DE652460C - Spreizvorrichtung fuer Kolbenringe - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
4. NOVEMBER 1937

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 652460 KLASSE 46 c¹ GRUPPE

P 72267 Ij46 c¹

Spreizvorrichtung für Kolbenringe

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Dezember 1935 ab

Zur Andrückung von Kolbenringen gegen die Zylinderwand tfiat man bereits vorgeschlagen, zwischen den Boden der Nut des Kolbens und die Innenfläche des Ringes Spreizvorrichtungen in Gestalt von ringförmig abgebogenen Bändern' einzusetzen, welche am Umfang mit den Kolbenring abspreizenden Blattfedern vereinigt waren. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine derartige Spreizvorrichtung und zeichnet sich dadurch aus, daß die Blattfedern ursprünglich in derselben Ebene liegen wie das B^and und aus dieser Ebene an einem längs der Kante des Bandes verlaufenden mittleren Steg abgebogen werden und daß die Blattfedern etwa dieselbe Höhe haben wie das Band. Die Mitten der so abgebogenen Blattfedern stützen sich gegen eine einheitlich mit dem Band ausgebildete Abstandsvorrichtung

so ab, die neben dem Steg liegt. Um das Schlüpfen des Abspreizbandes in der Umfangsrichtung des Kolbenringes zu verhindern, ist das Band mit einer aus seiner Zylinderform herausragenden Rippe versehen, welche in eine Lücke des Kolbenringes eintreten kann und so eine Umfangsverschiebung des Kolbenringes zur Spreizvorrichtung verhindert. Auch können bei einem geschlitzten Kolbenring die zu beiden Enden des Ringes liegenden Blattfedern der Spreiz-Vorrichtung einen geringeren Abstand voneinander haben als die anderen an der Spreizvorrichtung angeordneten Blattfedern. Diese Blattfedern an den Enden des Bandes können auch kürzer sein als die übrigen Blattfedern der Spreizvorrichtung, und wenn der Kolbenring an der Schlitzstelle eine Schulter -aufweist, kann an dem Band der Spreizvorrichtung eine Rippe angeordnet sein, die gerade so hoch ist als der durch die Schulter gebildete Ausschnitt im Kolbenring.

Die Zeichnungen stellen Ausführungsbeispiele dar.

Abb. ι zeigt in abgewickelter Flachdar-Stellung einen Teil eines Stanzstückps, aus welchem der Spreizring hergestellt wird.

Abb. 2 zeigt schaubildlich einen Teil des Spreizringes nach Abbiegung einzelner Teile desselben.

Abb. 3 und 4 sind Schnittansichten nach 3-3 und 4-4 der Abb. 2 und 3 zur Darstellung der Vorsprünge, gegen welche die Blattfedern in Anlage geraten.

Abb. 5 ist eine Darstellung ähnlich der in Abb. ι gewählten in abgeänderter Form.

Abb. 6 zeigt in Kantenansicht von unten eine weitere Ausführungsform.

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Abb. ¹J stellt in Draufsicht den Mittelteil einer Ausführungsform eines solchen Stanzstückes dar zur Darstellung der abgeänderten federnden Zunge für den Ring. Abb. 8 zeigt schaubildlich einen Teil des in Abb. 7 dargestellten Ringes nach Abbiegung der Zunge auf die gewünschte Form.

Abb. 9 ist ein waagerechter Schnitt durch

einen Kolben mit einem Kolbenring und

ίο Spreizring dieser Art.

Abb. i.o ist ein Achsschnitt durch »einen Kolbenteil mit den Dichtungsringen und Spreizringen.

Abb. ir ist eine Draufsicht auf eine abgeänderte Form eines Spreizringes.

Abb. 12 zeigt eine abgeänderte Form der aus dem Spreizring ausgestanzten Haltezunge.

Abb. 13 zeigt eine abgeänderte Form eines Kolbenringes und Spreizringes.

