DE102016101010B3 - Twisted piston ring - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenring (2), der in sich verdreht bzw. tordiert ist.The present invention relates to a piston ring (2) which is twisted or twisted in itself.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenring, der in sich verdreht ist. Kolbenringe weisen üblicherweise glatte und ebene Flanken auf. Es gibt ebenfalls Kolbenringe mit positivem bzw. negativem Twist.The present invention relates to a piston ring which is twisted in itself. Piston rings usually have smooth and flat flanks. There are also piston rings with positive or negative twist.
Kompressionskolbenringe dichten den Verbrennungsraum in Richtung des Kurbelgehäuses gegen Gasdurchgang (Blowby) ab. Dies geschieht sowohl gegenüber der Zylinderwand als auch gegenüber der Flanke der in den Kolbenring eingebrachten Kolbenringnut. Gleichzeitig muss gewährleistet sein, dass sich der Kolbenring in der Nut frei bewegen kann, damit ein gutes Anlageverhalten (Formfüllvermögen) gegenüber der Zylinderwand gewährleistet ist. Dazu ist ein entsprechendes axiales Spiel notwendig. Durch den Freiheitsgrad kommt es beim Aufwärts- und Abwärtshub zur wechselnden Anlage des Rings an der oberen bzw. unteren Kolbenringnutflanke. Bei Zündung des im Verbrennungsraum befindlichen Gemisches erfolgt das Anlegen schlagartig, was über die Laufzeit zu entsprechendem Verschleiß sowohl der unteren Ringflanke als auch an der unteren Ringnutflanke führt. Gleichzeitig führen diese Impulse auch zu dem sogenannten Ringflattern.Compression piston rings seal the combustion chamber in the direction of the crankcase against gas passage (blow-by). This happens both with respect to the cylinder wall and with respect to the flank of the piston ring groove introduced into the piston ring. At the same time it must be ensured that the piston ring in the groove can move freely, so that a good investment behavior (form filling) is ensured against the cylinder wall. For this purpose, a corresponding axial clearance is necessary. Due to the degree of freedom occurs during the upward and downward stroke for changing contact of the ring on the upper and lower Kolbenringnutflanke. Upon ignition of the mixture located in the combustion chamber, the application takes place abruptly, which leads over the term to corresponding wear both the lower ring edge and at the lower Ringnutflanke. At the same time, these pulses also lead to the so-called Ringflattern.
Bekannte Kolbenringe weisen einen rechteckigen, ein- oder doppelseitig trapezförmigen Querschnitt auf. Über eine Querschnittsstörung (Fase, Radius Innenwinkel) am Innenrand kann dabei ein Vertwisten des Rings erreicht werden. Die Twistrichtung ist dabei so ausgerichtet, dass sich die Lauffläche entlang des Umfangs entweder nach oben oder nach unten verdreht, wobei der Ring im Wesentlichen eine tellerförmige Gestalt annimmt.Known piston rings have a rectangular, single or double sided trapezoidal cross section. About a cross-sectional disturbance (chamfer, radius inner angle) on the inner edge can thereby be achieved Vertwisten the ring. The twist direction is oriented so that the tread rotates either upwards or downwards along the circumference, wherein the ring assumes a substantially plate-like shape.
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Anlegevorgang so zu verändern, dass die negative Beschleunigung zwischen Kolben und Kolbenring und somit die auftretenden Kräfte minimiert werden. Durch die Verringerung der Kräfte werden dann in Folge sowohl auftretende Verschleißvorgänge als auch Flattereffekte verringert.Object of the present invention is to change the application process so that the negative acceleration between the piston and piston ring and thus the forces are minimized. By reducing the forces, both wear processes and flutter effects are subsequently reduced.
Gelöst wird die Aufgabe mit einem Kolbering mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The problem is solved with a Kolbering with the features of claim 1.
Gemäß der Erfindung wird ein in sich verdrehter Kolbenring bereitgestellt. Dieser Kolbenring weist dabei im entspannten oder im eingebauten Zustand in Umfangsrichtung eine schraubenförmige Verdrehung auf, wobei der Kolbenring vorgetwistet ist und von einem Stossende über den gesamten Umfang bis zum anderen Stossende stetig steigend oder stetig abnehmend ausgebildet ist.According to the invention, a twisted piston ring is provided. This piston ring has in the relaxed or installed state in the circumferential direction on a helical rotation, wherein the piston ring is vorgetwistet and is formed by a butt over the entire circumference to the other butt end steadily rising or steadily decreasing.
