DE69914002T2

DE69914002T2 - Dichtungsanordnung und Einbau eines Kolbenrings zur Verwendung in der Anordnung

Info

Publication number: DE69914002T2
Application number: DE69914002T
Authority: DE
Inventors: Teruo Toyota-shi Kumai; Yoshihiko Toyota-shi Masuda; Michio Okamoto
Original assignee: Teikoku Piston Ring Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; TPR Co Ltd
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2019-01-09
Also published as: JP3364590B2; EP0937922A3; KR19990072778A; KR100304203B1; EP0937922B1; EP0937922A2; CN1104575C; JP2000055199A; US6257590B1; CN1234479A; DE69914002D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsstruktur zur Abdichtung eines Raums zwischen einem Kolben und einem Zylinder, die miteinander in Gleitkontakt stehen, und insbesondere eine Dichtungsstruktur in Form eines Dichtungsrings für eine Brennkraftmaschine, wobei ein Außenring aus Harzmaterial durch ein Druckmittel über einen Innenring gegen eine Gleitfläche gedrückt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Montage eines Kolbenring-Strukturkörpers zur Verwendung in der Dichtungsstruktur.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Die Verwendung einer Dichtungsstruktur zur Abdichtung eines Raums zwischen einem Kolben und einem Zylinder, die miteinander in Gleitkontakt stehen, ist weitverbreitet.
Beispielsweise weist eine Brennkraftmaschine einen sogenannten Kolbenring auf, der innerhalb einer Kolbenringnut angeordnet ist. Herkömmlicherweise besteht der Kolbenring in vielen Fällen aus Metall. Jedoch wurde auch schon ein Kolbenring aus Harz entwickelt.
Beispielsweise offenbart die japanische Offenlegungsschrift HEI-9-280373 die Verwendung eines Kolbenring aus Harz. Diese Veröffentlichung offenbart einen Kolbenring-Strukturkörper, bei dem ein Außenring, der ohne mit einem Stoß versehen zu sein aus dem Fluorharz Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt ist, durch ein aus einem metallenen Schlauchfeder bestehenden Ringzugkraftübertragungselement über einen Innenring, der ebenso durchgehend aus PTFE hergestellt ist ohne mit einem Stoß versehen zu sein, radial nach außen gedrückt.
In dem in der oben erwähnten Veröffentlichung offenbarten Kolbenring-Strukturkörper ist der Ring in einen Außenring und einen Innenring unterteilt. Während der Innenring die Dichtheit um eine Ringnut gewährleistet, stellt der Außenring die Dichtheit zwischen dessen Gleitabschnitt und einer Zylinderwand sicher.
Dabei ist zu beachten, dass bei dem in der oben erwähnten Druckschrift offenbarten Kolbenring-Strukturkörper sowohl für den Innenring als auch für den Außenring PTFE verwendet wird. PTFE weist jedoch einen niedrigen Grenzwert für PV (dem Produkt aus dem realen Druck P und der Gleitgeschwindigkeit V) auf, und weist für den Gleitabschnitt, der an der Zylinderwand gleitet, keine ausreichende Dauerhaltbarkeit auf. Ferner weist PTFE einen hohen thermischen Ausdehnungskeoffizienten auf. Dadurch wird die Druckkraft, die aufgrund der elastischen Kraft der Schlauchfeder auf die Zylinderwand übertragen wird, mit ansteigender Temperatur größer und erhöht die Reibungsverluste der Brennkraftmaschine, was bezüglich des Außenrings ein ernstes Problem hervorruft.
Wenn die Temperatur während des Betriebs der Brennkraftmaschine ansteigt, schneidet die Schlauchfeder in den Innenring hinein und verursacht eine dauerhafte Verformung. Dies verursacht Probleme, wie etwa die Verschlechterung der Dichtheit um die Ringnut.
Der Stand der Technik DE-C-33 25 015 offenbart eine Dichtungsstruktur, wie durch den Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Angesichts der zuvor genannten Probleme, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Dauerhaltbarkeit einer Dichtungsstruktur, bei der ein Gleitkontaktring aus Harz gegen eine der gegenüberliegenden Gleitflächen eines Kolbens und eines Zylinders durch Druckmittel über einen Druckkraftaufnahmering gedrückt wird, zu verbessern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur leichten und zuverlässigen Montage eines Kolbenring-Strukturkörpers an einem Kolben zur Verwendung in einer solchen Dichtungsstruktur zu liefern.
Die obige Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst, wobei der abhängige Anspruch weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert eine Dichtungsstruktur, die in einer Nut angeordnet ist, die in einer der gegenüberliegenden Gleitflächen eines Kolbens und eines Zylinders, die miteinander in Gleitkontakt stehen, ausgebildet ist, und gegen die andere Gleitfläche, in der keine Nut ausgebildet ist, gepresst und mit dieser in Gleitkontakt gebracht wird. Diese Dichtungsstruktur umfasst ein aus einer Vielzahl von radial geschichteten Ringen zusammengesetztes Dichtungselement und ein Druckmittel zum Pressen des Dichtungselements gegen die Seite, in der keine Nut ausgebildet ist. Ein Gleitkontaktring des Dichtungselements ist auf der vom Druckmittel am weitesten entfernten Seite angeordnet und enthält die oben erwähnte Gleitkontaktfläche. Der Gleitkontaktring ist aus Polyimidharz hergestellt. Ein Druckkraftaufnahmering des Dichtungselements ist neben dem Druckmittel angeordnet und nimmt die Druckkraft des Druckmittels auf. Der Druckkraftaufnahmering ist mit einem Stoß versehen und aus einem Material hergestellt, das eine Härte aufweist die gleich der oder größer ist als die von Polyimidharz.
Bei einer derart konstruierten Dichtungsstruktur ist der Gleitkontaktring aus Polyimidharz hergestellt und der Druckkraftaufnahmering ist mit einem Stoß versehen und aus einem Material hergestellt, das genauso hart oder härter ist wie Polyimidharz. Dadurch weisen sowohl die Gleitkontaktfläche als auch die Druckkraftaufnahmefläche eine hohe Dauerhaltbarkeit auf.
