DE102004053454A1 - Kolbenring, insbesondere Ölabstreifring - Google Patents
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Abstract
Kolbenring, insbesondere Ölabstreifring, für Kolben von Brennkraftmaschinen, mit einem eine Hinterschneidung aufweisenden, in eine Nasenkante auslaufenden Laufflächenbereich, einer inneren, eine Schlauchfeder aufnehmenden Umfangsfläche, dazwischen verlaufenden oberen und unteren Flanken sowie einem durch einen Schlitz gebildeten Stoß, wobei die axiale Höhe der Nasenkante, ausgehend von der unteren Flanke, oberhalb der radialen Wirkungslinie der Schlauchfeder vorgesehen ist und wobei die Hinterschneidung, ausgehend von der Nasenkante, unter einem vorgegebenen Winkel zunächst in Richtung der oberen Flanke und anschließend unter einem vorgegebenen Winkel in den laufflächenseitigen Bereich der unteren Flanke verläuft.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kolbenring, insbesondere Ölabstreifring, für Kolben von Brennkraftmaschinen, mit einem eine Hinterschneidung aufweisenden, in eine Nasenkante auslaufenden Laufflächenbereich, einer inneren eine Schlauchfeder aufnehmende Umfangsfläche, dazwischen verlaufenden oberen und unteren Flanken sowie einem durch einen Schlitz gebildeten Stoß.
- Der DE-A 33 48 51 ist ein Ölabstreifring zum Abschaben von Öl an Innenflächen von Zylindern, Außenflächen von Kolbenstangen oder dergleichen zu entnehmen, bei welchem die schabende Kante in der Mitte oder etwas oberhalb der Mitte des Ringes liegt. Die untere Hälfte der Arbeitsfläche des Ringes ist dergestalt abgedreht, dass, unter Bildung von rechtwinklig zueinander verlaufenden Schenkeln, eine scharfe Nase oder Kante entsteht, während die obere Ringhälfte abgeschrägt ausgebildet ist. Bei Einsatz dieses Ringes im Bereich einer Kolbenstange kann der Ring nicht selbstspannend ausgeführt werden und wird deshalb aus mehreren Stücken hergestellt, die durch eine um die Ringstücke herum liegende ringförmige Schraubenfeder gegen die Kolbenstange gedrückt werden.
- In der DE-A 101 17 164 wird eine Kolbenringanordnung für Kolben von Hubkolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, beschrieben, 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 geschützter, als Nasen- oder Minutenring ausgebildeter, Leichtmetallring.
- Durch die DE-A 197 55 425 ist ein Ölabstreifkolbenring für Verbrennungskraftmaschinen bekannt geworden, der mit einer am Ringinnenumfang anliegenden, radial nach außen spannenden ringförmig gebogenen Schraubendruckfeder zusammenwirkt und dessen Außenumfangsfläche einen einzigen, die Lauffläche bildenden, umlaufenden Laufsteg aufweist. Unterhalb des Laufsteges ist eine Hinterschneidung vorgesehen, während die verbleibende Bauhöhe des Kolbenringes zum Teil abgeschrägt und zum Teil mit einer weiteren Nut versehen ist. Einer der die Hinterschneidung bildenden Schenkel verläuft, ausgehend vom Laufsteg, in Richtung der oberen Flanke, während der andere Schenkel parallel zum Laufsteg verlaufend vorgesehen ist.
- Die beschriebenen Ölabstreifringe weisen zum Teil relativ große radiale Wandstärken auf, wobei durch die geometrische Zuordnung des Abstreifbereiches zur Wirklinie der Feder nicht immer ein optimales Formfüllvermögen in Verbindung mit einer nicht immer ausreichenden Ölabstreifwirkung gewährleistet ist.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kolbenring, insbesondere Ölabstreifring, dahingehend weiterzubilden, dass bei vergrößerter Ringunterflankenauflagefläche, bezogen auf die Kolbennutflanke, gleichzeitig ein hohes Formfüllvermögen sowie eine verbesserte Ölabstreifwirkung bei relativ geringer Kolbenringwanddicke herbeigeführt werden kann.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die axiale Höhe der Nasenkante, ausgehend von der unteren Flanke, oberhalb der radialen Wirkungslinie der Schlauchfeder vorgesehen ist, und dass die Hinterschneidung, ausgehend von der Nasenkante, unter einem vorgegebenen Winkel zunächst in Richtung der oberen Flanke und anschließend unter einem vorgegebenen Winkel in den laufflächenseitigen Bereich der unteren Flanke verläuft.
