Spannvorrichtung für Kolbenringe. Kolbenringe haben zum Beispiel bei Ver- brennungskraftmaschinen den Zweck, den Explosionsraum vom Kurbelgehäuse dicht abzuschliessen, damit keine Verbrennungs gase in das Kurbelgehäuse gelangen können. Ein Kolbenring soll aber nicht nur im neuen Zustand icht an der Zylinderwand anliegen, sondern auch im abgenützten Zustand.
Die Abnützung bewirkt, dass die Zylinderwand eine ovale, @d. h. eine unrunde Form. an nimmt. Dieser ovalen, unrunden Form kön nen selbstspannende Kolbenringe nicht fol gen. Die selbstspannenden Kolbenringe be nötigen, um mit einer genügenden Pressung an der Zylinderwand anzuliegen, eine viel zu grosse radiale Wandstärke. Die selbst spannenden Kolbenringe können -daher einer stärkeren Abweichung von der runden Form nicht mehr folgen, und heben sich von einer unrunden Zylinderwand ab.
Baut man daher in einen abgenützten Zylinder neue selbst spannende Kolbenringe ein, so legen sie sich nicht mehr am ganzen Umfange an, sondern stehen @davan ab. Man war deswegen bisher gezwungen, die Zylinder nach einer gewis sen Abnützung neu auszubohren und ent sprechend -dem grösseren Durchmesser neue Kolben mit neuen Kolbenringen einzubauen.
Die Lösung dieses Problems liegt nun darin, die Spannkraft nicht allein durch Aufspreizen de Kolbenringes zu erhalten, sondern hinter :dem Kolbenring, also auf der Innenseite, eine Spannvorrichtung anzuord nen, welche den Kolbenring nach aussen, d. h. an die Zylinderwand andrückt.
Da in diesem Fälle die Spannkraft nicht mehr vom Kol- benring allein aufgebracht werden muss, kann man .den Kolbenring in der radialen Wandstärke viel dünner ausführen, so dass .der Kolbenring biegsamer wird, und sich leichter einer ovalen., unrunden Form des Zy linders anschmiegt.
Bekannte Spannvorrichtungen, welche aus einem einzigen :Stück hergestellt sind, sind in den F'ig. 1 bis 9 der Zeichnung darge stellt. F19- i, 1 zeigt einen Ausschnitt aus dem gestanzten Blech für eine solche bekannte, aus einem einzigen Stück bestehende Spann vorrichtung in Draufsicht, Fig. 2 ein fertiges Spannorgan dieser Spannvorrichtung in der Seitenansicht.
Die F'ig.3 bis 5 dienen zur Erläuterung der Durehfederung, während die Fig. 6, 8 einen Querschnitt durch je eine solche bekannte Spannvorrichtung und die Fig. 7, 9 die zugehörigen Dra.ufsichten auf Ausschnitte aus dem gestanzten Blech zei gen.
Die Spannfederblätter 1, 2. (Fig.1), die längs einer Linie 3, 4 umgebogen werden, sind mit einem Band 5 verbunden. Diese be kannten Spannvorrichtungen haben den Nachteil, dass auf beiden Seiten der Linien 3. 4 zum Zwecke des Umhiegens ,je ein Loch (; angt bracht werden muss, das aus stanz- technischen Gründen nicht beliebig klein ge- halten werden kann, wodurch ein Verlust in der zur Verfügung stehenden Breite eintritt.
Dies ist besonders für schmale Kolbenringe, wie sie der Automobil- und Flugzeugbau verlangt, ein grosser Nachteil.
Ein weiterer N achteil bekannter Spannvor richtungen besteht darin, dass man keine freie Wahl bei der Formgebung der Spannfeder blätter besitzt, da man die Federblätter auf der Seite, auf der sie vom Band abgeschnit ten werden, unbedingt nach einer zum Band parallelen Linie 7, 8 ausbilden muss.
Man kann nämlich stanztechniseh nicht beliebig dünne Streifen aus einem Blech lierausstan- zen. so dass man sich darauf beschränken muss, die Federblattkauten 7, 8 durch Ab schneiden vorn Band ziz erhalten.
Die Federblätter der in Fig. 2 dargestell ten Spannvorrichtung können während ihrer Wirkung (Fig. 2) als in der Mitte bei 9 ein gespannt und am Ende bei 11) belastet ange sehen werden.
Bei d@@a in Fig. 3 dargestellten, einseitig eingespanüten Träger von rechteckigem Quer- schnitt, mit der Höhe la,
der Ausladung l und der am freien Ende angreifenden Be lastung P ist =die Durchfederung f
EMI0002.0049
wobei b die Breite des Trägers an der Ein- spannstelle und E den Elastizitätsmodul vorstellt.
Bei rechteckiger Ausführung des Grund risses nach Fig. 5 ist die Durchfederung:
EMI0002.0058
Die zugespitzte Ausführung federt somit um 5(.)@J mehr durch als die parallele Ausfüh rung des Trägers.
