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Nachgiebiger Kolbenring Die Erfindung betrifft einen nachgiebigen
Kolbenring und hat besonders Bezug auf Kolbenschmierringe.
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Bei der Herstellung von Kolbenschmierringen ist es üblich, eine oder
mehrere Umfangskanten zu bilden, die -das Öl von den Zylinderwänden abstreichen
sollen. Bei gußeisernen Ringen wird zu diesem Zweck die Umfangsfläche gerillt. Derartige
Rillen verstopfen sich jedoch bald durch ansammelnde Kohle, so daß dann die Ringe
ihren Zweck nicht mehr vollkommen erfüllen können. Eine Weiterentwicklung stellt
die Anwendung von Stahlringen dar, besonders sehr dünnen Stahlringen, die zusammen
mit einem Abstands- und einem Spannungsglied verwendet werden. Solche dünnen Ringe
bilden Umfangskanten zum Abstreifen des Öles, und während sie durch Kohlebildung
weniger beeinträchtigt werden, sind sie doch schwierig in den Kolben einzusetzen
und verursachen ungewöhnliche Abnutzung der Zylinderwände, in der ungleichmäßigen
Weise, wie es von geschlitzten Kolbenringen bekannt ist.
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Ebenfalls sind Kolbenringe bekannt, die aus einem gefalteten und zur
Kreisform gebogenen Blechstreifen bestehen, und ;die mit ihrer Stegseite nach außen
in der Kolbennut liegen.
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Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, einen dauerhaften, billig
herzustellenden und doch ein Durchdringen des Öles wirksam verhindernden Kolbenring
zu schaffen, der in der obenerwä'hnten
Weise aus einem Blechstreifen
gebogen ist und nebeneinanderliegende, im wesentlichen durchlaufende Kanten hat.
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Gemäß der Erfindung besitzt der zur Bildung des Ringes benutzte Blechstreifen
abwechselnd von gegenüberliegenden Längsseiten sich erstreckende und sich gegenseitig
überlappende Einschnitte oder Schlitze und ist in seiner Längsachse etwa U-förmig
gefaltet, so :daß in dem so geformten Ring die zwei Längsränder des Blechstreifens
mit ihrer Stirnseite an der Zylinderwand zur Anlage kommen und jeder Längsrand aus
aneinandergereihten, zu denen des anderen Randes versetzt liegenden Segmentteilen
besteht, von denen jedes jeweils reit zwei gegenüberliegenden Segmentteilen .durch
je einen gefalteten Stegteil verbunden ist. Die Schlitze können an den überlappungsstellen
eine verhältnismäßig große Breite haben, wodurch die getrennten Verbindungsteile
an dieser- Stelle :dünne Verbindungsstege werden. Der gefaltete, die Verbindungsteile
bildende Mittelteil des Blechstreifens kann nochmals in umgekehrter Richtung gefaltet
sein. Die Falten derVerbindungsteile :derRandflächen können hierbei zusammengepreßt
sein, wobei der nach dem äußeren Umfang hin liegende Rand der Mittelfalte vom Umfang
des Ringes entfernt liegen kann.
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In ,den Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen,
ist Fig. i eine schaubildliche Darstellung eines Blechstreifenstückes, aus dem der
erfindungsgemäße Ring geformt wird, Fig. 2 eine Ansicht des Blechstreifens nach
einer Bearbeitungsstufe, Fig.3 eine Ansicht des gleichen Blechstreifens nach einer
weiteren Bearbeitungsstufe, Fig. q. und 5 je eine schaubildliche Darstellung eines
Stückes zur Veranschaulichung weiterer Stufen des Werdeganges, Fig. 6 eine Draufsicht
auf einen fertigen Kolbenring, Fi:g.7 eine schaubildliche Ansicht eines etwas anders
geformten Blechstreifens und Fig. 8 eine schaubildliche Ansicht eines Blechstreifens
nach einer etwas verschiedenen Arbeitsstufe; Fig.9 bis 13 veranschaulichen :die
Herstellung einer abweichenden Querschnittsform des Ringes, und .
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Fig. 1q. bis 17 zeigen noch andere Gestaltungsformen des-Kolbenringes.
