DE10308069B3

DE10308069B3 - Kolbenring

Info

Publication number: DE10308069B3
Application number: DE10308069A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Risch
Original assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-27

Abstract

Kolbenring mit einer Lauffläche, einer inneren Umfangsfläche sowie dazwischen vorgesehenen Kolbenringflanken, wobei im Bereich der inneren Umfangsfläche eine Querschnittsstörung vorgesehen ist, die sich zwischen der inneren Umfangsfläche und einer Kolbenflanke erstreckt, wobei die Querschnittsstörung mit vorgebbarem Umfangswinkel zur jeweiligen Stoßkante in einem der radialen Wandstärke des Kolbenringes entsprechenden Absatz endet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenring mit einer Lauffläche, einer inneren Umfangsfläche sowie dazwischen vorgesehenen Kolbenringflanken, wobei im Bereich der inneren Umfangsfläche eine Querschnittsstörung vorgesehen ist.

Die DE 3420404 C1 offenbart einen Kolbenring mit einer umlaufenden Querschnittsstörung, die in den Stoßbereich des Ringes ausläuft.

Die DE 3806821 C2 und die DE 1944950 A offenbaren ebenfalls derartige umlaufende Querschnittsstörungen.

Aus der US 2591920 ist ein Kolbenring bekannt der sowohl umlaufende als auch partielle Querschnittsstörungen aufweist. Sowohl die umlaufenden als auch die partiellen Querschnittsstörungen laufen im Stoßbereich aus.

Der DE 199 44 453 C1 ist ein Kolbenring für die dem Brennraum zugewandte erste Nut eines Kolbens von Brennkraftmaschinen zu entnehmen, beinhaltend eine ballige Läuffläche, wobei der Scheitelpunkt der Balligkeit um mehr als die halbe Kolbenringhöhe unterhalb der brennraumseitigen Kolbenringflanke angeordnet ist, wobei auf der Lauffläche eine Nut vorgesehen ist, die sich in axialer Richtung von der dem Brennraum abgewandten unteren Kolbenringflanke bis zum Scheitelpunkt der Balligkeit erstreckt. Die Nut ist an den Stoßenden des Kolbenringes unterbrochen, wobei der Kolbenring im Bereich der inneren Umfangsfläche auf der dem Brennraum abgewandten Seite eine Querschnittsstörung aufweist, die so ausgebildet ist, dass der Kolbenring im Einbauzustand nicht vertwistet.

In der DE 12 09 376 B wird ein Torsionskolbenring mit einer konzentrisch verlaufenden Materialausnehmung am inneren oberen Teil der Ringquerschnittsfläche beschrieben, wobei die Materialausnehmung im Gebiet der Stoßenden nach dem inneren unteren Teil der Ringquerschnittsfläche verlagert ist.

Durch die US 2,798,779 ist ein Torsionskolbenring bekannt geworden, der eine konisch verlaufende Lauffläche aufweist. Im inneren Umfangsbereich ist eine dem Brennraum abgewandten Bereich angeformte Fase vorgesehen, die sich über den gesamten Ringquerschnitt erstreckt und in den Stoß ausläuft. Durch diese Maßnahme soll eine vorgebbare Vertwistung des Kolbenringes unter Bildung definierter Anlagepunkte an den Nutwänden der den Kolbenring aufnehmenden Kolbenringnut erzeugt werden.

Wie durch den Stand der Technik dargelegt, können die Kolbenringe aus funktionalen Anforderungen heraus, im Bereich des Innendurchmessers mit einer Querschnittsstörung ausgeführt werden. Die bekannt gewordenen Querschnittsstörungen wurden bis dato so gewählt, dass sie im wesentlichen bis in den Ringstoß durchgehend (einlaufend) ausgebildet wurden. Damit ist aber am Ringstoß durchtretendem Verbrennungsgas (Blowby) die Möglichkeit gegeben, einfacher zwischen Ringinnendurchmesser und Kolbennutgrund zu gelangen. Daraus ergeben sich Nachteile in der Abdichtwirkung des Kolbenringes bezüglich Blowby.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenring bereitzustellen, der zwar auch Querschnittsstörungen am Innenumfang aufweist, jedoch zu einer Reduzierung des Gasdurchtrittes (Blowby) im Stoßbereich führt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass sich die Querschnittsstörung zwischen der inneren Umfangsfläche und einer Kolbenringflanke erstreckt, und dass die Querschnittsstörung mit vorgegebenem Umfangswinkel zur jeweiligen Stoßkante in einem der radialen Wandstärke des Kolbenrings entsprechenden Absatz endet. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im Gegensatz zum Stand der Technik kann durch die erfindungsgemäße Kombination eine derartige Stabilität im Stoßbereich erzeugt werden, dass eine Reduzierung des Gasdurchtrittes (Blowby) realisiert werden kann.

Durch die erfinderischen Maßnahmen kann das am Ringstoß durchtretende Verbrennungsgas nun nicht mehr so einfach zwischen Ringinnendurchmesser und Kolbennutgrund gelangen. Die bis dato gegebenen Nachteile in der Abdichtwirkung des Kolbenringes bezüglich Blowby sind somit weitestgehend vermieden.

Bedingt durch das Absetzen der Querschnittsstörungen im Stoßbereich des Kolbenringes wird der Querschnitt zwischen Ringinnendurchmesser und Kolbennutgrund verkleinert bzw. auf die Größe zurückgeführt, die bei einem Kolbenring ohne Querschnittsstörung vorhanden wäre.

Durch diese Maßnahme wird die Drosselwirkung des Kolbenringes sowohl gegenüber Blowby als auch Öl im Stoßbereich darüber hinaus verbessert. Dies führt zu einer Funktionsverbesserung.