Ein Nachteil der bisherigen Spannvor richtungen nach Fig. 1 und 2 liegt somit. darin, dass man die Federblätter der Spann- eleinente gegen die äussern Druckpunkte hin in der Breite aus stanztechnisehen Gründen nicht verkleinern kann, wodurch die Wirk samkeit der Feder beeinträchtigt wird.
Die einseitige Zuspitzung des freien Ran des des Federblattes nach den in Fig. l ein- gezeichneten gestrichelten Linien wäre un günstig, weil dadurch der Druckpunkt aus der Mitte der Kolbenringhöhe kommen würde, was zu einem Kippen und einer ein seitigen Abnützung des Kolbenringes führen würde.
Ein weiterer Nachteil der aus einem ein zigen Stück bestehenden Spannvorrichtung entsprechend der F'ig. 1 ist, dass die Löcher 6, die zum Umbiegen längs der Linien ;
3, 4 vorgesehen sind, wie deutlich aus Fig. 7 und 9 zu ersehen ist, in die Federblätter hin einreichen,., so dass diese Federblätter sogar als gegen die Kraftangriffspunkte verbrei terte Träger anzusprechen sind, wodurch die Wirksamkeit dieser Spannfedern weiter ver kleinert wird.
Die Spannvorrichtung gemäss dem Patent anspruch vermeidet einen Teil der angeführ ten Nachteile und bei in den Unteransprü- chen gekennzeichneten Ausführungsformen sind alle angeführten Nachteile vermieden. Ermöglicht wird dies insbesondere dadurch, dass die Spannorgane mit. dem Bande nicht aus einem .Stück bestehen.
Die Stärke und das Material des verbin denden Bandes kann mit der Stärke und dem Material der einzelnen Spannorgane gleich oder verschieden sein.
Führt man das Band dünner aus als die Spannorgane, so wird das Band bei einer un beabsichtigten Verbiegung weniger bean sprucht.
Die Fig. 10 bis 17 der Zeichnung zeigen eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes und eine Detail variante; ,die Fig. 10 und 11 zeigen einen Quer schnitt und eine teilweise Draufsicht einer Spannvorrichtung; F'ig. 12 zeigt das in eine Ebene gebrei tete Band dieser Spannvorrichtung; Fig. 1.3 zeigt das Stanzstück, das zur Herstellung .der .Spannorgane dieser Vorrich tung dient;
Fig.14 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil dieser Spannvorrichtung; Fig. 1'5 zeigt die Seitenansicht eines Teils dieser Spannvorrichtung in ihrer Gebrauchs lage; Fig. 16 zeigt ein Stanzstück, das zur Her stellung eines die Detailvariante bildenden andern Spannorganes dient; Fig. 17 zeigt die Draufsicht dieses Spann- organes.
Das Ausführungsbeispiel weist ein Stahl band 17 auf, das 2 mm breit und 0,8 mm dick ist.
Bei diesem Beispiel werden die Stanz- stücke gemäss Fig. 13 durch Umlegen der beiden Federblätter 12 und 13 um den die selben verbindenden Hals 14 zu den Spann organen .geformt. Dabei legt sich jeder Hals 14 in einer Ausnehmung 11' .des Bandes und umfasst dasselbe an -dieser Stelle dicht, so daU das Band an dieser Stelle verstärkt wird.
Das die einzelnen .Spannelemente verbin dende Band 17 besitzt in der Breite einzelne Erweiterungen 18, mit denen das Band in der Nut des Kolbens anliegt.
Die Federblätter dieser Ausführungs form sind als überall gleich breiter Träger ausgebildet, wie in Fig. 13 und 14 -darge- stellt, Fig. 15 zeigt die Wirkung .dieser Spann vorriehtung. Die Spannfederblätter 1:8 lie gen mit ihren leicht umgebogenen Enden an der Innenseite des Kolbenringes 19 auf, während sich der Hals 14 auf den Grund ,der Nut des Kolbens 20 stützt.
Die Wirkung -des Bandes besteht in einer blossen Verbin- dung,der Spannelemente, die durch .das Band sowohl im richtigen Abstand, als auch seit lich in der Mitte der Kolbennut gehalten werden. Die Federblätter des Spannorganes nach Fig. 16 und 17 nehmen gegen, die Druckpunkte hin in -der Breite ab.
Vergleicht man nun diese Ausführungs form mit den bekannten Spannvorrichtungen nach Fig. 6, 7 bezw. 8, 9, bei welchen die Bandbreite ebenfalls 2 mm und die Stärke gleichfalls 0,3 mm beträgt und addiert man in allen drei Fällen die zur Verfügung ste- hend@e Breite von den Federblättern und dem Band, so ergibt sich bei Fig. 7, wo der Durchmesser eines symmetriGch zu den Trennkanten 7,
8 angeordneten Loches 6 1 mm beträgt längs der Linie A eine Breite der Federblätter von 1,5 -E- 1,05 = 2,55 mm und eine Bandbreite von 0,936 mm, wobei !die Summe 3;488 mm ist.