Abb. 14 ist ein solcher Bandstreifen anderer Ausführungsform in flachem Zustand mit von beiden Längskanten des Bandes abgeschnittenen Plattenteilen. Abb. 15 zeigt schaubildlich einen aus diesem Flachstreifen erzeugten Spreizkörper.

Abb. 16 ist in größerem Maßstab ein Querschnitt nach 16-16 der Abb. 15.

Abb. 17 zeigt in waagerechtem Schnitt einen Kolben mit Kolbenring und Spreizvorrichtung, und

Abb. 1-8 ist eine abgeänderte Ausführungsform ähnlich der in Abb.14 dargestellten.

In den Abb. 1 bis 4 ist bei 10 ein Stanzstreifen, aus welchem der Spreizring hergestellt wird, angedeutet. Der Streifen besteht aus Weichstahl, und seine Stärke kann zwischen 0,23 und 0,34 mm schwanken. Der Streifen wird so ausgeschnitten, daß eine Längen des Streifens eine Breite hat, die ungefähr der Höhe der Nut'am Kolben entspricht, in welche der Ring eingelegt werden ; soll. · Dieser Streifen hat jedoch' eine etwas geringere Länge, als die Nut an ihrem Boden, am Umfang gemessen, hat. Im Zusatz zu dieser Länge 11 umfaßt der Streifen auch eine Anzahl von Platten 12, die in Abständen längs des Stückes 11 angeordnet sind und parallel· zur Längskante des Streifens auf der einen Seite desselben verlegt sind.

Die Breite jeder Platte 12 entspricht im wesentlichen der Breite des Längenstückes 11, und jede Platte ist mit diesem Stück durch einen kurzen Steg 13 verbunden. Wenn demnach die Platten 12 an ihrem Ende etwas umgebogen werden und der Steg 13 auf sich selbst längs einer Linie parallel zur Kante des Stückes 16 umgebogen ist, so entstehen dadurch Blattfedern 14, die in gleichförmigen Abständen unabhängig voneinander wirksam werden. Nach der Abbiegung des Steges 13 liegen dann diese Blattfedern 14 über der Länge 11 des Streifens. Wird der Streifen zur Herstellung eines Spreizgliedes auf Ringform abgebogen, so befinden sich dann die Federn 14 in einer im wesentlichen konzentrischen Beziehung zu dem abgebogenen Längenstück n.

Um die federnde Wirkung dieser Flügel 14 zu erhöhen und um ferner die Erzeugung scharfer Grate oder Ecken zu vermeiden, sind an jenen Stellen, an welchen die Stege 13 mit den Flügeln 14 vereinigt sind, Ausschnitte 15 angeordnet. Die Flügel 14 sind gekrümmt oder ausgebogen, wie in Abb. 2 gezeigt, damit jene Stellen 21 der Flügel, an welchen sie auf den Kolbenring eingreifen, möglichst nahe den Enden der Flügel liegen, dabei jedoch unmöglich machen, daß die Endkanten dieser Flügel in den zugehörigen Kolbenring selbst einbeißen. Die Abbiegung der Stege 13 erfolgt nach einem kurzen Krümmungshalbmesser, wie in Abb. 3 gezeigt. Auch ist die Längen in Abständen entsprechend den Abständen eier Stege 13 mit Ausprägungen 16 versehen, damit die Mittelteile der Platten 12 nach Umbiegung der Stege 13 sich gegen diese ausgeprägten Stellen 16 abstützen können, wie in Abb. 3 und 4 gezeigt.

