DE10322032B3

DE10322032B3 - Kompressionskolbenring

Info

Publication number: DE10322032B3
Application number: DE2003122032
Authority: DE
Inventors: Jakob Dipl.-Ing. Schönen
Original assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-05-17

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Kompressionskolbenring für Kolben von Brennkraftmaschinen, mit einer eine Nut aufweisenden Lauffläche, einer inneren Umfangsfläche, dazwischen verlaufenden oberen und unteren Flanken sowie einem durch einen Schlitz gebildeten Stoß, wobei die Nut in der Lauffläche im Bereich des Stoßes unterbrochen ist, die Nut mit einer in Richtung der oberen Flanke verlaufenden Hinterschneidung versehen ist, die Lauffläche mit einer gekrümmten Kontur versehen ist und im Bereich der inneren Umfangsfläche eine warmfeste Schlauchfeder angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressionskolbenring für Kolben von Brennkraftmaschinen oder Verdichtern, mit einer eine Nut aufweisenden Lauffläche einer inneren Umfangsfläche, dazwischen verlaufenden oberen und unteren Flanken sowie einem durch einen Schlitz gebildeten Stoß.

Die DE 19755425 C2 offenbart einen Ölabstreifkolbenring mit einer durchgehenden Nut auf der Laufflächenseite. Der als Ölring ausgelegte Kolbenring weist keine ballige Lauffläche auf. Eine ähnliche Konstruktion ist auch der US 6675762 B2 zu entnehmen. Aus der DE 10044241 A1 ist ein Kolbenring zu entnehmen der ebenfalls keine ballige Lauffläche aufweist und der darüberhinaus nicht federbelastet ist. Die DE 19939002 C1 zeigt einen balligen Kolbenring der ebenfalls keine Feder aufweist. Darüber hinaus ist die Nut auf der Laufflächenseite durchgehend.

Durch die DE 101 17 164 A1 ist eine Kolbenringanordnung für Kolben von Hubkolbenmaschinen bekannt geworden, umfassend einen in einer Nut des Kolbens angeordneten Ölabstreifring, der von einem auf den Ringinnenumfang radial nach außen wirkenden Federelement beaufschlagt ist und dem ferner eine das abgestreifte Öl aufnehmende Ausnehmung im Kolben zugeordnet ist. Der Ölabstreifring ist ein gegen Verschleiß geschützt ausgebildeter Leichtmetallring, der ein Höhen-/Breitenverhältnis von H : B > 1 aufweist. Der Leichtmetall-Ölabstreifring ist als Einstegring in der Ausführung eines Minuten- bzw. Nasen-Minutenringes gestaltet. Der Ölabstreifring findet in Verbindung mit einem Kompressionsring Verwendung bei einem Zweiringkolben einer Brennkraftmaschine.

Der DE 199 44 453 C1 ist ein Kolbenring für die erste Nut eines Kolbenrings einer Brennkraftmaschine zu entnehmen, der eine ballige Lauffläche aufweist, in der eine Nut angeordnet ist, die an den Stoßenden unterbrochen ist. Im Bereich der inneren Umfangsfläche ist eine Querschnittsstörung vorgesehen, die dergestalt ausgebildet ist, dass der Kolbenring im Einbauzustand nicht vertwistet.

Vielfach werden Kolben von Brennkraftmaschinen mit einer Kolbenringkombination bestückt, die aus einem ersten und zweiten Kompressionsring und einem sogenannten Ölabstreifkolbenring besteht. Maßnahmen, die darauf abzielen, den Ölabstreifeffekt zu verbessern, werden vielfach nur bei Ringen der zweiten oder dritten Nut vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kompressionskolbenring für Kolben von Brennkraftmaschinen dahingehend weiterzubilden, dass eine verbesserte Kombination mehrerer Funktionen wie reduzierter Ölverbrauch, reduziertes Blowby sowie reduzierte Masse in einem Einzelring, realisiert werden kann, wodurch sich auch reduzierte Bauhöhen und Massen der zum Einsatz gelangenden Kolben und Kurbelgehäuse ergeben.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:
die Nut in der Lauffläche ist im Bereich des Stoßes unterbrochen,
die Nut ist mit einer in Richtung der oberen Flanke verlaufenden Hinterschneidung versehen, die Lauffläche ist mit einer gekrümmten Kontur versehen und im Bereich der inneren Umfangsfläche ist eine warmfeste Schlauchfeder angeordnet.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Infolge dieser Merkmalskombination wird ein Kombinationskolbenring geschaffen, der die Funktionen eines Kompressionsringes mit denen eines Ölabstreifringes in einem Einzelring realisiert, wobei der dem Brennraum zugekehrte obere Bereich der Lauffläche als Kompressionsteil und der untere Teil der Lauffläche als Ölabstreifteil fungiert.

Der erfindungsgemäße Kompressionskolbenring kann in Abhängigkeit des Gegenlaufpartners (Zylinder/Zylinderlaufbuchse) mit einer Beschichtung versehen werden, z.B. CKS, Nitrierung, Plasma oder dergleichen.

