DE68911652T2

DE68911652T2 - Kolben.

Info

Publication number: DE68911652T2
Application number: DE68911652T
Authority: DE
Inventors: Rino Casellato
Original assignee: Borgo Nova SpA
Current assignee: Borgo Nova SpA
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: EP0366983B1; GB8922999D0; GB2224555B; IT8867987A0; GB2224555A; IT1223887B; JPH02176149A; EP0366983A1; DE68911652D1; JP2686328B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kolben, insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, für eine Brennkraftmaschine.
Es ist die übliche Praxis, in einem Kolben für eine Brennkraftmaschine zwei obere Kolbenringe vorzusehen, die eine Gasabdicht-Funktion erfüllen, um ein Durchblasen von Gas am Kolben vorbei zu verhindern, und daneben auch eine Ölabdicht-Funktion übernehmen. Im allgemeinen wird auch noch ein dritter Kolbenring benutzt, der eine Ölabstreif-Funktion übernimmt, um überschüssiges Öl von der Zylinderwand zu entfernen.
Im italienischen Patent Nr. 1187975 derselben Inhaberin ist ein Kolben mit zwei herkömmlichen Kompressions-Kolbenringen und einer Ölabstreifnut beschrieben, in welcher der Ölabstreifring fehlt. Es hat sich herausgestellt, daß solch ein Kolben eine erheblich herabgesetzte Reibung und einen annehmbaren Ölverbrauch aufweist. Es hat sich nun herausgestellt, daß durch Modifikation der zwei Kompressions-Kolbenringe und der Leernut weitere Verbesserungen erreicht werden können, die zu einer Reduzierung des Ölverbrauchs sowie einer Erniedrigung der Gleitreibung und des Kraftstoffverbrauchs führen.
Die zwei oberen Verdichtungskolbenringe schließen allgemein mit der mit ihnen zusammenwirkenden Zylinderwand einen Flächenwinkel von ungefähr 1/2º ein. In der US-A-39 26 166 ist ein Kolben beschrieben, der einen Ring mit einer Arbeitsfläche aufweist, die mit einer zugeordneten Zylinderwand zusammenwirkt und mit dieser einen Winkel von zumindest 1º30' ausbildet. Dieses hilft bei der Ausbildung einer Ölabstreiffähigkeit, um den Ölverbrauch in der Maschine zu begrenzen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung weist ein Kolben für eine Brennkraftmaschine zwei Kolbenringe mit jeweils einer Arbeitsfläche, die mit einer zugeordneten Zylinderwand zusammenwirkt, und unter der untersten Kolbenringnut und mit Abstand von dieser eine Leernut mit zugehörigen Ölablaufkanälen auf und ist dadurch gekennzeichnet, daß beide allgemein radial verlaufenden Seitenflächenwände der Nut mit einer Senkrechten auf die Kolbenachse einen Winkel im Bereich von +/- 1º bis +/- 30º ausbilden, und daß die Arbeitsfläche zumindest des unteren Kolbenrings einen Winkel von wenigstens 1º30' mit der zugeordneten Zylinderwand einschließt.
Die allgemein radial ausgerichteten Seitenflächenwände müssen nicht parallel verlaufen. Es hat sich herausgestellt, daß durch Ausbildung der offenen Nut mit einem Winkel zur Kolbenachse das durch den unteren Kolbenring abgestreifte Öl leichter und wirksamer von der Zylinderwand abgeführt werden kann.
Die Nut kann zugeordnete Ölablaufkanäle aufweisen, wie zum Beispiel Löcher oder Schlitze; die Achse solcher Löcher oder Schlitze kann ihrerseits unter einem Winkel im Bereich von 1º bis 5º relativ zur Senkrechten auf die Kolbenachse angestellt sein.
Die Kolbenfläche in der Nähe der unteren Radialfläche der offenen Nut kann, zum Beispiel durch eine Schräge oder einen Anschlag, zurückgesetzt sein. Bei diesem Absatz geht man davon aus, daß er zum Effekt einer Ausdehnungskammer führt, der ein Einfließen von Öl in die offene Nut und dessen Ableitung von der Zylinderwand unterstützt.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nun Beispiele als reine Erläuterung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen dabei
Figur 1 einen Querschnitt durch den Kolbenringbereich eines Kolbens und von Kolbenringen;
Figur 2 einen Kolbenring mit einer Querschnittsausbildung, welche eine erste Alternative zu der aus Figur 1 bildet;
Figur 3 einen Kolbenring mit einer Querschnittsform, welche eine zweite Alternative zu der aus Figur 1 bildet;
Figur 4 in sehr vergrößerter Darstellung das Wölben, das sich aus den Kolbenringquerschnitten der Figuren 2 und 3 ergibt und
Figur 5 die Ausbildung einer offenen Nut, die zu der in Figur 1 gezeigten eine Alternative bildet und die in Kombination mit Kolbenringen, wie sie in den Figuren 1 bis 4 gezeigt sind, in einem Kolben entsprechend der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Es wird nun auf Figur 1 Bezug genommen, in der ein Kolben allgemein mit 10 bezeichnet ist. Der Kolben weist eine obere Ringnut 12, eine zweite Ringnut 14 und eine untere Leernut 16 auf. In den oberen zwei Nuten sind Kolbenringe 18 bzw. 20 aufgenommen. Die untere Nut 16 weist eine Reihe von Ölablaufkanälen 22 auf, die durch die hintere Axialwand ausgebildet sind. Die Arbeitsflächen 24 und 26 der Ringe 18 und 20, die mit der zugehörigen Zylinderwand 28 zusammenwirken, bilden mit dieser einen Winkel "A" von ungefähr 2º aus.
5Bei Einwirkung des Kolbens 10 auf die Zylinderwand 28 halten die Ringe 18 und 20 Linienkontakt aufgrund des vergrößerten Winkels zwischen den Arbeitsflächen 24 und 26 und der Zylinderwand 28. Ein Linienkontakt verbessert die Ölabführfähigkeit der zwei Ringe und die Gasabdichtfähigkeit zwischen dem Kolbenring und der Zylinderwand. Das durch die Ringe 18 und 20 entfernte Öl läuft an der Kolben-/Zylinderwand nach unten, wird in der Nut 16 gesammelt und wird durch die Ablaufkanäle 22 abgezogen, um zum Maschinensumpf zurückzulaufen.
Es sei nun Bezug genommen auf die Figuren 2 und 3, in denen Kolbenringe mit 30 bezeichnet sind, die am oberen inneren Umfangsrand mit einer Aussparung versehen sein können. In Figur 2 ist die Aussparung als eine Nut 32 und in Figur 3 als eine Schräge 34 gezeigt. Dadurch nehmen die Ringe, wenn sie sich in einem Betrieb anders als unter dem Einfluß der Verbrennungslast befinden, eine leicht gewölbte Ausbildung an, die sehr vergrößert in Figur 4 als Winkel B dargestellt ist. Die Auswölbung fördert die Stabilität des Rings durch Verringerung des Flatterns und verbessert die Ölabstreiffähigkeit der angewinkelten Arbeitsfläche.
Figur 5 zeigt eine abgeänderte Form einer unteren offenen Nut, die allgemein mit 40 bezeichnet ist. Die radialen Seitenflächen 42, 44 der Nut sind, wie gezeigt, nach unten relativ zur Kolbenachse 46 angewinkelt, wobei der Winkel C zwischen der Nut und einer Senkrechten zur Achse 46 negativ ist.
Der Winkel C kann jedoch im Bereich von +/- 1º bis +/- 30º zur Senkrechten zur Kolbenachse 46 liegen. Der Ölablaufkanal 52 kann aus einer Reihe von am Umfang verlaufenden Schlitzen oder aus einer Reihe von Löchern um den Umfang der Kolbennut bestehen. Die Achse 48 der Schlitze und der Löcher 52 kann ihrerseits unter einem Winkel zu einer Normalen auf die Kolbenachse 46 verlaufen, wobei der Winkel im Bereich von +/- 1º bis +/- 5º liegt. In der Nähe der unteren radialen Fläche 44 ist eine Schräge 50 auf der Kolbenumfangsfläche vorhanden. Die Schräge kann durch eine Nut oder jede andere Form einer geeigneten Randaussparung ersetzt werden. Die Wirkung der Schräge oder Nut 50 zeigt sich darin, daß sie eine Ausdehnungskammer ausbildet, damit Öl leichter in die Nut 40 während der Abwärtsbewegung des Kolbens in der Zylinderbohrung abgestreift werden kann. Die Form der in Figur 5 dargestellten offenen Nut bildet in Verbindung mit Kolbenringen, wie sie in den Figuren 1 bis 4 gezeigt werden, einen Kolben entsprechend der vorliegenden Erfindung aus.

Claims

1. Kolben für eine Brennkraftmaschine, der zwei Kolbenringe (18, 20) mit jeweils einer Arbeitsfläche, die mit einer zugeordneten Zylinderwand (28) zusammenwirkt, und unter der untersten Kolbenringnut (14) sowie mit Abstand von dieser eine Leernut (40) mit zugehörigen Ölablaufkanälen (52) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß beide allgemein radial verlaufenden Seitenflächenwände (42, 44) der Nut (40) mit einer Senkrechten auf die Kolbenachse (46) einen Winkel (C) im Bereich von +/- 1º bis +/- 30º ausbilden, und daß die Arbeitsfläche (24, 26) zumindest des unteren Kolbenrings (20) einen Winkel (A) von wenigstens 1º30' mit der zugeordneten Zylinderwand (28) einschließt.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (48) der Kanäle (52) mit einer Senkrechten zur Kolbenachse (46) einen Winkel im Bereich von +/- 1º bis +/- 5º einschließen.

3. Kolben nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verlaufende Kolbenfläche in der Nähe der unteren radial verlaufenden Fläche (44) der Nut (40) über eine Schräge (50) oder eine Nut zurückgesetzt ist.