Der Kolbenring kann sowohl ein Kompressions- als auch ein Ölabstreifring sein. Durch Variation der in den Patentansprüchen abgehandelten Parameter kann eine variable Anpassung an unterschiedliche Kolbenringdurchmesser herbeigeführt werden.

Die Querschnittsstörung kann sowohl durch eine Fase vorgebbarer Kontur als auch durch ein winkelartiges Profil am Innenumfang gebildet sein. Art und Formgestaltung wird der Fachmann dem jeweiligen Anwendungsfall anpassen. Vorteilhafterweise wird die Querschnittsstörung durch Fräsen erzeugt.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
1 und 2 Verschiedene Ausführungsvarianten von Kolbenringen mit im inneren Umfangsbereich vorgesehenen Fasen als Querschnittsstörungen;
3 Alternative Querschnittsstörung in Form eines Innenwinkels.
1 zeigt einen Kolbenring 1, einerseits in der Draufsicht und andererseits in verschiedenen Schnitten (A-A sowie Z).
Der Kolbenring 1 beinhaltet eine Lauffläche 2, eine innere Umfangsfläche 3, eine obere Kolbenringflanke 4 sowie eine untere Kolbenringflanke 5. Im Bereich der inneren Umfangsfläche 3 ist eine Querschnittsstörung in Form einer Fase 6 vorgesehen, die in diesem Beispiel unter einem Neigungswinkel von 45° von der inneren Umfangsfläche 3 in die obere Kolbenringflanke 4 einläuft. Die Fase 6 läuft nicht, wie beim Stand der Technik, in den Stoßbereich 7 aus, sondern endet in einem Absatz 8. Der Absatz 8 erstreckt sich über einen vorgebbaren Umfangswinkel, beispielsweise 8°, ausgehend von der jeweiligen Stoßkante 7'. Die Fase 6 wird, einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, fertigungstechnisch durch Fräsen erzeugt. Durch das Einlaufen der Fase 6 in den Absatz 8 im Stoßbereich 7 des Kolbenringes 1 wird der Querschnitt zwischen dem Ringinnendurchmesser und dem nicht weiter dargestellten Kolbennutgrund reduziert bzw. auf eine Größe zurückgeführt, wie er bei einem Kolbenring ohne Querschnittsstörung vorhanden wäre. Durch den Absatz 8 wird die Drosselwirkung des Kolbenringes 1 gegenüber Blowby und Öl im Stoßbereich 7 verbessert. Dies führt zu einer nicht unerheblichen Funktionsverbesserung.
2 zeigt einen Kolbenring 9, der von seinem Aufbau her demjenigen gemäß 1 entspricht. Identische Konturen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Abweichungen zu 1 sind darin zu sehen, dass die Fase 6' von der inneren Umfangsfläche 3 in die untere Ringflanke 5 einläuft. Auch hier endet die Fase 6' vor der jeweiligen Stoßkante 7' in einem Absatz 8.
3 zeigt einen Kolbenring 10, der im wesentlichen demjenigen der 1 und 2 entspricht. Abweichend ist hierbei die Querschnittsstörung, die in diesem Beispiel als Innenwinkel 6'' ausgebildet ist. Der im unteren Bereich des Kolbenringes 10 vorgesehene Innenwinkel 6'' kann in Analogie zu 1 auch im oberen, d.h. dem Kompressionsraum zugewandten, Bereich des Kolbenringes angeordnet sein. Der Innenwinkel 6'' läuft von der inneren Umfangsfläche 3 in die untere Ringflanke 5 ein und endet ebenfalls vor der jeweiligen Stoßkante 7' in dem bereits erwähnten Absatz 8.

Claims

Kolbenring mit einer Lauffläche (2), einer inneren Umfangsfläche (3) sowie dazwischen vorgesehenen Kolbenringflanken (4, 5), wobei im Bereich der inneren Umfangsfläche (3) eine Querschnittsstörung (6, 6', 6'') vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Querschnittsstörung (6, 6', 6'') zwischen der inneren Umfangsfläche (3) und einer Kolbenflanke (4 bzw. 5) erstreckt, und dass die Querschnittsstörung (6, 6', 6'') mit vorgegebenem Umfangswinkel zur jeweiligen Stoßkante (7') in einem der radialen Wandstärke des Kolbenringes (1) entsprechenden Absatz (8) endet.
Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsstörung (6'') als Innenwinkel ausgebildet ist.
Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsstörung (6, 6') als unter einem vorgebbaren Neigungswinkel verlaufende Fase ausgebildet ist.
Kolbenring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Fase (6) zwischen der inneren Umfangsfläche (3) und der dem Brennraum zugewandten Kolbenringflanke (4) erstreckt.
Kolbenring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Fase (6') zwischen der inneren Umfangsfläche (3) und der dem Brennraum abgewandten Kolbenringflanke (5) erstreckt.
Kolbenring nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fase (6, 6') mit Bezug auf die innere Umfangsfläche (3) unter einem Neigungswinkel zwischen 30 und 60° in die jeweilige Kolbenringflanke (4 bzw. 5) einläuft.
Kolbenring nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fase (6, 6'), bezogen auf die innere Umfangsfläche (3), in einem Bereich zwischen 50 und 70° außerhalb der nichtgefasten Kolbenringflanke (5 bzw. 4) beginnt und in die jeweils gegenüberliegende Kolbenringflanke (4 bzw. 5) einläuft.
Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige stoßseitige Absatz (8) einen Umfangswinkel zwischen 5 und 20° aufweist.
Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Querschnttsstörung (6, 6', 6'') durch Fräsen erzeugt ist.