Zusätzlich zu den Merkmalen des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, kann die vorliegende Erfindung auch gemäß einem zweiten Aspekt dargestellt werden. Danach ist die zuvor beschriebene Dichtungsstruktur ein Kolbenring, der in einer Kolbenringnut angeordnet ist, die in einem Kolben für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung ausgebildet ist, und das Dichtungselement ein Doppelstrukturring bestehend aus einem als der Gleitkontaktring dienenden Außenring, der auf der dem Zylinder nächstliegenden Seite angeordnet ist, und einem als der Druckkraftaufnahmering dienenden Innenring, der auf der dem Kolben nächstliegenden Seite angeordnet ist.
Bei einer derart konstruierten Dichtungsstruktur wird der Außenring, der als Kolbenring innerhalb der Kolbenringnut angeordnet ist und aus Polyimidharz hergestellt ist, durch das Druckmittel über den Innenring gegen den Zylinder gedrückt.
Bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der zuvor erwähnte Außenring durchgehend ausgebildet sein, ohne mit einem Stoß versehen zu sein.
Bei einem derart konstruierten Kolbenring-Strukturkörper wird der Außenring, der ohne mit einem Stoß versehen zu sein durchgehend aus Polyimid gebildet ist, durch das Druckmittel über den Innenring gegen den Zylinder gedrückt.
Bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der zuvor beschriebene Außenring auch mit einem Stoß versehen sein.
Bei einem derart konstruierten Kolbenring-Strukturkörper wird der Außenring, der aus Polyimid hergestellt und mit einem Stoß versehen ist, durch das Druckmittel über den Innenring gegen den Zylinder gedrückt.
Darüber hinaus kann der Stoß des Außenrings ein schräger Stoß sein, der ausgebildet wird, indem der Außenring in der Form eines völlig runden Kreises bei Raumtemperatur durchtrennt wird. Ferner kann die Breite des Außenrings in Kolbenhubrichtung kleiner sein als die Breite einer Kolbennut in Kolbenhubrichtung.
Bei einem derart konstruierten Kolbenring-Strukturkörper wird der Außenring, der einen schrägen Stoß aufweist, der gebildet wurde, indem der Außenring in der Form eines völlig runden Kreises bei Raumtemperatur durchtrennt wurde, durch das Druckmittel über den Innenring gegen den Zylinder gedrückt. Wenn sich der Außenring während des Betriebs thermisch ausdehnt, werden die gegenüberliegenden Endflächen des schrägen Stoßes relativ zueinander verschoben.
Beim zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Breite des Außenrings in Kolbenhubrichtung kleiner sein als die Breite des Innenrings in Kolbenhubrichtung, und die Breite des Innenrings in Kolbenhubrichtung kann kleiner sein als die Breite der Kolbenringnut in Kolbenhubrichtung.
Bei einer derart gestalteten Dichtungsstruktur bewegt sich der Innenring in Kolbenhubrichtung gemäß der Bewegung des Außenrings in Kolbenhubrichtung. Folglich trifft zuerst der Innenring auf die obere und untere Fläche der Kolbennut, wodurch ein Verschleiß des Außenrings verhindert wird.
Im zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann wenigstens eine untere Fläche des Außenrings mit Titannitrid, Chromnitrid oder diamantartigem Kohlenstoff beschichtet sein.
Bei einer derart gestalteten Dichtungsstruktur wird die untere Fläche des Außenrings des Kolbenring-Strukturkörpers, der einen Aufbau aufweist, bei dem der aus Polyimid hergestellte Außenring durch das Druckmittel über den Innenring gegen den Zylinder gedrückt wird, durch die Beschichtung mit Titannitrid (TiN), Chromnitrid (CrN) oder diamantartigem Kohlenstoff (DLC) verstärkt. Dadurch wird ein Verschleiß der unteren Fläche des Außenrings trotz des Kontakts mit der Ringnut, der gemäß der Bewegung des Kolbens in Kolbenhubrichtung auftritt, verhindert.
Beim zweiten Aspekt der vorliegeden Erfindung kann ferner die äußere Gleitfläche des Außenrings, in Abwärtsrichtung unterteilt sein, und wenigstens die obere Kante der Gleitfläche, die der obersten Position am nächsten liegt, eine Fase aufweisen.
Bei einer derart gestalteten Dichtungsstruktur gleitet die Gleitfläche des Außenrings der Dichtungsstruktur, bei deren Aufbau der Außenring aus Polyimid durch das Druckmittel über den Innenring gegen den Zylinder gedrückt wird, an der Zylinderwand und ist in Abwärtsrichtung unterteilt. Dadurch wird verhindert, dass sich der gesamte Querschnitt des Außenrings verschiebt und, dass sich die Lage bzw. Haltung des Außenrings relativ zur Zylinderwand ändert. Ferner vermindert die an dem oberen Kantenabschnitt der oberen Gleitfläche vorgesehene Fase die Menge an Öl, das vom Zylinder während dessen Aufwärtsbewegung nach oben gestreift wird, und verhindert Ölverlust.
Beim zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Innenring aus einem Metall gefertigt sein, und das Druckmittel kann eine Schlauchfeder sein, die ein aus einem ringartig gewickelten Metalldraht bestehendes Element ist.
Die so gestaltete Dichtungsstruktur wird als Kolbenring in die Kolbenringnut eingepasst, und der Außenring aus Polyimidharz wird durch die Schlauchfeder über den metallenen Innenring gegen den Zylinder gedrückt.
