DE1029615B - Piston ring - Google Patents

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenring für Arbeitskolben zum Steuern der Einlaß- und Auslaßschlitze im Arbeitszylinder von Zweitakt-Dieselmaschinen. The invention relates to a piston ring for working pistons for controlling the inlet and outlet slots in the working cylinder of two-stroke diesel engines.

Derartige Kolbenringe, die vorzugsweise einen L-förmigen Querschnitt aufweisen, sind mit einem Schenkel in einer Ringnut des Arbeitskolbens und mit dem anderen Schenkel in einer zum Kolbenboden und zur Zylinderlauffläche offenen ringförmigen Ausnehmung des Arbeitskolbens angeordnet. Diese Kolbenringe sind in üblicher Weise an einer Stelle geteilt ausgebildet, und es ist zur Abdichtung der Trennfuge ein Schloßring in einer an der Stoßstelle der beiden Schenkel des Kolbenringes vorgesehenen ringförmigen Ausnehmung angeordnet. Zur Erzielung einer einwandfreien Steuerung der Ein- und Auslaßschlitze des Arbeitszylinders ist der axial verlaufende Schenkel dies Kolbenringes bis zur Oberfläche des Kolbenbodens hochgezogen. Gleichzeitig soll der Kolbenring auch für eine gute Abdichtung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder sorgen, was sowohl durch die Eigenspannung bzw. Spreizwirkung des Kolbenringes als auch durch den radialen Druck der in den Ringspalt zwischen dem Kolbenring und dem Kolben eindringenden und auf dien Innenmantel des Kolbenringes einwirkenden Brenngase erzielt wird.Such piston rings, which preferably have an L-shaped cross section, are with a Leg in an annular groove of the working piston and with the other leg in one to the piston crown and an annular recess of the working piston that is open to the cylinder running surface. These piston rings are formed in the usual way divided at one point, and it is to seal the parting line a lock ring in an annular ring provided at the joint between the two legs of the piston ring Arranged recess. To achieve proper control of the inlet and outlet slots of the working cylinder is the axially extending leg of this piston ring up to the surface of the piston head pulled up. At the same time, the piston ring should also ensure good sealing of the working piston in the Working cylinders ensure what both by the internal stress or spreading effect of the piston ring as also due to the radial pressure of the penetrating into the annular gap between the piston ring and the piston and combustion gases acting on the inner jacket of the piston ring are achieved.

Es hat sich indessen herausgestellt, daß infolge des erheblichen radialen Druckes der Brenngase auf den Kolbenring während der Einlaufzeit der Zweitakt-Diesel-Brennkraftmaschine ein erhöhter Verschleiß der Zylinderlauffläche auftritt, der durch die während dieser Zeit noch rauhe Oberfläche der aufeinander gleitenden Laufflächen des Kolbenringes und der Zylinderlauffläche begünstigt wird, während nach der Einlaufzeit der Maschine der hohe Anpreßdruck infolge der inzwischen glattgeschliffenen Laufflächen des Kolbenringes und der Zylinderlauffläche ohne nachteilige Folgen für die Beschaffenheit der Zylinderlauffläche bleibt. Der erhöhte Verschleiß der Zylinderlauffläche während der Einlaufzeit hat eine Riefenbildung in dieser und ein Unrundwerden des Arbeitszylinders zur Folge, wodurch die Abdichtung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder beeinträchtigt und damit eine Leistungsverminderung der Maschine hervorgerufen wird.It has been found, however, that due to the considerable radial pressure of the fuel gases on the Piston ring increased wear during the running-in period of the two-stroke diesel internal combustion engine of the cylinder running surface occurs due to the rough surface of the one another during this time sliding surfaces of the piston ring and the cylinder surface is favored, while after the running-in period of the machine, the high contact pressure as a result the sliding surfaces of the piston ring, which are now smoothly ground, and the cylinder sliding surface without disadvantageous consequences for the condition of the cylinder surface remain. The increased wear of the cylinder running surface During the running-in period, it has scoring and becoming out-of-round Working cylinder result, which affects the sealing of the working piston in the working cylinder and thus a reduction in the performance of the machine is caused.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Kolbenring der einleitend genannten Art so auszubilden, daß er in der Einlaufzeit praktisch keinen höheren Verschleiß als ein bereits eingelaufener Kolbenring aufweist.In contrast, the object of the invention is to provide a piston ring of the type mentioned in the introduction to be trained so that there is practically no higher wear than an already run-in Has piston ring.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Kolbenring an dem vom Kolbenboden abgekehrten Ende auf etwa einem Viertel bis einem Fünftel seiner axialen Länge zylin-Kolbenring To solve this problem it is proposed according to the invention that the piston ring on the from Piston head facing away from the end to about a quarter to a fifth of its axial length cylin piston ring