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Zur Herstellung eines Ringes nach :den Fig. i bis 6 wird ein Blechstreifen
i verwendet, der aus federndem Werkstoff, beispielsweise aus Federstahl; 'einer
Legierung oder anderem Werkstoff bestehen kann. Der Blechstreifen i wird geformt,
um ringbildende Teile zu erhalten, :die aneinanderg ereiht den neuartigen Ringkörper
ergeben. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, sind in .den Streifen Löcher oder Öffnungen
2, gestanzt, die sich von den Kanten her quer erstrecken und Verbindungsstege 3
übriglassen. An den Kanten der Streifen sind zusätzliche Einschnitte :oder Schlitze
q. und 5 gemacht, die jeweils bis in die :entsprechende Öffnung 2 reichen. Wie ersichtlich,
sind die Schlitze 4 der einen Kante gegenüber den Schlitzen 5 der anderen Kante
versetzt angeordnet, so daß Seginentteile oder Randflächenstücke 6 und 7 entstehen,
die gleichfalls an den beiden gegenüberliegenden Kanten :des Streifens versetzt
zueinander liegen. Der so geformte Streifen wird in Längsrichtung gebogen, um ein
U-förmiges oder ähnliches Profil zu erhalten, indem die Segmentteile 6 der einen
Streifenkante von den Segmentteilen 7 der gegenüberliegenden Streifenkante entfernt
liegen, wie beispielsweise Fig. q. zeigt. Hier-, durch wird eine gerade Streifenlänge
erhalten, die ', zu einem ringförmigen Körper gebogen wird, wie in den Fig. 5 und
6 veranschaulicht ist. Der durch Biegen erhaltene Kolbenring wird sodann verschiedenen
Fertigbearbeitungsvorgängen, wie beispielsweise Schleifen u. dgl., unterworfen,
um den in Fig. 6 gezeigten fertigen Ring zu erhalten.
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Der Kolbenring kann mit Bearbeitungsmaschinen, wie beispielsweise
Stanzen, Scheren, Pressen oder Biegemaschinen u. dgl., hergestellt werden.
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Der beschriebene Ringkörper hat ein ringförmiges Traggerüst, das aus
:den gebogenen Stegteilen 3 besteht, die den inneren Umfangsteil des Ringes bilden.
Im gebogenen Zustand des Blechstreifens erstrecken sich .die Öffnungen :2 sowohl
radial wie auch senkrecht .zum Ringkörper, um ein zusammendrückfähiges Steggebilde
zu erhalten.
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Von :dem ringförmigen Traggerüst erstrecken sich die Segmentteile
6 und 7 radial nach außen und liegen aneinander an, um die obere und untere Umfangskante
zu bilden. Jedes der Segmentteile wird von zwei Stegen 3 getragen. Die Schlitze-,
und 5 erstrecken sich bei gefaltetem Streifen radial nach innen und führen zur Bildung
der anliegenden Segmentteile in den beiden erwähnten Umfangsrändern, wobei diese
Segmentteile eine umfangsmäßig zusammendrückbare Lage zueinander einnehmen.
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Die Schlitze 4. in der oberen Ringkante sind gegenüber den Schlitzen
5 in der unteren Ringkante versetzt, so daß nicht berührte Stellen der Zylinderwand
jeweils durch den anderen Ringrand überstrichen werden. Die Schlitze q. und 5 haben
auch abwechselnd eine Verbindung mit den Öffnungen 2, um radiale Kanäle im Ringkörper
zu bilden.
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Der Ringkörper zeichnet sich durch eine neuartige Federung aus, die
durch die Schlitze oder Öffnungen 2, q. und 5 zustande kommt, welche sich überlappen.
Diese Schlitze ermöglichen ein gegenseitiges Verbiegen oder Nachgeben der stehengebliebenen
Zwischenteile. Die federnde Eigenschaft des '\'4'erkstoffes, aus dem der Streifen
besteht, ermöglicht es .diesen Teilen später in ihre ursprüngliche Lage zurückzufedern.
In dem erfindungsgemäßen Kolbenring führt dieses zu einer umfangsmäßigen und radialen
Dehn- und Schrinkfähigkeit.
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Außer dererwä'hntenNach giebigkeit in Umfangs-und radialer Richtung
wird bei dem erfindungsgemäßen Ring eine neuartige axiale Nachgiebigkeit der Umfangsränder
zueinander erhalten. Dies Ergebnis beruht auf der offenen . U-förmigen Gestalt
des
federnden Blechstreifens. Diese Eigenschaft kann dazu ausgenutzt werden, um eine
Anlage des Ringes in der Kolbennut zu erhalten, und dadurch Schlagen des Ringes
in seiner Nut zu verhindern. Auch andere wünschenswerte Ziele kann man hiermit erreichen,
z. B. ein Halten des Ringes in Abdichtungslage an beiden Seiten seiner Nut und während
der gesamten Kolbenbewegung.
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Der Ringkörper nach den Fig. i bis 6 bietet übermäßig lange Abstreifränder
in einem einzigen Kolbenringkörper. DieseRänder liegen voneinander entfernt und
bilden einen Sammelraum, in dem das Öl von den Rändern gesammelt und in den Ölkasten
der Maschine geleitet werden kann. Man fand, daß im wesentlichen ununterbrochene
Umfangsränder, die von den anliegenden Segmentstücken gebildet werden, in wirksamer
Weise den Platz von dünnen geschlitzten Stahlringen od. dgl. einnehmen.
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Die Lagen der aneinandergereihten Segmentstücke bilden neuartige Anlage-
oder Dichtungsflächen, die zu einem zufriedenstellenden Sitz oder :Udichtung des
Ölringes in einerKolbennut führen. Die aus den aneinandergereihten Seginentstücken
",bildeten praktisch uridurchbrochenen Flächen verhüten infolge dir dichtenden Anlage
des Ringes in der Kolbennut :den Durchlaß von Öl zwischen dem Ring und den Wänden
der Kolbennut.
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Unter Betriebsverhältnissen benimmt sich der Ring wie ein fugenloser
Kolbenring, dessen Enden aneinander anliegen. Infolge der Nachgiebigkeit ini Umfang
liegt derRing vollkommen an derZylinderwand an, paßt sich irgendwelchen Unebenheiten
oder abgetragenen Zylinderflächen an und übt an allen Stellen einen im wesentlichen
gleichförmigen Druck aus. Es ist zu bemerken, daß die Delinfäliigkeit des Ringes
ohne Spannungsglieder erhalten wird. die man gewöhnlich hinter den Ring am Boden
der Nut unterbringt. Als Folge hiervon wird ein Schlagen der Ringe weniger weitergeleitet
und die sich aus dem Schlagen der Ringe ergebende Abnutzung wird verringert.
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Während ein besonderer Herstellungsvorgang mit einem Blechstreifen
als Ausgangsstoff beschrieben wurde, besteht nicht die Absicht, die Formgebung des
Ringes auf die Verwendung von flachem Blech zu beschränken. Der Ausgangsstoff selbst
kann im Querschnitt verschieden sein, indem er beispielsweise einen dicken Mittelteil
hat, wie der Streifen 9 in Fig. 7. Solch einen Querschnitt kann man verwenden, um
eine stärkere Stegverbindung zu erhalten, wenn der Streifen in der in den Fig. i
bis d. gezeigten Weise gebogen ist. Den Ringaufbau kann man auch in anderer Weise
ändern, indem man beispielsweise mehrere Blechstreifen verwendet. Die Formgebung
oder das Einschneiden kann man in der in Fig. 8 gezeigten Weise durchführen, gemäß
der Schlitze oder Einschnitte io und ii durchgehend von praktisch gleicher Breite
an Stelle der Öffnungen nach Fig. 2 und 3 abwechselnd angeordnet werden. Man kann
auch zu anderen Änderungen der Öffnungen oder Schlitze greifen, indem man beispielsweise
dieselben diagonal oder winklig im Streifen anordnet. Auch kann das Einschneiden
oder Ausstanzen während anderer Bearbeitungsstufen des Ringes stattfinden, wenn
z. B.- der Streifen bereits gebogen ist entweder zu einer Zwischen-oder endgültigen
Form. Gegebenenfalls kann man im Einklang mit der Erfindung den Schri-eidvorgang
dazu benutzen, um vollständig voneinander getrennte, den Ring bildende Teile zu
erhalten, wobei die einzelnen Teile .dann Stück für Stück auf einem ringförmigen
Tragstück aufgereiht werden.
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In den Fig. 9 bis 17 ist eine Anzahl Ausführungsformen des Ringes
bezeigt. Gemäß den Fig.9 bis 13 wird der Streifen 12 aus federndem Werkstoff etwa
in der aus den Fig. io und ii ersichtlichen Weise bearbeitet, um ein Ausgangsstück
mit Segmentteilen 13 und 1d., Öffnungen 15, Stegverbindungen 16 und Einschnitten
17 und 18 zu erhalten. Der darauffolgende Biegevorgang zur Bildung :der von dem
inneren Traggerüst nach außen ragenden und im Abstand sich befindenden Umfangskanten
kann abgeändert werden, indem die Verbindungsteile nochmals in umgekehrte Richtung
gebogen oder gefaltet werden, wie die Fig. 12 und 13 zeigen. Die gefalteten Stegverbindungen
halten die Segmentteile 13 und 1.4 wieder im Abstand, so daß die Ränder sich gegenüberliegen.