Bei Fig. 9, wo die Löcher 6 soweit wie möglich in das Band verlegt wurden, ergibt sich längs der Linie A als Breite der Feder blätter 1,614 -i- 1,314 = 2,928 mm und eine Bandbreite von 0,558 mm, wobei die Summe wieder 3,4816 mm ist.
Daraus ist zu ersehen, dass der Gewinn an Federblattbreite bei Fig. 9 gegenüber Fig. 7 nur auf Kosten der Bandbreite erzielt wurde.
Bei dem, Ausführungsbeispiel (Fig. 11) ergibt sich als Breite der Federblätter 1,4 + 1,7 =,3,1 mm und als Bandbreite 1,4 mm, was die Summe 4,5 mm ergibt.
Die Summe der Breiten ist beider Feder entsprechend Fig.11 um 1,014 mm grösser als bei Fig. 7 und 9, was einen Gewinn von mehr als 5,0,% der ,Spannfederbreite vorstellt.
Diese Querschnitte der .die Spannorgane bildenden Federblätter .stellen den höchst beanspruchten, d. h. ,gefährlichen Querschnitt
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vor. <SEP> Die <SEP> Spanxxorgane <SEP> nach <SEP> Fig.ll <SEP> werden
<tb> da.lier <SEP> gegenüber <SEP> den <SEP> Spannorganen <SEP> nach
<tb> Fig. <SEP> i <SEP> und <SEP> 9 <SEP> bei <SEP> gleicher <SEP> Belastung <SEP> eine
<tb> kleinere <SEP> Beanspruchung, <SEP> d.h. <SEP> grül@ere <SEP> @cl>ens dauer <SEP> besitzen.
<tb> Selbstverständlich <SEP> könnte <SEP> das <SEP> Band <SEP> auch
<tb> als <SEP> Feder <SEP> ausgebildet <SEP> erden, <SEP> die <SEP> zusätzlich
<tb> den <SEP> Spannorganen <SEP> wirkt.
<SEP> Zum <SEP> Beispiel
<tb> könnte <SEP> das <SEP> Band <SEP> an <SEP> jeder <SEP> Befestigungsstelle
<tb> eines <SEP> Spannorganes <SEP> auf <SEP> einen <SEP> kurzen <SEP> Weg
<tb> nach <SEP> aussen <SEP> alpgebogen <SEP> sein.
<tb> Ausserdem <SEP> könnte <SEP> jedes <SEP> Spannorgan <SEP> dop pelt <SEP> wirkend <SEP> ausgebildet <SEP> sein. <SEP> so <SEP> dass <SEP> Feder Llätter <SEP> nicht <SEP> nur <SEP> gegen <SEP> den <SEP> Rilig, <SEP> sondern
<tb> auch <SEP> gegen <SEP> dexi <SEP> Kolben <SEP> siel) <SEP> feder iid <SEP> ab stützen. <SEP> In. <SEP> einfacher <SEP> Weise <SEP> liesse <SEP> sich <SEP> das
<tb> zum <SEP> Beispiel <SEP> dadurch <SEP> erreichen.
<SEP> < )ass <SEP> am
<tb> Halse <SEP> Federblätter <SEP> zusätzlich <SEP> angebracht
<tb> oder <SEP> aus <SEP> dem <SEP> Halse <SEP> ausgebildet <SEP> -erden.
<tb> Auch <SEP> könnte <SEP> der <SEP> Hals <SEP> eine <SEP> @erbreiterun@@
<tb> erfahren, <SEP> um <SEP> eine <SEP> grössere <SEP> Auflagefläche <SEP> des
<tb> Spa.nnorga.ues <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Kolhen <SEP> zu <SEP> erreichen.
<tb> Ausserdem <SEP> könnte <SEP> jede <SEP> Einkerbung <SEP> am <SEP> Rande
<tb> des <SEP> Bandes <SEP> dadurch <SEP> vermieden <SEP> werden.
<SEP> da!)
<tb> man <SEP> den <SEP> Hals <SEP> in <SEP> eine <SEP> Au <SEP> a)iegung <SEP> des <SEP> Eaa des <SEP> nach <SEP> aussen <SEP> legt.
<tb> Die <SEP> einzelnen <SEP> Federblätter <SEP> könnten <SEP> auch
<tb> als <SEP> Einzelstücke <SEP> getrennt <SEP> hergestellt <SEP> @er den, <SEP> und <SEP> durch <SEP> ein <SEP> Verbindungsorgan <SEP> mit
<tb> dem <SEP> Band <SEP> verbunden <SEP> werden. <SEP> Es <SEP> kann <SEP> dabei
<tb> eines <SEP> der <SEP> Federblätter <SEP> mit <SEP> Lappen <SEP> versebeli
<tb> sein, <SEP> wele-li <SEP> letztere <SEP> zur <SEP> Verbindung <SEP> der <SEP> Fe derblätter <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Bande <SEP> dienen.