig. i ist ein Grundrißschnitt durch einen Kolben in einem Zylinder und zeigt einen der Ringe innerhalb der Ringnut. Fig. 2 ist ein vergrößerter Teillängsschnitt auf der Linie II-II der Fig. i. Fig. 3 ist ein vergrößerter Teillängsschnitt durch einen Kolben mit einer abgeänderten Ausführungsform des Ringes. Fig.4 bis 7 veranschaulichen im vergrößerten Querschnitt die dünnen Ringplättchen, deren äußere Kanten verschieden ausgebildet sind. Fig. 8 ist ein Querschnitt in einer Nutenebene und zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.Fig. I is a plan section through a piston in a cylinder and shows one of the rings within the ring groove. Fig. 2 is an enlarged partial longitudinal section on the line II-II of Fig. i. Fig. 3 is an enlarged partial longitudinal section through a piston with a modified embodiment of the ring. Figures 4 to 7 illustrate in the enlarged cross-section the thin ring plates, the outer edges of which are different are trained. Fig. 8 is a cross section in a groove plane and shows a further embodiment of the invention.

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche Teile.The same reference symbols denote the same parts in the figures.

In Fig. i ist der Kolben bei i im Querschnitt abgebildet, und die Ringnut im Kolben ist mit 2 bezeichnet. Ein zweckmäßig aus einem dünnen Streifen bestehendes Unterlegstück 3 zum Einstellen ist auf die Grundfläche der Ringnut 2 gelegt. Natürlich können in einigen Fällen die Unterlegstücke in Fortfall kommen, während in anderen Fällen wieder mehrere benutzt werden können, um die Grundfläche der Ringnut in einen derartigen Abstand zur Zylinderwand zu verlegen, in welchem der gewünschte Druck des Kolbenringes auf die Zylinderwandungen sichergestellt wird. Eine gewellte, ringförmige Andrückfeder 4 aus hartem Stahl oder Gußeisen ist auf die Unterlegstücke in die Ringnut eingesetzt, und diese Feder weist eine Anzahl von Erhöhungen 5 auf, die durch Zwischenteile 6 verbunden sind.In Fig. I, the piston is shown in cross section at i, and the The ring groove in the piston is denoted by 2. One conveniently made from a thin strip The existing shim 3 for setting is on the base of the annular groove 2 placed. Of course, in some cases the washers can be omitted, while in other cases several can be used to cover the base area to lay the annular groove in such a distance to the cylinder wall in which the desired pressure of the piston ring on the cylinder walls is ensured. A corrugated, ring-shaped pressure spring 4 made of hard steel or Cast iron is inserted into the ring groove on the washers, and this spring points a number of elevations 5 which are connected by intermediate parts 6.

Die den Zylinder berührenden Teile des Kolbenringes bestehen aus einer Anzahl von Ringstücken oder Blättchen 7 (Fig. 2) von einer axialen Dicke von ungefähr o,8 min. Diese Blättchen bestehen aus einzelnen flachen, aufgeschnittenen Bändern aus weichem Stahl. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die äußeren Kanten derselben wie bei 8 abgeschrägt. Anstatt daß die Blättchen zur Bildung von ölnuten äußerlich abgeschrägt sind, können einige, wie in Fig. 3 gezeigt, zurückversetzt angeordnet werden. Die Fig. q. bis 7 zeigen weitere Ausführungsfortnen der Abschrägung.The parts of the piston ring that come into contact with the cylinder consist of a Number of ring pieces or leaflets 7 (Fig. 2) of an axial thickness of approximately 0.8 min. These leaflets consist of individual flat, cut ribbons made of soft steel. As shown in Fig. 2, the outer edges are the same as beveled at 8. Instead of the leaflets being bevelled on the outside to form oil grooves some can be set back, as shown in FIG. 3. the Fig. Q. 7 to 7 show further embodiments of the bevel.

Jedes der in den Fig. t und 2 gezeigten Blättchen ist mit einem nach einwärts gerichteten Ansatz ro versehen, der nicht über die benachbarten Erhöhungen 5 herübergleiten kann, wodurch eine drehende Bewegung der Blättchen verhindert wird. Der wellenförmige Ring der Fig. 8 verhindert dadurch eine relative Drehung der Blättchen 7, daß jeder derselben eine Delle r r an seinem inneren Umfang aufweist. Diese Dellen sind so angeordnet, däß, wenn sie axial ausgerichtet sind, die Schlitze z2 in den Blättchen zickzackförmig zueinander stehen. In dieser Lage der Blättchen liegt gerade eine der Erhöhungen 5 des Blättchens in den ausgerichteten Dellen.Each of the leaflets shown in Figs. T and 2 has a trailing edge inwardly directed approach ro provided that does not extend over the adjacent ridges 5 can slide over, thereby preventing the leaflet from rotating. The undulating ring of FIG. 8 thereby prevents relative rotation of the leaflets 7 that each of them has a dent r r on its inner circumference. These dents are arranged so that when they are axially aligned, the slots z2 in the The leaflets are arranged in a zigzag to each other. In this position the leaflet lies straight one of the ridges 5 of the leaflet in the aligned dents.