Beim zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Innenring aus verstärktem Polyimidharz gefertigt sein, und das Druckmittel kann eine Schlauchfeder sein, die ein aus einem ringartig gewickelten Metalldraht bestehendes Element ist.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung liefert ein Verfahren zur Montage des Kolbenring-Strukturkörpers des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung. Dieses Verfahren besteht aus den Schritten ein bis vier. Im ersten Schritt wird das Druckmittel in eine Kolbenringnut eingefügt. Im zweiten Schritt wird der Kolben von der Kolbenbodenseite aus mit einer Ringführung, die einen Kegelstumpf abschnitt aufweist, der sich zu einem an den Außenumfang des Kolbens angepassten Zylinderabschnitt hin vergrößert, so abgedeckt, dass sich ein unteres Ende des Zylinderabschnitts in der Nähe der Mitte eines Stegs befindet, der sich unmittelbar oberhalb der Kolbenringnut befindet. Im dritten Schritt wird der Innenring unter Verwendung des Kegelstumpfabschnitts der Ringführung in die Kolbenringnut eingesetzt. Im vierten Schritt wird der Außenring, der ohne mit einem Stoß versehen zu sein durchgängig aus Polyimid hergestellt ist, unter Verwendung des Kegelstumpfabschnitts der Ringführung in die Kolbenringnut eingesetzt, in einem Zustand, in dem der in die Kolbenringnut eingesetzte und durch das Druckmittel radial nach außen gepresste Innenring mittels einer Innenringpressvorrichtung nach innen gepresst wird, um zu verhindern, dass der äußerste Bereich des Innenrings aus der Kolbenringnut ragt.
Dieses Montageverfahren ermöglicht es, den Kolbenring-Strukturkörper, bei dessen Aufbau der Außenring aus Polyimidharz, insbesondere der durchgehend und ohne Stoß ausgebildete Außenring durch das Druckmittel über den Innenring in radialer Richtung des Kolbens nach außen gedrückt wird, leicht und zuverlässig in die Ringnut einzupassen.
Im dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Innenringpressvorrichtung mit einem Pressabschnitt zum Pressen des Innenrings radial nach innen und einem Einsetzabschnitt, der in eine andere Ringnut eingesetzt ist, um darin positioniert zu werden, versehen sein.
Das derart gestaltete Verfahren zur Montage des Kolbenring-Strukturkörpers stellt sicher, dass die Innenringpressvorrichtung den Innenring einfach und zuverlässig in die Ringnut zwingt, was zu einer verbesserten Verarbeitbarkeit führt.
Diese Kurzdarstellung der Erfindung beschreibt nicht notendigerweise alle erforderlichen Merkmale, sodass die Erfindung auch aus einer Unterkombination der beschriebenen Merkmale bestehen kann.
KURZDARSTELLUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorhergehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen deutlich werden, wobei
1 eine Dichtungsstruktur gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 zeigt, wie zuerst ein Innenring 30 auf eine obere Fläche einer Ringnut trifft, wenn ein Kolben seine Bewegungsrichtung von der Aufwärtsrichtung zur Abwärtsrichtung ändert;
3 zeigt, wie zuerst der Innenring 30 auf eine untere Fläche der Ringnut trifft, wenn der Kolben seine Bewegungsrichtung von der Abwärtsrichtung zur Aufwärtsrichtung ändert;
4 den Aufbau einer Ringführung zeigt;
5 den Aufbau einer Ringaufspannvorrichtung zeigt;
6 den Aufbau einer Innenringpressvorrichtung zeigt;
7 den Aufbau einer Variante der Innenringpressvorrichtung zeigt;
8 eine Dichtungsstruktur gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 Fasenabschnitte zeigt, die durch schräges Durchtrennen eines Außenrings 20 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ausgebildet wurden; und
10 den in 9 dargestellten Außenring 20 während des Betriebs zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORTEILHAFTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Dichtungsstruktur, die einen zweiten Kolbenring gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet. In 1 ist eine Ringnut 120 in einem Kolben 100 ausgeformt, der an einer Zylinderwand 200 gleitet. Die Ringnut 120 ist eine zweite Ringnut, die sich bezüglich eines (nicht gezeigten) obersten Abschnitts des Kolbens in der zweitnächsten Position 100 befindet.
Ein Kolbenring-Strukturkörper 10 ist in die Ringnut 120 eingesetzt. Der Kolbenring-Strukturkörper 10 besteht aus einem Außenring 20, einem Innenring 30 und einer Schlauchfeder 40, die von außen nach innen in dieser Reihenfolge angeordnet sind. In 1 ist zu beachten, dass der Pfeil OBEN die Aufwärts-Richtung des Kolbens 100 und der Pfeil AUSSEN die radiale Außenrichtung des Kolbens 100 anzeigt.
Der Außenring 20 ist aus Polyimid hergestellt und besitzt einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 30 × 10^–5/K oder kleiner und eine Bruchdehnung (das Verhältnis der Längung einer in einem Zugversuch gebrochenen Probe zu deren ursprünglichen Länge) von 10% (10% der ursprünglichen Länge) oder mehr.
Die Höhe B_out des Außenrings 20 in Kolbenhubrichtung ist kleiner eingestellt als die Höhe B_in des Innenrings 30 in Kolbenhubrichtung.
Die Gleitfläche zwischen dem Außenring 20 und der radial äußeren Zylinderwand 200 ist durch eine Nut 23, die sich durchgehend entlang des Außenumfangs erstreckt, in eine obere Gleitfläche 24 und eine untere Gleitfläche 25 unterteilt. Da die Gleitfläche dadurch in die obere Gleitfläche 24 und die untere Gleitfläche 25 unterteilt ist, kann der Außenring 20 trotz seiner relativ geringen radialen Breite T_out in einer stabilen Lage an der Zylinderwand 200 gleiten.
Die obere Gleitfläche 24 und die untere Gleitfläche 25 sind an ihren oberen Kantenabschnitten entsprechend mit Fasen 26 bzw. 27 versehen. Die Fasen 26, 27 reduzieren die Menge an Ölfilm, der durch den Kolben 100 während dessen Aufwärtsbewegung nach oben gezogen wird, und verhindert sogenannten Ölverlust.