Der Streifen 10 kann auch in Abständen mit Ausschnitten 17, beispielsweise durch Ausstanzung, versehen werden, und durch diese Löcher in dem Spreizring kann das Öl in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine o. dgl, zurücklaufen, wenn beispielsweise der Kolbenring,* welcher durch diesen Spreizring nach außen gedrückt ist, selbst wieder mit Durchtrittsöffnungen für das öl versehen ist. Wie in Abb. 2 gezeigt, ist ein Teil des Streifens, der zwischen benachbarten Enden zweier Blattfedern 14 liegt, aus seiner Ebene heraus und dann wieder auf sich selbst zurückgebogen, wie bei 18 angedeutet, und der Abstand zwischen diesen zwei Federn 14, zwischen welchen die Rippe 18 angeordnet ist, ist geringer als der Abstand je zweier anderer Federn 14. Die Rippe oder Zunge 18 befindet sich gerade diametral gegenüber der Aufschnittstelle des Ringes (Abb. 9^aoder 11).

Nachdem der aus Weichstahl bestehende Streifen auf seine "endgültige Form zum Abspreizen des Kolbenringes abgebogen worden ist, wird er erhitzt und im .Temperofen behandelt, damit der Stahl nunmehr hart wird und stark federndwirkt. Zweckmäßig wird schon bei dieser Härtebehandlung dem Streifen die gewünschte Ringform gegeben. Man kann ihn aber auch in gerader Form behandeln und erst dann auf Ringform biegen, wenn er in die Kolbennut eingelegt wird.

Wenn, wie in Abb. 9 und 10 gezeigt, der Spreizring in der Nut 23 eines Kolbens 24

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angeordnet ist, so legt sich die Länge 11 des Streifens gegen die Bodenwand, d. h. die senkrechte Wand der Nut 23 und j ene Druckstellen 21 der Blattfedern 14, welche auf den Kolbenring 25 einzugreifen bestimmt sind, drücken gegen diesen Kolbenring an seiner Innenfläche, die auch noch in der Nut 23 liegt. Die Rippe oder Zunge 18 wird dabei, wie aus Abb. 9 ersichtlich, in die Schnittstelle des Kolbenringes, also zwischen seine Endflächen, eingebracht, so daß der Spreizring nicht etwa eine weitgehende Umfangsverschiebung mit Bezug auf den Kolbenring ausführen kann. Eine derartige Verschiebung oder ein Kriechen des Spreizringes würde die Reibungsmerkmale des Kolbenringes um den Kolben herum verändern. Die Gleichförmigkeit des Druckes, erzeugt durch den Kolbenring an der Wand des Zylinders, wird durch die Verteilung der Drückstellen 21 aufrechterhalten. Der Kolbenring hat nun an seiner Aufschnittstelle eine größere Nachgiebigkeit als in anderen Teilen des Ringes, und um ein zu weites Nachgeben des Kolbenringes in der Nähe dieser Schnittstelle zu vermeiden, sind zu beiden Seiten der Schnittstelle die Druckstellen 21 näher aneinandergelegen als in dem übrigen Teil des Ringes. Die Federn 14 befinden sich alle in gleitender Berührung mit dem Ring unter möglichst geringer Reibung; sie sind in diesem Druck unabhängig voneinander, und die richtige Berührung zwischen jedem Teil des Kolbenringes und dem benachbarten Teil des Zylinders wird dadurch aufrechterhalten, auch wenn eine unrunde Stelle am Zylinder gegen den Kolbenring in Anlage wäre. Die Blattfedern 14 sind dabei in geringem Maß um ihre Wurzeln, d. h. die Stege 13, ausschwingbar, wie aus Abb. 4 verständlich wird, und die Ausprägungen 16 verhindern dabei die zwischen den federnden Teilen 14 gelegenen Teile der Platten 12, näher an den Ring 11 heranzutreten.

Eine andere Ausführungsform zur Auf-

+5 rechterhaltung des Abstandes zwischen dem eigentlichen Streifen oder Ring 11 und dem Mittelteil der Blattfeder ist "in Abb. 6 gezeigt, wonach eine Anzahl von schmalen langen Ausprägungen 26 an Stelle der einzelnen Ausprägung 16 der ersten Ausführungsform vorgesehen ist. Die Platte 12 hat an dem dem Steg 13 gegenüberstehenden Teil ebenfalls eine Ausprägung 27, welche sich nach der Abbiegung der Platte zwischen die Ausprägun⁵-gen 26 hineindrückt. Diese Anordnung schafft nicht nur die notwendige Unterstützung für die Blattfedern, sondern verbürgt auch, daß bei Bruch eines Steges 13 der betreffende Doppelsatz von Federn immer noch keine Umfangsverschiebung mit Bezug auf den Ringteil 11 erleiden kann.

