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Biegsamer Kolbenring Die Erfindung betrifft elastisch biegsame, aus
einem Blechstreifen hergestellte Kolbenringe von U-förmigem Querschnitt, bei denen
zwei zueinander parallele Dichtungsringe vom Umfang her durch Schlitze in eine größere
Anzahl von verhältnismäßig kurzen Randabschnitten unterteilt sind und bei denen
die gegenüberliegenden Randabschnitte durch U-förmig gebogene Querstege elastisch
miteinander verbunden sind. Bei derartigen Kolbenringen werden die Ränder der Blechstreifen
vor dem Umformen zu einem kanalförmigen Streifen geschlitzt, um diesen nachher zu
einem Ring biegen zu können.
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Bei einer bekannten Ausführungsform sind die Randabschnitte der beiden
parallelen Dichtungsringe so gegeneinander versetzt angeordnet, daß die Schlitze
zwischen den Abschnitten des einen Ringes den Mittelpunkten der Randabschnitte des
, anderen Ringes gegenüberliegen. Ferner gehen von jedem Randabschnitt zwei Stege
aus, von denen jeder mit einem von zwei benachbarten Randabschnitten der anderen
Seite verbunden ist. Beim Umformen der Blechstreifen werden nur die mittleren Teile
dieser Stege abgebogen, so daß die Enden der Stege in der Ebene der Dichtungsringe
verbleiben.
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Die beim Spannen oder Zusammendrücken der Kolbenringe auftretenden
Durchbiegungen. oder Ausbuchtungen müssen von den verhältnismäßig schwachen Stegen
aufgenommen werden, so daß ein Verbiegen der beiden Dichtungsringe nicht ausreichend
verhindert werden kann.
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Auch die Kolbenringe gemäß der Erfindung entsprechen im allgemeinen
dieser bekannten Ausführungsform. Sie unterscheiden sich jedoch von diesen dadurch,
daß zwischen den Verbindungsstegen
Streben vorgesehen sind, die
abwechselnd von den mittleren Teilecu der gegenüberliegenden Randabschnitte ausgehen
und mit diesen verbunden sind und die den Raum zwischen den Dichtungsringen von
den, sich axial erstreckenden Teilen der Streben radial nach außen überbrücken und
deren freie Enden: sich gegen die Enden der gegenüberliegenden Randabschnitte abstützen.
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Dadurch werden Durchbiegungen und Ausbuchtungen beim Spannen öder
Zusammendrücken der Kolbenringe wirkungsvoll vermieden, ohne dadurch die Biegsamkeit
der Kolbenringe zu verringern. Weil die Enden der Randabschnitte gegen die Enden
der Streben anliegen, können sich die Randabschnitte nicht gegeneinander in axialer
Richtung verschieben. Die Dichtungsringe legen sich an allen Punkten dicht gegen
die Zylinderwand, selbst wenn infolge von Abnutzung Materialabweichungen in der
Zylinderbohrung auftreten.
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Bei einer Ausführung der Erfindung werden aus den ausgeschnittenen
oder ausgestanzten Blechstreifen keine Materialstücke entfernt. Bei einer anderen
Ausführung werden aus - den Streifen an den Enden der die Streben bildenden Streifen
kleine Stücke ausgeschnitten, so daß sich die Strebens quer über den Kanal des fertigen.
Ringes erstrecken. Bei der Ausführungsart der Erfindung, bei der keine Materialstücke
aus den Blechstreifen ausgestanzt werden, werden die Streben nach einer Kurve gebogen,
die sich von den Rändern, denen sie zugeordnet sind, diagonal bis zu einer Höhe
zwischen den Enden der gegenüberliegenden Randabschnitte erstreckt und von: da axial
quer über den verbleibenden Teil des Ka=nals bis zur engen Berührung mit den Randabschnitten.
Bei der anderen Ausführungsart, bei der Materialstücke aus den Streifen ausgeschnittene
werden, werden die Streben im rechten Winkel zu den Rändern abgebogen, denen sie
zugeordnet sind, und von da axial quer über den Kanal bis zum gegenüberliegenden
Rand. Bei beiden Ausführungen überbrücken die freien Kanten der Streben zwei benachbarte
Randabschnitte. In den Zeichnungen ist Fig. i eine Draufsicht auf eine Ausführung
des Kolbenringes gemäß der Erfindung; Fig.2 ist eine teilweise Draufsicht auf einen
ausgestanzten oder ausgeschnittenen Metallstreifen, der einen Rohling zum Formen
des Ringes nach Fig. i darstellt; Fig. 3 ist eine teilweise perspektivische Ansicht
eines Kanalstreifens, der aus dem Rohling in der Fertigung des Ringes nach Fig.
