SCRAPER RING FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES WITH VARIABLE OUTSIDE DIRECTED CONTACT PRESSURE

Abstract: 1. An oil wiping ring (1), provided with spring means (2), for pistons, in particular for internal combustion engines, in which the pressing force acting against the cylinder wall is dependent upon a material which deforms due to temperature changes, characterised in that the material of the oil wiping ring (1) itself and/or of the spring means (2) originates at least in part from the sphere of memory alloys.

Description: Ölabstreifring mit veränderbarer nach aussen gerichteter Anpress kraft für Verbrennungsmotoren Die Er windung betrifft eine mit Federmitteln versehenen ölabstreifring für Kolben von insbesondere Verbrennungs motoren. Zwischen dem mit Kolbenringen bestückten Koihen und der Zylinderwand treten im Motorbetrieb Reibverluste auf. Diese setzen sich zusammen aus eine Anteil, der sich aus der Kolbenlauffläche ergibt sowie den Anteilen aus dem Verdichtungsringen und dem Ölabstreifring bzw. -ringen. Dabei entfällt in der Regel auf die ölabstreifringe ein relativ hoher Anteil. Man ist daher schon seit einiger Zeit bestrebt, die durch den oder die Clabstreifringe bewirkten Reibverluste zu senken. Dabei hat man u. a. daran gedacht, die Anpresskraft des ölabstreifringes.von den sich änderenden Betriebsbedin- gungen abhängig zu machen. Es wird dabei von der Überlegung ausgegangen, dass im Leerlauf brv. Teillastbetrieb des Mo- tors die Anpresskraft des Ringes eine niedrigere sein kann als im Vollastbetrieb. Zur Erzielung der Veränderung der Anpresskraft eines Kolbenringes sind bereits aus der DE-OS 18 04 869 und G3-PS 724 936 gattungsmässig auscerüstete Ölab- streifringe bekannt. Das sich temperaturabhängig verformende Material ist dort ein im Thermo-BI-Metall, dessen Arbeitslei- stung bei den kleinen Volumenabmessungen des gattungsmässigen Ölabstreifringes sich als zu gering erwiesen hat. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Thermo-BI-Metall durch ein sich bei Temperaturveränderungen mit höherer Kraft verformendes Material zu ersetzen. Gelöst wird diese Aufgabe durch den Einsatz eines Materials nach dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs. Die Memory-Legierungen, für deren Einsatz bei ölab- streifringen der Schutz begehrt wird, sind im Stand der Technik bekannt und werden teilweise auch als Fo=- gedächtnis-Legierungen bezeichnet. Eine Beschreibung der für die erfindungsgemässe Anwendung interessanten Eigenschaften dieser Legierungen sowie deren physikalischen Aufbau enthält die Zeitschrift KEM 1983, Oktober, Seiten 69 - 70. Nach den dortigen Ausftlhrungen erinnert sich eine sogenannte Formgedächtnis- oder Memory Legierung für den Fall, dass sie bei tiefer Temperatur bleibend verformt wurde, bei Erwärmung über eine kritische Temperatur an ihre ursprüngliche Form und nimmt diese wieder an. Nach der dortigen Beschreibung beruht dieser aussergewöhnliche Effekt auf einer Phasenumwandlung, d. h. der Werkstoff hat zwei mögliche Kristallstrukturen. Die bei tiefer Temperatur vorliegende Phase heisst Martensit, diejenige bei höherer Temperatur wird hingegen als Austenit bezeichnet. Beim Erwärmen des verformten Martensit-Gefüges einer Memory-Legierung treten die ursprünglichen Orientierungen des Austenit-Gitters auf, wodurch zwangsläufig eine Gestaltsrückkehr erfolgt. In Abhängigkeit von der Grösse der Martensit-Verformung können unterschiedliche Effektgrössen und -arten (Einweg- bzw. Zweiwegeffekt) induziert werden. Von Interesse ist hier-lediglich der Zweiwegeffekt, der unterschiedliche Formen bei unterschiedlichen Temperaturen auch bei häufigen Temperaturwechseln sicher gewährleistet. Gegenüber BI-Hetall Material hat das vorbeschriebene Memory Material vor allem folgende Vorteile: - Grosse Arbeitsleistung pro Volumeneinheit - Vollständige - Arbeitsverrichtung in einem kleinen Temperatur intervall - MöglicEkeit zur Durchführung verschiedener Bewegungs arten (Zug, Druck, Biegung, Torsion) - Der Formänderungseffekt kann auf bestimmte Element bereiche beschränkt werden ZweckmäBige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen beschrieben. Für die Ausbildung des Erfindungsgegenstandes nach den Unteransprüchen waren folgende Überlegungen massgebend. Bei Memory-Legierungen läuft die Formänderung in einem relativ kleinen exakt vorbestimmbaren Temperaturbereich, z. B. 10 - 20 K ab. Bei Temperaturveränderungen ausserhalb dieses vorgegebenen Bereiches erfolgen bei jenen Legierungen keine Formänderunge. Will man daher über einen grösseren Temperaturbereich mit Temneratur- änderungen in einer Richtung gleichzeitig kontinuierlich For-4- änderungen ebenfalls in einer Richtung erzielen, so ist es erforderlich, mehrere Mezrory-Materialien mit unterschiedlichen Temperaturverformungsbereichen so miteinander zu kombinieren, dass über einen grösseren Temperaturbereich kontinuierlich eine in vorgegebener Richtung ablaufende Formänderung bewirkt wird. Die wärmedämmende Isolierschicht nach Anspruch 6 hat den Zweck, die auf das Memory-Material einwirkenden Temperaturen zu erniedrigen, da der Formänderungseffekt bei Temperaturen um 200 C teilweise nur noch schwer zu erreichen sind. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen Ölabstreifring mit zu einem Ring zusammen- gefügten zylindrischen Federabschnitten im Schnitt nach Linie I Fg. 2 einen Schnitt durch den Ölabstreifring nach Linie II/II Fig. 3 einen Schnitt durch einen ölabstreifring mit axial übereinanderliegenden Federmitteln Fig. 4 - einen Schnitt durch einen Ölabstreifring mit radial hintereinander liegenden Federmitteln nach Linie IV/IV Fig. 5 einen Schnitt durch einen in einer Ringnut eines Kolbens gelagerten Ölabstreifring nach Linie VIV in Fig. 4. Der Ölabstreifring 1 wird durch einzelne zylindrische Federelemente 2, die auf einem Draht 3 zu einem geschlossenen Kreis ring auf-ereiht sind, radial nach aussen gespannt. Die Feder elemente 2 bestehen aus einem zylindrisch aufgewickelten Federdraht aus einer Memory-Legierung. Die Federelemente liegen in Umfangsrichtung lose aneinander, wobei sie sich in eingebauten Zustand gegeneinander unter Druck setzen. Die einzelnen Federelemente 2 sind aus unterschiedlichen Memory Legierungen, deren Formänderung jeweils bei einer anderen Grenztemperatur einsetzt. Dadurch ist es möglich, dass die auf den blabstreifring 1 wirkende Federkraft ueber einen grossen Temperaturbereich in Stufen zwischen z. B. etwa 100 und 2500 C veränderbar ist, wobei die Anzahl dieser Stufen maximal gleich derjenigen der Anzahl der Federelemente ist. Zusätzlich kann selbstverständlich auch noch der Clabstreifring 1 selbst aus einem Memory-Material sein, das bei Uberschreiten einer bestimmten Temperatur eine Formveränderung bewirkt. In Fig. 3 sind die Federelemente 2 axial übereinander angeordnet. Im einfachsten Fall ist jedes dieser axial überein anderliegenden Federelemente 2 als eine einzige zylindrische Ringfeder ausgebildet. Es ist aber auch möglich, die axial übereinanderliegenden Ringfederelemente jeweils für sich auf dem Ringumfang segmentförmig wie in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 aufzubauen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 sind die Federelemente 2 radial ineinander angeordnet und jeweils aus unterschiedlichem Memory-Material.

Claims: Patentansprüche 1. Mit Federmitteln (2) versehender labstreifring (1) für Kolben, insbesondere für Verbrennungsmotoren, bei dem die gegen die Zylinderwand wirkende Anpresskraft von einem sich bei Temperaturänderungen verformenden Material ab hängig ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass das Material des Ölabstreifringes (1) selber und/ oder der Federmittel (2) zumindest teilweise aus dem Be reich der Memory-Legierung stat. 2. Clabstreifring nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der ölabstreifring (1) und die Federmittel (2) aus Memory-Legierungen mit unterschied lichen die Formänderung auslösenden Temperaturbereichen bestehen. 3. Ölabstreifring nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der ölabstreif ring (1) und/oder die Federmittel (2) aus jeweils zu mindest in Wirkverbindung stehenden Einzelstücken aus Memory-Legierungen mit unterschiedlichen die Formänderung auslösenden Temperatrbereichen bestehen. 4. ölabstreifring nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wirkve-bindung in einer Ver schweissung der Einzelstücke besteht. 5. Clabstreifring nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wirkverbindung in einer form schlüssigen Verbindung der Einzelstücke besteht. 6. ölabstreifring nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das oder die aus der Memory-Legierung bestehenden Teile des Ölabstreifringes (1) und/oder der Federmittel (2) mit einer wärmedämmenden Isolierschicht ummantelt sind.

Inventors: RIPBERGER, EMIL
Applicants: MAHLE GMBH
Application year: 1984
Main classification: F16J9
IPC codes: F16J9