DE8514087U1

DE8514087U1 - Kolben für Verbrennungsmotore

Info

Publication number: DE8514087U1
Application number: DE19858514087
Authority: DE
Original assignee: Alcan Aluminiumwerk Nuernberg GmbH
Current assignee: Alcan Aluminiumwerk Nuernberg GmbH
Priority date: 1985-05-10
Filing date: 1985-05-10
Publication date: 1986-07-31

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für Verbrennungs- |

I motore nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. ^m

Die im Kopfbereich (Ringfeld) von Kolben für Verbren- „

nungsmotoren angeordneten Kolbenringe haben neben I

Wärmeableitung und Gleitführung auch noch die beiden

weiteren wesentlichen Aufgaben zu erfüllen, den

Brennraum gegenüber dem Kurbelgehäuse zur Verhinde- | rung des Hindurchtretens von Verbrennungsgasen abzu- | dichten (Kompressionsringe) und das Kurbelgehäuse

gegenüber dem Brennraum zur Begrenzung des öldurch-

trittes entlang der Kolbenlauffläche abzudichten i

(ölabstreifringe). I

um eine gute Abdichtung dex Kolbenringe gegenüber der ' 1

fei

Zylinderlauffläche des Kolbens zu gewährleisten, ist
insbesondere der als unterster Ring angeordnete ölabstreifring in der Regel ein relativ leichter Stahlring, an dessen Innenseite häufig mindestens ein
. Federelement angeordnet ist, z.B. eine spiralförmig
gewickelte, sogenannte Schlauchfeder, durch deren
Expansionskraft der Ring an die Zylinderlauffläche

ic

• t I a ι i

I tilt . I 111

II I · · I ι

I¹IeI* 11,-!IfIIMi

angepreßt wird. Beim Ölabstreifring erlauben ferner radial von außen nach innen führende Schlitze den Durchtritt des von der Lauffläche abgestreiften Öles zum Inneren der ölabstreifnut und von dort über ölrücklaufbohrungen in den Innenraum des Kolbens und zurück ins Kurbelgehäuse.

Leichtbaukolben haben oft ein derart knapp dimensioniertes Ringfeld, daß die Unterflanke der den untersten Ring aufnehmenden Ringnut im Kolben von der Bolzenbohrung bzw. der Einführungsöffnung für den Bolzen unter Umständen auf einer Länge von 15 mm angeschnitten wird. Im Motorbetrieb besteht daher die Gefahr, daß der Ring sich mit seinem Trennschlitz an dieser Stelle verhakt und die dort nach unten nicht mehr abgestützten Stoßenden des Ringes flattern und abbrechen.

Um dies zu vermeiden, hat man bereits verschiedene Maßnahmen vorgesehen, Kolbenringe an einer Verdrehung gegenüber dem Kolben zu hindern. So hat man bei nicnt durch eine Expanderfeder beaufschlagten Kolbenringen Fixierstifte im Kolben verankert, die in den Trennschlitz des Kolbenringes eingreifen (KS-Techn. Handbuch 1967, Seite 209/210). Auch ist es bereits bei Kolbenringen, die durch in die Ringnut zwischen den Kolben und den Kolbenring eingelegte Blattfedern gegen die zylinderlauffläche gedruckt werden, bekannt, die Blattfedern mit in den Trennschlitz des 3"ö Kolbenringes hineinragenden Fixierstiften zu versehen

(DE-PS 823 075). Derartige Fixierstifte haben jedoch . bei festigkeitsmäßig ausreichendem Querschnitt den Nachteil, daß sie sich bei den knappen Platzverhältnissen im Ringfeld von modernen Leichtbaukolben nur

-6-

' schwer unterbringen lassen. Schwerwiegender ist noch,

"■ daß durch derartige Fixierstifte die Kolbenringe

f jegliche Bewegungsfreiheit in Umfangsrichtung verlieren, wodurch die Gefahr einer mangelnden Eigenschmie- \ 5 rung sowie eines örtlichen Fressens entsteht.