2 gebildet ist; Fig. 4. ist eine Queransicht des Streifens nach Fig. 3 ; Fig.5 ist
eine schematische Ansicht, die das Walzen der Seitenwand des Kanalstreifens in keilförmig
verjüngte Form zeigt; Fig. 6 ist eine Teildraufsicht auf den gewalzten Streifen;
Fig.7 ist eine Teildraufsicht des gewalzten Streifens nach Fig.6, nachdem er in
die kreisförmige Gestalt des fertigen; Kolbenringes umgeformt ist; Fig. 8 ist ein
vertikaler Teilquerschnitt durch einen Kolben nebst Zylinder, der den Kolbenring
gemäß der Erfindung in der Ölringnut des Kolbens darstellt; Fig, 9 ist eine Draufsicht
auf eine andere Ausführung des Kolbenringes gemäß der Erfindung; Fig. fo ist eine
Teilansicht eines ausgestanzten Streifens, der einen, Rohling zur Herstellung des
abgeänderten Kolbenringes nach Fig.9 darstellt; Fig. i i ist eine abgebrochene perspektivische
Ansicht eines aus dem Rohling nach Fig. fo gebildeten Kanalstreifens zur Herstellung
des Ringes nach Fig. 9; Fig. 12 ist ein Querschnitt des Kanalstreifens nach Fig.
i i ; Fig. 13 ist ein Teilquerschnitt eines Kolbens mit Zylinder mit dem Kolbenring
mach Fig. 9 in der Ölringnut des Kolbens.
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Der Kolbenring der Fig. i ist aus einem flachen Streifen von ungehärtetem
Federmetall durch Schneiden oder Stanzen von Querschlitzen 12 von den gegenüberliegen=den
Kanten aus nach innen zu hergestellt. Die Schlitze 12 sind an den gegenüberliegenden
Kanten des Streifens abwechselnd angebracht, so daß die Schlitze auf der einen Seite
zwischen den Schlitzen auf der anderen Seite liegen. Jeder Schlitz 12 erstreckt
sich von der Kante des Streifens nach innen bis zu einem sich längs erstreckenden
Schlitz oder Schnitt 13. Die Schlitze 13 werden in der Mitte von den Schlitzen i2
geschnitten und erstrecken sich der Länge nach bis zu parallelen Querschlitzen 1q..
Die Schlitze 14 enden, fluchtend mit den angrenzenden Schlitzen 13, an dem gegenüberliegenden
Rand des Streifens. Der Rohling i i erhält dadurch eine Reihe von sich längs erstreckenden
Randabschnitten 15 entlang der einen Kante und eine ähnliche Reihe 16 an der anderen
Kante des Streifens. Die Randabschnitte 15 und 16 sind jedoch in der Weise quer
gestaffelt, daß die Mittelpunkte der Randabschnitte auf der einen Seite mit den
Enden der Randabschnitte auf der anderen Seite ausgerichtet sind. Die Randabschnitte
15 und 16 sind durch im Abstand angeordnete parallele Querstege 17 verbunden, die
zwischen Streifen i8 mit drei freien Seiten liegen und durch ein verbindendes Ende
an den Mittelpunkten der Längsabschnitte 15 und 16. Ein Streifen 18 ist mit einem
Abschnitt 15 verbunden, während der benachbarte Streifen mit dem gegenüberliegenden
Abschnitt 16 verbunden ist.
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Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der Rohling i i zu eitlem kanalartigen
Streifen i9 gebogen, dessen gegenüberliegende Seiten die Randabschnitte 15 und 16
bilden, die durch die Stege 17 verbunden sind. Diese Stege sind entlang der gestrichelten
Linie x-x des Rohlings gebogen, so daB die Endteile der Stege in der gleichen Ebene
liegen wie die Randabschnitte, während die mittlerem Teile der Stege im rechten
Winkel zu den Randabschnitten angeordnet sind.
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Die zwischen den Stegen 17 liegenden Streifen 18 sind in einem Abstand
von ihren Verbindungsenden abgebogen und von da in den Kanal des
Streifens,
um diesen zu überbrücken.. Ihre freien Enden stoßen gegen die gegenüberliegenden
Randabschnitte, um die Schnitte oder Schlitze 12 zwischen den Segmenten zu überbrücken.
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Daher wird jeder Steg 17, wie Fig. 3 zeigt, in derselben Ebene wie
die durch die Randabschnitte 15 und 16 gebildeten Kanalwände einen Schenkelteil
1711 haben und rechtwinklig zu den Seitenwänden einen: mittleren Schenkelteil oder
einen Verbindungssteg 17b. Wenn die Streifen 18 zur Bildung der Verstrebungen abgelenkt
sind, werden sie abgerundete Schenkelteile 18 haben, die sich von den mit den Randabschnitten
verbundenen Enden in gleicher Ebene mit den Querschenkeln i7 b der Stege erstrecken,
und zwar etwas innerhalb der Endteile 17a der Stege. Die gekrümmten Teile 18a der
Streifen reichen bis zu den diagonal verlaufenden mittleren Teilen im Kanal, und
diese diagonalen Teile enden in Endteilen i8c irn rechten Winkel zu den Seitenabschnitten
15 und 16. Diese freien Enden i8c liegen innerhalb der äußeren Kanten der Randabschnitte
15 und 16 außerhalb der inneren Kanten dieser Randabschnitte.
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Der Kanalstreifen i9 nach den Fig. 3 und 4 wird, wie in. Fig.5 dargestellt,
gewalzt, um die Randabschnitte 15 und 16 zwecks keilförmiger Umformung zu verjüngen.
Wie in Fig. 5 gezeigt, nimmt der Streifen i9 den verjüngten, Umfang einer Dornscheibe
2o im äußeren Ende des Kanals bis zu einer Tiefe auf, die durch die Streben 18 im
Kanal begrenzt ist. Auf die äußeren Seiten des Streifens wirken Druckrollen 21 zusammen
mit der Dornscheibe, um die Randsegmente 15 und 16 keilförmig umzugestalten, wobei
das Metall seitlich fließt und keilförmige Ränder herstellt, die sich bis zu dünnen
Rändern 22 und 23 verjüngen. Wie in Fig. 6 gezeigt, entstehen zwischen den verjüngten
Randsegmenten V-förmige Zwischenräume, da die Randabschnitte wie ein Schlußstein
oder keilförmig umgeformt werden, so daß die breitesten Enden an den Kanten liegen.
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Wie in Fig. 7 gezeigt, wird der Streifen in eine Ringform gebogen,
um die Gestalt des fertigen Kolbenringes nach Fig. io herzustellen. Dieser fertige
Kolbenring hat radiale Lücken 25 von im wesentlichen gleicher Breite zwischen den
verjüngten. Rändern 15 und 16 und offene Zwischenräume 26 an den inneren Enden der
Lücken zwischen den Stegen. Die Ränder 15 und 16 sind zwischen den Stegen, mit den
Versteifungsstreben zusammenhängend verbunden und sind dadurch gegen Verbiegen und
Ausbuchtungen verstärkt, wenn der Ring gespannt oller zusammengedrückt wird. Die
freien Enden der Streben liegen gegen die Enden der Randabschnitte an jeder Seite
der Lücken 25 an und überdecken dadurch die benachbarten Ränder, um die Sägezahnwirkung
entlang der Seiten des Ringes zu verringern.
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Nach denn Biegen des Streifens in Ringform, wie in Fig.7 dargestellt,
wird der fertige Ring gehärtet und angelassen, um die gewünschte Federeigenschaft
zu erzeugen. Wie in Fig.8 gezeigt, paßt der Ring io in die Ölnut 27 eines Kolbens
28, um an der Zylinderwand 29 mit den schabenden Kanten 22 und 23 einzuwirken, während
der Alfluß des öls aus dem abgegrenzten Kanal 30 nach Öllöchern 31 durch
den offenen Zwischenraum 26 vor sich geht. Wie dargestellt, verstärken die Streben
18 die Ränder 15 und 16 und verleihen dem Ganzen die verlangte zusätzliche Steifigkeit,
ohne die Biegsamkeit des Ringes zu beeinträchtigen:. Der Ringkarin' sich im Umfang
ausdehnen und wird unter Druck gesetzt, so da,ß er 11,n allen Stellen mit dem Zylinder
29 in enge Berührung kommt. Da der Ring biegsam ist, wird der Preßdruck gleichförmig
ausfallen, und der Ring wird sich leicht der Zylinderform anpassen, um die Entstehung
von Spielraum zu verhindern, wenn sich der Zylinder abnutzt und seine Form verliert.
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Der abgeänderte Ring 4o nach Fig. 9 wird von einem in Fig. io dargestellten
Rohling 41 hergestellt. Dieser Rohling wird ausgeschnitten oder ausgestanzt, um
die Schlitze 42 zu bilden, die sich von den Längskanten nach innen erstrecken, und
zwar in derselben Weise wie die Schlitze des Rohlings i i. Die Schlitze 42 erstrecken
sich bis zu ausgestanzten Teilen 43 und halbieren die Querlinien dieser ausgestanzten
Teile. Die Seitenränder der ausgestanzten Stellen verlaufen quer über den Streifen
und gehen in parallele Schlitze 44 .über, die sich über die inneren Enden der benachbarten
Schlitze 42 erstrecken. Der entstehende ausgestanzte Rohling 41 hat daher Randabschnitte
45 entlang einer seiner Längskanten. und ähnliche Randabschnitte 46 entlang seiner
anderen Längskante. Die Randabschnitte 45 und 46 sind in der Weise gestaffelt, daß
die Mittelpunkte der Abschnitte 45 mit den Enden der Abschnitte 46 quer ausgerichtet
sind. Stege 47 verbinden die Abschnitte 45 und 46 und sind durch die Streifen 48
und die ausgestanzten Löcher 43 voneinander getrennt. Die Streifen 48 sind mit den
Mittelpunkten der Abschnitte 45 und 46 außerhalb der inneren Enden, dieser Abschnitte
vollständig verbunden.
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Der Rohling 41 wird geflogen, um den Kanalstreifen 49 der Fig. i i
und 12 durch Abbiegen des Rohlings entlang der Linien y-y und durch Ab-
biegen
der Streifen entlang der Linie y-y herzustellen. Der Streifen 49 hat auf diese Weise
Seitenwände, die aus den Randabschnitten 45 und 46 und aus den Schenkelteilen 47,1
der Stege 47 bestehen. Die Streifen 48 haben abgerundete Teile 48a, die sich von
den inneren Enden der Randabschnitte 45 und 46 bis zu flachen Schenkeln 48b erstrecken,
die den Kanal überspannen und freie Enden aufweisen, die gegen die inneren Flächen
der gegenüberliegenden Randabschnitte an den Schnitten 42 zwischen den. Abschnitten
anliegen. Die freien Enden der Glieder 48 überspannen daher die von den. Schnitten
42 entstehenden Lücken.
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Die entstandenen Streifen 49 haben daher einen Kanal mit Seitenwandabschnntten,
die durch Überbrückungsstege verbunden und durch Streben verstärkt sind, die in
einer Ebene radial außerhalb der Stege liegen und mit den Stegen. abwechseln:
Zwischen
den; Stegen sind unter den Stützen q.8 Lücken 5o vorgesehen. Da diese Streben mit
den Randabschnitten zwischen den Stegen zusammenhängend verbunden sind, verstärken
sie die Randabschnitte gegen. Verbiegungen und Ausbuchtungen, wenn der Ring gespannt
oder zusammengedrückt wird, und drücken zugleich gegen die gegenüberliegenden Randabschnitte,
um Verbiegen der Seitenwände des Ringes zu verhindern, während die Ausrichtung der
Abschnitte aufrechterhalten wird, und verhüten dadurch die Sägezahnwirkung (sa,v-tooth
effect) zwischen benachbarten Abschnitten.
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Die Randabschnitte q.5 und 46 werden in der gleichen Weise, wie in
Fig. 5 dargestellt, verjüngt, um die Keilform gemäß Fig. 5 herzustellen, so daß
der fertige Ring 4.o radiale Lücken 51 von im wesentlichen der gleichen Breite zwischen
den Abschnitten hat, um eine radiale Zusammenpressung des Ringes hervorzurufen.
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Wie in Fig. 13 dargestellt, hat der Ring, der in die Ölnut 52 eines
Kolbens einsgesetzt wird, abstreifende Kanten 55 und 56, die an der Zylinderwand
in parallelen Ebenen arbeiten, und der begrenzte Kanal 57 zwischen diesen
abstreifenden Kanten 55 und 56 wird freien: Zugang durch die Lücken 5o zwischen
den Stegen zum Ölablußloch 58 des Kolbens haben. Die Verstärkungsstreben 48 werden
die Randabschnitte 45 und 46 verstärken, ohne die Biegsamkeit des Ringes zu beeinträchtigen.
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Aus der vorstehenden Beschreibung dürfte deshalb ersichtlich sein,
daß die Erfindung einen biegsamen Blechkolbenring mit einem durch Streben versteiften
Kanal schafft, der die gleiche Biegsamkeit aufweist wie ähnlich nicht mit Streben
ausgerüstete Ringe.
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ES ist verständlich, daß Abänderungen und Abweichungen ausführbar
sind, ohne von dem Umfang des neuen Erfindungsgedankens abzuweichen.