Wie in 1 dargestellt, ist die Nut 23 des Außenrings 20 um einen bestimmten Abstand in einer höheren Position ausgebildet als die axiale Mitte des Außenrings 20 (bei der Montage des Kolbens auf Seiten der Brennkammer). Die am oberen Ende der oberen Gleitfläche 24 ausgebildete Fase 26 ist größer als die am oberen Ende der unteren Gleitfläche 25 ausgebildete Fase 27. Wenn der Kolben innerhalb des Zylinders in Richtung Brennkammer gleitet, zieht die große Fase 26 der oberen Gleitfläche 24, dank dieser Konmstruktion, Öl entlang der Zylinderwand, um einen nahezu homogenen Ölfilm auszubilden, und die Fase der unteren Gleitfläche 25 ist dafür ausgelegt, den so gebildeten Ölfilm aufrechtzuerhalten, ohne diesen zu beinträchtigen. Folglich kann der Ölfilm innerhalb des Zylinders stabilisiert werden. Da die obere Gleitfläche 24 eine kleinere Gleitfläche besitzt als die untere Gleitfläche 26, ist der durch die Druckkraft der Schlauchfeder auf die obere Gleitfläche 24 übertragene flächenmäßige Druck größer als die auf die untere Gleitfläche 25 übertragene Druckkraft. Öl erzeugt jedoch einen dynamischen Druck, wenn es auf Gleitflächen fließt, wodurch ein übermäßiger Abrieb der oberen Gleitfläche 24 verhindert werden kann. Andererseits ist die untere Gleitfläche 25 in Kolbenhubrichtung breiter als die obere Gleitfläche 24, sodass der Außenring 20 sicher in einer stabilen Lage gehalten wird. Dadurch kann eine Verschlechterung der Dichtheit verhindert werden, was auf eine Neigung des Außenrings innerhalb der Ringnut 120 zurückzuführen wäre.
Der Außenring 20 ist vollständig mit diamantartigem Kohlenstoff (DLC) (amorpher Kohlenstoff mit tetrahedraler Bindung wie Diamant, mit einer Vickers-Härte zwischen 2000 und 3500 und einer hohen Korrosionsbeständigkeit) beschichtet, wodurch der Abrieb, der von der Gleitbewegung der oberen Gleitläche 24 und der unteren Gleitfläche 25 an der Zylinderwand 200 herrührt, als auch der Abrieb, der von dem wiederholten Anstoßen der oberen Fläche 21 und der unteren Fläche 22 des Außenrings 20 entsprechend an der oberen Fläche 121 bzw. der unteren Fläche 122 der Ringnut 120 herrührt, vermindert werden, und trägt zu einer wesentlichen Verbesserung der Dauerbeständigkeit bei. Statt diamantartigem Kohlenstoff können auch andere Beschichtungsmaterialien wie Titannitrid (TiN) und Chromnitirid (CrN) verwendet werden.
Der Innenring 30 ist aus Stahl hergestellt und mit einem Stoß versehen. Eine obere geneigte Fläche 33 und eine untere geneigte Fläche 34, die nach Innen entsprechend nach oben bzw. nach unten geneigt sind, sind an der Innenseite des Innenrings 30 ausgebildet, sodass die später beschriebene Schlauchfeder 40 in einer vorgegebenen Position gehalten werden kann. Da der Innenring 30 aus Stahl gefertigt ist, schneidet die Schlauchfeder 40 nicht in den Innenring 30 ein.
Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, ist der Innenring so gestaltet, dass er in radialer Richtung dünn ist und deshalb leicht zu verformen ist. Der Innenring 30, der keine innere Zugkraft aufweist, kann die elastische Kraft der Schlauchfeder 40 direkt auf den Außenring 20 übertragen.
1 zeigt, dass sich der Kolben 100 bei Betrieb der Brennkraftmaschine bei hoher Temperatur von einer unteren Totpunktposition zu einer oberen Totpunktposition bewegt. Der Kolbenring-Strukturkörper 10 wird aufgrund der zwischen dem Kolbenring-Strukturkörper 10 und der Zylinderwand wirkenden Reibungskraft gegen die untere Fläche 122 der Ringnut 120 gedrückt. Umgekehrt wird der Kolbenring-Strukturkörper 10 gegen die obere Fläche 121 der Ringnut 120 gedrückt, wenn sich der Kolben 100 von der oberen Totpunktpostion zur unteren Totpunktposition bewegt.
Aufgrund dieser Auslegung, bei der der Kolbenring-Strukturkörper 10 abwechselnd mit der oberen Fläche 121 und der unteren Fläche 122 der Ringnut 120 in engen Kontakt kommt, wird gegen Blow-by-Gas (Gas, das durch einen Spalt zwischen einem Kolbenring und einem Zylinder in ein Kurbelgehäuse leckt) abgedichtet, das dazu neigt entlang eines Querschnitts der Ringnut 120 zu strömen.
Ferner wird jetzt genau beschrieben wie sich der Kolbenring-Strukturkörper bewegt. Wenn die Brennkraftmaschine in Betrieb ist, wird aufgrund der Reibung zwischen dem Außenring 20 und der Zylinderwand 200 während einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 100 eine abwärtsgerichtete Kraft auf den Außenring 20 übertragen, während aufgrund der Reibung zwischen dem Außenring 20 und der Zylinderwand 200 bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 100 eine aufwärtsgerichtete Kraft auf den Aussenring 20 übertragen wird. Da sich der Außenring in engem Kontakt mit dem Innenring befindet, wird die gleiche Kraft sowohl auf den Innenring 30 als auch auf den Außenring 20 übertragen.
Die Abmessung B_in des Innenrings 30 in Kolbenhubrichtung ist kleiner als die Höhe H der Ringnut 120 des Kolbens 100 in Kolbenhubrichtung. Dadurch bewegen sich der Außenring 20 und der Innenring 30 ganzheitlich in der Ringnut 120 des Kolbens 100 hin und her.
Wie oben beschrieben, ist die Höhe B_out des Außenrings 20 in Kolbenhubrichtung geringer als die Höhe B_in des Innenrings 30 in Kolbenhubrichtung.
Folglich wird der Aussenring 20 während einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 100 gegen die untere Fläche 122 der Ringnut 120 gedrückt. Wenn der Kolben 100 seine Bewegungsrichtung von der Aufwärtsrichtung zur Abwärtsrichtung ändert, trifft daher zuerst eine obere Fläche 31 des Innenrings 30 auf die obere Fläche 121 der Ringnut 120 auf. Falls eine geringe Kraft nach oben wirkt, trifft eine obere Fläche 21 des Außenrings 20 nicht auf die obere Fläche 121 der Ringnut 120 auf. Selbst wenn der Außenring 20 aufgrund einer großen Kraft auf die Ringnut 120 auftrifft, ist die Wirkung auf die Ringnut 120 klein. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Außenring 20 erst dann auf die Ringnut 120 auftrifft, nachdem der Innenring 30 auf die Ringnut 120 aufgetroffen ist.
Zur Verdeutlichung der vorhergehenden Beschreibung zeigt 2 einen Zustand, in dem die obere Fläche 31 des Innenrings 30 während einer Abwärtsbewegung des Kolbens 100 auf die obere Fläche 121 der Ringnut 120 aufgetroffen ist. In diesem Zustand befindet sich die obere Fläche 21 des Außenrings 20 nicht in Kontakt mit der oberen Fläche 121 der Ringnut 120.
Genauso wird der Außenring 20 während einer Abwärtsbewegung des Kolbens 100 gegen die obere Fläche 121 der Ringnut 120 gedrückt. Deshalb trifft zuerst eine untere Fläche 32 des Innenrings 30 auf die untere Fläche 122 der Ringnut 120 auf, wenn der Kolben seine Bewegungsrichtung von der Abwärtsbewegung zur Aufwärtsbewegung ändert. Falls eine geringe Kraft nach unten wirkt, trifft eine untere Fläche 22 des Außenrings 20 nicht auf die untere Fläche 122 der Ringnut 120 auf. Selbst wenn der Außenring 20 aufgrund einer großen Kraft auf die Ringnut 120 auftrifft, ist die Wirkung auf die Ringnut 120 gering. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Außenring 20 erst dann auf die Ringnut 120 auftrifft, nachdem der Innenring 30 auf die Ringnut 120 aufgeschlagen ist.
Zur Verdeutlichung der vorhergehenden Beschreibung zeigt 3 einen Zustand, in dem die untere Fläche 32 des Innenrings 30 während einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 100 auf die untere Fläche 122 der Ringnut 120 aufgeschlagen ist. In diesem Zustand befindet sich die untere Fläche 22 des Außenrings 20 nicht in Kontakt mit der unteren Fläche 122 der Ringnut 120.
Folglich wird verhindert, dass die obere Fläche 21 und die untere Fläche 22 des Außenrings 20 auf die obere Fläche 121 bzw. die untere Fläche 122 aufschlagen, sodass die gesamte Dauerhaltbarkeit verbessert wird.
Nun wird der Aufbau der Schlauchfeder 40 beschrieben. Die Schlauchfeder 40 besitzt einen bekannten Aufbau, bei dem eine Stahlwendel 41, die durch Winden eines Stahldrahts mit kreisförmigen Querschnitt zu einer Wendel hergestellt wird, ein die Stahlwendel durchlaufendes Kernelement 42 aufweist, und entlang dem Kernelement 42 zu einer Kreisform gebogen wird. Die Stahlwendel 41 und das Kernelement 42 sind jeweils mit Stößen versehen. Die Schlauchfeder 40 wird so angeordnet, dass sie zwischen der zuvor erwähnten oberen geneigten Fläche 33 und der unteren geneigten Fläche 34 des Innenrings 30 aufgenommen wird. Durch diese Aufnahme verkürzt sich die Schlauchfeder 40. Folglich versucht die Schlauchfeder 40 wieder ihre freie Länge einzunehmen und erzeugt dabei eine Kraft, die den Innenring 30 nach außen dehnt.
Nun wird ein Verfahren zur Montage des so aufgebauten Außenrings 20, Innenrings 30 und der Schlauchfeder 40 in die zweite Ringnut 120, die sich bezüglich des oberen Abschnitt des Kolbens 100 in der zweitnächsten Position befindet, beschrieben.
In einem ersten Schritt wird die Schlauchfeder 40 in die Ringnut 120 eingesetzt. Dieser Schritt wird so ausgeführt, dass die Stoßabschnitte der Stahlwendel 41 und des Kernelements 42 in Umfangsrichtung zusammentreffen und, dass die Schlauchfeder 40 in die Ringnut eingesetzt wird, während gleichzeitig die Stoßabschnitte gedehnt werden.
Dann wird der Innenring 30 in die Ringnut eingesetzt. Da der Innendurchmesser des Innenrings 30 kleiner ist als der Außendurchmesser des Kolbens, ist es in diesem Fall notwendig, dass der Durchmesser des Innenrings 30 beim Einsetzen des Innenrings 30 in die Ringnut vergrößert wird.
Als zweiter Schritt wird demgemäß ein Aufsetzvorgang einer Ringführung 300 durchgeführt. Die Ringführung 300 ist eine Vorrichtung zum Einsetzen des Innenrings 30 in die Ringnut 120 wobei der Innenring 30 vergrößert wird.
4 zeigt einen Zustand, in dem die Ringführung 300 auf dem Kolben 100 angebracht ist. Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, setzt sich die Ringführung 300 aus einem Zylinderabschnitt 310 und einem Kegelstumpfabschnitt 320 zusammen. Der Zylinderabschnitt 310 hat einen solche Innendurchmesser, dass der Zylinderabschnitt 310 an dem Außenumfang des Kolbens 100 angebracht werden kann. Der Zylinderabschnitt 310 weist eine solche Tiefe auf, dass wenn der Kolben 100 von seinem oberen Abschnitt aus abgedeckt wird, sich das untere Ende des Zylinderabschnitts 310 in der Mitte eines zweiten Stegs 125 befindet, der sich unmittelbar über der zweiten Ringnut 120 befindet, in die der Innenring 30 eingesetzt wird.
Andererseits hat der obere Abschnitt des Kegelstumpfabschnitts 320 ein solchen Außendurchmesser, dass der Innenring 30 leicht auf dem Kegelstumpfabschnitt 320 aufgesetzt werden kann. Der Außendurchmesser des unteren Endabschnitts des Kegelstumpfabschnitts 320 ist gleich dem des Zylinderabschnitts 310.
