DE1041729B - Internal combustion engine pistons equipped with trapezoidal rings, especially for two-stroke engines - Google Patents

Description

Bei thermisch hochbeanspruchten Kolben, insbesondere bei Kolben, die in schnell laufende Zweitaktmotoren eingebaut werden, kommt es vor, daß sich in dem durch das Einbauspiel gegebenen freien Raum zwischen den Ringen und den Ringnuten Ölkohle an- S setzt. Dadurch wird die freie Beweglichkeit der Ringe aufgehoben. Die Ringe „brennen fest" und verlieren dabei weitgehend ihre Wirksamkeit.For pistons subject to high thermal loads, especially pistons used in high-speed two-stroke engines are installed, it happens that in the free space given by the installation game Oil carbon is set between the rings and the ring grooves. This allows the rings to move freely canceled. The rings "burn tight" and thereby largely lose their effectiveness.

Um diesen Mangel zu vermeiden oder wenigstens zu mildern, ist es bereits bekannt, sogenannte Trapezringe zu verwenden, d. h. Dichtungsringe, bei denen eine oder beide Ringflanken sich nach dem inneren Umfang zu verjüngende Kegelflächen darstellen. Wenn sich derartige Ringe gegenüber dem mit entsprechend abgeschrägten Nutenflanken ausgestatteten Kolben beim Anlagewechsel in den beiden Totlagen radial verschieben, ändert sich dabei die Breite des zwischen den Ringflanken und den Ringnutenflanken vorhandenen Spaltes, mit der Wirkung, daß dort etwa angesetzte Ölkohleteilchen zerrieben werden und daß es daher nicht zur Ausbildung einer festbackenden Ölkohleschicht kommen kann. Als nachteilig hat es sich dabei allerdings herausgestellt, daß der Spalt zwischen den Ringflanken und den Ringnutenflanken auf der jeweils druckentlasteten Kolbenseite so groß wird, daß größere und schon stark verfestigte Ölkohleteilchen, die sich am Zylinder — z. B. an zurückgesetzten Stegen oder verrundeten Übergängen von Auspuffkanälen —■ gebildet hatten, in ihn hineingelangen können. Es kann dann vorkommen, daß solche Ölkohleteilchen dem beim Anlagewechsel auftretenden Druck widerstehen, so daß der Ring verklemmt und gegebenenfalls sogar bricht.So-called trapezoidal rings are already known to avoid or at least mitigate this deficiency to use, d. H. Sealing rings in which one or both ring flanks are towards the inner Represent the circumference to be tapered conical surfaces. If such rings are compared with the corresponding bevelled groove flanks equipped pistons when changing the system in the two dead positions move radially, changes the width of the between the ring flanks and the ring groove flanks existing gap, with the effect that there any oil coal particles attached are crushed and that therefore, a stuck-on oil carbon layer cannot form. As a disadvantage it has It turned out, however, that the gap between the ring flanks and the ring groove flanks becomes so large on the respective pressure-relieved piston side that larger and already strongly solidified oil carbon particles, which is located on the cylinder - z. B. on recessed webs or rounded transitions of exhaust ducts - ■ had formed, can get into it. It can then happen that such Oil carbon particles withstand the pressure occurring when the system is changed, so that the ring jams and possibly even breaks.

Erfindungsgemäß wird nun die Möglichkeit des Auftretens von derartigen Schäden durch die Kombination der Merkmale ausgeschlossen, daß bei mit Trapezringen ausgestatteten Kolben eine im Verhältnis zur radialen Tiefe der Ringnuten und Ringe schmale, äußere Randzone der Nuten und Ringe, deren Breite etwa der Differenz der Durchmesser des dem Kolben zugeordneten Zylinders und der der Nut benachbarten Ringstege entspricht, senkrecht zur Kolben- bzw. Ring-Längsachse gerichtet ist sowie daß der gegenseitige axiale Abstand der Nut- und Ring-Randzonen weniger als die Hälfte des mittleren axialen Spieles im Bereich der abgeschrägten Ring- und Nutenflächen beträgt und vorzugsweise dem für Kolbenringe mit rechteckigem Querschnitt normalen axialen Einbauspiel entspricht.According to the invention, there is now the possibility of such damage occurring as a result of the combination of the features excluded that with pistons equipped with trapezoidal rings one in proportion to the radial depth of the annular grooves and rings narrow, outer edge zone of the grooves and rings, their Width approximately the difference between the diameter of the cylinder assigned to the piston and that adjacent to the groove Ring lands corresponds to, is directed perpendicular to the piston or ring longitudinal axis and that the mutual axial distance between the groove and ring edge zones is less than half of the mean axial distance Game in the area of the beveled ring and groove surfaces is and preferably that for piston rings with a rectangular cross-section corresponds to normal axial installation clearance.

Die Ölkohle zerreibende Wirkung der Trapezringe wird durch diese nur in der vorgeschlagenen Kombination erfindungsgemäß wirkenden Maßnahmen nicht beeinträchtigt. Es wird aber erreicht, daß die axiale Höhe des Spalts zwischen Ring und Nut in der sehma-Mit Trapezringen ausgestatteterThe oil-charcoal-grinding effect of the trapezoidal rings is only achieved by this in the proposed combination measures acting according to the invention are not impaired. But it is achieved that the axial Height of the gap between the ring and the groove in the sehma-Equipped with trapezoidal rings

Brennkraftmaschinenkolben,
insbesondere für ZweitaktmotorenInternal combustion engine piston,
especially for two-stroke engines

Anmelder:Applicant:

Mahle Komm.-Ges.,Mahle Komm.-Ges.,

Stuttgart-Bad Cannstatt, Pragstr. 26/46Stuttgart-Bad Cannstatt, Pragstr. 26/46

Dipl.-Ing. Hermann Barth, Stuttgart-Zuffenhausen,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Hermann Barth, Stuttgart-Zuffenhausen,
has been named as the inventor

len äußeren Randzone auch bei infolge des Anlagewechsels des Kolbens möglichen und im Interesse der Verhinderung von Ölkohle-Ansätzen erwünschten Relativbewegungen zwischen Kolbenring und Kolben konstant und dauernd so klein bleibt, daß gröbere Ölkohleteilchen, die sich etwa an der Zylinderlaufbahn gebildet haben, nicht in ihn eindringen können.len outer edge zone also as a result of the system change of the piston possible and desired in the interest of preventing oil carbon deposits Relative movements between the piston ring and piston remain constant and constantly so small that coarser Carbon particles that have formed on the cylinder liner, for example, cannot penetrate into it.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes eine Ring- und Ringnutenausführung im Längsschnitt dargestellt.In the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is an annular and annular groove design shown in longitudinal section.

Der dabei verwendete Kolbenring 1 ist als Trapezring ausgebildet, d. h., seine obere Flanke 2 ist als Kegelmantelfläche ausgebildet. Eine entsprechende Form weist auch der zugehörige Teil 3 der oberen Flanke der Ringnut 4 auf. Eine verhältnismäßig schmale äußere Zone 5 der Ringflanke und eine entsprechende Zone 6 der Ringnutenflanke sind erfindungsgemäß so abgefaßt, daß sie in senkrecht zur Kolben- bzw. Ringachse gerichteten Ebenen liegen. Dadurch ist erreicht, daß sich in diesen Zonen das axiale Spiel zwischen Nut und Ring auch dann nicht ändert, wenn sich die Ringachse in bezug auf die Kolbenachse verschiebt. Die radiale Breite der abgefaßten Zonen ist so bemessen, daß der Ring in seiner äußersten Grenzlage, in welcher seine Achse den größten Abstand von der Kolbenlängsachse hat, eben noch geführt ist. Das axiale Ringspiel (Spalt zwischen den Flächen 5 und 6/ ist in dieser Zone klein. Es kann z. B. 0,05 bis 0,1 mm betragen. Zwischen den Flächen 2 und 3 beträgt es im Mittel (d. h. in einer Stellung, in welcher der Ring 1 und der Kolben konzentrisch liegen) ein Mehrfaches davon.The piston ring 1 used here is designed as a trapezoidal ring, d. i.e., its upper flank 2 is as Conical surface formed. The corresponding part 3 of the upper one also has a corresponding shape Flank of the annular groove 4. A relatively narrow outer zone 5 of the ring flank and a corresponding one Zone 6 of the ring groove flank are designed according to the invention so that they are perpendicular to the piston or planes directed towards the ring axis. This ensures that the axial The clearance between the groove and the ring does not change even if the ring axis is in relation to the piston axis shifts. The radial width of the drawn zones is dimensioned so that the ring in its outermost Limit position, in which its axis has the greatest distance from the piston longitudinal axis, just yet is led. The axial ring clearance (gap between surfaces 5 and 6 / is small in this zone. It can z. B. 0.05 to 0.1 mm. Between surfaces 2 and 3 it is on average (i.e. in a position in which the ring 1 and the piston are concentric) a multiple thereof.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH:PATENT CLAIM: Mit Trapezringen ausgestatteter Brennkraftmaschinenkolben, insbesondere für Zweitaktmotoren, gekennzeichnet durch die KombinationInternal combustion engine pistons equipped with trapezoidal rings, especially for two-stroke engines, characterized by the combination 809 659/113809 659/113 der .Merkmale, daß je eine verhältnismäßig schmale äußere Randzone der Nuten und.Ringe, deren radiale Breite etwa der Differenz des Durchmessers des dem Kolben zugeordneten Zylinders und der der Nut benachbarten Ringstege entspricht, senkrecht zur Kolben- bzw. Ring-Längsachse gerichtet ist sowie daß der gegenseitige axiale AI>.-tand der Nut- und Ring-Randzonen weniger als die Hälfte des mittleren axialen Spieles im Bereich der abgeschrägten Ring- und Nutenfiächender .Merkätze that each one proportionally narrow outer edge zone of the grooves and rings, the radial width of which is approximately the difference in diameter of the cylinder assigned to the piston and the ring webs adjacent to the groove, is directed perpendicular to the piston or ring longitudinal axis and that the mutual axial AI> .- tand of the groove and ring edge zones less than half of the mean axial play in the Area of the beveled ring and groove surfaces beträgt und vorzugsweise dem für Kolbenringe mit rechteckigem Querschnitt normalen axialen Einbauspiel entspricht.and preferably the normal axial installation clearance for piston rings with a rectangular cross-section is equivalent to. In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Französische Patentschriften Nr. 434 790, 653 363, 811626, 833 293;French Patent Nos. 434 790, 653 363, 811626, 833 293; britische Patentschrift Nr. 630 656;
USA.-Patentschriften Nr. 1 803 955, 1 862 983.British Patent No. 630,656;
U.S. Patent Nos. 1,803,955, 1,862,983. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 809 659/113 10.58© 809 659/113 10:58