DE873475C - Piston ring - Google Patents

Description

Kolbenring Die bisher gebräuchlichen, als einteilige Sprengringe ausgebildeten Kolbenringe haben den Nachteil, daß sie nicht mit gleichmäßigem Druck an der Zylinderwand anliegen. Im Bereich der Ringfuge ist der durch Verdichtung und Explosion erhöhte Anlagedruck wesentlich größer als auf der der Fuge gegenüberliegenden Ringseite. Als Folge hiervon tritt eine ungleichmäßige Abnutzung der Zylinderwand und eine ungleichmäßige Abdichtung längs des Ringumfanges ein.Piston ring The previously used one-piece snap rings Piston rings have the disadvantage that they do not apply uniform pressure on the cylinder wall issue. In the area of the annular joint, it is increased by compression and explosion The contact pressure is significantly greater than on the ring side opposite the joint. As a result, there occurs uneven wear of the cylinder wall and a uneven sealing along the circumference of the ring.

Um diese Nachteile zu beheben, hat man bereits vorgeschlagen, Kolbenringe aus mehreren Ringstücken. zusammenzusetzen, die durch untergelegte Federn, vorzugsweise wellenförmige Blattfedern, nach außen gedrückt werden. Hierbei bereitet aber die Abdichtung des Ringes im Bereich der Stoßstellen, zwischen den Ringstücken gewisse Schwierigkeiten. Da die Ringstücke ein gewisses Spiel sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung haben müssen, tritt es leicht ein, daß die Ringstücke in Umfangsrichtung einseitig aneinandergeschoben werden und an einer Stoßstelle eine Fugenvergrößerung eintritt, die wiederum eine ungleichmäßige Anpressung des Ringes an die Zylinderwand nach sich zieht.In order to remedy these disadvantages, it has already been proposed to use piston rings from several ring pieces. assemble that by underlying springs, preferably wave-shaped leaf springs to be pressed outwards. Here, however, prepares the Sealing of the ring in the area of the joints, between the ring pieces certain Trouble. Since the ring pieces have a certain amount of play both in the radial direction must have as well as in the circumferential direction, it easily occurs that the ring pieces be pushed together on one side in the circumferential direction and at a joint an enlargement of the joint occurs, which in turn results in uneven contact pressure of the Ring on the cylinder wall.

Hier soll die Erfindung Abhilfe schaffen. Sie bezieht sich auf einen mehrteiligen Kolbenring, der über seinen Umfang aus mehreren mit Federn unterlegten Ringstücken zusammengesetzt ist, und kennzeichnet .sich dadurch, daß die Ringstücke an je zwei zusammenliegenden Enden der Länge nach in gleicher Weise T- oder U-förmig gestaltet sind und mit Einsatzstücken von U- oder T-förmigem Querschnitt zusammenliegen, die die Stoßstellenausschnitte ausfüllen. Diese Gestaltung ergibt eine gleichmäßige Fugendichtung an allen Stoßstellen, ohne dabei die Beweglichkeit der Ringstücke in der Umfangsrichtung zu beeinträchtigen.The invention is intended to provide a remedy here. It relates to one multi-part piston ring, which is composed of several underlaid with springs over its circumference Ring pieces is composed, and is characterized by the fact that the ring pieces T-shaped or U-shaped in the same way lengthways at two adjacent ends are designed and lie together with inserts of U- or T-shaped cross-section, which fill in the joint cutouts. This design results in a uniform Joint sealing at all joints without compromising the mobility of the ring pieces to affect in the circumferential direction.

Um die Fugendichtung an den Stoßstellen zu verbessern, können. die Einsatzstücke mit über ihre Längsstege bzw. -schenken hinausragenden Ansätzen" versehen sein, mit denen sie die Ringstücke in zugeordneten Ausnehmüngen der Ringunterkante untergreifen.To improve the joint sealing at the joints, you can. the Insert pieces with over theirs Longitudinal webs or legs protruding Approaches "be provided with which they the ring pieces in associated recesses reach under the lower edge of the ring.

