DE102007060091A1

DE102007060091A1 - Ölabstreifring

Info

Publication number: DE102007060091A1
Application number: DE102007060091A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Gillen; Johannes Esser; Rudolf Mundl; Hans-Gerd KRÖSCHEL
Original assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2009-06-25

Abstract

Ölabstreifring, bestehend aus einem Grundkörper, der im Bereich seiner äußeren Umfangsfläche zwei axial voneinander beabstandete, mit einer verschleißfesten Schicht versehene Laufflächenstege aufweist, zwischen denen etwa radial verlaufende Ölrücklaufnuten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die brennraumseitige Flanke zumindest eines der Laufflächenstege unter einem ersten Winkel zumindest partiell in die Lauffläche des Laufflächensteges einläuft, auf dem geneigt verlaufenden Bereich die verschleißfeste Schicht vorgesehen ist, und dass zur Erzeugung einer ölraumseitig vorgesehenen, im Wesentlichen scharfen Abstreifkante laufflächenseitig ein unter einem zweiten Winkel konisch verlaufendes Profil in die äußere Umfangsfläche des Laufflächensteges eingebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ölabstreifring, bestehend aus einem Grundkörper, der im Bereich seiner äußeren Umfangsfläche zwei axial voneinander beabstandete mit einer verschleißfesten Schicht versehene Laufflächenstege aufweist, zwischen denen etwa radial verlaufende Ölrücklaufnuten angeordnet sind.
Die WO 95/23305 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifringes. In einen Grundkörper werden Nuten eingebracht, die ein verschleißfestes Material aufnehmen. Durch Materialabtrag werden Laufflächenstege erzeugt, die ausschließlich aus dem verschleißfesten Material bestehen.
Durch die DE 42 36 641 A1 ist ein Ölabstreifring für Verbrennungsmotoren bekannt geworden, bei dem die äußere Lauffläche durch zwei Laufflächenstege gebildet wird. Die äußere Kontur der Laufflächenstege ist zylindrisch ausgebildet. Auf die Laufflächenstege werden verschleißfeste Beschichtungen aufgebracht, die unter unterschiedlichen Winkeln unter Bildung einer scharfen Kante aufeinander zulaufen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Bauform eines Ölabstreifringes bereit zu stellen, durch welche eine weitere Reduzierung des Ölverbrauchs und damit eine Reduktion der Schadstoffemissionen (Partikel, NOx, CO₂) sowie eine Verlängerung des Ölwechselintervalls herbeigeführt werden kann. Darüber hinaus soll eine Reduzierung der Reibleistung (Kraftstoffeinsparung) durch geringere Tangentialkräfte ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die brennraumseitige Flanke zumindest eines der Laufflächenstege unter einem ersten Winkel zumindest partiell in die Lauffläche des Laufflächensteges einläuft, auf dem geneigt verlaufenden Bereich die verschleißfeste Schicht vorgesehen ist, und dass zur Erzeugung einer ölraumseitig vorgesehenen, im Wesentlichen scharfen Abstreifkante laufflächenseitig ein unter einem zweiten Winkel konisch verlaufendes Profil in die äußere Umfangsfläche des Laufflächensteges eingebracht ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Insbesondere ist der dem Brennraum zugewandte erste Laufflächensteg mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung versehen.
Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme kann somit eine scharfe Ölabstreifkante herbeigeführt werden, die eine Verbesserung der Ölabstreifwirkung und somit eine Reduzierung des Ölverbrauchs bewirkt. Aufgrund des definiert geneigt verlaufenden Bereichs (erster Winkel), der nur einen Teilbereich der Lauffläche betrifft, in Kombination mit dem konisch verlaufenden Laufflächenprofil (zweiter Winkel) kann ein selbstätiges Nachschleifen der Ölabstreifkante im motorischen Betrieb stattfinden, so dass die ursprüngliche Funktionsweise erhalten bleibt und nicht nur dem Einlaufverhalten dient.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß liegt der erste Winkel α zwischen 8 und 35°, während der zweite Winkel β zwischen 0 und 15° angesiedelt ist. Der zweite Winkel β ist hierbei wesentlich kleiner als der erste Winkel α ausgebildet.
Vorteilhafterweise kommt als Werkstoff für den Grundkörper Grauguss, beispielsweise lamellarer Grauguss, Wärmeculargraphit oder Kugelgraphit zum Einsatz, so dass auch die Laufflächenbewehrung eine entscheidende Rolle spielt. Als verschleißfeste Schichten kommen primär galvanische Schichten, wie beispielsweise Chrom-Keramik-Schichten, Chrom- oder Diamantschichten in Frage. Es sind jedoch auch Beschichtungstechnologien, wie HVOF, Drahtflamm- oder Lichtbogen Draht Spritzschichten sowie PVD-Schichten denkbar.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, verläuft die ölraumseitige Flanke des insbesondere dem Brennraum zugewandten ersten Laufflächensteges, bezogen auf die Kontur der Lauffläche unter einem Winkel von ≤ 90°, in Richtung der inneren Umfangsfläche des Grundkörpers. Durch diese Maßnahme können bei ansonsten gleichem Ringquerschnitt die Ölrücklaufnuten leicht vergrößert ausgeführt werden. Da somit eine Vergrößerung der Öldrainage erzielt werden kann, kann ein positiver Effekt auf die hydrodynamische Stabilität des Ölabstreifringes herbeigeführt werden. Gepaart mit einer verbesserten Ölabstreifwirkung ist schließlich auch eine Reduzierung der Tagentialkraft möglich, wobei ein entsprechender Beitrag zur Reduzierung der Reibleistung, sprich Kraftstoffreduzierung, geleistet wird.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
1 bis 4 unterschiedliche Querschnitte eines erfindungsgemäßen Ölabstreifringes;
5 Teildarstellung X der 1 bis 4.
Die 1 bis 4 zeigen unterschiedliche Querschnitte eines erfindungsgemäßen Ölabstreifringes. Gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Ölabstreifring besteht aus einem Grundkörper 1, der im Bereich seiner inneren Umfangsfläche eine Nut 2 zur Aufnahme eines nicht weiter dargestellten Federelementes aufweist.
Im Bereich seiner äußeren Umfangsfläche weist der Grundkörper 1 zwei axial voneinander beabstandete Laufflächenstege 3, 4 auf, die jeweils mit einer verschleißfesten Schicht 3', 4' versehen sind. Die Relation zwischen dem Laufflächensteg 3 und der verschleißfesten Schicht 3' ist in 5 in vergrößerter Form dargestellt. Zwischen den axial beabstandeten Laufflächenstegen 3, 4 verlaufen in radialer Richtung die in 1 angedeuteten Ölrücklaufnuten 5, die unterschiedlichste Querschnitte (Bohrungen, Schlitze oder dergleichen) aufweisen können. Ein jeder Laufflächensteg 3, 4 verfügt über eine brennraumseitige Flanke 6, 7 sowie eine ölraumseitge Flanke 8, 9, die unterschiedlichste Neigungen aufweisen können. Durch geeignete Kombination von Neigungen der Flanken 7, 8 kann eine Vergrößerung des axialen Abstandes der Laufflächenstege 3, 4 und somit eine Vergrößerung der Ölrücklaufnuten 5 bewirkt werden, wobei der Ölhaushalt der Ölabstreifringes positiv beeinflusst wird.
5 zeigt in vergrößerter Form den Bereich X der 1 bis 4. Dargestellt ist der brennraumseitig angeordnete erste Laufflächensteg 3. Die Lauffläche ist mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Erkennbar ist die obere Flanke 6 und die untere Flanke 8 des Laufflächensteges 3. Ausgehend von der Flanke 6 ist ein unter einem vorgegebenen Winkel α, beispielsweise 30°, in die Lauffläche 10 einlaufender Bereich 11 gegeben, der in den Laufflächensteg 3 eingearbeitet wurde. Der geneigt verlaufende Bereich 11 läuft nur über eine bestimmte Höhe a in die Lauffläche 10 ein, so dass im Bereich des Grundwerkstoffes ein Bereich b verbleibt. Auf den geneigt verlaufenden Bereich 11 des Laufflächensteges 3 wird nun eine verschleißfeste Schicht 3' aufgebracht, die im Wesentlichen parallel zum geneigten Bereich 11 des Laufflächensteges 3 verläuft. In einem weiteren Bearbeitungsschritt wird im Bereich der Lauffläche 10 des Laufflächensteges 3 ein konisches Profil 12 eingearbeitet, das sich von der verschleißfesten Schicht 3' in den Bereich b des Laufflächensteges 3 hinein erstreckt. Das konische Profil ist mit dem Winkel β, beispielsweise 5°, versehen. Der Winkel β ist hierbei wesentlich geringer als der Winkel α des geneigt verlaufenden Bereiches 11. Durch diese Maßnahme wird eine scharfe Abstreifkante 13 des Laufflächensteges 3 gebildet.
In diesem Beispiel soll der Grundkörper 1 aus Grauguss bestehen, während die verschleißfeste Schicht 3' eine Chromschicht sein soll.
Wie bereits vorab erwähnt, sind andere Werkstoffkombinationen ebenfalls denkbar, so dass hier nur ein Beispiel angegeben ist. Durch die gewählte Werkstoffkombination in Verbindung mit dem geometrischen Aufbau des Laufflächensteges 3 kann sich die Lauffläche 10, respektive die Abstreifkante 13, auch im Betriebszustand selbsttätig nachschärfen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 95/23305 [0002]
- DE 4236641 A1 [0003]

Claims

Ölabstreifring, bestehend aus einem Grundkörper (1), der im Bereich seiner äußeren Umfangsfläche zwei axial voneinander beabstandete mit einer verschleißfesten Schicht (3', 4') versehene Laufflächenstege (3, 4) aufweist, zwischen denen etwa radial verlaufende Ölrücklaufnuten (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die brennraumseitige Flanke (6, 7) zumindest eines der Laufflächenstege (3, 4) unter einem ersten Winkel (α) zumindest partiell in die Lauffläche (10) des Laufflächensteges (3, 4) einläuft, auf dem geneigt verlaufenden Bereich (11) die verschleißfeste Schicht (3' 4') vorgesehen ist, und dass zur Erzeugung einer ölraumseitig vorgesehenen, im Wesentlichen scharfen Abstreifkante (13) laufflächenseitig ein unter einem zweiten Winkel (β) konisch verlaufendes Profil (12) in die äußere Umfangsfläche des Laufflächensteges (3, 4) eingebracht ist.
Ölabstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Winkel (β) wesentlich kleiner als der erste Winkel (α) ausgebildet ist.
Ölabstreifring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (α) zwischen 8° und 35° liegt.
Ölabstreifring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Winkel (β) zwischen 0° und 15° liegt.
Ölabstreifring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der geneigt verlaufende Bereich (11) des Laufflächensteges (3), respektive der verschleißfesten Schicht (3') unter Beibehaltung einer definierten Materialstärke (b) des Laufflächensteges (3) in die Lauffläche (10) einläuft, dergestalt, dass der zweite Winkel (β) sowohl die verschleißfeste Schicht (3') als auch die Materialstärke (b) des Grundkörpers (1) erfasst.
Ölabstreifring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ölraumseitige Flanke (8) des Laufflächensteges (3), bezogen auf die Kontur der Lauffläche (10) des Laufflächensteges (3), unter einem Winkel ≤ 90° in Richtung der inneren Umfangsfläche des Grundkörpers (1) verläuft.
Ölabstreifring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Grundkörpers (1) aus Grauguss besteht.
Ölabstreifring nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Schicht (3', 4') durch eine galvanisch abgeschiedene Schicht gebildet ist.
Ölabstreifring nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Schicht (3', 4') eine Spritzschicht ist.