Die in Abb. 5 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Abb. 6 gezeigten nur dadurch, daß vier kreisrunde Ausprägungen 31 in der Länge 11 in der Nähe des Steges 13 statt der schmalen Ausprägungen 26 angeordnet sind, um die Ausprägungen 2,7 in der Platte 12 nach der Abbiegung gegen Verschiebung zu sichern.

In der Ausführungsform nach Abb. 7 ist eine kurze Platte 32 mit der Länge 11 des Streifens durch den Steg 33 verbunden. Diese kurze Platte 32 kann, wie in Abb. 8 gezeigt, auf sich selbst umgebogen werden, worauf ri*ach Abbiegung eines Teiles 34 aus der Ebene dieser kleinen Platte 32 heraus ein Vorsprung entsteht, der die Umfangsverschiebung des Ringes verbietet, ähnlich wie dies in Abb. 2 durch die Rippe 18 geschah.

In Abb. 11 sind die Federn zu beiden Seiten der Rippe 18 und auch die Federn zu beiden Seiten der Schnittstelle des Ringes etwas kürzer ausgebildet als die übrigen um diesen Ring herum verteilten Federn. Die Abstände der Federn in jeder Ringhälfte sind nicht gleichförmig, wohl aber sind die Federn in jeder Hälfte symmetrisch mit Bezug auf die der anderen Hälfte verteilt. Dadurch wird eine besonders gute gleichförmige Druckwirkung auf die Kolbenringe hervorgerufen.

Nach Abb. 12 ist eine Zunge 36 aus der Länge 11 ausgestanzt und abgebogen, um ebenfalls zur Verhinderung des Kriechens des Kolbenringes in der Umfangsrichtung beizutragen.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 13 erstreckt sich die Rippe 37, deren Erzeugung ähnlich ist der Erzeugung der Rippe 18, nicht ganz über die Höhe des Spreizringes. Diese Rippe liegt dann in der breiteren Lücke zwischen den beiden Enden des Kolbenringes und liegt also oberhalb der Schultern 38, wel(^e bei diesem Kolbenring durch Abschneidung entstehen.

Der Streifen 40 der Ausführungsform nach Abb. 14 hat ebenfalls Flügel oder Platten 12, die d&ht neben der einen Längskante des Streifenkörpers durch Längsschlitze fast über ihre ganze Länge hin getrennt sind, wobei jedoch ein schmaler Steg 41 zwischen den Schlitzstellen verbleibt. An der gegenüberliegenden Längskante des Streifens 40 sind andere Platten 42 in ähnlicher Weise durch Schlitzung von dem Streifenkörper getrennt, und auch hier verbleibt ein schmaler Steg 9 zwischen den Ursprungsstellen der Schlitze. Die Platten 12 haben ungefähr dieselbe Breite wie der Streifenkörper 40; die Platten 42 sind in Abb. 14 etwas schmäler ausgebildet. Die Platten 12 und 42 werden nun um ihre Längskanten abgebogen, und zwar so, daß die