Je kleiner der Vergrößerungsbetrag des Innenrings 30 ist, umso einfacher ist der Montagevorgang. Daher ist es umso besser, je dünner die Ringführung 300 ist.
In einem dritten Schritt, wird die so angebrachte Ringführung 300 dazu verwendet, den Innenring 30 in die zweite Ringnut einzusetzen.
Dieser Schritt wird beispielsweise unter Verwendung einer Ringaufspannvorrichtung 400 durchgeführt, wie sie in 5 dargestellt ist. Die Ringaufspannvorrichtung 400 bewirkt, dass sich drei in radialer Richtung bewegliche Ringelemente 420, die durch Federn 410 geeignet getragen werden, entlang einer Säule 430 hin- und herbewegen. Im freien Zustand ist der Innendurchmesser eines aus den drei Ringelementen 420 gebildeten Kreises größer als der Außendurchmesser des oberen Abschnitts des Kegelstumpfabschnitts 320 der Ringführung 300, die auf dem Kolben 100, der sicher auf einer Werkbank 440 befestigt ist, angebracht ist. Wenn der Innenring 30 auf die Ringführung 300 gespannt wird, kann der Innenring soweit vergrößert werden, bis dessen Innendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Zylinderabschnitts 320 der Ringführung 300 wird.
Die in der Zeichnung gezeigte Ringaufspannvorrichtung ist nur ein Beispiel. Jede Art von Spannvorrichtung kann verwendet werden, solange sie den Innenring, wie oben beschrieben, auf die Ringführung aufzwängen kann.
In einem vierten Schritt wird der Außenring 20 auf den so aufgesetzten Innenring 30 aufgesetzt.
Der so aufgesetzte Innenring 30 wird aufgrund der elastischen Kraft der Schlauchfeder 40 nach außen gedrückt, sodass der Innenring 30 aus der Ringnut 120 hervorragt. In dem vierten Schritt wird daher der Innenring 30 zuerst nach innen gedrückt, um zu gewährleisten, dass er nicht aus der Ringnut 120 hervorragt, und anschließend wird der Einsetzvorgang des Außenrings 20 ausgeführt.
6 ist eine Ansicht aus einer zu der Achse des Kolbens 100 senkrechten Richtung, die zeigt, wie der Innenring 30 nach innen gepresst wird. Bezugnehmend auf 6 wird eine Innenringpressvorrichtung 500 aus der Perspektive der Kolbenhubrichtung in zwei Abschnitte unterteilt. Die Innenringpressvorrichtung 500 weist einen Innenring-Pressabschnitt 510 auf, um den Innenring 30 zu pressen, und einen Positionierungsabschnitt 520, um den Innenring-Pressabschnitt 510 an einer vorbestimmten Position zu positionieren. Der Positionierungsabschnitt 520 wird fest in eine Ölringnut 130 eingepasst, die unterhalb der zweiten Ringnut 120 angeordnet ist, in die der Innenring 30 eingepasst wird. Der Innenring- Pressabschnitt 510 presst den Innenring 30 nach innen, sodass der äußerste Abschnitt des Innenrings 30 innerhalb des äußeren Umfangs des Kolbens 100 angeordnet ist, wenn der Positionierungsabschnitt 520 fest in die Ölringnut 130 eingepasst ist.
Wie oben beschrieben, wird der Außenring 20 in einem Zustand, in dem der Innenring 30 über den äußeren Umfang des Kolbens 100 hinaus nach innen gepresst wird, unter Verwendung der Ringführung 300 und der Ringaufspannvorrichtung 400 nach unten gedrückt. Wenn der Außenring 20 in Kontakt mit einer oberen Fläche 510 der Innenringpressvorrichtung 500 gelangt, wird die Innenringpressvorrichtung 500 entfernt. Anschließend wird der Außenring 20 unter Verwendung der Ringaufspannvorrichtung 400 weiter nach unten gedrückt, bis der Außenring 20 auf den inneren Ring 30 passt.
Indem die oben beschriebenen Schritte eins bis vier ausgeführt werden, kann der Kolbenring-Strukturkörper 10 leicht und zuverlässig in die zweite Ringnut 120 des Kolbens 100 eingesetzt werden. Der Kolbenring-Strukturkörper 10 weist eine Konstruktion auf, bei der die Stahl-Schlauchfeder 40 den Außenring 20, der durchgehend aus Polyamid gebildet ist ohne einen Stoß aufzuweisen, über den metallenen Innenring 30, der einen Stoß aufweist, radial nach außen presst.
Beim Pressen des Innenrings 30 unter Verwendung des Innenringpressabschnitts 510, kann der obere Abschnitt des Innenrings 30 einer solchen Drehverformung unterworfen sein, dass er aufgrund der elastischen Kraft der Schlauchfeder 40 von der äußeren Abgrenzung des Kolbens herausragt, falls der Innenring 30 bei einer unteren Position, die von der Mitte der Schlauchfeder 40 aus nach unten versetzt ist, gepresst wird. Dadurch kann es schwierig werden, den Außenring 20 eng an den Innenring 30 anzupassen. Andererseits, falls der Anbringungsbetrag des Außenrings 20 auf dem Innenring 30 klein ist, kann es möglich werden, den Außenring 20 selbst dann auf den Innenring 30 anzubringen, wenn der Innenring 30 bei einer Position entsprechend der elastischen Mitte der Schlauchfeder 40 gepresst werden kann.
Wie in 7 dargestellt, ist zwischen der Ringnut des Kolbens und dem Innenringpressabschnitt 510 bzw. dem Positionierungsabschnitt 520 der Innenringpressvorrichtung 500 in Kolbenhubrichtung jeweils eine vorgegebene Lücke C ausgebildet. Dadurch kann die Innenringpressvorrichtung 500 um die vorgegebene Lücke C in Kolbenhubrichtung relativ zum Kolben verschoben werden.