Die die Ringstücke nach- außen drückenden Federn können aus wellenförmigen Blattfedern bestehen und neuerungsgemäß so angeordnet und bemessen sein, daß sie über die Länge der Ringstücke reichen, mit ihrem mittleren Wellental festgelegt sind und mit ihren Enden entweder gegen die Einsatzstücke drücken oder ohne mittlere Befestigung mit ihren Enden an der Innenfläche der Ringstücke befestigt sind. Im letzteren Falle ist es besonders einfach, wenn die Feder jedes Ringstückes mit ihren Enden ,in an der Innenseite des Ringstückes an dessen Enden angebrachten unterschnittenen Kerben eingreift: In letzterem Falle kann die Wirkung noch durch eine zweite der Wellenfeder unterlegte, aber glatte Blattfeder verbessert werden, die gleichfalls mit ihren Enden in die Kerben des Ringes eingreift.The springs pressing the ring pieces outward can consist of wave-shaped Leaf springs exist and be arranged and dimensioned according to the innovation so that they Extend over the length of the ring pieces, set with their middle trough are and press with their ends either against the insert pieces or without a middle Attachment with their ends attached to the inner surface of the ring pieces. in the In the latter case, it is particularly easy if the spring of each ring piece with their Ends, in undercut attached to the inside of the ring piece at its ends Notches intervenes: In the latter case, the effect can still be achieved by a second of the Wave spring underlaid, but smooth leaf spring can be improved, which also engages with their ends in the notches of the ring.

Versuche haben ergeben, daß Motoren, deren Zylinder und Kolben bereits so weit abgenutzt wären, daß sie einer Generalreparatur (Ausschleifen des Zylinders usw.) hätten unterzogen werden müssen, nach Einsatz der erfindungsgemäßen Kolbenringe wieder ohne Ausschleifen des Zylinders gebrauchsfähig waren und eine :gute Kompression und normalen Schmierölverbrauch zeigten, so daß die Generalreparatur überflüssig war: So hat sich bei einem Versuch auch gezeigt, daß bei einem Wägen, der bei ioo km Fahrt bereits infolge Abnutzung der Zylinderflächen, der Kolben und Kolbenringe einen Schmierölverbrauch von 6 kg hatte, nach Einsetzen der erfindungsgemäßen Kolbenringe der Schmierölverbrauch pro ioo km auf 6 bis 8 dkg herabsank und die Leistung des Motors hinsichtlich -Kompression usw. normal war.Tests have shown that engines, their cylinders and pistons already would be so worn that they would need a general overhaul (grinding out the cylinder etc.) should have been subjected after using the piston rings according to the invention were usable again without grinding out the cylinder and a: good compression and normal lubricating oil consumption, so that the general overhaul is superfluous was: An experiment also showed that a weighing machine that was sold at ioo km drive already due to wear of the cylinder surfaces, pistons and piston rings had a lubricating oil consumption of 6 kg after inserting the piston rings according to the invention the lubricating oil consumption per 100 km dropped to 6 to 8 dkg and the performance of the Engine was normal in terms of compression, etc.

Bei Verwendung zweier oder mehrerer je aus einem Wellental und zwei: Wellenbergen bestehender, im Wellental am Ringstück befestigter Blattfedern für jedes Ringstück hat es sich als zweckmäßig erwiesen, jede Feder aus, zwei oder mehreren übereinanderliegenden dünnen Lamellen von nach innen zu abnehmender Länge zu bilden, so daß sich ihre Widerstandskraft entsprechend ihrer zunehmenden. Durchbiegung, ähnlich wie bei Waggonfedern, erhöht.When using two or more, each consisting of a trough and two: Wave crests of existing leaf springs attached to the ring piece in the wave trough for Each ring piece has proven to be useful, each spring from two or more to form superimposed thin lamellas of decreasing length inwards, so that their resilience increases in accordance with their increasing. Deflection, similar to wagon springs, increased.