- Das Höhenverhältnis Nasenkante/Wirkungslinie kann hierbei mit h > h1/2 angegeben werden. Hierbei reicht schon ein gering über h1/2 liegender Wert aus, um den Kolbenring in die gewünschte positive Richtung twisten zu lassen. Infolge der erfindungsgemäßen geometrischen Ausbildung der Hinterschneidung kann die Auflagefläche im Bereich der unteren Ringflanke gegenüber dem Stand der Technik vergrößert werden, wobei hier Winkel zwischen 5 und 20°, vorteilhafterweise 10°, angenommen werden.
- Ein Überspritzen der Nase kann ohne aufwendiges Vorarbeiten (z. B. Kammerungen) herbeigeführt werden, wobei beispielsweise verhältnismäßig dünne thermische Spritzschichten oder galvanische Verschleißlagen aufgebracht werden. Für derartige Verschleißschutzschichten ist dann kein Profilschleifen mehr notwendig. Als ausreichend wird ein Superfinishen oder Anläppen der Lauffläche angesehen.
- Der erfindungsgemäße Kolbenring ist bevorzugt einsetzbar für 2-Ring-Kolben und trägt hier dazu bei, die Ölabstreifwirkung des zweiten Kolbenringes zu verbessern, wobei in dieser Einbausituation auch Kompressionskräfte auf den erfindungsgemäßen Kolbenring einwirken.
- Bedarfsweise kann der erfindungsgemäße Kolbenring als kostengünstige Lösung für den Ölabstreifring in 3-Ring-Kolben eingesetzt werden.
- Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben.
- Die einzige Figur zeigt einen Ölabstreifring
1 , der in seinem geneigt verlaufenden Laufflächenbereich2 eine Nasenkante3 aufweist. Der Ölabstreifring1 soll in diesem Beispiel aus Grauguß bestehen und für 2-Ring-Kolben eingesetzt werden. Das Bild zeigt einen Nasenminutenring, wobei der Erfindungsgegenstand darauf nicht beschränkt ist. Ferner erkennbar ist eine obere Flanke4 , eine untere Flanke5 sowie eine in einer Federnut6 im Bereich der inneren Umfangsfläche6' angeordnete, radial nach außen wirkende Schlauchfeder7 . Unterhalb der Nasenkante3 ist eine Hinterschneidung8 vorgesehen, die gebildet wird durch zwei Schenkel9 ,10 , die über eine Rundung11 miteinander verbunden sind. Der Schenkel9 verläuft, ausgehend von der Nasenkante3 , unter einem Winkel, beispielsweise 12°, in Richtung der oberen Flanke4 , während der andere Schenkel10 unter einem Winkel α, beispielsweise 10° radial nach außen, in den laufflächenseitigen Bereich12 der unteren Flanke5 ausläuft. Dadurch, dass der Schenkel10 radial nach außen verläuft, kann gegenüber dem Stand der Technik eine Vergrößerung der Auflagefläche b im Bereich der unteren Flanke5 herbeigeführt werden. Die Gesamthöhe des Ölabstreifringes1 ist mit h1 angegeben. Die radial nach außen gerichtete Wirkungslinie13 der Schlauchfeder7 liegt etwa auf der axialen Höhe h1/2. Die axiale Höhe der Nasenkante3 ist mit h angegeben. Die Höhe h der Nasenkante3 liegt ausgehend von der unteren Flanke5 erfindungsgemäß axial oberhalb der radialen Wirkungslinie13 der Schlauchfeder7 , wobei das Höhenverhältnis, Nasenkante/Wirkungslinie, mit h > h1/2 angenommen wird. Hierbei reicht schon ein gering über h1/2 liegender Wert für die Höhe h der Nasenkante3 aus, um den Ölabstreifring1 in die gewünschte positive Richtung twisten zu lassen. Die Vertwistung bewirkt ohne Gasdruck, dass der Laufflächenbereich2 