Während des Einsetzvorgangs des Außenrings 20 kann der Innenringpressabschnitt 510 der Innenringpressvorrichtung 500 den Innenring 30 an einer Position nahe der elastischen Mitte der Schlauchfeder 40 pressen, wodurch eine Drehverformung des Innenrings 30 verhindert werden kann. Falls die Innenringpressvorrichtung 500 in einem Zustand, in dem der Außenring 20 die obere Fläche 510 der Innenringpressvorrichtung 500 berührt, um einen bestimmten Betrag nach unten gedrückt wird, kann der Außenring weiter über den Innenring 30 geschoben werden. Folglich kann der Außenring 20 sicher auf dem Innenring 30 angebracht werden.
Nun wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
8 stellt das zweite Ausführungsbeispiel auf die gleiche Weise dar wie 1. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel, wird auch beim zweiten Ausführungsbeispiel der Außenring 20 aus Polyimid verwendet. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich jedoch vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Außenring 20 mit einem Stoß 28 versehen ist und der Innenring 30 aus faserverstärktem Polyimid hergestellt ist.
Der Stoß 28 des Außenrings 20 wird dadurch gebildet, dass ein Endlosmaterial, das zu einem völlig runden Kreis umgeformt wurde, bei Raumtemperatur schräg durchtrennt wird. Da der Außenring 20 während des Betriebs zu einem im Wesentlichen runden Kreis umgeformt wird, wird er bei Raumtemperatur schräg durchtrennt, um zu verhindern, dass bei Betrieb am Stoß 28 kein Spalt auftritt. 9 zeigt den Stoß 28, der durch Durchtrennen des Außenrings 20 bei Raumtemperatur gebildet wird, wenn der Außenring 20 die Form eines völlig runden Kreises hat.
Im zweiten Ausführungsbeispiel ist die Höhe B_out des Außenrings 20 in Kolbenhubrichtung geringer als die Höhe H der Ringnut 120 des Kolbens 100 in Kolbenhubrichtung.
10 zeigt den Stoß 28 während des Betriebs. Obwohl sich der Außenring 20 während des Betriebs thermisch ausdehnt, funktionert der schräg ausgebildete Stoß 28 so, dass die gegenüberliegenden Endflächen 28a, 28b aufeinander gedrückt werden und sich relativ zueinander verschieben.
Folglich können die Endflächen 28a, 28b relativ zueinander verschoben werden bis ein oberer Eckabschnitt der Endfläche 28a die obere Fläche 121 der Ringnut 120 des Kolbens 100 und ein unterer Eckenabschnitt der Endfläche 28b die untere Fläche 122 der Ringnut 120 des Kolbens 100 berührt. Selbst in diesem Zustand stehen die Endflächen 28a, 28b größtenteils in engem Kontakt miteinander, sodass ein sich von der oberen Fläche zur unteren Fläche des Außenrings 20 erstreckender Spalt nicht auftritt.
Da der Außenring 20 des zweiten Ausführungsbeispiels mit einem Stoß versehen ist, kann der Außenring 20 ohne Verwendung der im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Vorrichtung in die Ringnut 120 eingesetzt werden.
Da der Innenring 30 andererseits aus faserverstärktem Polyimidharz hergestellt ist, hat er ein geringes Gewicht und vermindert während des Betriebs die Trägheitskraft. Dadurch steigt die Grenzgeschwindigkeit, mit der der Innenring 30 von der unteren Fläche 122 der Ringnut während des Betriebs abhebt, wodurch die Menge an Blow-by-Gas, das aufgrund des Abhebens des Innenrings 30 verursacht wird, auf ein für den praktischen Gebrauch ausreichendes Maß verringert werden. Falls der Innenring 30 aus Metall hergestellt ist, sollte ein Präzisionsverarbeitungsverfahren durchgeführt werden, nachdem ein Material mit einer bestimmten Querschnittform hergestellt wurde. Falls der Innenring 30, wie im zweiten Ausführungsbeispiel, aus Metall hergestellt ist, kann dieser unter der Verwendung eines geeignetes Gießverfahren geformt werden, was die Notwendigkeit der Durchführung eines Bearbeitungsverfahrens im Wesentlichen reduziert oder entbehrlich macht.
Gemäß den beispielhaften Beschreibungen des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels wird der Kolbenring-Strukturkörper 10 als ein zweiter Ring verwendet, der in die zweite Ringnut, die sich bezüglich des oberen Abschnitts des Kolbens an der zweitnächsten Position befindet, eingesetzt wird. Der Kolbenring-Strukturkörper 10 kann jedoch auch als ein vom zweiten Ring unterschiedlicher Ring verwendet werden, beispielsweise als ein Dichtring des Kolbens.
Durch die zuvor erwähnten Ausführungsbeispiele kann ein sich in der Ringnut des Kolbens befindlicher Kolbenring-Strukturkörper mit einem Aufbau erhalten werden, bei dem der Außenring aus Polyimid durch die Schlauchfeder über den metallenen Innenring, der mit einem Stoß versehen ist, in radialer Richtung des Kolbens nach Außen gedrückt wird. Es ist unwahrscheinlich, dass der Außenring selbst bei hoher Temperatur verformt wird. Ausserdem gleitet der Außenring sanft an der Zylinderwand, ohne dabei die Dichtheit zwischen ihm und der Zylinderwand zu beeinträchtigen, und weist eine hohe Dauerhaltbarkeit auf. Der Innenring, der ebenfalls aus Metall hergestellt ist, weist eine hohe Dauerhaltbarkeit auf, da die Schlauchfeder nicht in den Innenring einschneidet.
Falls der Außenring in den zuvor genannten Ausführungsbeispielen durchgehend ausgebildet ist, kann dieser zu niedrigeren Kosten hergestellt werden. Falls der Außenring mit einem Stoß versehen ist, kann dessen Einsetzvorgang leicht durchgeführt werden.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist zumindest die untere Fläche des Außenrings mit Titannitrid, Chromnitrid oder diamantähnlichem Kohlenstoff beschichtet, was zu einer Verbesserung der Dauerhaltbarkeit der unteren Fläche des Außenrings führt.
