DE2548189C3 - Innendichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Innendichtung für einen Kolben einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine, in dessen Stirnwänden jeweils eine ringförmige Nut vorgesehen ist, welche einen Gleitring und einen Dichtring mit einem zwischen ihnen befindlichen, beide auseinanderdrückenden Federelement aufnimmt, wovon mindestens der Gleitring einen L-förmigen Querschnitt aufweist, dessen einer Schenkel einem Gehäuseseitenteil gegenüberliegend eine schräge, von radial innen nach außen zurückversetzte Gleitfläche hat und dessen anderer Schenkel etwa parallel zur achsnahen Nutflanke in dichtender Anlage am Dichtring ist, dessen Schenkel etwa parallel zu den Nutflanken bzw. zum Nutgrund liegen.

Eine derartige Innendichtung ist aus der US-PS 38 43 283 bekannt. Die bekannte Innendichtung weist in der ringförmigen Nut einen Gleitring auf, dessen sich in axialer Richtung zum Nutgrund hin erstreckender Schenkel an einer Nutflanke dichtend anliegt Innerhalb der Nut wirkt dieser Gleitring mit einem etwa L-förmig ausgebildeten Dichtring zusammen, wobei die schmale Stirnfläche des etwa parallel zum Nutgrund verlaufenden Schenkels des Dichtrings dichtend an der der Nutflanke abgewandten Oberfläche des axialen Schenkels des Gleitrings anliegt. Der sich in axialer Richtung erstreckende andere Schenkel des Dichtrings liegt dagegen dichtend an der anderen Nutflanke an. Eine ringförmige elastische Membran hält klammerartig den axialen Schenkel des Gleitrings mit dem axialen Schenkel des Dichtringes zusammen, wodurch die Dichtfläche zwischen dem axialen Schenkel des Dichtringes und dem axialen Schenkel des Gleitringes aufrechterhalten werden soll. Zwischen dem axialen Schenkel des Dichtringes und dem sich in radialer Richtung erstreckenden Teil des Gleitringe!» ist ein weiterer Gleitring vorgesehen, dessen Dichtfläche mit dem ersten Gleitring mit Hilfe eines O-Rings abgedichtet wird. Die gegenüberliegende und in radialer Richtung weisende Fläche des zweiten Gleitrings ist mit einem gewissen Abstand gegenüber der benachbarten Fläche des axialen Schenkels des Dichtringes angeord-

J5 net, so daß sich ein Spalt zum Durchtritt der Arbeitsgase aus den Arbeitskammern der Brennkraftmaschine in den Hohlraum zwischen den Gleitringen und dem Dichtring bildet. Die in dem Hohlraum einen Druck sowohl auf den Dichtring als auch die Gleitringe ausübenden Arbeitsgase pressen zwar die Gleitringe gegen das abzudichtende Gehäuseseitenteil und den axialen Teil des Dichtringes gegen die eine Nutflanke, drücken andererseits jedoch die Dichtfläche zwischen dem axialen Schenkel des Gleitringes und dem etwa parallel zum Nutgrund verlaufenden Schenkel des Dichtringes auseinander, wirken also der von der elastischen ringförmigen Membran ausgeübten Klemmkraft entgegen. Da andererseits sowohl diese elastische Membran als auch der O-Ring, die zusätzliche Dichtfunktionen übernehmen bzw. Andruckkräfte ausüben, der vom Kreiskolbengehäuse übertragenen Hitze ausgesetzt sind, können diese ihre jeweiligen Funktionen bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen nur unzureichend erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Innendichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß der Gleitring und der Dichtring sich jederzeit in sicher abdichtender Anlage aneinander, an dem Gehäuseseitenteil und auch an den Wänden der Nut befinden und die Innendichtung damit widerstandsfähig gegenüber der vom Maschinengehäuse übertragenen Hitze ist.

Diese Aufgabe ist ertindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtring mit dem einem Schenkel am

h·, Nutgrund und mit dem anderen Schenkel den Schenkel des Gleitrings übergreifend in dichtender Anlage ist.

Durch den zwischen der Stirnfläche des Kolbens und dem Gehäuseseitenteil vorhandenen Spalt kann in

bekannter Weise das Arbeitsgas der Krennkraftmaschine in der zwischen dem Gleitring und dem Dichtring gebildeten Hohlraum eindringen, so daß der Gasdruck die abdichtende Wirkung verstärkt. Dadurch ist das Vordringen des Schmieröls entlang den Stirnflächen in die Arbeitskammern der Brennkraftmaschine sicher verhindert, so daß sich ein niedriger Schmierölverbrauch ergibt

Weitere, die besondere Ausbildung der neuen Öldichtung betreffende Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht einer in die Nut eines Kreiskolbens eingesetzten Innendichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine F i g. 1 entsprechende Ansicht einer öldichtung, bei welcher der Dichtring einen weiteren Schenkel hat,

F i g. 3 und 4 weitere Abwandlungen der in F i g. 1 gezeigten Ausführung einer Innendichtung,

