DE2529384C3 - Kolbenring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenring mit in einer Aufnahmenut eingesetzter, als Lauffläche dienander Chromschicht dessen radial nach außen divergierende Flanken zur Lauffläche einen stumpfen Winkel bilden, wobei Nuten zwischen stehengebliebenen Laufflächen und der Chromschicht vorhanden sind.

Es sind bereits Kolbenringe bekannt, deren Lauffläche aus Gußeisen besteht, wobei eine Chromschicht verwendet wird, um zumindest die Startbedingungen zu verbessern und auch den Widerstand gegen die Abnutzung im späteren Betrieb zu erhöhen.

Der bekannte Kolbenring ist jedoch insofern verbesserungsbedürftig, als er keinen hinreichenden Widerstand gegen das sogenannte Festbrennen gewährleistet. Hier ist folgendes zu berücksichtigen: Die Härte der bekannten Ch omscb-.ht und diejenige der gußeisernen Lauffläche dc3 Kolbenringes sind unterschiedlich, so daß während des T ttriebes ein kleiner Höhenunterschied gebildet wird. Die Folge davon ist die Entstehung von scharfen Kanten, welche in Kontaktberührung mit der zugehörigen Zylinderwandung kommen. Hieraus folgt das sogenannte Festbrennen, besonders dann, wenn die Schmierung nicht ausreichend ist.

Ferner tritt beim bekannten Kolbenring der Nachteil auf. daß das Öl doch in nicht unbeträchtlicher Weiso nach oben ableckt, da die Kante der oberen Lauffläche und die Kante der unteren Lauffläche des Kolbenringes üblicherweise beachtlich abzuschrägen sind, um dem gefährlichen Festbrennen bedingt entgegenzuwirken. Hier treten aber Schwierigkeiten auf: Ist die Abschrägung nur gering, tritt das Festbrennen unweige -lieh auf. Ferner haben neuzeitliche Brennkraftmaschinen erhöhte Leistung, eine höhere Verdichtung und größere Geschwindigkeit, so daß für diese Motoren bestimmte Kolbenringe eine Lauffläche haben müssen, bei der sowieso der Verschleißwiderstand höher liegen muß. dementsprechend aber auch ein höherer Widerstind gegen das Festbrennen verlangt wird.

Zwar ist bereits ein Kolbenring für Brennkraftmaschinen mit einer eingesetzten Materialschicht aus zum Beispiel Chrom bekannt. In diese Materialschicht ist maschinell od. dgl. eine Mehrzahl von Vorsprüngen oder Spitzen eingearbeitet, zwischen welchen wellentalartige Vertiefungen verbleiben! Diese etwa rnüldenför< migen Vertiefungen sowie zugehörige Spitzen bzw, Wellenberge erstrecken sich gleichmäßig über die Lauffläche hinweg bis zu den stehengebliebenen Teilen des Kolbenringkörpers selbst. Hierdurch wird bezweckt, durch Bildung relativ kleiner Kontaktflächen zur Zylinderwand hin die Einiauiperiode dadurch zu verbessern₍ daß die Spitzen schneller abgetragen werden. Wenn auch Öl zwischen den bekannten Nuten festgehalten wird, so bezweckt die bekannte Lauffläche nicht vorrangig eine verbesserte Schmierung, verbunden mit einer durchgehenden tragenden Chromlauffläehe nadn längerer Betriebszeit bei Hochleistungsmotoren mit erhöhter Verdichtung und somit nicht die Erhöhung der Betriebsfestigkeit und Verhinderung des Festbrennens bei solchen Motoren nach iängerer Betriebsdauer (DE-OS 17 50 250).

Ferner ist ein im Querschnitt etwa kegelstumpfförmiger, in eine V-Nut des Kolbenkörpers eingesetzter Kolbenring bekannt Mit dem Zweck, diesen Kolbenring bei der Montage leichter in die Aufnahmenut einzusetzen, ist vorgesehen, nahe der umlaufenden Stirnfläche benachbarte Teile und Randbereiche mit geraden Kanten zu versehen. Wenn auch hierdurch im Randbereich des Kolbenringes zur stehengebliebenen Fläche des Kolbenringkörpers Vertiefungen gebildet werden, dienen diese nicht zur Ölaufnahme da hierfür andere außerhalb des Kolbenringes liegende Nuten im Kolben selbst vorgesehen sind. Der Kolbenring bezweckt ferner in erster Linie, eine Flüssigkeitsdichtung zu bilden. Irgendeine Chromschicht in der Lauffläche des Kolbenringes selbst ist nicht vorgesehen, solche Chromschicht ist also nicht bei der Bildung einer Vertiefung beteiligt -US-PS 14 34 591).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kolbenring für innere Brennkraftmaschinen mit erhöhter Leistung, Verdichtung und Geschwindigkeit auch nach Iängerer Betriebszeit, sowie nach Verschleiß der Kolbenringecken die Schmierung der Chromlauffläche zu verbessern und dadurch das Festbrennen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Chromschicht nur an ihren beiden Rändern den Nuten zugeordnete Abschrägungen aufweist und daß diese Nuten kerbförmig ausgebildet sind. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung weMen zur Lösung der gestellten Aufgabe somit Ültaschen an bestimmten Stellen in bestimmter Weise gebildet und veiter in vorteilhafter Weise doch eine durchgehende tragende Lauffläche als Chromschicht gewonnen bzw. beibehalten. Die Flanken der Chromschicht beteiligen sich an der Bildung kerbformiger Nuten. Hierdurch wird für die vorbezeichneten Motoren die Betriebsfestigkeit der Kolbenringe erhöht.

Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur erläutert, die einen Schnitt des Kolbenringes zeigt.
Gemäß der Figur ist ein Kolbenring 1 mit einer Chromschicht 4 in einer Aufnahmenut 2 versehen, welche in der Lauffläche 5 des Kolbenringes 1 vorhanden ist. An der Chromschicht 4 sind eine erste und eine zweite Nut Ta bzw. Tb im Laufkantenbereich 6 vorhanden, d. h. im Randübergangsbereich von der Chromschicht 4 jeweils zur stehengebliebenen Lauffläche 5 des Kolbenringkörpers. Diese Nuten sind so gebildet, daß die Flanken Tc der Chromschicht 4 zur Lauffläche einen stumpfen Winkel an jeder Seite aufweisen.

Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß diesei¹ Kolbenring den Widerstand gegen das Festbrennen beachtlich erhöht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Lauffläche 5 sanfter relativ zur Zylinderwan* dung gleiten kann und die bisherigen scharfen Ränder entfallen. Ein. sanfteres Gleiten und ein erhöhter Widerstand gegen das Festbrennen ist sogar dann gegeben, wenn eine Höhendifferenz zwischen der Chromschicht 4 und der Lauffläche 5 des Kolbenringes

vorliegt, wie Versuche erhärtet haben.

Ferner hat sich gezeigt, daß die Nuten Ta und Tb öltaschen bilden, die Schmieröl der Lauffläche 5 während der Gleitbewegung des Kolbens 1 zuführen und hier einen besseren Schmierfilm gewährleisten. Es wird einem Kontakt von Metall auf Metall und dem Festbrennen auch hier besser entgegenwirkt Das in den Nuten Ta und Tb zurückgehaltene Schmieröl wird im Betrieb der Lauffläche 5 auch bei Vorliegen eines Höhenunterschiedes zur Seite hin zugeführt, ebenfalls der Zjlinderwandung. Gerade in diesem Bereich besteht aber erhöhte Gefahr für das' Festbrennen. Ferner hat sich gezeigt, daß sogar dann, wenn die obere bzw. untere Laufflächenkante der Lauffläche 5 nur klein ist, wodurch ja eine bessere Ölabschabewirkung erreicht werden soll, das Festbrennen vermieden wird. Durch Versuche ist

erhärtet, daß dies auch dann noch gewährleistet ist, wenn diese Abschrägung sich nahezu dem Wert Null nähert

Die Nuten Ta und Tb können kontinuierlich oder im anderen Einzelfall diskontinuierlich hergestellt werden und zwar im Laufflächenkantenbereich 6 der Lauffläche 5 in Obergangsrichtung zur Chromschicht 4 in der Lauffläche 5.

Die Breite, der Winkel des Grates sowie die Tiefe der Nuten Ta, Tb werden in entsprechender Weise von den Abmessungen des Kolbenringes sowie den Betriebsbedingungen des Motors bestimmt

Eine Ausführungsform sieht vor, daß die Furchen Ta, Tb V-förmig sind.

Eine Flanke der V-förmigen Nut Ta, Tb ist eine Teilfläche der Lauffläche 5.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kolbenring mit in einer Aufnahmenut eingesetzter, als Lauffläche dienender Cht'omschicht, dessen radial nach außen divergierende Flanken zur Lauffläche einen stumpfen Winkel bilden, wobei Nuten zwischen stehengebliebenen Laufflächen und der Chromschicht vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromschicht (4) nur an ihren beiden Rändern den Nuten (Ta, Tb) zugeordnete Abschrägungen aufweist und daß diese Nuten kerbförmig ausgebildet sind.