Anmelder:Applicant:

Krauss-Maffei Aktiengesellschaft,
München -AllachKrauss-Maffei Aktiengesellschaft,
Munich -Allach

Gotthard Homann, München-Allach,
ist als Erfinder genannt wordenGotthard Homann, Munich-Allach,
has been named as the inventor

drisch und anschließend unter einem Winkel von etwa 5° zur Kolbenachse kegelförmig verjüngt ausgebildet ist.drisch and then tapered conically at an angle of about 5 ° to the piston axis is.

Es wird nicht etwa Schutz begehrt für eine verjüngte Ausbildung der oberen Außenflächenpartie eines beliebigen Brennkraftmaschinenkolbenringes, da eine solche, allgemein gesehen, nicht mehr neu ist.Protection is not sought for a tapered formation of the upper outer surface area of any internal combustion engine piston ring, since such a ring, generally speaking, is no longer new.

Nicht hingegen ist es bekannt, die im Kennzeichnungsteil des später folgenden Patentanspruches genannten Maßnahmen bei einem Kolbenring für Arbeitskolben von Zweitakt-Dieselmaschinen anzuwenden, welcher zum Steuern der Einlaß- und Auslaßschlitze verwendet wird, das Ganze erfindungsgemäß derart, daß während der Einlaufzeit eine Beaufschlagung des kegelförmigen Außenmantels des Kolbenringes mit dem Druck der Brenngase ermöglicht wird und sich hierdurch der Anpreßdruck des Kolbenringes an die Zylinderlauffläche und damit der Verschleiß derselben vermindert. Während dieser Zeit ergibt der zylindrische Teil des Ringaußenmantels eine ausreichende Abdichtung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder, die dadurch laufend verbessert wird, daß der Außenmantel durch Abnutzung eine zylindrische Form annimmt. Obwohl hierbei durch die Beseitigung des keilförmigen Ringspaltes zwischen dem Außenmantel des Kolbenringes und der Zylinderlauffläche der Druckausgleich der Brenngase entfällt, stellt sich keine Erhöhung des Verschleißes der Zylinderlauffläche ein, weil während der Einlaufzeit die Lauffläche des Kolbenringes und des Arbeitszylinders glattgeschliffen ist. However, it is not known that those mentioned in the characterizing part of the patent claim that follows later Measures to apply to a piston ring for working pistons of two-stroke diesel engines, which is used to control the inlet and outlet slots, the whole according to the invention such that during the running-in period, the conical outer jacket of the piston ring is acted upon the pressure of the combustion gases is made possible and thereby the contact pressure of the piston ring on the Cylinder running surface and thus the wear and tear thereof is reduced. During this time the cylindrical Part of the outer ring jacket provides adequate sealing of the working piston in the working cylinder, which is continuously improved by the fact that the outer jacket assumes a cylindrical shape due to wear. Although this is due to the elimination of the wedge-shaped annular gap between the outer jacket of the piston ring and the cylinder running surface, the pressure equalization of the combustion gases is no longer necessary no increase in the wear of the cylinder running surface, because the running surface during the running-in period of the piston ring and the working cylinder is ground smooth.

