Die Erfindung betrifft einen Zylinder einer Brennkraftmasehine nach dem Oberbegriff des Anspaichs 1.

Brennkraftmaschinen verfügen typischerweise über mehrere Zylinder, Jeder Zylinder einer Brennkraftmasehine verfügt über einen Zylinderkalben, der in einer Zy~ linderlaufbuch.se des Zylinders geführt ist. Während eines Arbeitstakts ist der Zy- Isnderkolben in der Zylinderlaufbuchse des jeweiligen Zylinders auf und ab bewegbar.

Der Zylinderkolben grenzt mit einer radial äußeren Fläche des Zylinderkolbens an eine radial innere Fläche der Zyiinderiaufbuchse an. Zwischen diesen Flächen ist ein Laufspalt definiert. Der Zyiinderkolben weist an seiner radial äußeren Fläche mehrere Ringnuten auf, die durch Ringstege begrenzt und voneinander getrennt sind, wobei diese Ringnuten Kolbenringe aufnehmen, die in den zwischen der radial äußeren Fläche des Zylinderkolbens und der radial inneren Fläche der Zyiin- derlaufbuchse ausgebildeten Laufspalf hineinragen. Jede der Ringnuten nimmt dabei entweder einen als Verdichtungsring oder einen als Ölabstreifring ausgebildeten Kolbenring auf, der mit einem radial äußeren Kolbenringabschnitt an der radial inneren Lauffläche der Zylinderlaufbuchse anliegt.

Ein als Verdiehtungsring ausgebildeter Kolbenring dient der gasdichten Abdichtung des Lauf spalts zwischen dem Zylinderkolben und der Zyiinderiaufbuchse. Ein als Ölabstreifring ausgebildeter Kolbenring dient dem Abstreifen von Öl von der radial inneren Lauffläche der Zylinderlaufbuchse, um zu verhindern, dass über den Laufspalt übermäßig viel Öl in die Brennkammer des jeweiligen Zylinders gelangt. Um einen ordnungsgemäßen Betrieb einer Brennkraftmaschine zu gewährleisten, müssen zumindest die Verdichtungsringe einmal je Arbeitszyklus, also bei einem 4-Takt-Motor einmal je 720° Umdrehung der Kurbeiweile des Motors, ihre Anlage an einer unteren Nutfianke der jeweiligen Ringnut verlassen, um eine ausreichende Umspulung mit Frischgas oder verbranntem Gas und dem enthaltenen Öl zu ermöglichen. Dieses Abheben der Verdichtungsringe von den unteren Nutflanken der Ringnuten wird durch die auf den jeweiligen Kolbenring im Betrieb einwirkenden Kräfte bestimmt. Aus der Praxis ist es bekannt, zur Einstellung eines auf den jeweiligen Kolbenring einwirkenden Kräftegleichgewichts; welches für das Abheben des Kolbenrings von der unteren Nutflanke der jeweiligen Ringnut verantwortlich ist. den jeweiligen Kolbenring an einer Umfangspositson durch Ausbilden eines Spalts zu öffnen, wobei die Größe dieses Spalts das am Kolbenring herrsehende Kräftegleichgewicht bestimmt. Es besteht Bedarf daran, zumindest die Verdich- tungsringe eines Zylinders einer Brennkraftmaschine axial zu entlasten, um eine Kraft, die zum Abheben des jeweiligen Verdichtungsrings von der unteren Nutfianke der Jeweiligen Ringnut erforderlich ist, zu reduzieren.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Zylinder einer Brennkraftmaschine zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen Zylinder nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ^, ist in die untere Nutflanke zumindest der oder jeder einen als Verdichterring ausgebildeten Kolbenring aufnehmenden Ringnut und/oder in die untere Ringflanke zumindest des oder jedes als Verdichterring ausgebildeten Kolbenrings eine Vertiefung eingebracht, Durch derartige Vertiefungen im Bereich der unteren Nutflanke einer Ringnut und/oder der unteren Ringflanke eines Kolbenrings kann der jeweilige Kolbenring axial entlastet werden. Zwischen der oberen Ringflanke und der unteren Ringflanke des jeweiligen Kolbenrings kann so ein Druckausgleich bewirkt werden, wodurch die erforderliche Kraft zum Abheben des Kolbenrings von der unteren Nutflanke der jeweiligen Ringnut reduziert wird. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung läuft die jeweilige Vertiefung in Umfangsrichtung um, Diese Weiterbildung ist zur axialen Entlastung des Jeweiligen Kolbenrings besonders bevorzugt.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die jeweilige Vertiefung eine radiale Breite auf, die mischen dem 0,05-fachen und dem ö,9-faehen der radialen Tiefe der jeweiligen Ringnut beträgt, und/oder eine axiale Tiefe auf, die größer Null und kleiner als eine axiale Dicke des jeweiligen Kolbenrings ist. Ein Abstand zwischen einer radialen Mitte der Vertiefung und dem Ringrücken des je- welligen Kolbenrings ist vorzugsweise größer Null und kiesner als eine radiale Dicke des jeweiligen Kolbenrings minus 0,5 mm. Ein Abstand zwischen einem radial äußeren Ende der Vertiefung und einem radial äußeren Ende der jeweiligen Ringnut Ist vorzugsweise größer Null. Diese Dimensionierung der jeweiligen Vertiefung ist besonders bevorzugt und gewährleisten einen vorteilhaften Druckaus- gleich zwischen der oberen Ringflanke und der unteren Ringflanke des jeweiligen Kolbenrings, um so das Abheben des Kolbenrings von der unteren Nutflanke zu erleichtern.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der jeweilige Kolben- ring mindestens einen Kanal auf, der die jeweilige Vertiefung mit einer Kammer zwischen der oberen Nutflanke der jeweiligen Ringnut und der oberen Ringflanke des jeweiligen Kolbenrings oder mit einer Kammer zwischen dem Nutboden der jeweiligen Ringnut und dem Ringrücken des jeweiligen Kolbenrings koppelt. Mit dieser Weilerbildung der Erfindung kann der Druckausgleich zwischen der oberen Ringflanke und der unteren Ringflanke weiter verbessert werden.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispieie der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 : einen schematisierten Querschnitt durch einen ersten erfindungsgemä- ßen Zylinder;