Gemäß dem zuvor beschriebenen Montageverfahren kann der Kolbenring-Strukturkörper, der einen Aufbau aufweist, bei dem der Außenring aus Polyimid, der ohne Stoß versehen ist, durch ein Druckmittel über einen metallenen Innenring, der mit einem Stoß versehen ist, in radialer Richtung des Kolbens nach außen gedrückt wird, leicht und zuverlässig in die Ringnut des Kolbens eingesetzt werden.

Claims

Dichtungsstruktur, die in einer Nut (120) angeordnet ist, die in einer der gegenüberliegenden Gleitflächen (100, 200) eines Kolbens und eines Zylinders, die miteinander in Gleitkontakt stehen, ausgebildet ist, und gegen die andere Gleitfläche, in der keine Nut ausgebildet ist, gepresst und mit dieser in Gleitkontakt gebracht wird, wobei die Dichtungsstruktur ein aus einer Vielzahl von radial geschichteten Ringen zusammengesetztes Dichtungselement (10) und ein Druckmittel (40) zum Pressen des Dichtungselements gegen die Seite, in der keine Nut ausgebildet ist, aufweist, wobei ein Gleitkontaktring (20) des Dichtungselements (10) auf der vom Druckmittel am weitesten entfernten Seite angeordnet ist und eine Gleitkontaktfläche enthält, und wobei ein Druckkraftaufnahmering (30) des Dichtungselements (10) neben dem Druckmittel (40) angeordnet ist und die Druckkraft des Druckmittels aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitkontaktring (20) aus Polyimidharz hergestellt ist, und der Druckkraftaufnahmering (30) einen Stoß aufweist und aus einem Material hergestellt ist, das eine Härte gleich dem Polyimidharz oder größer hat.
Dichtungsstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsstruktur ein Kolbenring ist, der in einer Kolbenringnut angeordnet ist, die in einem Kolben für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung ausgebildet ist, und das Dichtungselement (10) ein Doppelstrukturring bestehend aus einem als der Gleitkontaktring dienende Außenring (20), der auf der dem Zylinder nächstliegenden Seite angeordnet ist, und einem als der Druckkraftaufnah mering dienende Innenring (30), der auf der dem Kolben nächstliegenden Seite angeordnet ist, ist.
Dichtungsstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (20) durchgängig, ohne Stoß ausgebildet ist.
Dichtungsstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (20) einen Stoß aufweist.
Dichtungsstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoß des Außenrings (20) ein schräger Stoß ist, der ausgebildet wird, indem der Außenring in der Form eines völlig runden Kreises bei Raumtemperatur durchtrennt wird, und die Breite des Außenrings (20) in Kolbenhubrichtung kleiner ist als die Breite der Kolbennut in Kolbenhubrichtung.
Dichtungsstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Außenrings (20) in Kolbenhubrichtung kleiner ist als die Breite des Innenrings (30) in Kolbenhubrichtung, und die Breite des Innenrings (30) in Kolbenhubrichtung kleiner ist als die Breite der Kolbenringnut (120) in Kolbenhubrichtung.
Dichtungsstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine untere Fläche des Außenrings (20) mit Titannitrid, Chromnitrid oder diamantartigem Kohlenstoff beschichtet ist.
Dichtungsstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die äußere Gleitfläche (24, 25) des Außenrings, der mit der Zylinderwandung (200) in Gleitkontakt steht, mit Titannitrid, Chromnitrid oder diamantartigem Kohlenstoff beschichtet ist.
Dichtungsstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Gleitfläche des Außenrings (20), der mit der Zylinderwandung (200) in Gleitkontakt steht, in Abwärtsrichtung unterteilt ist, und wenigstens die obere Kante der Gleitfläche, die der obersten Position am nächsten liegt, eine Fase aufweist.
Dichtungsstruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Unterteilen der äußeren Gleitfläche des Außenrings ausgebildete untere Gleitfläche (25) an ihrer oberen Kante eine Fase (27) aufweist, die Fase (26) der oberen Gleitfläche größer ist als die Fase (27) der unteren Gleitfläche, und die obere Gleitfläche (24) in Abwärtsrichtung schmäler ist als die untere Gleitfläche (25).
Dichtungsstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (30) aus Metall gefertigt ist, und das Druckmittel (40) eine Schlauchfeder ist, die ein Element ist, das aus einem ringartig gewickelten Metalldraht besteht.
Dichtungsstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (30) aus verstärktem Polyimidharz gefertigt ist, und das Druckmittel (40) eine Schlauchfeder ist, die ein Element ist, das aus einem ringartig gewickelten Metalldraht besteht.
Verfahren zur Montage der Dichtungsstruktur nach einem der Ansprüche 2 bis 12, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Einsetzen des Druckmittels (40) in die Kolbenringnut (120), Abdecken des Kolbens (100) von der Kolbenbodenseite aus mit einer Ringführung (300), die einen Kegelstumpfabschnitt aufweist, der sich zu einem an den Außenumfang des Kolbens angepassten Zylinderabschnitt hin vergrößert, in der Weise, dass ein unteres Ende des Zylinderabschnitts in der Nähe der Mitte eines Stegs (125) liegt, der sich unmittelbar oberhalb der Kolbenringnut (120) befindet, Einsetzen des Innenrings (30) in die Kolbenringnut (120) unter Verwendung des Kegelstumpfabschnitts der Ringführung, und Einsetzen des aus Polyimid durchgängig, ohne Stoß ausgebildeten Außenrings (20) in die Kolbenringnut (120) unter Verwendung des Kegelstumpfabschnitts der Ringführung (300) in einem Zustand, in dem der in die Kolbenringnut (120) eingesetzte und durch das Druckmittel (40) radial nach außen gepresste Innenring (30) mittels einer Innenringpressvorrichtung (500) nach innen gepresst wird, um zu verhindern, dass der äußerste Bereich des Innenrings aus der Kolbenringnut ragt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenringpressvorrichtung (500) einen Pressabschnitt zum Pressen des Innenrings radial nach innen und einen zur Positionierung in eine andere Ringnut eingesetzten Einsetzabschnitt definiert.