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  Kolben- und Ölabstreifringe





Die ersten Dampfmaschinen hatten keine Kolbenringe.

Erst die deutlich höheren Temperaturen des Verbrennungsmotors und vor allem das temperaturabhängige Spiel zwischen Kolben und Zylinder erfordern zwingend eine bewegliche Abdichtung zur Zylinderwand. Zusätzlich wird Wärme abgeführt und der Kolben in seinem Lauf stabilisiert, z.B. bei eventuellem Kolbenkippen im Kaltlauf. Da die Laufbahn nie ganz zylinderförmig ist, soll das Kolbenringmaterial entsprechend flexibel sein. Die Dichtwirkung hängt von der Anpassung an den Zylinder, der Vorspannung und der Druckverteilung auf den Kolbenring ab. Später wird diese Abdichtung durch Ölabstreifringe ergänzt, die den auf der Zylinderwand verbleibenden Ölrest kontrollieren.

Verdichtungs- und Abstreifringe
1Rechteckring als normaler Kolbenring
2Minutenring, der die Einlaufzeit verkürzt
3, 4 ein- und zweiseitiger Trapezring gegen Verkokungen
5, 6L-Ring und Nasenring mit Ölabstreifwirkung
7, 8Ölschlitzring und Gleichfasenschlitzring mit Schlauchfeder

Vorspannung verbessert Abdichtung, erhöht Verschleiß.

Kompressionsringe haben einen etwas größeren Durchmesser als die Laufbuchse. Dadurch entsteht eine gewisse Vorspannung. Besonders der obere hat einen deutlich größeren Innendurchmesser als die entsprechende Kolbenringnut. Dadurch kann der Druck im Zylinder den Ring zusätzlich von hinten gegen die Zylinderwand drücken. Dazu ist ein geringes Höhenspiel innerhalb der Nut nötig. Dieses darf jedoch nicht zu groß sein, weil sonst Pumpverluste entstehen. Bei der Montage gebrauchter Kolben/Kolbenringe ist das Höhenspiel mit einer Fühlerlehre zu messen. Damit sich die Enden der Kolbenringe nicht in den Schlitzen verhaken, sind sie bei Zweitaktmotoren durch Stifte gegen Verdrehung gesichert.

Viele verschiedene Formen bei Kompressionsringen möglich.

Die Kompressionsringe unterscheiden sich auch durch die Form. Der rechteckige Querschnitt führt zur größten Anpresskraft. Bei leicht balliger Oberfläche zur Zylinderwand hin, kann durch den Kompressions- und Arbeitsdruck eine Gegenkraft erzeugt werden, auch wenn der Ring durch eine Schräge nur unten anliegt. Zusätzlich wird dadurch die Ölabstreifwirkung erhöht und die Einlaufzeit verkürzt. Häufig gibt es eine Kombination der Vorteile durch nur teilweise flach anliegende, gefaste Ringe.

Motoren ohne Ölsumpf brauchen keine Ölabstreifringe.

Einen oder maximal zwei Ölabstreifringe hat ein Motor, zu erkennen an den Öffnungen, durch die das abgestriffene Öl nach innen in den Kolben und zurück zum Ölsumpf gelangt. Hat der Kolben hinter den Ölabstreifringen Schlitze, nennt man ihn Autothermik-Kolben. Bei Bohrungen in den Ölabstreifringnuten heißt er Autothermatik-Kolben. Häufig haben Ölabstreifringe eine innen umlaufenden Schraubenfeder (Schlauchfeder), die die Vorspannung zusätzlich höher und gleichmäßiger werden lässt. Diese ist ein wichtiges Maß für den Ölverbrauch, die Reibleistung und den Verschleiß. Moderne Ölabstreifringe können auch aus dünnen Metallringen oben und unten und dazwischen einer umlaufenden, gewellten Feder bestehen.

Statt Sondergusseisen Stahl mit besonderer Oberfläche

Kolbenringe bestehen häufig noch aus Sondergusseisen, das gute Gleiteigenschaften und Elastizität mit einem bestimmten, stets gleichmäßigen Druck an der Zylinderwand verbindet ohne sich bleibend zu verformen. Es harmoniert sowohl mit dem Kolben- als auch mit dem Zylinderwerkstoff und sorgt für guten Wärmetransport. Für häufiger vorkommenden Trockenlauf können sie sogar etwas Öl speichern.

Moderne Verdichtungsringe - auch bei z.B. nur etwa einem Millimeter Dicke - sind aus nitriertem oder CrSi-legierten Stahl oder aus Sphäroguss. Die Oberfläche kann mit Chromnitrid, Keramik oder plasmabeschichtet sein. Bei schwierigen Betriebsbedingungen sind sie gehärtet oder verchromt. Als Beschichtungswerkstoffe kommen ferner Molybdän, Nickel, Titan, Silizium und keramische Werkstoffe in Frage.

Moderne Ölabstreifringe sind oft dreiteilig und mit Chromnitrid-PVD beschichtet. Sie können aber auch aus nitriertem Stahl mit entsprechender Beschichtung hergestellt sein. 09/12

Welcher Motortyp kommt ohne Ölabstreifringe aus?


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