Die gefalteten Stegverbindung-en 16 bilden wieder den inneren Ringrand, der im vorliegenden
Fall aus zwei getrennten Faltlaben besteht. Durch das umgekehrte Einbiegen der Stegverbiridungen
16 wird die Federung des Ringes in senkrechter Richtung vergrößert, wie auch seine
Anlagefähigkeit an den gegenüberliegenden Wänden der Kolbennut, da die verfügbare
Länge der Verbindungsstege vergrößert ist. Weiterhin wird der Querschnitt für den
Öldurchgang vergrößert, der Ring kann eine größere Höhe erhalten und, andere Änderungen
können bewerkstelligt werden, .die die große Anpassungsfähigkeit des aus Blech geformten
Kolbenringes erkennen lassen.
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Fig. 1.1 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Segmentteile
13 und 1.1. dies Ringes zu einem festen Körper zusammengepreßt sind. Der durch die
Mittelfalte gebildete Außenrand kann flache Seiten i9. erhalten, Durch Zusammienpressen
aller Teile wird eine stärkere und Haltbarere Ausführung des Ringes erhalten.
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Die Fig. 15 bis 17 zeigen eine Ausführungsform des Ringes, die oben
und unten Umfangsränder aus den Segmenten 2o und 21 aufweist, sowie Stegteile 22
und Öffnungen 23. Die Öffnungen 23 erstrecken sich hierbei nur über den inneren
Umfangsteil des Ringes. Als Folge hiervon werden im wesentlichen ununterbrochene
Seitenflächen des Ringes gebildet, die oben und unten aus den Segmentteilen bestehen.
Nach Fig. 16 bestehen die Öffnungen nur aus dünnen Schlitzen 26 und -27 in der ganzen
Länge ihrer Ausdehnung im Ring. Die Sehlitze werden durch Einschneiden des Blechstreifens
in der in Fig. 8 veranschaulichten Weise erhalten.
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Durch den erfindungsgemäßen Ring werden die verschiedensten Vorteile
erhalten. Es kommt ein aus einem Stück bestellender Ring zustande, der sich leicht
handhaben und schnell in eine Kolbennut einszetzen läßt. Der Ring besitzt eine neuartige
Dehnfähigkeit
und Zusammendrückbarkeit, weshalb er sich besonders an ausgearbeitete oder ungleichmäßige
Zylinderflächen anpaßt. Es werden auch ,dünne, das Öl abstreifende Kanten erhalten,
ähnlich :den Rändern von einzelnen geschlitzten Stahlringen oder ähnlich geformten
Ölringen. Der gesamte Ring kann aus einem zähen, :dünnen Stahlblech gebildet werden,
von dem man nur verhältnismäßig geringe Mengen braucht, so daß ein leichter, dauerhafter
Ring zustande kommt. Außerdem eignet sich die Wahl des Werkstoffes und der gesamte
Ringaufbau vorzüglich für billige Herstellung, die mit den üblichen Maschinen, wie
Stanzen, Pressen, Scheren und Biegemaschinen, durchgeführt werden kann. Es ist auch
eine verhältnismäßig nur kleine Kapitalsanlage für die Herstellung :derartiger Ringe
erforderlich, wobei die Unterhaltungskosten im. Verhältnis zu den. für die Herstellung
gußeiserner Ringe erforderlichen sehr gering sind.
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Der Ring hat weiter .den Vorzug, einen wirksamen Anpreßdruck an der
Wand zu ergeben. Ohne .die gleichförmige Dehnfähigkeit :des Ringes herabzusetzen,
kann man fast irgendeinen gewünschten Anpreß,druck erhalten, und zudem ist es möglich,
die Dehnfähigkeit bei zufriedenstellendem Anpreß-.druck an der Zylinderwand in weiteren
Grenzen zu halten. Weitere Vorzüge des Ringes bestehen in einer wirksameren Schmierung,
in längerer Lebens-,dauer und in einer wesentlichen Verminderung der Zylinderflächenabnutzung.