nur an der Nasenkante3 der Hinterschneidung8 trägt, wobei Kolbenringe mit einer Hinterschneidung8 eine gute ölabstreifende Wirkung bei gleichzeitig hohem Formfüllvermögen aufweisen. Somit kann bei relativ geringer Kolbenringwanddicke die bereits angesprochene Vergrößerung der Auflagefläche b im Bereich der unteren Flanke5 herbeigeführt werden. Der Laufflächenbereich2 kann ohne aufwendige Vorarbeiten, wie Kammerungen oder dergleichen, beispielsweise mit einer sehr dünnen Verschleißschutzschicht14 versehen werden, wobei die Verschleißschutzschicht14 in diesem Beispiel durch eine thermisch aufgebrachte Spritzschicht gebildet sein soll. Selbige kann eine hartmetallartige Struktur/Metallmatrix auf Basis von Chromcarbiden CrC und/oder Wolframcarbiden WC aufweisen. Alternativ denkbar sind Pulverschichten, beispielsweise auf Basis von Mo. Als Verfahren bieten sich Flammspritzen, Plasmaspritzen sowie Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) an. Ebenfalls denkbar sind Nitrierschichten oder PVD-Schichten. Der Fachmann wird in Abhängigkeit vom Einsatzfall des erfindungsgemäßen Kolbenringes die dann sinnvolle Verschleißschutzschicht auswählen.
Claims (8)
- Kolbenring, insbesondere Ölabstreifring (
1 ), für Kolben von Brennkraftmaschinen, mit einem eine Hinterschneidung (8 ) aufweisenden, in eine Nasenkante (3 ) auslaufenden Laufflächenbereich (2 ), einer inneren eine Schlauchfeder (7 ) aufnehmenden Umfangsfläche (6' ), dazwischen verlaufenden oberen (4) und unteren Flanken (5 ) sowie einem durch einen Schlitz gebildeten Stoß, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe (h) der Nasenkante (3 ), ausgehend von der unteren Flanke (5 ), oberhalb der radialen Wirkungslinie (13 ) der Schlauchfeder (7 ) vorgesehen ist, und dass die Hinterschneidung (8 ), ausgehend von der Nasenkante (3 ), unter einem vorgegebenen Winkel zunächst in Richtung der oberen Flanke (4 ) und anschließend unter einem vorgegebenen Winkel (α) in den laufflächenseitigen Bereich (12 ) der unteren Flanke (5 ) verläuft. - Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhenverhältnis Nasenkante (
3 )/Wirkungslinie (13 ) h > h1/2 beträgt. - Kolbenring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der nasenkantenseitige Schenkel (
9 ) der Hinterschneidung (8 ) unter einem Winkel zwischen 5 und 30° in Richtung der oberen Flanke (4 ) verläuft. - Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der laufflächenseitige Schenkel (
10 ) der Hinterschneidung (8 ) unter einem Winkel (α) zwischen 5 und 20° in Richtung der unteren Flanke (5 ) verläuft. - Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (
9 ,10 ) im Übergangsbereich über einen gerundeten Bereich (11 ) miteinander verbunden sind. - Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufflächenbereich (
2 ) oberhalb der Nasenkante (3 ) mit einer Verschleißschutzschicht (14 ) versehen ist. - Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzschicht (
14 ) durch eine thermische Spritzschicht oder eine galvanisch abgeschiedene Schicht gebildet ist. - Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus einem Gußwerkstoff oder aus Stahl besteht.
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