Fig. 1 a: ein Detail der Fig. 1 :

Fig. 2: einen schematisierten Querschnitt durch einen zweiten erfindungsgemäßen Zyiinder;

Fig. 2a: ein Detail der Fig. 2;

Fig. 3: einen schematisierten Querschnitt durch einen dritten erfindungsgemäßen Zylinder;

Fig. 4: einen schematisierten Querschnitt durch einen vierten erfindungsgemäßen Zylinder;

Fig. S: einen schematisierten Querschnitt durch einen fünften ertindungsgemä- ßen Zylinder; und

Fig. 8: einen schematisierten Querschnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Zylinder.

Die Erfindung betrifft einen Zylinder einer Brennkraftmaschine. Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Zylinder 10 einer Brennkraftmaschine, wobei in Fig. 1 vom Zylinder 10 eine Zylinderlaufbuchse 1 1 sowie ein in der Zylin- derlauibuch.se 11 geführter Zylinderkoiben 12 gezeigt ist. Der Zylinderkoiben 12 ist im Betheb der Brennkraftmaschine bzw. des Zylinders 10 während eines Arbeitstakts des jeweiligen Zylinders 10 in der Zylinderfaufbuchse 11 auf und ab bewegbar. Ein sogenannter Kolbenheden 13 des Zylinderkolbens 12 begrenzt einen Brennraum 14 des jeweiligen Zylinders 10 abschnittsweise.

Der Zylinderkolben 12 verfügt über eine radial äußere Fläche 15, die mit einer radial inneren Lauffläche 18 der Zyfinderlaufbuchse 1 1 einen Laufspalt 17 begrenz! Dieser Laufspait 17 für den Zylinderkoiben 12 muss einerseits gasdicht abgedichtet werden, andererseits muss vermieden werden, dass über diesen Laufspait 17 Qi In den Brennraum 14 des Zylinders gelangt. In den Zylinderkolben 12 sind Ringnuten 18 eingebracht, die durch Ringstege 19 voneinander beabstandet bzw. voneinander getrennt sind. Jede Ringnut 18 nimmt einen Kolbenring 20 auf, und zwar enteeder einen ais Verdichierring 21 ausgehll- deten Kolbenring 20 oder einen ais öiabsireifring 22 ausgebildeten Kolbenring 20. In den gezeigten Ausföhrungsbeispielen sind in zwei oberen Ringnuten IS jeweils Verdichterringe 21 und einer unteren Ringnut 18 jeweils ein Öiabsireifring 22 aufgenommen.

Jede Ringnut 18 wird durch eine obere Nutflanke 23. eine untere Nutflanke 24 sowie radial ^' innen 0urch einen Nutboden 25 begrenzt.

Jeder in einer Ringnut 18 aufgenommene Kolbenring 20 wird äurch eine obere Ringflanke 26, eine untere Ringflanke 27, einen Ringrücken 28 sowie einen dem Ringrücken 28 gegenüberliegenden Abschnitt 29 begrenz!.

Die obere Ringflanke 26 des Kolbenrings 20 liegt der oberen Nutflanke 23 der Jeweiligen Ringnut 18 gegenüber. Die untere Ringflanke 2? des jeweiligen Kolbenrings 20 liegt der unteren Nutflanke 24 der jeweiligen Ringnut 18 gegenüber. Der Ringrücken 28 des jeweiligen Kolbenrings 20 liegt dem jeweiligen Nutboden 25 der jeweiligen Ringnut 18 gegenüber. Mit dem dem Ringrücken 28 gegenüberliegenden Abschnitt 29 des Kolbenrings 20, der in den Laufspalt 20 hineinragt, kommt der Jeweilige Kolbenring 20 an der Lauffläche 18 der Zylindedaufbuchse 11 zur Anlage.

Wie insbesondere in Fig. 1 a, 2a gezeigt, verfügt jede Ringnut 18 über eine radiale Tiefe X1 und eine axiale Breite Y1 , Ferner zeigt Fig. 1a die Radialrichtung R und die Äxialriehtung Ä des Kolbens 12. auf welche sich diese Abmessungen beziehen. Jeder Kolbenring 20 verfügt über eine axiale Höhe Y2 und eine radiale Dicke X2. Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist in untere Nutflanke 24 zumindest der oder jeder einen als Verdichterring 21 ausgebildeten Kolbenring 20 aufnehmenden Ringnut 18 und/oder in die untere Ringflanke 2? zumindest des oder jedes als Verdichterring 21 ausgebildeten Kolbenrings 20 eine Vertiefung 30 bzw. 31 eingebracht. So ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 , 1a sowie im Ausführungsoeispiei der Fig. 5 und 8 ausschließlich in die unteren Nuffianken 24 zumindest der die Verdichterringe 21 aufnehmenden Ringnuten 18 jeweils eine Vertiefung 30 eingebracht. Diese Vertiefung 30 ist zur Ringnut 18 hin offen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2, 2a ist ausschließlich in die untere Ringflanke 27 der als Verdichterringe 21 ausgebildeten Kolbenringe 20 eine Vertiefung 31 eingebracht, die ebenfalls zur jeweiligen Ringnut 18 hin offen ausgebildet ist. In den Ausfühmngsöeispielen der Fig. 3 und 4 sind sowohl in die unteren Nutflanken 24 der die Verdichterringe 21 aufnehmenden Ringnuten 18 Vertiefungen 30 als auch in die gegenüberliegenden unteren Ringflanken 27 der Verdichterringe 21 Vertiefungen 31 eingebracht, in Fig. 3 und 4 überlappen dabei diese Vertiefungen 30, 31 einander zumindest teilweise, in Fig. 3 vollständig und in Fig. 4 teilweise. Es ist auch möglich, dass ich die Vertiefungen 3ü\ 31 in Radialrichfung gesehen einander nicht überlappen.

Vorzugsweise sind die Vertiefungen 30, 31 in Umfangsrichtung umlaufend ausgeführt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Vertiefungen 30, 31 an definierten Um- fangspositlonen unterbrochen sind.

Die jeweilige Vertiefung 30, 31 weist eine radiale Breite X3 und eine axiale Tiefe Y3 auf. Die axiale Breite X3 der jeweiligen Vertiefung 30, 31 beträgt zwischen dem 0,05-fachen und dem ö,9~fachen der radialen Tiefe XI der jeweiligen Ringnut 18. Bevorzugt beträgt die radiale Breite X3 der jeweiligen Vertiefung 30, 31 zwischen dem 0,1 -fachen und dem 0,5-fachen, besonders bevorzugt zwischen dem 0,25-faehen und dem ö _; 35~fachen, der radialen Tiefe X1 der jeweiligen Ringnut 18. Die axiale Tiefe Y3 der jeweiligen Vertiefung 30, 31 ist größer als Null und kleiner als die axiale Dicke Y2 des jeweiligen Kolbenrings 20. Bevorzugt beträgt diese axiale Tiefe Y3 der jeweiligen Vertiefung 30, 31 zwischen 0,1 mm und 1 ,0 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,3 mm und QJ mm. Die axiale Tiefe Y3 der jewei- Ilgen Vertiefung 30, 31 beträgt mindestens 0,01 mm, bevorzugt mindestens 0,05 mm.