Die in üblicher Weise zwischen den Druckringen _ angeordneten Schmierringe sind erfindungsgemäß ebenso wie die Druckringe in zwei öder mehrere Ringstücke zerlegt, die unter der Einwirkung von Blattfedern der angegebenen Art und Anordnung stehen. Bei den Schmierringen sind Überlappungen der ineinanderstoßenden Enden nicht notwendig. Erfindungsgemäß sind aber die Schmierringe selbst und auch ihre Blattfedern mit Durchbrechungen zum Durchgang des Schmiermittels versehen.The lubricating rings arranged in the usual way between the pressure rings are according to the invention as well as the pressure rings divided into two or more ring pieces, which are under the action of leaf springs of the specified type and arrangement. In the case of the lubricating rings, there is no need to overlap the ends that abut one another. According to the invention, however, are the lubricating rings themselves and also their leaf springs Provide openings for the passage of the lubricant.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einigen Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt.In the drawing, the subject matter of the invention is in some exemplary embodiments shown schematically.

Fig. i zeigt eine Draufsicht auf zwei gleich große, zweiteilig mit um 9o° versetzten Fugen aufeinanderliegende Kolbenringe nach der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt nach I-1 der - Fig. i- -in größerem Maßstabe mit Anordnung des Dopgelringes in der Nut des Kolbens; Fig. 3 zeigt einen vierteiligen Kolbenring nach der Erfindung in Ansicht n iit Verbindung der Enden der Ringstücke nach den Fig. q bis 7 und mit vier - Doppelwellenfedern; Fig. q. bis 7 zeigen in größerem Maßstabe die Verbindung der Kolbenringstückenden mittels eines T-Einsatzstückes in Draufsicht, Schnitt nach der Linie II-II der Fig. q., Schaubild des Einsatzstückes und Seitenansicht, - Fig. 8 bis io eine andere mittels eines U-Einsatzstückes in Draufsicht, Seitenansicht und Schaubild; " ' Fig. ii zeigt die Hälfte eines zweiteiligen Kolbenringes finit einer Doppelfeder, die aus einer über den -ganzen Umfang des Ringstückes reichenden glatten Feder und aus einer Wellenfeder besteht, mit Stützung der Federenden in Kerben der Ringhälfte, Fig. 12 die Hälfte eines sechsteiligen Kolbenringes mit einer Ausführungsform der Federn aus verschieden langen 'Lamellen, Fig. 13 und 14 endlich veranschaulichen einen zweiteiligen Kolbenring aus Wellenfedern wie in Fig.3, jedoch mit Ölnut am Unifang des Ringes und mit Durchbrechungen im Ring und in den Federn für den Durchtritt des Öles in Stirnansicht und Schnitt nach der Linie III-III der Fig. i3.Fig. I shows a plan view of two equally large, two-part with Piston rings according to the invention lying on top of one another, joints offset by 90 °, FIG. 2 a section according to I-1 of the - Fig. I - on a larger scale with the arrangement of the double ring in the groove of the piston; Fig. 3 shows a four-part piston ring according to the invention in view of the connection of the ends of the ring pieces according to FIGS. q to 7 and with four - double wave springs; Fig. Q. to 7 show the connection on a larger scale of the piston ring piece ends by means of a T-insert in plan view, section according to the line II-II of Fig. q., diagram of the insert and side view, - Fig. 8 to 10 another by means of a U-insert in plan view, side view and diagram; "'Fig. Ii shows half of a two-part piston ring finite a double spring, which consists of an over-the-whole circumference of the ring piece smooth spring and consists of a wave spring, with support of the spring ends in Notches of the ring half, Fig. 12 half of a six-part piston ring with a Embodiment of the springs made of lamellas of different lengths, FIGS. 13 and 14 finite illustrate a two-part piston ring made of wave springs as in Figure 3, however with oil groove on the unifang of the ring and with openings in the ring and in the springs for the passage of the oil in the front view and section along the line III-III of Fig. I3.