Es ist auch schon bekannt, den Außenmantel von ölabstreifringen in Richtung zum Kolbenboden über einen bestimmten Bereich kegelförmig verjüngt und im übrigen Bereich zylindrisch auszubilden sowie ihm eine axiale und radiale Bewegung in der Kolbenringnut dadurch zu ermöglichen, daß deren axiale LängeIt is also already known to use the outer jacket of oil control rings in the direction of the piston crown a certain area tapers conically and cylindrical in the remaining area as well as him to enable axial and radial movement in the piston ring groove by virtue of its axial length

größer als die des ölabstreifringes ausgeführt und deren Mantel zum Kolbenboden hin kegelförmig gestaltet ist. Durch diese Ausbildung soll erreicht werden, daß der ölabstreifring unter dem Einfluß der Massenkräfte auf seinem Wege in die äußere Totlage an der Zylinderwand anliegt und hierbei das öl mit seiner scharfen Kante von der Zylinderlauffläche abstreift, während er sich bei der entgegengesetzten Biewegungsrichtung von der Zylinderlauffläche abhebt und mit seinem kegelförmigen Mantelteil das ablaufende öl auf die Zylinderlauffläche aufträgt. Mithin liegt dieser Ausbildung ein anderes Problem als der Erfindung zugrunde. Insbesondere übt der bekannte Kolbenring keine nennenswerte Verschleißwirkung auf die Zylinderlauffläche aus, da sein Anpreßdruck infolge Wegfalles der Dichtwirkung nur sehr gering zu sein braucht.larger than that of the oil control ring and whose jacket is designed to be conical towards the piston crown. The aim of this training is to achieve that the oil control ring under the influence of inertia forces on its way to the outer dead center rests against the cylinder wall and thereby wipes off the oil with its sharp edge from the cylinder surface, while in the opposite direction of movement it stands out from the cylinder surface and with its conical shell part the draining oil applies to the cylinder running surface. So this training is based on a different problem than the invention. In particular, the well-known exercises Piston ring does not have any noteworthy wear effect on the cylinder running surface because of its contact pressure only needs to be very slight due to the omission of the sealing effect.

In der Zeichnung ist ein Ausfüforungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im Querschnitt durch den Kolbenring und einen Teil des Kolbens und Zylinders schematisch dargestellt.The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention in cross section through the Piston ring and part of the piston and cylinder shown schematically.