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Platten 42 dicht neben dem Körper 40 des Streifens liegen oder ihn überlagern, währen die Platten 12 um diese abgebogenen Platten 42 herumgebogen sind. Nach Abb. 14 sind an den Ursprungsstellen der die Platten 12 von dem Streifenkörper 40 trennenden Schlitze Löcher 43 angeordnet. Die Trennungsschlitze gehen von diesen kreisrunden öffnungen 43 ., tangential aus, wodurch eine Schwächung der Platten 12 vermieden wird. Die Schlitze, längs welcher die Platten 42 vom Streifenkörper getrennt sind, können ebenfalls tangential mit Bezug auf die Löcher 44 verlaufen, sind jedoch in Abb. 14 so gezeigt, da* sie gegen die Mitte dieser öffnungen hin gerichtet sind, wodurch die Breite des Bandes zwischen diesen öffnungen 43, 44 nicht zu stark verkleinert wird. Infolge der Anordnung dieser Löcher 43, 44 wird die Abbiegung der Platten'12 und 42 aus ihrer ursprünglichen Ebene erleichtert, und die Bildung von Graten oder herausragenden kurzen Zungen, wie sie sonst bei der Abbiegung entstehen würden, wird verhindert. -

Während die Platten 42 am Steg 9 scharf gegen die entsprechende Fläche des Streifenkörpers 40 abgebogen sind, ist der Biegungshalbmesser für den Steg 41 ein etwas größerer, so daß die Platten 12 um die freien Kanten der Platten 42 herumgebogen werden (Abb. 16), Selbst wenn der Steg 44 nach der Abbiegung der Platten 42 brechen sollte, so wird infolge des Druckes der Platte 12 gegen die Platte 42 letztere immer noch an dem Streifenkörper 40 festgedrückt verbleiben.

Nach dieser Zurechtbiegung der Platten erfolgt die Hitzebehandlung wie in den ersten Ausführungsformen. Die auf Ringform gebrachte Spreizvorrichtung wird in die Nut 23 des Kolbens 24 eingelegt, und der Kolbenring wird durch diese Vorrichtung dann nach außen gespreizt. Dabei sind auch wie in den erstbeschriebenen Ausführungsformen die freien Enden der so gebildeten Flügel 12 derartig abgebogen, daß sie sich in Berührung unter Druck gegen den Kolbenring legen. Die Schlitzstelle des Spreizringes ist, #ie in Abb. 17 gezeigt, diametral gegenüber der Schlitzstelle 46 des Kolbenringes 45. Bei dieser Ausführungsform wird infolge der Hitzebehandlung ejne Federung der inneren Flügel 42 und der äußeren Flügel 12 erreicht, so daß diese Flügel 12 mit größerer Federkraft gegen die Innenfläche des Ringes 45 gedrängt werden und nur die freien Enden der Flügel 14 eine größere Nachgiebigkeit aufweisen. Gleichzeitig wird durch die Einschaltung der Blattfedern 42 zwischen den Ringkörper 40 und die eigentlichen Andrückfedern 12 eine gleichförmigere Verteilung der Druckkraft auf den Ring hervorgerufen.

Übermäßige Beanspruchungen auf beschränktem Raum werden vermieden/ und dadurch wird auch die Gefahr des Bruches umgangen.

Um nun eine Umfangsverschiebung oder ein Kriechen des Spreizringes mit Bezug auf den Kolbenring 45 zu vermeiden, hat der Kolbenring nahe seiner Schlitzstelle 46 an der Innenfläche Kerben 47. Die eine Wand dieser Kerben erstreckt sich in Radialrichtung, und falls eine Verschiebung des einen Ringes mit Bezug auf den anderen eintreten sollte, stützen sich die freien Enden der Flügel 12 gegen diese Wände ab und verhindern dadurch eine weitere Verschiebung des einen Teiles mit Bezug auf den anderen.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 18 haben die Platten 49, welche als Abstandsfeder dienen, in der Umfangsrichtung des Spreizkörpers gemessen, dieselbe Länge wie die Platten 12. Bei dieser Ausführungsform verlaufen die Abtrennschlitze zwischen den Streifen und den Platten tangential zu den Öffnungen 50 und 51, so daß in diesem Fall eine Schmälerung des Streifens durch diese ⁸S Löcher in weitergehendem Maß erreicht wird als gemäß der Abb. 14. Auch haben die Platten 49 in Gegenüberstellung zu dem Steg 41 eine Auskerbung 52, damit der Steg 41 der anderen Platte 12 leichter abgebogen werden kann. Auch wird dadurch eine Verschiebung der abgebogenen Platte 49 selbst dann verhindert, wenn der Steg 41 dieser Platte nach ihrer Abbiegung brechen sollte. Bei dieser Ausführung werden also die federnden Flügel die gleiche Länge haben, während in der Ausführungsform nach Abb. 14 und 15 die inneren Flügel kürzer sind. Eine hornartige Verbiegung der federnden Flügel mag sich nach Härtung der ganzen Spreizvorrichtung nicht 1°° notwendig erweisen.

Bei der Zusammenstellung wird die öffnung 55 (Abb. 15) in Gegenüberstellung zum Schlitz 46 des Kolbenringes gebracht.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Spreizvorrichtung für Kolbenringe in Gestalt eines" ringförmig gebogenen und am Umfang mit Blattfedern besetzten Bandes, das aus einem Stück mit den ω konzentrisch zum Ring angeordneten Blattfedern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (12) ursprünglich in derselben Ebene -liegen 'wie das Band (11) und aus dieser Ebene an einem iängs der Kante des Bandes verlaufenden mittleren Steg (13) abgebogen werden, und daß die Blattfedern etwa dieselbe Höhe haben wie das Band.

   2, Spreizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mitten der Blattfedern nach ihrer Abbie-

   gung gegen eine einheitlich mit dem Band ausgebildete Abstandsvorrichtung (16) abstützen-, die neben dem Steg (13) liegt.

   3. Spreizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band

   (11) mit einer aus seiner Zylinderform herausragenden Rippe (18) versehen ist, welche in' eine Lücke des Kolbenringes (25) eintreten kann und eine Umfangs-. verschiebung des Kolbenringes zur Spreizvorrichtung verhindert (Abb. 2 und 9).

   4. Spreizvorrichtung nach Anspruch 1 für einen geschlitzten Kolbenring, dadurch gekennzeichnet, daß die an beiden Enden des Kolbenringes (25) liegenden Blattfedern einen geringeren Abstand voneinander haben als die anderen an der Spreizvorrichtung angeordneten Blattfedern (Abb. 9 und 11).

   5. Spreizvorrichtung nach Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (18) sich zwischen den Blattfedern (14) mit voneinander geringerem Abstande befindet.

   6. Spreizvorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Blattfeder (14) ein Abstandsstück (27) besitzt, das mit am Band (11) angeordneten Abstands stücken in Eingriff tritt und die im wesentlichen konzentrische Lage der Blattfedern (12) zu dem Spreizring aufrechterhält (Abb. 5 und 6).

   7. Spreizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Enden des Bandes (11) angeordneten Blattfedern (14) kürzer sind als die anderen Blattfedern ,des Bandes (Abb. 11).

   8. Spreizvorrichtung nach Anspruch 3 für einen Kolbenring, der an der Schlitzstelle eine Schulter aufweist, dadurch ge- kennzeichnet, daß die an dem Band angebrachte Rippe (37) nur so hoch als der durch die Schulter gebildete Ausschnitt ist (Abb. 13).

   9. Abgeänderte Ausführungsform der Spreizvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Blattfedern (12) im Abstand von dem Band (40) haltenden Teile als Platten (42) ausgebildet sind, welche von der entgegengesetzten Längskante des Bandes her abgebogen sind (Abb. 14 bis 16).

   10. Spreizvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsplatten (42) und die Blattfedern (12) durch Stege (41 und 9) mit dem Band verbunden sind.

   11. Spreizvorrichtung nach den Ansprücheng und 10, dadurch gekennzeichnet, daß an den Anfangsstellen dir Schlitze, welche die Platten (12, 42) von dem Band (40) trennen, Löcher (43, 51) angeordnet sind, in welche die Schlitze tangential verlaufen (Abb. 18).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen