DE102005023620A1

DE102005023620A1 - Verfahren zur Herstellung lamellenartiger Dichtelemente sowie lamellenartiges Dichtelement

Info

Publication number: DE102005023620A1
Application number: DE200510023620
Authority: DE
Inventors: Thomas Schulte-Sasse; Markus Kellner
Original assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 2005-05-21
Filing date: 2005-05-21
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2025-05-22
Also published as: DE102005023620B4

Abstract

Verfahren zur Herstellung lamellenartiger Dichtelemente, insbesondere einsetzbar als Ölabstreifringe in einer Brennkraftmaschine, indem ein Stahlband zu einem tellerfederförmigen Ring geformt und dieser Ring axial elastisch plan verspannt wird, anschließend eine der Umfangsflächen des Rings einer zylindrischen Bearbeitung unterzogen und der fertig bearbeitete Ring abschließend entspannt und seiner weiteren Verwendung zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung lamellenartiger Dichtelemente, insbesondere einsetzbar als Ölabstreifringe in einer Brennkraftmaschine.
Durch die WO 2005/024277 ist ein mehrteiliger Ölabstreifring für Kolben von Verbrennungsmotoren bekannt geworden, mit zwei aus Stahlband bestehenden Lamellen mit parallelen Flanken, deren Laufflächen eine ballig asymmetrische Form mit einer sich über den Umfang der Lamellen erstreckenden Scheitelpunktlinie aufweisen sowie einer zwischen den Lamellen angeordneten Spreizfeder, welche die Lamellen sowohl axial gegen jeweils eine der Flanken einer Ringnut im Kolben als auch radial gegen die Zylinderwand drückt. Die Laufflächen beider Lamellen sind derart ausgebildet, dass sie einer verschleißnahen Endkontur im eingelaufenen Motorzustand entsprechen, wobei im montierten Zustand des Ölrings im Kolben die Scheitelpunktlinien der Laufflächen jeweils gegensinnig zur Mitte der Ringnut hin orientiert sind. An den Laufflächen der Lamellen wird durch die in Zylinderachsrichtung angreifende Reibkraft ein Drehmoment erzeugt, welches die Lamellen tellerförmig verwölbt.
In der US-A 2,231,801 wird ein Dichtelement beschrieben, das unter anderem in einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann. Auch hier ist ein radial wirkendes Federelement gegeben, das zwei tellerfederförmig ausgebildete Lamellenringe aufnimmt, wobei im Einbauzustand infolge der Vertwistung des jeweiligen Lamellenelementes scharfkantige Laufflächenbereiche gebildet werden. Infolge der scharfkantigen Ausbildungen der inneren und äußeren Umfangsflächenbereiche kann es geschehen, dass die Lamellen sich bei der ständigen Vertwistung im motorischen Betrieb in das Federelement eingraben und somit, zumindest teilweise, unwirksam werden, wodurch der Ölverbrauch erhöht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zur Herstellung lamellenartiger Dichtelemente bereitzustellen, mit welchen im Montagezustand eine möglichst geringe Reibleistung generiert werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung lamellenartiger Dichtelemente, insbesondere einsetzbar als Ölabstreifringe in einer Brennkraftmaschine, indem ein Stahlband zu einem tellerfederfönmigen Ring geformt und dieser Ring axial elastisch plan verspannt wird, anschließend eine der Umfangsflächen des Rings einer zylindrischen Bearbeitung unterzogen und der fertig bearbeitete Ring abschließend entspannt und seiner weiteren Verwendung zugeführt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den zugehörigen verfahrensgemäßen Unteransprüchen zu entnehmen.
Diese Aufgabe wird auch gelöst durch ein lamellenartiges Dichtelement, insbesondere einsetzbar als Ölabstreifring in einer Brennkraftmaschine, beinhaltend mindestens einen tellerfederförmigen Ring, dessen Dichtfläche eine minutenförmige Lage zur Achse des Rings einnimmt.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Dichtelementes sind den zugehörigen gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch ein tellerförmiges Wickeln wird dem Stahlbandprofil eine definierte Unplanheit vorgegeben. Zum Erzeugen der minutenförmigen Lauffläche werden vorteilhafter Weise mehrere dieser tellerförmig gewickelten Ringe auf einem Dorn elastisch plan verspannt. In diesem Zustand wird die Lauffläche einer zylindrischen Bearbeitung (z.B. Superfinishen) unterzogen. Beim Entspannen des Dorns gehen die einzelnen Ringe in ihre ursprüngliche Tellerform zurück, wodurch die Lauffläche eine minutenförmige Lage zur Achse des jeweiligen Rings einnimmt, die auch im späteren motorischen Betrieb erhalten bleibt. Durch diese Maßnahme kann der Ölverbrauch gegenüber dem Stand der Technik reduziert werden, wobei nun auch Lamellen mit minutenförmigen Laufflächen mit TOP-Merkmal erzeugbar sind.
Praktische Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Senkung der Reibleistung im System Ölring/Zylinderwand, insbesondere zu Beginn der Laufzeit, sich einstellt.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
1 Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Herstellungsablaufes eines lamellenartiges Dichtelementes;
2 Prinzipskizze eines Einbauzustandes des erfindungsgemäßen Dichtelementes im Bereich einer Brennkraftmaschine.
1 zeigt den Herstellvorgang eines lamellenartig ausgebildeten Dichtelementes. Zum Einsatz gelangt ein Stahlband 1, das im Bereich seiner Seitenkanten 2, 3 eine ballige Kontur aufweist. Das Stahlband 1 wird durch tellerförmiges Wickeln zu einem Ring 4 mit vorgebbarer Unplanheit geformt.
Mehrere dieser Ringe 4 werden zwischen Spannscheiben 5, 6 elastisch plan verspannt, wobei die die spätere Lauffläche bildende äußere Umfangsfläche 2 mittels eines Bearbeitungswerkzeuges 7 einer zylindrischen Bearbeitung (z.B. Superfinishen) unterzogen wird. Das untere Bild der 1 zeigt einen der Ringe 4 nach Entspannen der Spannscheiben 5, 6. In diesem Zustand geht der jeweilige Ring 4 wieder in seine ursprüngliche Tellerform zurück, wodurch die Lauffläche 2 eine minutenförmige Lage zur Achse 8 des Rings 4 einnimmt. Die Minute ist durch den Winkel α definiert. Der Winkel β definiert hierbei die Unplanheit und soll in diesem Beispiel im Wesentlichen gleich groß wie der Winkel α sein. Die gedachten Schnittlinien 2', 2'' stehen unter Bildung eines rechten Winkels aufeinander. Dies bedeutet, je größer die Unplanheit β ausfällt, desto größer ist die durch den Winkel α definierte Minute an der Lauffläche 2.
2 zeigt einen möglichen Einsatzfall für nach dem in 1 beschriebenen Herstellverfahren erzeugte Ringe 4. Dargestellt ist ein Kolben 9, beinhaltend eine Ringnut 10, in welche ein Federelement 11 eingesetzt ist, welches zwei Ringe 4 aufnimmt. Die mit der Minute versehene jeweilige Lauffläche 2 liegt an der Wand 12 einer Zylinderlaufbuchse 13 an.
Durch das erfindungsgemäße Herstellverfahren wird eine nicht unerhebliche Senkung der Reibleistung der Lauffläche 2 der Ringe 4 an der Wand 12 der Zylinderlaufbuchse 13, insbesondere zu Beginn der Laufzeit der Ringe 4, herbeigeführt, wodurch ein verbessertes Abstreifverhalten des jeweiligen Ringes 4 und somit ein reduzierter Ölverbrauch herbeigeführt werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung lamellenartiger Dichtelemente, insbesondere einsetzbar als Ölabstreifringe in einer Brennkraftmaschine, indem ein Stahlband (1) zu einem tellerfederförmigen Ring (4) geformt und dieser Ring (4) axial elastisch plan verspannt wird, anschließend eine der Umfangsflächen (2) des Rings (4) einer zylindrischen Bearbeitung (7) unterzogen und der fertig bearbeitete Ring (4) abschließend entspannt und seiner weiteren Verwendung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stahlband (1) mit profilierten, insbesondere balligen Seitenbereichen (2, 3) als Ausgangsmaterial eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Umfangsfläche (2) des Rings (4) der zylindrischen Bearbeitung (7) unterzogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ringe (4) axial elastisch zu einem Paket plan verspannt werden und die so paketierten Ringe (4) gemeinsam einer zylindrischen Bearbeitung (7) unterzogen werden.
Lamellenartiges Dichtelement, insbesondere einsetzbar als Ölabstreifring in einer Brennkraftmaschine, beinhaltend mindestens einen tellerfederförmigen Ring (4), dessen Lauffläche (2) eine minutenförmige Lage zur Achse (8) des Rings (4) einnimmt.
Dichtelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (2) durch die äußere Umfangsfläche gebildet und die innere Umfangsfläche (3) des Rings (4) ballig ausgebildet ist.
Dichtelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeder Ring (4) eine vorgebbare Unplanheit (β) und eine damit einhergehende Minute (α) beinhaltet, wobei folgende Beziehung gegeben ist α = β
Dichtelement nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ringe (4) mit einem Federelement (11) in Wirkverbindung bringbar sind, das die jeweilige Lauffläche (2) der Ringe (4) mit vorgebbarer radialer Spannung an eine konespondierende Wand (12), insbesondere einer Zylinderlaufbuchse (13), drückt.