In einer Ausführungsform des Kolbenrings ist dieser in Umfangsrichtung schraubenförmig in sich verdreht. Dies führt dazu, dass die Stoßenden verschiedene Twistwinkel aufweisen. Bevorzugt weist der Ringrücken keine Vertwistung auf, das im Uhrzeigersinn liegende Stoßende ist positiv vertwistet und das entgegen dem Uhrzeigersinn liegende Stoßende ist negativ vertwistet. Bevorzugt weist der Ringrücken keine Vertwistung auf, das im Uhrzeigersinn liegende Stoßende ist negativ vertwistet und das entgegen dem Uhrzeigersinn liegende Stoßende ist positiv vertwistet. Die Angaben „im Uhrzeigersinn” und „entgegen dem Uhrzeigersinn” beziehen sich dabei auf einen auf der unteren (der vom Brennraum wegweisenden) Ringflanke liegenden Kolbenring, wenn er von oben betrachtet wird.In one embodiment of the piston ring this is helically twisted in the circumferential direction. This results in the butt ends having different twist angles. Preferably, the ring back has no Vertwistung, the clockwise lying butt end is positively vertwistet and lying counterclockwise butt end is negatively vertwistet. Preferably, the ring back has no Vertwistung, the clockwise lying butt end is negatively vertwistet and lying counterclockwise butt end is positively vertwistet. The indications "clockwise" and "counterclockwise" refer to a on the lower (the direction away from the combustion chamber) ring flank, when viewed from above.
Ein so ausgeführter Ring wird im Motor seine wechselnde Anlage (oben/unten) nicht gleichzeitig mit seiner gesamten Fläche ausführen, sondern sich in einem fließenden Vorgang an die untere Flanke der Kolbenringnut anlegen. Die Relativbewegung zwischen dem Kolbenring und dem Kolben endet dabei durch die notwendige elastische Verformung nicht schlagartig, sondern wird mit wesentlich geringeren Kräften erreicht. Die Herstellung des Rings kann sowohl spanend (z. B. durch Fräsen) als auch durch einen Umformprozess (Prägen, Wickeln etc..) oder durch ein Umformen wie Gießen bzw. durch eine Kombination davon erfolgen.A ring made in this way will not perform its alternating installation (top / bottom) in the engine at the same time as its entire surface, but will engage in a flowing process on the lower flank of the piston ring groove. The relative movement between the piston ring and the piston does not end abruptly by the necessary elastic deformation, but is achieved with much lower forces. The ring can be produced both by machining (eg by milling) and by a forming process (embossing, winding, etc.) or by forming such as casting or by a combination thereof.
Es kann vorgesehen sein, dass die Verwindung bzw. die Verdrehung des Kolbenrings so ausgeführt ist, dass der eingebaute Kolbenring an einem Ende nicht vertwistet ist (Twistwinkel = 0°) und das andere Ende eine maximale Vertwistung aufweist.It can be provided that the twisting or rotation of the piston ring is designed so that the built-in piston ring is not vertwistet at one end (twist angle = 0 °) and the other end has a maximum Vertwistung.
In einer Ausführung des Kolbenrings ist dieser mit einer oberen (d. h. zum Brennraum weisenden) Innenfase, Verrundung oder einem Innenwinkel versehen, angeordnet an der Kante zwischen Innenfläche und der oberen Ringflanke, und ist weiter mit einer unteren Innenphase, einer Verrundung oder einem Innenwinkel (der in Richtung des Kurbelgehäuses weist) versehen, angeordnet an der Kante zwischen Innenfläche und der unteren Ringflanke, wobei die obere und die untere Innenfase, die Verrundung oder der Innenwinkel jeweils von Bereichen von verschiedenen Stoßenden ausgehen.In one embodiment of the piston ring this is provided with an upper (ie the combustion chamber facing) inside bevel, rounding or an inner angle, disposed at the edge between the inner surface and the upper ring edge, and is further with a lower inner phase, a rounding or an inner angle (the towards the crankcase), located at the edge between the inner surface and the lower annular flank, wherein the upper and lower inner bevel, the rounding or the inner angle respectively emanate from areas of different butt ends.
Dadurch kann an einem Stoßende ein positiver Twist und an dem anderen Stoßende ein negativer Twist erzeugt bzw. erreicht werden. Wenn der Ring bereits vorgetwistet ist, kann erreicht werden, dass der eingebaute Kolbenring an einem Ende nicht vertwistet ist (Twistwinkel = 0°) und das andere Ende eine maximale Vertwistung aufweist. As a result, a positive twist can be generated or achieved at one butt end and at the other end of the butt. If the ring is already pre-twisted, it can be achieved that the built-in piston ring is not twisted at one end (twist angle = 0 °) and the other end has a maximum Vertwistung.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Kolbenring wird bzw. wurde der Kolbenring spanend geformt. Der Ausdruck spanend geformt kann auch nur eine Endbearbeitung einer Oberfläche betreffen. Es ist jedoch möglich den gesamten Kolbenring beispielsweise aus einem Vorformling (wie einem Kolbenring mit größerem Querschnitt) spanend herauszuarbeiten.In another exemplary embodiment of the piston ring, the piston ring is machined. The expression machined can also only refer to a finishing of a surface. However, it is possible to machine out the entire piston ring, for example, from a preform (such as a piston ring with a larger cross section).
Bei einer zusätzlichen Ausführungsform ist der Kolbenring im eingebauten Zustand in sich verdreht. Diese Ausführung stellt klar, dass der Kolbenring nicht etwa so ausgeführt ist, dass er im nicht-eingebauten Zustand in sich verdreht ist und durch entsprechende Querschnittsänderungen sich so verbiegt, dass er in der Kolbenringnut völlig eben und unverdreht vorliegt.In an additional embodiment, the piston ring is twisted in the installed state in itself. This embodiment makes it clear that the piston ring is not designed so that it is twisted in the non-installed state in itself and bent by appropriate cross-sectional changes so that it is completely flat and undiluted in the piston ring groove.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung verdeutlicht wobei die Figuren schematische und nicht maßstabgerechte Darstellungen des Kolbenrings darstellen. Die Winkel und Abmessungen sind zum Teil stark übertrieben, um die Prinzipien der vorliegenden Erfindung besser zur Geltung zu bringen.In the following, the present invention will be clarified with reference to the drawing wherein the figures represent schematic and not to scale representations of the piston ring. The angles and dimensions are in part greatly exaggerated in order to better bring out the principles of the present invention.
Sowohl in den Figuren als auch in den Zeichnungen werden gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Komponenten oder Elemente Bezug zu nehmen.Both in the figures and in the drawings, the same or similar reference numbers are used to refer to the same or similar components or elements.
Die
Die Schnitte A bis E sind in der
In den
Mit den offenbarten Ausführungen sollen auch alle Kombination dieser Ausführungen sowie die Kombination von spiegelbildlichen Ausführungen als offenbart angesehen werden.With the disclosed embodiments, all combinations of these embodiments as well as the combination of mirror-image embodiments should also be regarded as disclosed.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- in sich verdrehter Kolbenringtwisted piston ring
- 44
- Stoßende entgegen des Uhrzeigersinns gelegenBeating counterclockwise located
- 66
- Stoßende im Uhrzeigersinns gelegenButting clockwise
- 88th
- Ringrückenring back
- 1010
- obere (zum Brennraum weisende) Ringflankeupper (facing the combustion chamber) ring edge
- 1212
- Laufflächetread
- 1414
- RinginnenflächeRing inner surface
- 1616
- untere (zum Kurbelgehäuse weisende) Ringflankelower (pointing to the crankcase) ring flank
- 3838
- Blickrichtung auf die Schnitte für Figuren #CLooking towards the cuts for figures #C
- AA
- Schnitt am Stoßende, das entgegen des Uhrzeigersinns liegtCut at the butt end, which is counterclockwise
- BB
- Schnitt durch den Kolbenring zwischen Stoßende und RingrückenSection through the piston ring between butt end and ring back
- CC
- Schnitt durch den Kolbenring am RingrückenCut through the piston ring at the ring back
- DD
- Schnitt durch den Kolbenring zwischen Ringrücken und StoßendeSection through the piston ring between ring back and butt end
- Ee
- Schnitt am Stoßende, das entgegen des Uhrzeigersinns liegtCut at the butt end, which is counterclockwise
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016101010.3A DE102016101010B3 (en) | 2016-01-21 | 2016-01-21 | Twisted piston ring |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016101010.3A DE102016101010B3 (en) | 2016-01-21 | 2016-01-21 | Twisted piston ring |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016101010B3 true DE102016101010B3 (en) | 2017-06-22 |
Family
ID=58994391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016101010.3A Active DE102016101010B3 (en) | 2016-01-21 | 2016-01-21 | Twisted piston ring |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016101010B3 (en) |
Citations (5)
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-
2016
- 2016-01-21 DE DE102016101010.3A patent/DE102016101010B3/en active Active
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