Wie aus Fi.g. i und 2 ersichtlich ist, besteht der in einer Kolbennut liegende Ring aus zwei gleich: großen, zweiteiligen Ringen i, 2 bzw. 3, q., die so übereinanderliegen, daß ihre Stoßfugen um 9o° zueinander- versetzt sind. An der Innenfläche der Ringstücke befestigte, wellenförmige Blattfedern 6 pressen die Ringteile nach außen an die Zylinder-,vand. Da die Ringe dicht aufeinanderliegen, kann ihre Dicke bloß die Hälfte eines normalen Kolbenringes sein, so daß sie-an Stelle eines solchen ohne eine Umänderung der-Kolbennuten in diesen angebracht werden können.As shown in fig. i and 2 can be seen, consists of a piston groove lying ring of two equal: large, two-part rings i, 2 or 3, q., the lie one on top of the other so that their butt joints are offset by 90 ° to one another. At the Wave-shaped leaf springs 6 attached to the inner surface of the ring pieces press the ring parts outwards to the cylinder, vand. Since the rings are close together, your Thickness only be half of a normal piston ring, so that instead of a such can be attached in these without changing the piston grooves.

In den Fig. 3 bis i i ist eine Reihe besonders zweckmäßiger Ausführungsformen geteilter Kolbenringe mit Andruckfedern und Überläppungen an den Verbindungsenden der Teile dargestellt. Der Kolbenring besteht aus vier Teilen i' bis ¢', deren Enden sich in radialer und axialer Richtung, z. B. mittels eigener Einsatzstücke 5, "überlappen und die mit je einer Doppelwellenfeder 6' versehen sind. Das Einsatzstück 5 kann beispielsweise die in den Fig. q. bis 7 oder die in den Fig: 8 bis io dargestellte Ausführungsform haben. In den ersteren ist es im Querschnitt T-förmig (Fig. 5 und 6), -in letzteren U-förmig (Fig: io). Jedes der Kolbenringstückenden weist bei der Verbindung nach den Fig. q. bis 7. einen radialen Einschnitt 7 (Fig. q.) auf, durch den zwei Zungen 8 entstehen. In die Ein- i schnitte 7 greift der' radiale Steg 9 des T-förmigen Einsatzstückes 9; io ein (Fig. 4 bis 7). Der Fuß oder T-Balken io dieses T-Querschnittes -kommt -in eine periphere Unterschneidung z i (Fig. 7) der Ringstückenden r2, 13 zu liegen. Der Fuß io des -T-Querschnittes kann allenfalls beiderends mit Lappen 1o über den Steg 9 hinausreichen (Fig. 6 und 7), um die sonst an den Stegenden verbleibende radiale Durchtrittsfuge für das gespannte Treibmedium zu verdecken. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 8 bis 1o haben die Enden der Ringstücke nur je eine mittlere Zunge 14, welche bei den aneinanderstoßenden Zungen dann von außen her durch ein gemeinsames U-förmiges Einsatzstück 15 von der Innenseite :des Kolbenringes her umfaßt und in radialer wie in axialer Richtung abgedichtet werden. Auch hier können vorstehende Endlappen 16 des Fuß- oder Verbindungsteiles des U-Querschnittes für den Abschluß radialer Durchtrittsfugen an den Enden der U-Schenkel 17 (Fig.ro) sorgen. Statt der Einsatzstücke könnten auch entsprechende Ausbildungen analoger Art an den Kolbenringstückenden selbst vorgesehen sein, doch ist die Herstellung der Einsatzstücke technologisch einfacher und vorteilhafter. Die Fixierung der Einsatzstücke beim zusammengestellten Ring erfolgt zweckmäßig durch die sich gegen sie stützenden Enden der Druckfedern (Fig.3).A number of particularly expedient embodiments are shown in FIGS. 3 to i Split piston rings with pressure springs and overlaps at the connecting ends of the parts shown. The piston ring consists of four parts i 'to ¢', the ends of which in the radial and axial directions, z. B. by means of its own insert pieces 5, "overlap and which are each provided with a double wave spring 6 '. The insert 5 can For example, the in Fig. q. to 7 or that shown in FIGS. 8 to 10 Have embodiment. In the former it is T-shaped in cross section (Figs. 5 and 6), -in the latter U-shaped (Fig: io). Each of the piston ring piece ends has at the Connection according to Fig. Q. through 7. a radial incision 7 (Fig. q.) the two tongues 8 arise. The radial web 9 engages in the incisions 7 of the T-shaped insert 9; io (Figs. 4 to 7). The foot or T-bar io this T-cross section-comes -in a peripheral undercut z i (Fig. 7) of the Ring piece ends r2, 13 to lie. The foot io of the -T cross-section can at most both ends with Tabs 1o extend beyond the web 9 (Fig. 6 and 7), around the radial passage joint otherwise remaining at the ends of the webs for the tensioned To cover the propellant medium. In the embodiment according to FIGS. 8 to 1o have Ends of the ring pieces each have only one middle tongue 14, which in the abutting Tongues then from the outside through a common U-shaped insert 15 from the Inside: the piston ring embraced and in the radial as well as in the axial direction be sealed. Here, too, protruding end tabs 16 of the foot or connecting part of the U-cross section for the completion of radial penetration joints at the ends of the Take care of the U-leg 17 (Fig.ro). Instead of the insert pieces, corresponding Formations of an analogous type can be provided on the piston ring piece ends themselves, however the production of the inserts is technologically simpler and more advantageous. The fixation of the inserts when the ring is assembled is expedient by the ends of the compression springs supported against them (Fig. 3).

In den Fig. i1 und 1.2 sind die erwähnten Überlappungsverbindungen einfachheitshalber nicht dargestellt, ohne daß jedoch auf deren Anwendung auch in diesen und anderen Fällen erfindungsgemäßer Kolbenringe verzichtet wird.In Figs. I1 and 1.2 are the mentioned overlap connections not shown for the sake of simplicity, but without referring to their application in these and other cases of piston rings according to the invention are dispensed with.

Nach Fig. 1i besteht die Doppelfeder 18, r9 aus der glatten Feder 18 und aus der Wellenfeder r9 mit mehreren Berg- und Wellentälern. Beide Federn erstrecken sich hier über den ganzen Ringteil 2o und greifen, sich gegenseitig in ihrer Wirkung unterstützend, mit ihren Enden in Kerben 2r an der Innenseite des Kolbenringstückes 2o ein. Sie können an einer oder mehreren Stellen miteinander verbunden 'sein.According to Fig. 1i, the double spring 18, r9 consists of the smooth spring 18 and from the wave spring r9 with several mountain and wave troughs. Both feathers extend here over the entire ring part 2o and engage each other in supporting their effect, with their ends in notches 2r on the inside of the Piston ring piece 2o a. They can be in one or more places with each other connected '.

Die glatte Feder und die Wellenfeder können sich allenfalls auch über beide Ringhälften, also über den ganzen Umfang des Kolbenringes, erstrecken, %vobei die Ringteile mit den Federn fest verbunden werden müssen.The smooth spring and the wave spring can at most also over both ring halves, that is to say over the entire circumference of the piston ring, extend,% vobei the ring parts must be firmly connected to the springs.

Fig. 12 gibt an einem sechsteiligen Ring ein Bild der beispielsweisen Anordnung von waggonfederartig ausgebildeten Blattfedern mit übereinanderliegenden, gegen die Kolbenringmitte an Länge abnehmenden Federlamellen 25, 26 und 27.Fig. 12 gives a picture of the exemplary on a six-part ring Arrangement of wagon spring-like leaf springs with superimposed, Spring lamellae 25, 26 and 27 decreasing in length towards the center of the piston ring.

Ölringe nach Fig. 13, 14 sind nach der Erfindung ebenfalls mit Andrückfedern versehen und geteilt. Ihr Charakteristikum sind, außer den angeführten Merkmalen, die Ölnut 22 am Umfang, radiale Durchbrechungen 23 für das Schmiermittel und die demselben Zweck dienenden Löcher 24 in den Abdruckfedern 6.Oil rings according to FIGS. 13, 14 are also provided with pressure springs according to the invention provided and divided. In addition to the features listed, their characteristics are the oil groove 22 on the circumference, radial openings 23 for the lubricant and the holes 24 in the impression springs 6 serving the same purpose.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE: i. Kolbenring, der über seinen Umfang aus zwei oder mehreren Ringstücken zusammengesetzt ist, die durch untergelegte, vorzugsweise wellenförmige Blattfedern nach außen gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringstücke an je zwei zusammenliegenden Enden der Länge nach in gleicher Weise T- oder U-förmig gestaltet sind und mit in die Ausschnitte eingreifenden Einsatzstücken (5, 9, 15) von U- oder T-förmigem Querschnitt zusammenliegen. PATENT CLAIMS: i. Piston ring, which is composed of two or more ring pieces over its circumference, which are pressed outwards by underneath, preferably wave-shaped leaf springs, characterized in that the ring pieces are designed lengthwise in the same way T- or U-shaped at two adjacent ends are and lie together with insert pieces (5, 9, 15) of U- or T-shaped cross-section that engage in the cutouts. 2. Kolbenring nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die U- oder T-förmigen Einsatzstücke (5, 9, 15) mit über ihre Längsstege bzw. -schenkel hinausragenden Ansätzen (r o', 16) versehen sind, mit denen sie die Ringstücke in zugeordneten Ausnehmungen der Ringunterkante Untergreifen. 2. Piston ring according to claim i, characterized in that the U- or T-shaped insert pieces (5, 9, 15) with projections (r o ', 16) are provided with which they the ring pieces in associated recesses of the Underside of the ring. 3. Kolbenring nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (6') als wellenförmige Blattfedern so angeordnet und bemessen sind, daß sie nur über die Länge der Ringstücke reichen, mit ihrem mittleren Wellental an den Ringstücken befestigt sind und mit ihren Enden gegen die Einsatzstücke (5) drücken. 3. Piston ring according to claim i or 2, characterized in that that the springs (6 ') are arranged and dimensioned as wave-shaped leaf springs, that they only extend over the length of the ring pieces, with their middle trough are attached to the ring pieces and with their ends against the insert pieces (5) to press. 4. Kolbenring nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn aus zwei oder mehreren übereinanderliegenden Lamellen (26, 27) von nach innen zu abnehmender Länge bestehen. 4. Piston ring according to claim i, 2 or 3, characterized in that the Springs from two or more lamellas (26, 27) lying on top of one another from the inside consist of decreasing length. 5. Kolbenring nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (6, r9) als wellenförmige Blattfedern so ausgebildet und bemessen sind, daß sie nur über die Länge der Ringstücke reichen und nur mit ihren Enden an der Innenfläche der Ringstücke befestigt sind. 5. Piston ring according to claim i or 2, characterized in that that the springs (6, r9) are designed and dimensioned as wave-shaped leaf springs are that they only extend over the length of the ring pieces and only with their ends are attached to the inner surface of the ring pieces. 6. Kolbenring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmigen Federn (r9) je mit einer sie untergreifenden; glatten Blattfeder (r8) an den Ringstücken anliegen. 6. piston ring according to claim 5, characterized in that the wave-shaped springs (r9) each with an engaging under them; smooth leaf spring (r8) rest against the ring pieces. 7. Kolbenring nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn mit ihren Enden in unterschnittene Kerben (2r) an der Innenseite der Enden der Ringstücke eingreifen. B. 7. Piston ring according to claim 5 or 6, characterized in that the ends of the springs are undercut Engage notches (2r) on the inside of the ends of the ring pieces. B. Kolbenring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmigen Federn (rg) in einem oder mehreren Wellentälern an der glatten Feder (r8) befestigt sind. Piston ring according to claim 6, characterized in that the wave-shaped springs (rg) in one or several wave troughs are attached to the smooth spring (r8). 9. Kolbenring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Federn (r8, z9) über den ganzen Ringumfang reichen, nur an einer Stelle unterbrochen und an den Ringteilen befestigt sind. 1o. Kolbenring nach den Ansprüchen z bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringstücke und Federn mit Durchbrechungen für den Durchtritt des Schmiermittels versehen sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 456948, 476297, 670989. 9. Piston ring according to claim 8, characterized in that both springs (r8, z9) extend over the entire circumference of the ring, are only interrupted at one point and are attached to the ring parts. 1o. Piston ring according to Claims z to 9, characterized in that the ring pieces and springs are provided with openings for the passage of the lubricant. Cited publications: German Patent Specifications No. 456948, 476297, 670989.