In Fig. 2 sind die beiden oberen Kolbenringe aus je vier Blättchen 7 zusammengesetzt, und ein einziges Unterlegstück befindet sich hinter der Andruckfeder q..In Fig. 2, the two upper piston rings are each made of four leaflets 7 assembled, and a single washer is located behind the pressure spring q ..

Der untere Ring, der den Ölring der dargestellten Stellung bildet, besteht aus fünf Blättchen 7 im Unterschied von den vier in den beiden oberen Kompressionsringen. Dabei finden zwei Unterlegstücke 3 Verwendung.The lower ring, which forms the oil ring in the position shown, consists of five leaflets 7 in contrast to the four in the two upper compression rings. Two shims 3 are used for this.

Die erfindungsgemäß aus weichem. Stahl bestehenden Blättchen 7 können aus einer Anzahlverschiedener Stahlarten hergestellt werden. Eine besonders geeignete Sorte ist ein Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt von folgender Zusammensetzung: Kohlenstoff o,z 5 °/o bis o,2,50/" Mangan o,3 °/o bis o,61/0 und der Rest Eisen. Eine als sehr günstig befundene Eindrückfeder besteht aus einem hitzebehandelten Band aus legiertem Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt von einer Skleroskophärte von annähernd 76 bis 86 und einer Brinellhärte von annähernd 555 bis 653. Der Kolbenring behält seine Wirksamkeit, solange er aus einer Kombination einer Andruckfeder, die einen stellenweisen Radialdruck ausübt, und einer Reihe von schmalen Blättchen aus Stahl besteht, die wesentlich weicher sind als die Andruckfeder, aber noch gerade stärk genug, um eine Deformation oder Verbiegung zwischen den Druckpunkten der Andrückfeder zu hindern. Aus weichem Stahl bestehende Blättchen, die härter sind als 65 Skleroskophärte und die entweder einen hohen oder niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweisen können, bringen die Gefahr von Kerben mit sich, wenn sie in Verbindung mit einer Andrückfeder in den gewöhnlichen Gußeisenzylindern verwendet werden (gußeiserne Zylinder haben gewöhnlich eine Skieroskophärte zwischen 38 und 50). Blättchen, die weicher als 25 Skleroskop sind, können ihre Form verlieren, wobei sie ein andauerndes Spiel aufweisen und dadurch schlechte Ergebnisse erzielen. Die besten Ergebnisse werden erreicht, wenn die Blättchen 7 eine Skleroskophärte von 4o bis 5o aufweisen. Wenn ihre Skleroskophärte größer als 65 wird, sind sie gänzlich ungeeignet.According to the invention made of soft. Steel sheets 7 can be made from a number of different types of steel. A particularly suitable grade is a steel with a low carbon content of the following composition: carbon 0.25 to 0.250 / "Manganese 0.33 to 0.61 / 0 and the remainder iron. One as The compression spring, which has been found to be very favorable, consists of a heat-treated strip of alloy steel with a high carbon content with a scleroscopic hardness of approximately 76 to 86 and a Brinell hardness of approximately 555 to 653. The piston ring retains its effectiveness as long as it consists of a combination of a compression spring that exerts radial pressure in places and consists of a series of narrow steel blades that are much softer than the pressure spring, but just strong enough to prevent deformation or bending between the pressure points of the pressure spring. Small steel blades that are harder than 65 Scleroscopic hardness, and which can be either high or low in carbon, pose the risk of nicks when in Connection with a pressure spring can be used in the common cast iron cylinders (cast iron cylinders usually have a ski microscope hardness between 38 and 50). Leaflets that are softer than 25 scleroscopes can lose their shape with continued play and give poor results. The best results are achieved when the leaflets 7 have a scleroscopic hardness of 4o to 5o. If their scleroscopic hardness is greater than 65, they are completely unsuitable.

Es ist wichtig, daß die Blättchen eine wesentlich geringere Härte aufweisen als die Andruckfedern. Ein Verhältnis der Skleroskophärte der Andruckfeder zur Skleroskophärte der 'Blättchen von ungefähr z;2 bis 3,5 ergibt befriedigende Ergebnisse, wobei sich die Werte zwischen 2 und 3 besonders bewährt haben.It is important that the leaflets have a much lower hardness have than the pressure springs. A ratio of the scleroscope hardness of the pressure spring to the scleroscopic hardness of the 'leaflets of about z; 2 to 3.5 gives satisfactory Results, whereby the values between 2 and 3 have proven particularly useful.

Wenn sowohl die Blättchen als auch die Andruckfedern hart sind, tritt Verschleiß auf, und zwar ungefähr gleichmäßig auf der Oberflache der Blättchen und der Andruckfeder. Da die Erhöhungen der Andruckfeder mit der inneren Seite der Blättchen verhältnismäßig kleine Berührungsflächen haben, wird die Andruckfeder schnell abgenutzt, da sie sich im Betriebe bewegt. Die Erhöhungen der Wellen werden dünn, und der Andruckring i bricht in einer verhältnismäßig kurzen Zeit.If both the leaflets and the pressure springs are hard, kick Wear on, approximately evenly on the surface of the leaflets and the pressure spring. Because the elevations of the pressure spring with the inner side of the leaflet have relatively small contact surfaces, the pressure spring wears out quickly, because it moves in the company. The ridges of the shafts become thin, and so does the pressure ring i breaks down in a relatively short time.

Bei dem Kolbenring gemäß Erfindung sind daher die Blättchen aus weicherem Stahl als die Andruckfedern, wodurch ein sehr viel geringerer Verschleiß zwischen den aufeinanderarbeitenden Teilen auftritt.In the piston ring according to the invention, therefore, the leaflets are made of a softer material Steel than the pressure springs, which results in much less wear between the interacting parts occurs.

Obgleich die Blättchen 7 zweckmäßig aus einem flachen Bande aus geeignetem Werkstoff hergestellt werden, können sie natürlich auch aus Blechen ausgestanzt oder auf irgendeine andere Art und Weise hergestellt werden. In allen obengenannten Fällen liegen die getrennten Ringe zweckmäßig in dr-r Ringnut mit einem Axialspielräum zwischeneinander von nicht mehr als 0,025 mm, und die Andruckfeder steht zweckmäßig sowohl mit der Grundfläche der Kolbenringnut oder dem Unterlegstück als auch mit den dünnen aufgeschnittenen Ringen in Berührung. Weiterhin ist die axiale Dicke der Ringstücke 7 zu der Breite der Ringnut so abgepaißt, ' daß in der Nut sowohl der Spielraum zwischen den Blättchen als auch zwischen den endständigen Blättchen und den Seiten der Ringnut gerade groß genug ist, daß sich ein Ölfilm zwischen den benachbarten Flächen bilden kann. In der Praxis hat sich ein Spielraum von o,oi mm als ausreichend gezeigt, wäli= rend ein Spielraum von o,o25 mm nicht überschritten werden soll. Das erlaubt eine freie radiale Bewegung der Blättchen, ohne daß das 01 zwischen ihnen herausgequetscht wird.Although the leaflets 7 expediently consist of a flat band of suitable Material, they can of course also be punched out of sheet metal or in any other way. In all of the above In some cases, the separate rings are expediently in three-ring groove with an axial clearance between each other of not more than 0.025 mm, and the pressure spring is appropriate both with the base of the piston ring groove or the washer as well as with the thin cut rings in contact. Furthermore is the axial thickness of the ring pieces 7 so tailored to the width of the ring groove, 'that in the groove both the margin between the leaflets as well as between the terminal ones Leaflet and the sides of the ring groove is just big enough that there is a film of oil can form between the adjacent surfaces. In practice there is some leeway of 0.02 mm has been shown to be sufficient, while a margin of 0.025 mm is not should be exceeded. This allows a free radial movement of the leaflets, without the 01 being squeezed out between them.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Piston ring composed of individual leaves with an annular spring pressing the leaflets against the cylinder wall, characterized in that that the leaflets (7) made of soft steel with a scleroscopic hardness of 25 to 65 consist and the ratio of the hardness of the ring spring (q.) to the hardness of the leaflets (7) is between 1.2 and 3.5.

2. Piston ring according to claim i, characterized in that that the leaflets (7) have a scleroscopic hardness between q.o and 5o and thus the hardness ratio between leaflet (7) and ring spring (q.) between 2 and 3 scleroscopic hardness lies.

3. Piston ring according to claims i and 2, characterized in that the leaflets (7) have the following composition: o, r5 to 0.25 C, o, 3 to o, 60'o Mn, remainder Fe.