DE1065235B - Oil wiper ring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen als Kammerring ausgebildeten ölabstreifring mit zwei Stegen für die Kolben von Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschinen. Solche Abstreifringe erwiesen sich in der Praxis als um so wirksamer, je kleiner bei einer bestimmten Anpreßkraft die Gleitflächen der Stege bemessen werden, d. h. je größer der spezifische Flächendruck der Gleitflächen gegenüber der Zylinderfläche ist. Da andererseits der Verschleiß mit dem spezifischen Flächendruck zunimmt, verringert sich bei einer Verkleinerung der Gleitfläche einmal die Lebensdauer der Ringe, und zum anderen tritt bei den meisten Formen mit zunehmendem Verschleiß eine Verschlechterung der Abstreifwirkung ein. Zwecks Erhöhung der Verschleißfestigkeit bei kleinen Gleitflächen ist man dazu übergegangen, diese, beispielsweise durch Hartverchromen, verschleißfester auszubilden als das Grundmaterial des Ringes. Dies hat jedoch den Nach— teil, daß die volle Abstreifwirkung verhältnismäßig spät einsetzt, da das Einlaufen solcher Ringe sehr ao langsam vonstatten geht und während der Einlaufzeit die Gefahr des Fressens besteht.The invention relates to an oil control ring designed as a chamber ring with two webs for the pistons of piston engines or machines. Such scraper rings have proven to be more effective in practice, the smaller the sliding surfaces of the webs are dimensioned at a certain contact force, ie the greater the specific surface pressure of the sliding surfaces compared to the cylinder surface. On the other hand, since the wear increases with the specific surface pressure, a reduction in the sliding surface reduces the service life of the rings on the one hand, and on the other hand the wiping effect deteriorates with increasing wear in most shapes. In order to increase the wear resistance of small sliding surfaces, a move has been made to make them more wear-resistant than the base material of the ring, for example by hard chrome plating. However, this has the disadvantage that the full wiping starts relatively late, since shrinkage of such rings very ao slowly proceeds and there is a risk of seizure during the running time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kammer-Ölabstreifring mit zwei Stegen so auszubilden, daß er sich zwar über verhältnismäßig kleine Gleitflächen gegen die Laufbahn abstützt, jedoch wesentlich bessere Einlaufeigenschaften und eine größere Lebensdauer hat als die bisher bekannten Ringe. Erreicht wird dieses Ziel erfindungsgemäß dadurch, daß die Gleitfläche nur des einen der beiden Stege gegenüber dem Grundmaterial des Ringes verschleißfester ausgebildet ist. Im Rahmen der Erfindung kann die größere Verschleißfestigkeit der Gleitfläche des einen Steges auf jede geeignete Weise erzielt werden, beispielsweise durch Hartverchromen oder Nitrieren.The invention is based on the object of designing a chamber oil control ring with two webs in such a way that that it is supported against the raceway via relatively small sliding surfaces, however has significantly better running-in properties and a longer service life than the previously known Rings. This goal is achieved according to the invention in that the sliding surface of only one of the two Web is designed to be more wear-resistant than the base material of the ring. Within the scope of the invention can increase the wear resistance of the sliding surface of one web in any suitable manner can be achieved, for example by hard chrome plating or nitriding.

Es ist an sich bekannt, Kolbenringe in ihrem Andruckbereich unterschiedlich verschleißfest auszubilden. In dem einen Falle handelt es sich um einen an sich außen verchromten Ring, an dem jedoch als Teil der Lauffläche ein rundum laufender, nicht verchromter schmaler Streifen belassen ist, der von einer der beiden äußeren Ringkanten begrenzt ist. Es grenzen hierbei also zwei verschieden verschleißfeste Andruckflächen aneinander. Beide Flächen kommen gleichzeitig zum Tragen, so daß von vornherein die Anpassungsbereitschaft des Ringes an den Zylinder nur durch den härteren Teil der gesamten Lauffläche des Ringes bestimmt ist. Gemäß einem anderen Vorschlag ist auf die besonders verschleißfest ausgebildete Lauffläche eines Kolbenringes eine weichere Einlaufschicht aufgetragen. It is known per se to design piston rings with different levels of wear resistance in their contact pressure area. In one case it is a chrome-plated ring on the outside, but of which it is part the tread is left with an all-round, non-chrome-plated narrow strip that is covered by one of the two outer ring edges is limited. So there are two different wear-resistant contact surfaces to each other. Both surfaces come into play at the same time, so that from the outset the readiness of the ring to adapt to the cylinder is only possible through the harder part of the entire running surface of the ring is intended. Another suggestion is on A softer running-in layer is applied to the particularly wear-resistant running surface of a piston ring.

Das günstige Verhalten des erfindungsgemäßen Ringes beruht darauf, daß sich bei gleichem spezifischen ölabstreifringThe favorable behavior of the ring according to the invention is based on the fact that the same specific oil control ring

Anmelder:
Klöckner-Humboldt-Deutz
Aktiengesellschaft,
Köln-Deutz, Mülheimer Str. 149Applicant:
Klöckner-Humboldt-Deutz
Corporation,
Cologne-Deutz, Mülheimer Str. 149

Dipl.-Ing. Kurt Lawitschka, Köln,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Kurt Lawitschka, Cologne,
has been named as the inventor

Flächendruck in den Gleitflächen die weniger verschleißfeste Gleitfläche schneller abnutzt als die andere, doch ist der Abnutzung eine Grenze gesetzt durch die der Anpreßkraft entgegenwirkende Verdrillungssteifigkeit des Ringes. Mit zunehmendem Verschleiß verschiebt sich das Verhältnis des spezifischen Flächendruckes in den beiden Gleitflächen zueinander immer mehr im Sinne einer Verstärkung des spezifischen Flächendruckes in der harten Gleitfläche bei entsprechender Abnahme des spezifischen Flächendruckes in der anderen Gleitfläche. Für den Gesamtverschleiß und damit für die Lebensdauer des Ringes ist somit nach Erreichen der Verformungsgrenze beim Einlaufen im wesentlichen das Verhalten der verschleißfesteren Gleitfläche maßgebend. Die Einlaufzeit des erfindungsgemäßen Ringes läßt sich dadurch abkürzen, daß man die weniger verschleißfestere Gleitfläche kleiner bemißt als die verschleißfestere Gleitfläche, d. h. also dafür sorgt, daß schon bei der Inbetriebnahme in der weicheren Gleitfläche ein höherer spezifischer Flächendruck auftritt als in der anderen Fläche. Zusätzlich oder alternativ läßt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Einlaufzeit dadurch verkürzen, daß man, sofern es sich um einen selbstspannenden Ring handelt, dessen Querschnitt in an sich bekannter Weise unsymmetrisch so formt, beispielsweise durch eine Anfasung innen, daß bei Inbetriebnahme in dem Steg mit der verschleißfesteren Gleitfläche eine niedrigere Anpreßkraft wirksam ist als in dem anderen Steg.Surface pressure in the sliding surfaces wears the less wear-resistant sliding surface faster than the others, but the wear is limited by the torsional stiffness counteracting the pressing force of the ring. With increasing wear, the ratio of the specific shifts Surface pressure in the two sliding surfaces to each other more and more in the sense of a reinforcement of the specific Surface pressure in the hard sliding surface with a corresponding decrease in the specific surface pressure in the other sliding surface. For the total wear and thus for the service life of the ring is thus essentially the behavior of the more wear-resistant after reaching the deformation limit when running in The sliding surface is decisive. The running-in time of the ring according to the invention can thereby abbreviate that the less wear-resistant sliding surface is dimensioned smaller than the more wear-resistant Sliding surface, d. H. so it ensures that a higher one in the softer sliding surface during commissioning specific surface pressure occurs than in the other surface. Additionally or alternatively, in Another embodiment of the invention shorten the running-in time that, if it is a is self-tightening ring, the cross-section of which forms asymmetrically in a manner known per se, for example by a chamfer on the inside that when starting up in the web with the more wear-resistant Sliding surface a lower contact pressure is effective than in the other web.

In weiterer Durchbildung der Erfindung weist der die weniger verschleißfeste Gleitfläche aufweisende Steg des noch unbenutzten Ringes radial ein Übermaß auf. Ist der Querschnitt eines solchen Ringes so bemessen, daß dieser sich nach dem Einbau unter der Einwirkung der Gesamtanpreßkraft verformen kanu, so legen sich beide Stege an die Lauffläche an. undIn a further development of the invention, the one having the less wear-resistant sliding surface The web of the still unused ring is radially oversized. Is the cross-section of such a ring dimensioned so that this can deform after installation under the effect of the total contact pressure, so both webs lie against the running surface. and

Claims (4)

die Gesamtanpreßkraft verteilt sich unsymmetrisch dergestalt, daß in dem radial ein Übermaß aufweisenden Steg der größere Kraftanteil wirksam wird. Handelt es sich dagegen um einen wesentlich verdrillungssteiferen Ring, so kommt nach dem Einbau zunächst nur der radial überbemessene Steg mit der Gesamtanpreßkraft über seine Gleitfläche zur Anlage. Die Erfindung ist sinngemäß auch anwendbar auf ölabstreifringe mit mehr als zwei Stegen. In der Zeichnung sind fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Abb. 1 zeigt im Schnitt einen vom Kolben 1 getragenen ölabstreifring 3 mit U-förmigem Querschnitt, der sich über zwei Stege 4 und 5 gegen die Lauffläche 6 des Zylinders 2 abstützt. Die Gleitfläche des Steges 3 ist hartverchromt und verschleißfester als die aus dem Grundmaterial des Ringes bestehende Gleitfläche des Steges 2. Nach Inbetriebnahme des Ringes tritt in der Gleitfläche des Steges 4 ein stärkerer Verschleiß auf als in der Gleitfläche des Steges 5. Infolge der ungleichen Abnutzung erfährt der Ring eine durch die Steifigkeit des Ringes begrenzte Verdrillung. Beendet ist der Verschleiß, sobald die der Verdrillung entgegenwirkende Kraft die Größe der im Steg wirksamen Anpreßkraft hat. Nach Erreichen der Verdrillungsgrenze ist praktisch im Steg 5 die gesamte Anpreßkraft wirksam. Für die Lebensdauer des Ringes ist somit nach der Einlaufzeit im wesentlichen das Verhalten der Gleitfläche des Steges 5 maßgebend. Der in Abb. 2 dargestellte Ring zeigt im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Ring nach Abb. 1. Er unterscheidet sich von letzterem dadurch, daß die weniger verschleißfeste Gleitfläche des Steges 7 kleiner ist als die Gleitfläche des Steges 8. Hierdurch wird von vornherein ein erhöhter spezifischer Flächendruck in der Gleitfläche des Steges 7 sichergestellt und damit eine Verkürzung der Einlaufzeit erzielt. Bei dem in Abb. 3 dargestellten Ring ist die Gleitfläche des oberen Steges 9 hartverchromt und verschleißfester als die Gleitfläche des unteren Steges 10. Gegenüber dem Steg 9 besitzt der Steg 10 radial ein geringes Übermaß a, so daß sich der als ziemlich verdrillungssteif anzusehende Ring nach dem Einbau zunächst nur über den Steg 10 mit der vollen Anpreßkraft P gegen die Laufbahn des Zylinders abstützt. Es tritt am Steg 10 ein schneller Verschleiß ein, was wiederum zu einer Verkürzung der Einlaufzeit führt. Kommt nach einer gewissen Betriebsdauer die Gleitfläche des Steges 9 ebenfalls zum Tragen, so verteilt sich die Anpreßkraft P zu gleichen Teilen auf beiden Laufflächen. Handelt es sich um einen zu diesem Zeitpunkt noch verdrillungsfähigen Ring, so verhält er sich weiterhin genau so wie der Ring nach Abb. 1, d. h., es wird noch eine Abnutzung des Steges 10 über das Maß a hinaus stattfinden. Der in Abb. 4 gezeigte Ring unterscheidet sich von den bisherigen Ringen grundsätzlich dadurch, daß er infolge der Anfasung 11 einen unsymmetrischen Querschnitt dergestalt aufweist, daß in dem weniger verschleißfesten Steg 12 ein größerer Anteil der Gesamtanpreßkraft P wirksam ist als im Steg 13. Die unsymmetrische Querschnittsgestaltung führt also zu ίο einer Beschleunigung der Einlaufzeit. Abb. 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Ring mit drei Stegen 14, 15 und 16. Die Gleitfiächen der Stege 14 und 15 sind hartverchromt und verschleißfester als die Gleitfläche des Steges 16, der im übrigen gegenüber den beiden erstgenannten Stegen radial um die Strecke a überbemessen ist. Außerdem ist der Ringquerschnitt durch die Anfasung 17 unsymmetrisch gestaltet. Nach dem Einbau stützt sich der Ring zunächst über die Stege 14 und 16 gegen die Laufbahn ab, wobei infolge der unsymmetrischen Querschnittsgestaltung und des Übermaßes a im Steg 16 der größere Anteil der Gesamtanpreßkraft wirksam ist. Nach einer gewissen Betriebszeit wird auch der Steg 15 zur Anlage kommen. Von diesem Zeitpunkt an ist für den Gesamtverschleiß nur noch die Haltbarkeit der harten Gleitflächen der Stege 14 und 15 maßgebend. Die Gleitfläche des Steges 16 ist vom gleichen Zeitpunkt an nahezu unbelastet. Patentansprüche:the total contact pressure is distributed asymmetrically in such a way that the greater portion of the force is effective in the web which is radially oversized. If, on the other hand, it is a significantly more torsion-resistant ring, after installation only the radially oversized web comes into contact with the total contact force via its sliding surface. The invention is also applicable to oil control rings with more than two webs. Five exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. Fig. 1 shows in section an oil control ring 3 carried by the piston 1 and having a U-shaped cross section, which is supported against the running surface 6 of the cylinder 2 via two webs 4 and 5. The sliding surface of the web 3 is hard chrome-plated and more wear-resistant than the sliding surface of the web 2, which consists of the base material of the ring the ring is