Durch gezielte Querschnittsstörung im Bereich der inneren Umfangsfläche wird der Kolbenring mit geringstem Twistwinkel ausgelegt.

Die Querschnittsstörung kann auch durch eine Kombination der folgenden Merkmale herbeigeführt werden:
axial versetzte Federnut;
Beschichtung bei erforderlicher Kammerung;
leicht radial reduzierte Unterflanke;
Innenwinkel.

Die Hinterschneidung im Bereich der Lauffläche ist vorteilhafterweise größer als 0° und wird – einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß – zwischen 5 und 30°, beispielsweise durch Fräsen, erzeugt.

Zur Beherrschung der im brennraumseitigen Bereich eingesetzten Schlauchfeder ist selbige warmfest ausgebildet, d.h. sie ist für Temperaturen auch oberhalb von 300°C einsetzbar und erfüllt somit die Warmsetzverluste einer normalen Schlauchfeder.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
1 Prinzipskizze eines Einringkolbens, beinhaltend einen erfindungsgemäßen Kompressionskolbenring;
2 Schnitt durch den Kolbenring gemäß 1 in verschiedenen Ansichten.
3 Schnitt gemäß Schnittlinie III-III aus 2
1 zeigt als Prinzipskizze einen sogenannten Einringkolben 1, der mit einer einzelnen Nut 2 zur Aufnahme eines kombinierten Kompressions-/Ölabstreifkolbenringes 3 vorgesehen ist. Der Kolbenring 3 wirkt mit einer warmfesten Schlauchfeder 4 zusammen, die, bezogen auf die axiale Bauhöhe des Kolbenringes 3, in einer axial versetzten Federnut 5 angeordnet ist.
2 zeigt als Prinzipskizze den in 1 dargestellten Kompressionskolbenring 3 in der Ansicht auf die ballige Lauffläche (6) und den Stoßbereich (12). 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Kolbenringes 3 im Querschnitt gemäß Schnittlinie 2. Der Kolbenring 3 beinhaltet eine ballig ausgebildete Lauffläche 6, eine innere Umfangsfläche 7, eine obere Flanke 8 und eine untere Flanke 9. Laufflächenseitig ist im Bereich der unteren Flanke 9 eine Nut 10 eingebracht, die mit einer in Richtung der oberen Kolbenringflanke 8 verlaufenden Hinterschneidung 11 versehen ist, die in diesem Beispiel unter einem Winkel α von 15° verläuft. Ferner erkennbar ist die warmfeste Schlauchfeder 4, die in der Federnut 5 positioniert ist. Die Nut 10 ist bei dem erfindungsgemäßen Kompressionskolbenring 3 nicht umlaufend ausgebildet, sondern endet in der Nähe des durch einen Schlitz gebildeten Stoßes 12, in der 2 dargestellt. Die Lauffläche 6 des Kolbenringes 3 soll in diesem Beispiel mit einer Nitrierschicht versehen sein. Zur Vermeidung des Vertwistens des Kolbenringes 3 ist im Bereich der inneren Umfangsfläche 7 eine Querschnittstörung 13 in Form eines Winkels vorgesehen. Der Scheitelpunkt 14 der ballig ausgebildeten Lauffläche 6 läuft in diesem Beispiel in die Nutaußenkante 15 der Nut 10 ein.

Claims

Kompressionskolbenring für Kolben (1) von Brennkraftmaschinen oder Verdichtern, mit einer eine Nut (10) aufweisenden Lauffläche (6), einer inneren Umfangsfläche (7), dazwischen verlaufenden oberen (8) und unteren Flanken (9) sowie einem durch einen Schlitz gebildeten Stoß (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (10) in der Lauffläche (6) im Bereich des Stoßes (12) unterbrochen ist, dass die Nut (10) mit einer in Richtung der oberen Flanke (8) verlaufenden Hinterschneidung (11) versehen ist, dass die Lauffläche (6) mit einer gekrümmten Kontur versehen ist und, dass im Bereich der inneren Umfangsfläche (7) eine warmfeste Schlauchfeder (4) angeordnet ist.
Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (6) mit einer balligen Kontur versehen ist, deren Scheitelpunkt (14) in die Nutaußenkante (15) einläuft.
Kolbenring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterschneidung (11) mit einem Neigungswinkel α in Richtung der oberen Flanke (8) verläuft, der zwischen 5 und 30° beträgt.
Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (6) mit einer Beschichtung versehen ist.
Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchfeder (4) in einer – bezogen auf die axiale Bauhöhe des Kolbenringes (3) – axial versetzten Federnut (5) angeordnet ist.
Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der inneren Umfangsfläche (7), eine Vertwistung des Kolbenringes (3) im wesentlichen unterbindende, Querschnittsstörung (13) vorgesehen ist.
Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 6 einsetzbar als kombinierter Kompressions- und Ölabstreifkolbenring in Einringkolben (1) einer Brennkraftmaschine.