Im Arbeitskolben 1 einer schlitzgesteuerten Zweitakt-Diesel-Brennkraftmaschine ist zur Bildung einer haltbaren Steuerkante 2 ein dem Druckraum 3 des Zylinders 4 am nächsten liegender Kolbenring 5 angeordnet, der einen L-ähnlichen Querschnitt aufweist. Der eine Schenkel 6 des Kolbenringes 5 ist in einer Ringnut 7 des Arbeitskolbens 1 gehalten. Der andere Schenkel 8 erstreckt sich in Richtung zum Druckraum 3 des Zylinders 4 an der Peripherie des auf die axiale Länge des Kolbenringes 5 abgesetzten Arbeitskolbens 1 bis zur Oberfläche des Kolbenbodens 9. Der Kolbenring 5 ist auf seiner dem Druckraum 3 des Zylinders 4 gegenüberliegenden Seite mit einer ringförmigen, nach dem Umfang und nach dieser Seite offenen Ausnehmung 10 versehen, in der ein an sich bekannter Schloßring 11 rechteckigen Querschnittes angeordnet ist. Der Außenmantel des Kolbenringes 5 weist einen zylindrischen Flächenteil 12 und anschließend zum Druckraum 3 des Zylinders 4 bzw. zur Steuerkante 2 hin einen kegelförmig verjüngten Flächenteil 13 auf. Die axiale Länge des zylindrischen Flächenteiles 12 entspricht etwa einem Viertel bis einem Fünftel der Gesamtlänge des Kolbenringes 5 in axialer Richtung. Ferner ist der kegelförmige Flächenteil 13 unter einem Winkel von etwa 5° zur Kolben- bzw. Ringachse geneigt. Wie eingehende Versuche mit derartigen' Kolbenringen gezeigt haben, genügt der zylindrische Flächenteil 12, um den Kolben während der Einlaufzeit der Brennkraftmaschine im Zylinder 4 ausreichend abzudichten, ohne die Steuerung nennenswert zu beeinträchtigen. Die in den keilförmigen Ringspalt zwischen dem Außenmantel des Kolbenringes 5 und der Zylinderlauffläche 14 gelangenden Brenngase üben auf den Kolbenring 5 einen Druck aus, der etwa dem Druck der in den Spalt 15 hinter dem Kolbenring 5 und dem Arbeitskolben 1 eindringenden Brenngase entspricht, so daß das Anpressen des Kolbenringes 5 an die Zylinderlauffläche 14 nur mit der Eigenspannung des Kolbenringes 5 erfolgt, wodurch ein verhältnismäßig geringer Verschleiß der Zylinderlauffläche 14 erhalten wird. Während der Einlaufzeit nutzt sich der Kolbenring 5 lediglich infolge seiner Spreizwirkung an der sich ständig glättenden Zylinderlauffläche 14 so weit ab, daß er am Ende der Einlaufzeit praktisch zylindrisch und sodann nicht nur eine noch eindeutigere Steuerung der Auspuff- und Einlaßschlitze, sondern auch eine optimale Abdichtung des Arbeitskolbens im Arbeitszylinder ergibt.In the working piston 1 of a slot-controlled two-stroke diesel internal combustion engine a piston ring 5 closest to the pressure chamber 3 of the cylinder 4 is arranged to form a durable control edge 2, which has an L-like cross-section. One leg 6 of the piston ring 5 is in one Annular groove 7 of the working piston 1 held. The other leg 8 extends in the direction of the pressure chamber 3 of the cylinder 4 on the periphery of the working piston 1 offset to the axial length of the piston ring 5 up to the surface of the piston head 9. The The piston ring 5 is on its side opposite the pressure chamber 3 of the cylinder 4 with an annular, provided on the circumference and on this side open recess 10 in which a per se known lock ring 11 is arranged with a rectangular cross-section. The outer jacket of the piston ring 5 has a cylindrical surface part 12 and then to the pressure chamber 3 of the cylinder 4 or to Control edge 2 has a conically tapered surface part 13. The axial length of the cylindrical Area portion 12 corresponds to approximately a quarter to a fifth of the total length of the piston ring 5 in the axial direction. Furthermore, the conical surface part 13 is at an angle of about 5 ° to Piston or ring axis inclined. As detailed tests with such 'piston rings have shown, is sufficient the cylindrical surface part 12 to the piston during the running-in period of the internal combustion engine in the Sufficiently seal cylinder 4 without significantly impairing the control. The ones in the wedge-shaped annular gap between the outer jacket of the piston ring 5 and the cylinder running surface 14 Combustion gases exert a pressure on the piston ring 5 which is approximately the same as the pressure in the gap 15 behind the piston ring 5 and the working piston 1 corresponds to penetrating combustion gases, so that the pressing of the piston ring 5 to the cylinder running surface 14 only with the internal stress of the piston ring 5 takes place, whereby a relatively low wear of the cylinder running surface 14 is obtained. While the running-in period uses the piston ring 5 only as a result of its spreading effect on the itself constantly smoothing cylinder running surface 14 so far that it is practically cylindrical at the end of the running-in period and then not only more precise control of the exhaust and intake ports, but also results in an optimal sealing of the working piston in the working cylinder.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH:PATENT CLAIM: Kolbenring für Arbeitskolben zum Steuern der Einlaß- und Auslaßschlitze im Arbeitszylinder von Zweitakt-Dieselmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß er an dem vom Kolbenboden (9) abgekehrten Ende auf einem Viertel bis einem Fünftel seiner axialen Länge zylindrisch und anschließend unter einem Winkel von 5° zur Kolbenachse kegelförmig verjüngt ausgebildet ist.Piston ring for working piston to control the inlet and outlet slots in the working cylinder of two-stroke diesel engines, characterized in that it faces away from the piston head (9) End cylindrical for a quarter to a fifth of its axial length and then cylindrical is tapered conically at an angle of 5 ° to the piston axis. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 885 625, 883 076; französische Patentschrift Nr. 721 633;
britische Patentschrift Nr. 115 829.Considered publications:
German Patent Nos. 885 625, 883 076; French Patent No. 721 633;
British Patent No. 115 829. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 809 509/214 4.5&© 809 509/214 4.5 &