a twist limited by the rigidity of the ring. The wear and tear is ended as soon as the force counteracting the twisting has the magnitude of the pressing force effective in the web. After the twist limit has been reached, practically the entire contact force is effective in the web 5. The behavior of the sliding surface of the web 5 is therefore essentially decisive for the service life of the ring after the running-in period. The ring shown in Fig. 2 shows essentially the same structure as the ring according to Fig. 1. It differs from the latter in that the less wear-resistant sliding surface of the web 7 is smaller than the sliding surface of the web 8 increased specific surface pressure in the sliding surface of the web 7 ensured and thus achieved a shortening of the running-in time. In the ring shown in Fig. 3, the sliding surface of the upper web 9 is hard chrome-plated and more wear-resistant than the sliding surface of the lower web 10. Compared to the web 9, the web 10 has a slight radial oversize a, so that the ring, which is to be regarded as fairly torsion-resistant, can be seen the installation is initially supported only via the web 10 with the full contact pressure P against the raceway of the cylinder. Rapid wear occurs on the web 10, which in turn leads to a shortening of the running-in time. If, after a certain period of operation, the sliding surface of the web 9 also comes into play, the contact pressure P is distributed in equal parts on both running surfaces. If the ring is still capable of twisting at this point in time, it continues to behave exactly like the ring according to Fig. 1, i.e. That is, there will still be wear of the web 10 beyond the dimension a. The ring shown in Fig. 4 differs from the previous rings in that it has an asymmetrical cross-section due to the chamfer 11 such that a greater proportion of the total contact pressure P is effective in the less wear-resistant web 12 than in the web 13. The asymmetrical Cross-sectional design thus leads to ίο an acceleration of the running-in period. Fig. 5 shows a ring according to the invention with three webs 14, 15 and 16. The sliding surfaces of the webs 14 and 15 are hard chrome-plated and more wear-resistant than the sliding surface of the web 16, which is radially oversized by the distance a compared to the two first-mentioned webs. In addition, the ring cross-section is designed asymmetrically due to the chamfer 17. After installation, the ring is initially supported against the raceway via the webs 14 and 16, with the greater proportion of the total contact pressure being effective due to the asymmetrical cross-sectional design and the oversize a in the web 16. After a certain operating time, the web 15 will also come to rest. From this point on, only the durability of the hard sliding surfaces of the webs 14 and 15 is decisive for the overall wear. The sliding surface of the web 16 is almost unloaded from the same point in time. Patent claims: 1. Kammer-Ölabstreifring mit zwei Stegen für die Kolben von Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche des einen der Stege gegenüber dem Grundmaterial des Ringes verschleißfester ausgebildet ist.1. Chamber oil control ring with two bars for the pistons of piston engines or machines, characterized in that the sliding surface of one of the webs opposite the base material of the ring is designed to be more wear-resistant. 2. ölabstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weniger verschleißfeste Gleitfläche kleiner ist als die verschleißfestere Gleitfläche.2. oil control ring according to claim 1, characterized in that the less wear-resistant The sliding surface is smaller than the more wear-resistant sliding surface. 3. Selbstspannender ölabstreifring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring in an sich bekannter Weise einen unsymmetrischen Querschnitt solcher Form aufweist, daß bei Inbetriebnahme in dem Steg mit der verschleißfesteren Gleitfläche eine niedrigere Anpreßkraft wirksam ist als in dem anderen Steg.3. Self-tightening oil control ring according to claim 1 or 2, characterized in that the Ring in a manner known per se has an asymmetrical cross-section of such a shape that when commissioning, a lower contact pressure in the web with the more wear-resistant sliding surface is effective than in the other web. 4. ölabstreifring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die weniger verschleißfeste Gleitfläche aufweisende Steg des noch unbenutzten Ringes gegenüber dem anderen Steg radial ein Ubermaß besitzt.4. Oil control ring according to one of the preceding claims, characterized in that the the web of the still unused ring with the less wear-resistant sliding surface compared to the other web has an oversize radially. In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 632 986, 664 114.Considered publications:
British Patent Nos. 632,986, 664,114. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings