DE2615010A1

DE2615010A1 - Spreizfeder fuer kolbenringe

Info

Publication number: DE2615010A1
Application number: DE19762615010
Authority: DE
Inventors: Paul Joehren; Martin Dr Ing Morsbach; Juergen Weiss
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1976-04-07
Filing date: 1976-04-07
Publication date: 1977-10-20
Also published as: BR7702147A; ES227673Y; ES227673U; US4090720A; JPS52122713A; FR2360806A1; DE2615010B2; IT1115639B; GB1545436A

Description

GOET ZEWERKE Burscheid, den 24. 3. 1976

Friedrich Goetze AG ZBT 329/We/La ( 1573 )

SPREIZFEDER FÜR KOLBENRINGE

Die Erfindung betrifft eine Spreizfeder für Kolbenringe, insbesondere für lamelleniormige Oeiab streifringe, bestehend aus einem im Querschnitt etwa U-förmig profilierten und ringförmig gebogenen Blechstreifen, der durch Einschnitte oder dergleichen in Umfangsrichtung federnd gereicht ist und der im Bereich mindestens einer Flankenfläche a ,.ial hr-.rvGvU-etende Stützfüßchen für mindestens einen Oelabstreifring

Zur radialen Anpreßung von meist aus einem Stahlband gebogenen OeI-abLtreif-Kolbenringen gibt es eine Vielzahl von Spreizfederkonstruktionen, die vielfach aus profilierten und in Umfangsrichtung durch Einschnitte oder aer^le; ;nen federnd gemachten Blechstreifen bestehen. Besonders einiach herstellbare Spreizfedern weisen ein winkel- oder U-förmiges Querdchnittsprofil auf. Spreizfedern mil winkelförmigem Querschnitt, beispielsweise nach der öS - PS 3 627 333, bauen axial sehr niedrig, so daß beim Aufbringen einer radialen Spannkraft die Feder eich sehr stark vertwistet; außerdem fehlen solchen Spreizfedern radial durchgehende Oelabflußöffnungen, so daß sie in Verbindung mit Oelabstreifringen kaum anwendbar sind. Demgegenüber sind Spreizfedern mit U-förmigem Querschnittsprofil von Vorteil. Insbesondere aus herstellungstechnischen Gründen hat man das Querschnittsprofil solcher Spreizfedern bisher so angeordnet, daß entweder das U-Profil nach außen zur

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Spreizfeder für Kolbenringe ( 1573 ) -X-

Zylinderwand oder nach innen zum Kolben hin offen ist, vergleiche beispielsweise die US - PS 2 837 385 und die DT - PS 1 475 713.

Derartige Spreizfedern dienen nicht nur zum radialen Anpressen der OeI-abetreifrin^e, sondern sie müssen auch die meist axial sehr dünnen Stahlband-Oelabstreifringe führen, d.h. ein Kippen derselben in dem Spalt zwischen Spreizfeder und Kolben verhindern.

Dieecr Forderung kommen Spreizfedern mit U-förmigem Querschnitt nicht voll nach, da die freien Schenkelenden des U-Profils keine ausreichende Fiihrungseigenschaft besitzen. Die Spreizfeder entsprechend c^r üS - PS 3 191 947 weist zwar zusätzliche axiale Verlängerungen cjirs Schenkel· -des auf, die ein axiales Zusammenbiegen beider Schenktlenden verhindern. Das daraus resultierende kastenförmige Querschnitt sjTofil der Spreizfeder ist jedoch schwer herstellbar. Außerdem ibt der untere Schenkel der Spreizfeder selbst als Oelabstreifer ausgebildet und vnterliegt somit einem relativ hohen Verschleiß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spreizfeder mit U-förmigem Quer; Ciuiitt derart zu verbessern, daß sie einfach herstellbar ist und darübe rhinaus üai vorgenannten Forderungen nach hohem Spreizvermögen, a as reichende r Oelabflußmöglichkeit uad definierter Führung sowie axialer Anpressung der lamellenförmigen Oelab streif ringe nachkommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schenkel des U-Profils sich im wesentlichen axial erstrecken und das freie Ende des radial inneren Schenkels als Stützfüßchen für mindestens einen Oelabstreifring ausgebildet ist. Die Ausbildung einer Spreizfeder mit einem axial

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offenen U-Profil hat den Vorteil, daß die tangentiale Spannkraft im wesentlichen durch die elastische Verformung des radial verlaufenden Bodenbereiches des U-Profils erzeugt wird, während die axial gerichteten Schenkel zur radialen und axialen Abstützung des Oelabstreifringes, und zwar sowohl am Innenumfang als auch nahe des Außenumfanges dienen. Vorzugsweise weist der Blechstreifen an sich bekannte, alternierend vom Außen- und Innenumi'any ausgehende radiale Einschnitte auf, die sich im Bodenbei-eich des U-Profils überlappen, wobei die Schenkel des U-Profils in Umfange richtung itx einzelne Segmente unterteilt werden. Dazu ist es von weiterem Vorteil, wenn die radial äußeren Schenkelsegmente derart gensigt zur Ringachse verlaufen, daß die freien Schenkelenden auf einem kieint-iren Durchmesser liegen. Auf diese Weise wird eine federnd nachgiah je ci-xiale Abstützung des Oelabstreifringes nahe des Außenumf auge β ermöglicht. Zur Vergrößerung der Berührungsfläche zwischen den ixfien Schenkelenden und der radial äußeren Schenkelsegmente mit dem Ölabstreifring können die freien Schenkelenden radial nach innen abgewinkelt sein.

Vorzugsweise weisen die durch die Einschnitte gebildeten radial inneren Schenkel segmente ein S-förmiges Querschnittsprofil auf, so daß die als scnräge Stützfüßchen ausgebildeten freien Schenkelenden den Oelabstreifring am Innenumfang sowohl axial als auch radial abstützen.

In besonderen Fällen ist eine elastische Zentrierung der Spreizfeder innerhalb der Kolbenringnut von Vorteil. Dazu ist es möglich, daß am Umfang verteilt einzelne Schenkelsegmente sich radial weiter nach innen erstrecken als die übrigen Schenkelsegmente, so daß einzelne federnde Zungen zur radialen Abstützung der Spreizfeder auf dem Boden der Kolbenringnut entstehen.

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Zur Erhöhung der Abstreifwirkung der gesamten Oelabstreifring-Anordnung können auch mehrere Oelabstreifringe mit der Spreizfeder zusammenwirken, wobei es am zv/eckmäßigsten erscheint, wenn beiderseits des Federquerschnittes je ein Oelab streif ring angeordnet ist. Dazu wird vorgeschlagen, die stirnseidre Bodenfläche des U-förmig profilierten Blechstreifens nahe des Innermmfanges mit axial hervortretenden Erhöhungen zu versehen, auf denen sich dann der zweite Oelab st reif ring abstützen kann. Solche Erhöhungen ...ssen aicxT. in an sich bekannter Weise besonders einfach durch Keraixbbiegen von Füßchen aus dem Blechstreifen bilden.

Schließlich wird eine Spreizfeder mit Stützfüßchen oder dergleichen für mindestens zwei in einer Kolbennut liegende Oelabstreifringe vorge-.--;■.' α-en, de^n-i Stützfüßchen für den oberen (brennraum seitigen) OelabsU'eiiJring <*.uf einem größeren Durchmesser liegen als die Stützfüßchen für den unteren (kurbel wellenseitigen) Oelabstreifring. Damit ist es möglich, den oberem Oelabstreifring mit einer geringeren radialen Wandstärke auszubilden, so daß er aufgrund seines geringeren Biegewider- :.,anöLeü ein größeres Formfüllvermögen, d.h. Anpassung an Unebenheiten der Zylindorwand, aufweist.

Wenngleich ein der vorgeschlagenen Spreizfeder nahekommendes Quer- ^jrhnittsprofil eines Kolbenringes entsprechend der US - PS 2 107 241 seit langem bekannt ist, führte erst die Kombination einer so ausgebildeten Spreizfeder in Verbindung mit mindestens einem lamellenförmigen Oelabstreifring zu einer brauchbaren Lösung. Die vorbekannte als Kompressions- und Oelabstreif-Kolbenring verwendete Konstruktion ist in Umfangs richtung nicht federnd, somit in radialer Richtung relativ biegesteif und die an der Zylinderwandung gleitenden radial äußeren Schenkel sind insbesondere bei zusätzlicher Druckbeaufschlagung durch das abzudichtende Medium den Verschleißbeanspruchungen nicht gewachsen, so daß derartige Kolbenringe bisher keine praktische Anwendung fanden.

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Spreizfeder für Kolbenringe ( 1573 ) - & -

Ausführungsbeiepiele der erfindung β gemäßen Spreizfeder in Verbindung mit O elab st reif ringen sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 a, 1 b eine zweiteilige O elab st reif ring-

Anordnung

Fig. 2 a, 2 b je eine dreiteilige Oelabstreifring-

3 a, 3 b λ

Anordnung

Der in Fig. 1 a im Einbauzustand dargestellte Oelabstreifring-Querschnitt zeigt die Spreizfeder 1 mit einem brennraumseitig angeordneten O c? ab.streif ring 2 in Form eines lamellenartigen Stahlbandringes. Mit 3 ist der Zylinder, mit 4 der Kolben und mit 5 die ringförmige Kolbennut bezeichnet. Wie aus Fig. 1 b ersichtlich, besteht die Spreizfeder 1 aus e..nem im Querschnitt etwa U-förmig profilierten Blechstreifen mit alternierenden Einschnitten 6,7, die sich im Bodenbereich 8 überlappen, oo daß die Spreizfeder in Umfangsrichtung federnd nachgiebig und damit spannbar ist. Die Einschnitte 6,7 sind dabei relativ breit ausgeführt, um einen guten Oeldurchfluß zu gewährleisten. Durch die Einschnitte 7 wird der radial ir.nere Schenkel 9 des profilierten Blechstreifens in einzelne iedernae Segmente 10 unterteilt, deren freie Enden 11 derart abgebogen sind, daß die Schenkelsegmente 10 einen etwa S-förmigen Querschnitt erhalten. Im Einbauzustand üben die freien Enden 11 sowohl eine radiale als auch eine axiale Federkraft auf den O elab streif ring 2 aus.

Die durch die Einschnitte 6 gebildeten und im wesentlichen der axialen Abstützung des Oelab streif ringe s 2 dienenden radial äußeren Schenkelsegmente 12 stützen sich im Einbauzustand mit ihren kurbelwellenseitigen Enden

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Spreizfeder für Kolbenringe ( 1573 ) - Λ -

an der Zylinderwand 14 ab. Infolge der starken Abrundung der Enden 13 bildet dieser Bereich eine Art Gleitkufe, die ohne wesentliche Abstreifwirkung auf den Oelfilm an der Zylinderwand 14 aufgleitet, so daß ein vorzeitiger Verschleiß vermieden wird. Diese Maßnahme verhindert ein Verkanten der Spreizfeder in der Kolbenriagnut, wodurch die Funktion beeinträchtig? würde. Bi^ radial SLi&ß&zen Sshenkeleegmezrte 12 verlaufen im übrigen leicht geneigt nach inn en _t so daß sie axial federn können. Die freien Enden 15 der Schenkelsegmente 12 sind radial nach innen abgewinkelt und bilden somit eine relativ gxoöe Auflagefläche 16 für den OeI-ab streif ring 2.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. Z a und 2 b besteht aus der Spreizfeder 17 mit kurbelwellenseitig hin offenem ö-Profil sowie aus zwei beidseitig zur Spreizfeder angeordneten O elab st reifringen 18« 19, wobei letzterer eine besonders geringe radiale Wandstärke aufweist und somit ein verbessertes Anpassungsvermögen an die Zflinderwand 14 besitzt. Zur Abstützung des Oel&bstreifringes 19 weist die Spreizfeder 17 im Bereich der stirnseitigen Bodenfläche eine stufenförmige_s axiale Erhöhung 20 auf, welche ringförmig verläuft und lediglich durch die Einschnitte 21 unterbrochen ist. Am Innenumfang verteilt sind einige wenige Schenkelsegmente als federnde Zungen 22' so weit radial nach innen gezogen, daß sie sich im Einbauzustand am Nutgrund 23 abstützen und somit die gesamte Ringanordnung zentrieren.

Bei der Spreizfeder 24 nach Fig. 3 a und 3 b sind zur radialen Abstützung des O elab st reif ringe β 25 eine Vielzahl von Füßchen 26 axial aus der stirnseitigen Bodenfläche he raus gebogen. Letztere liegen ebenso wie die Erhöhungen 20 auf einem größeren Durchmesser als die als Stützfüßchen für den unteren Oelabstreifring 27 dienenden freien Schenkelenden 28 der Schenkelsegmente 29. 7098^2/0214

Claims

GOETZEWERKE Burscheid, den 24. 3. 1976

Friedrich Goetze AG ZBT 329/We/La ( 1573 )

PATENTANSPRÜCHE

fl J Spreizfeder für Kolbenringe, insbesondere für lamellenförmige OeI-abetx-eif ringe, bestehend aus einem im Querschnitt etwa U-förmig profilierten und ringförmig gebogenen Blechstreifen, der durch Einschnitte oder dergleichen in Umfange richtung federnd gemacht ist und der im Bereich mindestens einer Flankenfläche axial hervortretende Siützfüßchen für mindestens einen Oelab streif ring aufweist, ilr-üurch ,ekennzeichnet, daß die Schenkel (9, 12) des U-Profils sich im wesentlichen axial erstrecken und das freie Ende (11) des radial inneren Schenkels (9) als Stützfüßchen ausgebildet ist.

i.. Spreizfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blecht-iri:iif-in an sich bekannte, alternierend vom Außen- und Innenumfang ausgehende radiales Einschnitte (6, 7) aufweist, die sich im Bodenbereich (S) der» U-Profils überk-ppen.

i. Spreizfeder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Einschnitte (6) gebildeten radial äußeren Schenkelsegmente (12) derart geneigt verlaufen, daß die freien Schenkelenden (15) auf einem kleineren Durchmesser liegen.

4. Spreizfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Schenkelenden (15) radial nach innen abgebogen sind.

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Spreizfeder für Kolbenringe (Patentansprüche 1573) - χ

5. Spreizfeder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Einschnitte (7) gebildeten radial inneren Schenkelsegmente (22) ein S-förmiges Querschnittsprofil aufweisen.

6. Spreizfeder nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang verteilt einzelne Schenkel Segmente (22') sich radial weiter nach innen erstrecken als die übrigen Schenkelsegmente (22).

7. Spreizfeder nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige Bodenfläche des U-förmig profilierten Blechstreifens nahe des Innenumfanges axial hervortretende Erhöhungen (20) aufweist.

ύ. Spreizfeder nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen in an sich bekannter Weise durch Herausbiegen von SmtZiußchsn (26) aus dem Blechstreifen gebildet sind.

9. Spreizfeier mit Stützfüßchen oder dergleichen für mindestens zwei in einer Kolbe-inut liegende Oelabstreifringe, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfüßchen (26) für den oberen (brennraumseitigen) Oelabstreifring (25) auf einem größeren Durchmesser liegen als die Stützfüßchen (28) für den unteren (kurbelwellenseitigen)Oelabstreifring (27).

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