Die jeweilige Vertiefung 30, 31 ist weiterhin durch einen Abstand X4 deren radialer Mitte zum Ringrücken 28 des jeweiligen Kolbenrings 20 und durch den Abstand X5 zwischen dem radial äußeren Ende der jeweiligen Vertiefung 30, 31 und dem radial äußeren Ende der jeweiligen Ringnut 13 gekennzeichnet.

Der Abstand X4 zwischen der radialen Mitte der jeweiligen Vertiefung 30, 31 und dem Ringrücken 28 des jeweiligen Kolbenrings 20 ist größer als Null und kleiner als die radiale Dicke X2 des jeweiligen Kolbenrings minus 0,5 mm. Bevorzugt beträgt dieser Abstand X4 zwischen der radialen Mitte der jeweiligen Vertiefung 30, 31 und dem Ringrücken des jeweiligen Kolbenrings 20 zwischen dem 0,3~fachen und dem GJ-fachen, besonders bevorzugt zwischen dem 0,45-fachen und dem 0,55-fachen, der radialen Dicke X2 des jeweiligen Kolbenrings.

Der Abstand X5 zwischen dem radial äußeren Ende der jeweiligen Vertiefung 30, 31 und dem radial äußeren Ende der jeweiligen Ringnut 18 ist größer als Null, bevorzugt größer 0,05 mm, besonders bevorzugt größer 0,1 mm.

In allen Äusfübrungsbeispielen kann ein definierter Druckausgleich zwischen einer oberen Ringflanke 26 und einer unteren Ringflanke 27 des jeweiligen Kolbenrings 20 gewährleistet werden, Eine Kraft, die während eines Zyklus zum Abheben des jeweiligen Kolbenrings 20 von der jeweiligen unteren Nutflanke 24 der den jeweiligen Kolbenring 20 aufnehmenden Ringnut 18 erforderlich ist, kann so zuverlässig und einfach reduziert werden. Die Kolbenringe 20 sind an einer Umfangspositien, wie im Stand der Technik üblich, geschlitzt,

Weiterbildungen der Erfindung zeigen Fig. 5, 6. So ist in Fig. 5 vorgesehen, dass in den Kolbenring 20, nämlich in in den Jeweiligen Verdichterring 21 , ein Kanal 32 eingebracht ist. über den die jeweilige Vertiefung 30 mit einer Kammer gekoppelt ist, die zwischen der oberen Ringfianke 26 des jeweiligen Kolbenrings 20 und der oberen Nutflanke 23 der den Jeweiligen Kolbenring 20 aufnehmenden Ringnut 18 ausgebildet ist. Ein derartiger Kan&i 32 Ist an mindestens einer Umfangspositlon, vorzugsweise an mehreren Umfangspositionen, in den Kolbenring 20 eingebracht. Fig. 6 zeigt eine Ausführung der Erfindung, in weicher in die Kolbenringe 20. nämlich in die Verdiehterringe 21 , ebenfalls Kanäle 33 eingebracht sind, wobei die Kanäle 33 der Fig. 8 die jeweilige Vertiefung 30 mit einer Kammer koppeln, die zwi~ sehen dem Ringrücken 28 des jeweiligen Kolbenrings 20 und dem Nutboden 25 der den jeweiligen Kolbenring 20 aufnehmenden Ringnut 18 ausgebildet ist. Auch durch diese Weiterbildungen der Fig. 5 und 8 kann der Druckausgleich zwischen der oberen Ringflanke und der unteren Ringfianke des jeweiligen Kolbenrings 20 einfach und zuverlässig bereitgestellt werden. Die Kanäle der Fig. 5, 8 können auch bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 bis 4 genutzt werden, wobei in den Ausführungsbeispielen der der Fig. 2 bis 4 derartige Kanäle insbesondere mit den Vertiefungen 31 in Verdichterringen 21 kooimuniziren.

Sezugszelchenlisfe

10 Zylinder

11 Zyündedaüfbüchse

12 Zylinderkolben

13 Kolbenboden

14 Brennmum

15 Fläche

18 Lauffläche

17 Laufspalt

18 Ringnut

19 Ringsteg

20 Kolbenring

21 Verdichterring

22 Öiabstreifring

23 obere Nutflanke

24 untere Nutflanke

25 Nutbodert

26 obere Ringflanke

ΟΎ untere Ringflanke

28 Ringrücken

2$) Abschnitt

30 Vertiefung

31 Vertiefung

32 Kanal

33 Kanal