F i g. 5 bis 8 Schnittansichten entsprechend F i g. 1 von weiteren Ausführungsformen der Innendichtung, jeweils mit an den freien Enden der Schenkel hervorstehenden Wulsten,

Fig.9 und 10 Schnittansichten entsprechend Fig. 1 von anderen Ausführungsformen der Innendichtung, mit einem in eine Fläche des einen Schenkels der Gleitringe eingelassenen zusätzlichen Federelement,

F i g. 11 und 12 Schnittansichten entsprechend F i g. 1 von noch weiteren Ausführungsformen der Innendichtung jeweils mit einer Anordnung von Rillen in einem Schenkel des Gleitrings und

Fig. 13 und 14 Schnittansichten entsprechend Fig. 1 von noch anderen Ausführungsformen der Innendichtung, bei welchen der Dichtring durch ein elastisches Material abgestützt ist.

In Fig. 1 ist das Gehäuseseitenteil 1 einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine in der ein Kolben 3 gelagert ist, zu erkennen. Die der Innenfläche 11 des Gehäuseseitenteils 1 in geringem Abstand gegenüberstehende Stirnfläche 32 des Kolbens 3 hat eine ringförmige Nut 33. In der Nut 33 sitzt ein Gleitring 2, der sich mit einem Rand a abdichtend in gleitender Anlage an der Innenfläche 11 des Gehäuseseitenteils 1 befindet. Nahe seinem radial inneren Rand 22 hat der Gleitring 2 einen ersten, axial in Richtung auf den Nutgrund 31 der Nut 33 hervorstehenden Schenkel 23. Der Gleitring 2 hat somit einen etwa L-förmigen Querschnitt. Ein in die Nut 33 eingelegter Dichtring 4 befindet sich mit seiner Rückseite b in abdichtender Anlage am Nutgrund 31. Radial innen steht am Dichtring 4 ein zweiter Schenkel 43 axial in Richtung auf das Gehäuseseitenteil 1 hervor. Der erste Schenkel 23 der Gleitringe befindet sich mit seiner radial inneren Fläche 231 in Anlage an der ndial äußeren Fläche 431 des zweiten Schenkels 43 des Dichtrings, so daß hier eine dritte Dichtungsfläche c gebildet ist Ferner weisen der Gleitring 2 und der Dichtring 4 jeweils einen weiteren Schenkel 21 bzw. 41 auf, die zusammen mit dem ersten und zweiten Schenkel mi 23 und 43 ein etwa L-förmiges Profil ergeben. In der Ausführung nach Fig. 2 hat der Dichtring 4 einen weiteren, an seinem radial äußeren Rand in Richtung auf das Gehäuseseitenteil 1 hervorstehenden Schenkel 45, welcher zusammen mit der radial äußeren Nutflanke i,-> eine vierte Dichtungsfläche 0' bildet. Abweichend von der vorstehend beschriebenen Ausführung ist der erste Schenkel 23 des Gleitrings in den Ausführungen nach F i g. 3 und 4 unterhalb, d. h. radiai einwärts des zweiten Schenkels 43 angeordnet und befindet sich in abdichtender Anlage an diesem.

Die beiden auf diese Weise ineinandergreifenden Ringe 2 und 4 der Dichtung begrenzen innerhalb der Nut 33 einen Hohlraum 5, in welchem das Arbeitsgas der Brennkraftmaschine durch einen zwischen Gehäuseseitenteil 1 und dem Kolben 3 vorhandenen Spalt 9 eindringen kann. In dem Hohlraum 5 sitzt ein gewelltes Federelement 6, welches sich an einer Seite am Gleitring 2 und an der anderen Seite am Dichtring 4 abstützt und die beiden Ringe voneinander fort belastet

Die dem Gehäuseseitenteii 1 zugewandte Gleitfläche des Gleitrings 2 ist um einen Winkel θ gegenüber der Innenfläche 11 abgeschrägt, so daß der an der Innenfläche haftende überschüssige Ölfilm sicher abgestreift wird. Der Winkel θ hat zweckmäßig eine Größe von 2° bis 3°.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine dringt das Arbeitsgas aus den Arbeitskammern durch den Spalt 9 in den Hohlraum 5, so daß der Gasdruck dessen Innenflächen beaufschlagt und den Gleitring 2 in Anlage an der Innenfläche 11, den Dichtring 4 in Anlage am Nutgrund 31 und die beiden Schenkel 23 und 43 in gegenseitige Anlage belastet, um damit das Vordringen des Schmieröls in die Arbeitskammern sicher zu verhindern. Das Federelement 6 verstärkt zusätzlich die abdichtende Wirkung an den Dichtungsflächen a und b.

Die in F i g. 5 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in F i g. 3 dargestellten dadurch, daß der erste Schenkel 23 des Gleitrings an seinem freien Rand einen radial hervorstehenden und in Anlage am zweiten Schenkel 43 des Dichtrings an seinem freien Ende einen radial einwärts hervorstehenden, in Anlage am ersten Schenkel 23 des Gleitrings befindlichen Wulst 44 aufweist. Dadurch, daß sich die beiden Schenkel lediglich mit den Wulsten 24 und 44 in gegenseitiger Anlage befinden, ist die dritte Dichtungsfläche c wesentlich verkleinert, so daß der sie belastende Gasdruck verstärkt zur Wirkung kommt. Eine entsprechende Wirkung ist mit den in Fig.6 bis 8 gezeigten Abwandlungen dieser Ausführungsform erzielbar.

Bei der Ausführung nach Fig. 9 hat der erste Schenkel 23 des Gleitrings in seiner radial inneren Fläche 25 eine Aussparung mit einem darin angeordneten zusätzlichen Federelement 7, welches den Gleitring 2 zusätzlich in Richtung auf die Innenfläche 11 des Gehäuseseitenteils 1 belastet Dadurch ist die erste Dichtungsfläche a noch stärker belastet, so daß sich die abdichtende Wirkung erhöht. Eine ähnliche Wirkung ist mit der in Fig. 10 gezeigten Abwandlung dieser Ausführungsform erzielbar.

In den Ausführungen nach Fig. 11 und 12 hat der erste Schenkel 23 des Gleitrings in seiner dem zweiten Schenkel 43 des Dichtrings zugewandten Oberfläche eine Anzahl von Rillen 27. Diese bilden ein Labyrinth, welches die abdichtende Wirkung an der dritten Dichtungsfläche c erhöht. In einer Abwandlung dieser Ausführungsform können solche Rillen in der dem ersten Schenkel 23 des Gleitrings zugewandten Fläche des zweiten Schenkels 43 des Dichtrings gebildet sein.

In den Ausführungen nach Fig. 13 und 14 ist an einer Oberfläche des Dichtrings 4 ein elastisches Material 8, etwa ein Kunststoff oder Gummi, in bekannter Weise befestigt. Das elastische Material 8 sitzt zwischen dem Dichtring 4 und dem Nutgrund 31 und erhöht durch seine Verformbarkeit die abdichtende Wirkung. Die axial hervorstehenden Schenkel lassen sich einwärts

und auswärts elastisch biegen, wodurch der Zusammenbau und der Einbau der öldichtung wesentlich erleichtert ist.

Für den Gleitring der öldichtung und den Dichtring können übliche, bekannte Dichtungsmaterialien verwendet werden. Vorzugsweise besteht der Gleitring jedoch aus Metall, beispielsweise aus Gußeisen, einer F.isenlegierung oder einer Nichteisenlegierung. Ferner besieht der Dichtring vorzugsweise aus harten Kunstharz. Ein bevorzugtes Beispiel für das Materia des Gleitrings ist eine Kolbenringlegierung. Eir bevorzugter Werkstoff für den Dichtring ist Polyimid harz. Außerdem können dem Polyimidharz Molybdän disulfat und Graphit hinzugefügt werden, um desser Gleitcigenschaften zu verbessern.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Innendichtung für einen Kolben einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine, in dessen Stirnwänden jeweils eine ringförmige Nut vorgesehen ist, welche einen Gleitring und einen Dichtring mit einem zwischen ihnen befindlichen, beide auseinanderdrükkenden Federeleinent aufnimmt, wovon mindestens der Gleitring einen L-förmigen Querschnitt aufweist, dessen einer Schenkel einem Gehäuseseitenteil gegenüberliegend eine schräge, von radial innen nach außen zurückversetzte Gleitfläche hat und dessen anderer Schenkel etwa parallel zur achsnahen Nutflanke in dichtender Anlage am Dichtring ist, dessen Schenkel etwa parallel zu den Nutflanken bzw. zum Nutgrund liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (4) mit dem einem Schenkel (41) am Nutgrund (31) und mit dem anderen Schenkel (43) den Schenkel (23) des Gleitrings (2) übergreifend in dichtender Anlage ist

2. Innendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander übergreifenden Schenkel (23, 43) des Gleitrings (2) und des Dichtrings (4) an ihren Enden jeweils einen Wulst (24, 44) in Anlage an den anderen Schenkel aufweisen.

3. Innendichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der sich übergreifenden Schenkel (23, 43) des Gleitrings (2) und des Dichtrings (4) in seiner dem anderen Schenkel zugewandten Wandung Rillen (27) aufweist.

4. Innendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der in Anlage an der Nutflanke befindliche Schenkel (23) des Gleitrings (2) in seiner radial inneren Fläche (25) eine zum Nutgrund hin offene Aussparung aufweist, in welcher ein Federelerrlent (7) den Gleitring (2) axial belastet.

5. Innendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem etwa parallel zum Nutgrund (31) verlaufenden Schenkel (41) des Dichtrings (4) und dem Nutgrund (31) ein elastisches Material (8) angeordnet ist.

6. Innendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (4) zusätzlich einen weiteren Schenkel (45) in dichtender Anlage an der anderen Nutflanke hat.

7. Innendichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (2) aus einer Metallegierung und der Dichtring (4) aus Polyimidharz besteht.

8. Innendichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung Gußeisen ist.

9. Innendichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in das Polyimidharz Molybdändisulfat und Graphit eingemischt sind.