Ferner ist es bei einem Kolbenring aus Leichtmetall

) mit einem als Expsndsrfeder dienenden federnden

Sprengring an dar Innenseite des Kolbenringes bekanntgeworden, das eine Ende des Sprengringes nach innen abzubiegen und in eine Bohrung im Kolben ein

greifen zu lassen und das andere Ringende nach außen zu biegen und in den Trennschlitz des Kolbenringes hineinragen zu lassen. Da der Sprengring am Kolbenring nicht verschiebbar ist, besitzt auch in diesem Falle der Kolbenring keinerlei Bewegungsfreiheit in Umfangsrichtung, so daß hier ebenfalls die oben geschilderte Gefahr einer mangelnden Eigenschmierung und des örtlichen Fressens besteht (DE-PS 832 521).

20

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Kolben der eingangs genannten Gattung, bei welchem der Kolbenring an seiner Innenseite eine in Umfangsrichtung verschiebbare Expanderfeder aufweist, Maßnahmen zu treffen, durch welche der Kolbenring

gegen Verdrehen begrenzt gesichert ist, damit er z.B. mit seinem Trennschlitz nicht über die Bolzenbohrung bzw. die Einführungsöffnung für den Bolzen gelangen kann, ohne jedoch seine Bewegungsmöglichkeit in der Ringnut völlig zu verlieren. Diese Maßnahmen für eine begrenzte Verdrehsicherung sollen bei niedrigen Kosten und leichter Montage möglich und auch in engen Ringfeldern anwendbar sein, wobei eine Beeinträchtigung der Dichtwirkung des Kolbenringes vermieden werden soll.

I till ·· II«

Ii I . » I I

t I · · I

. ri ι ι ι ti III

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einem Kolben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß an der Exparderfeder des Kolbenringes eine zur Begrenzung von dessen Drehbarkeit gegenüber dem Kolben dienende Fixiereinrichtung vorgesehen ist, die von zwei an der Expanderfeder angeordneten und an dieser in Umfangsrichtung festgelegten Vorsprüngen gebildet ist, von welchen der eine (erste) Vorsprung in den Ringschlitz hineinragt und der andere (zweite) Vorsprung in eine Bohrung im Kolben eingreift.

Diese erfindungsgemäße Fixiereinrichtung ist in ihrer Herstellung billig und leicht montierbar und gewährleistet eine begrenzte Bewegung des Kolbenringes in Umfangsrichtung. Zwar ist die Expanderfeder durch Eingreifen des letztgenannten Vorsprungs in eine Bohrung im Kolben gegenüber diesem nicht verdrehbar. Dafür ist jedoch eine gewisse Verdrehbarkeit des Kolbenringes gegenüber der Expanderfeder möglich, und zwar so weit es die Beweglichkeit des in den länglichen Ringschlitz eingreifenden Vorsprunges der Expanderfeder in diesen Schlitz erlaubt. Durch diese begrenzte Beweglichkeit des Kolbenringes in ümfangsrichtung am Kolben ist ein Fressen des Ringes an der Zylinderlauffläche weitgehend vermieden und eine Eigenschmierung möglich.

Zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Fixiereinrichtung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 9.

In der Zeichnung ist ein besonders Vorteilhaftes AUiSführungsbeispiel des ei'findungsgemäßen Kolbens dargestellt, das im folgenden näher beschrieben wird:

I I I I

· (Il

fill ι« H₄ >J Si!

till·--- -^

— 8—*

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Kolbenkopf dieses Ausführungsbeispiels in der Ebene des Ölabstreifringes,

Fig. 2 ist ein Teilschnitt durch den Kolben nach Linie II-II in Fig. 1.

Der mit einem Brennraum 1 versehene Kolben 2 trägt in seinem Kopfbereich mehrere über den Kolbenumfang hinausragende Ringe, von welchen der ölabstreifring in der Zeichnung sichtbar ist. Dieser ölabstreifring 3 ist in einer Ringnut 4 im Kolben 2 gelagert und besitzt an seiner der Kolbenachse zugewandten Innenseite eine Ausnehmung 5, in der eine schraubenförinig gewickelte sogenannte Schlauchfeder 6 angeordnet ist. Diese zu einem Ring gebogene Schlauchfeder ist in Fig. 1 im Bereich ihrer einander zugewandten, einen Trennschlitz 7 begrenzenden Enden aufgeschnitten dargestellt.

Die Schlauchfeder drückt aufgrund ihrer Vorspannung den ölabstreifring 3 radial nach auswärts, um diesen dicht an die Zylinderlauffläche des den Kolben aufnehmenden Zylinders anzudrücken. Zu diesem Zweck ist der ölabstreifring 3 ebenfalls an einer Umfangsstelle mit einem Trennschlitz 8 versehen, so daß der Ring durch den Druck der Schlauchfeder in seinem Radius aufgeweitet werden kann.

Der ölabstreifring besitzt über seinen Umfang gleichmäßig verteilte ihn radial von außen nach innen durchsetzende ölschlitze 9, die den Durchtritt des durch den ölabstreifring 3 von der Zylinderlauffläche abgestreiften Öles zum Inneren der Ringnut 4 Und von

tilt* * *

It III« It II··

lit ·1|

I III · ■ I ι I

-9-

dort über ölrücklaufbohrungen 10 im Kolben in dessen Innenraum sowie zurück ins Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors erlauben.

An der Stoßstelle der beiden Enden der Schlauchfeder 6 (Trennstelle 7) ist ±n die Schraubenwindungen der Feder ein Drahtbügel 11 eingesetzt, der die Aufgabe hat, die Schlauchfeder bei ihrer Montage in P.ingform zu halten. Dieser Drahtbügel greift mit einem nach außen abgebogenen Ende 12 in einen der Schlitze 9 des ölabstreifringes 3 ein.

An diesem Drahtbügel ist im Bereich der Trennstelle der Schlauchfeder 6 ein Stift 13 angeordnet, der mit einer öse 14 auf dem Drahtbügel 11 sitzt. Dieser Stift greif praktisch spiellos zwischen den beiden die TrennsteUe 7 der Schlauchfeder 6 begrenzenden Enden dieser Feder hindurch und sitzt mit geringem Spiel in eine der ölrücklaufbohrungen 10 im Kolben.

Auf diese Weise wird die Schlauchfeder 6 in ihrer Lage gegenüber dem Kolben 2 im Rahmen des Spiels des Stiftes 13 in der ölrücklaufbohrung 10 festgelegt. Da der Drahtstift nur in den Grenzen des Abstandes zweier Spiralwindungen der Schlauchfeder 6, zwischen welchen sein nach außen abgebogenes Ende 12 hindurchgreift, gegenüber dieser Feder verschiebbar ist, ist der ölabstreifring 3 in seiner Umfangsbeweglichkeit relativ zum Kolben 2 auf die Länge des Schlitzes 9 dieses Ringes, in welchen das vorgenannte Ende 12 des Drahtbügels hineinragt, begrenzt.

Damit ist es möglich, den Trennschlitz 8 des ölabstreifringes 3 so am Kolbenumfang festzulegen, daß diese bei begrenzter Beweglichkeit in Umfangsrichtung

ti i I I I

nicht an unerwünschte Umfangsstellen des Kolbens beispielsweise an die Stellen der den Kolbenring aufnehmenden Ringnut 4 gelangt, deren eine Flanke z.B. von der Bolzenbohrung bzw. der Einführungsöffnung für den Kolbenbolzen angeschnitten ist.

Es sind selbstverständlich verschiedene Abwandlungen dieses Ausführungsbeispieles im Rahmen der Erfindung möglich. So kann der auf dem Drahtbügel 11 si-zende Stift 13 durch eine Abbiegung auch des zweiten Endes des Drahtbügels ersetzt werden, die solche Länge hat, daß sie aus der Schlauchfeder 6 heraus in die ölrücklaufbohrung 10 hineinragen kann.

Es ist auch eine Ausführung denkbar, bei der die Schlauchfeder 6 selbst an ihren beiden den Trennschlitz 7 begrenzenden Enden nach außen und innen ragende Vorsprünge hat, von welchen der eine in einen der ölschlitze 9 und der andere in eine der ölrücklaufbohrungen 10 eingreift. Diese Vorsprünge können beispielsweise von entsprechend abgebogenen Enden des spiralförmig gewundenen Federdrahtes der Schlauchfeder 6 gebildet sein.

Die Erfindung ist nicht nur auf Ölabstreifringe begrenzt, sondern kann auch bei anderen federunterstützten Kolbenringen Anwendung finden. In allen Fällen besteht das Wesen der Erfindung darin, daß einerseits die den Kolbenring radial aufweitende Expanderfeder durch einen in eine Kolbenbohrung eingreifenden Vorsprung ganz oder in Umfangsrichtung . begrenzt beweglich am Kolben festgehalten ist und daß diese Expanderfeder andererseits mit einem zweiten in eine Bohrung oder in einen Schlitz des Kolbenringes

ι ι ι ι t * *

Γ · ■ · f

ti* * tit

eingreifenden Vorsprung diesen Ring ebenfalls ganz oder in seiner Umfangsrichtung begrenzt gegenüber der Expanderfeder festhält. Es ist also auch möglich, daß der nach außen ragende Vorsprung der Expanderfeder spiellös öder mit nur geringem Spiel in einer entsprechenden Aufnahmebohrung im Kolbenring liegt, während der nach innen gerichtete Vorsprung der Feder

pino hpnr*pn7.l*o RoudoI ι nhliöi t* ί η Mmf anoer-i nhf nnri A=*

durch geben kann, daß er in eine in Kolbenumfangsrichtung entsprechend längliche Bohrung oder Nut im Kolben eingreift.

Claims

Alcan Aluminiumwerk Nürnberg GmbH, 8500 Nürnberg/ BRD

Kolben für Verbrennungsmotore

ansprüche

1. Kolben für Verbrennungsmotore mit einem in einer Ringnut gelagerten Kolbenring, insbesondere ölabstreifring, mit mindestens einem diesen radial durchsetzenden, sich mit seiner Längsausdehnung in Umfangsricht ng erstreckenden Schlitz, z.B. ölschlitz, welcher Ring an einer Stelle seines Umfanges getrennt ist und an seiner der Kolbenachse zugewandten Innenseite eine gegenüber dem Ring in dessen Umfangsrichtung verschiebbare Expanderfeder aufweist, die den Kolbenring radial nach auswärts an die Zylinderlauffläche heranzudrücken sucht, dadurch gekennzeichnet , daß an der Expanderfeder (6) eine zur Begrenzung der Drehbarkeit des Kolbenringes (3) gegenüber dem Kolben

(2) dienende Fixiereinrichtung vorgesehen ist, die von zwei an der Expanderfeder angeordneten und an dieser in Umfangsrichtung festgelegten Vorsprüngen (12,13) gebildet ist, von welchen der eine (erste) Vorsprung (12) in den Ringschlitz (9) hineinragt und der andere (zweite) Vorsprung (13) in eine Bohrung (10) im Kolben eingreift.

-2-

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Expanderfeder (6) die Trennstelle (7) des Kolbenringes (3) übergreift.

3. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Expanderfeder (6) aus einer kreisförmig gebogenen Schlauchfeder (Schraubenfeder) besteht, an deten beiden Enden die in den Ringschlitz (9) bzw. in die Kolbenbohrung (10) eingreifenden Vorsprung 12,13) vorgesehen sind.

4. Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (12,13) an den Enden der Schlauchfeder (6) durch Abbiegungen der Federenden gebildet sind.

5. Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Expanderfeder (6) vorzugsweise im Bereich des von ihren Enden begrenzten Trennschlitzes (7) einen sich in Umfangsrichtung der Feder erstreckenden Bügel (11) oder dergl. hat, wobei die beiden in den Ringschlitz (9) bzw. die Bohrung (10) eingreifenden Vorsprünge (12,13) an diesem Bügel befestigt sind.

6. Kolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ier Bügel (11) oder dgl. innerhalb der Schlauchfeder (6) angeordnet ist und der eine Vorsprung (12) am Drahtbügel radial zwischen zwei Schraubenwindungen der Schlauchfeder hindurch in den Ringschlitz (9) im Kolbenring (3) hineinragt.

7. Kolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (11) ein Drahtbügel ist und die Voüsprünge (12/13) an dem Drahtbügel von abgebogenen Enden des Drahtbügels gebildet sind.

t I

I I I I

I 1 I

• · « f I I

• t t

• · lit

• i ι

• ι

t t ι

Β» Kolben nach den Ansprüchen 5 und 6/ dadurch gekennzeichnet, daß der andere Vorsprung von einem gesonderten Drahtstift (13) gebildet ist, der mit einer öse auf dem Drahtbügel sitzt und zwischen zwei Windungen der Schlauchfeder hindurch in die Kolbenbohrung (10) hineinragt.

9. Kolben nach Anspruch 1- von dessen den Kolbenring aufnehmender Ringnut mindestens eine in den Innenraum des Kolbens mündende ölrücklaufbohrung ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Vorsprung (13) der Fixiereinrichtung in diese ölrücklaufbohrung (10) eingreift.