DE102012010753B4

DE102012010753B4 - Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenrings

Info

Publication number: DE102012010753B4
Application number: DE201210010753
Authority: DE
Inventors: Klaus Meyer; Dirk Bärenreuter
Original assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2014-09-25
Anticipated expiration: 2032-06-01
Also published as: DE102012010753A1; WO2013178203A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenrings (1) mit einer axialen Bauhöhe ≤ 2,0 mm, der zwei beabstandete radial äußere Laufflächenstege (3, 4) eine innere Umfangsfläche sowie obere (7) und untere Flankenbereiche (6) beinhaltet, wobei zumindest auf den Laufflächenstegen (3, 4) ein verschleißfester Überzug aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus Gussmaterial bestehender Grundkörper (2) dergestalt mit einem Laufflächenprofil versehen wird, dass bei gegebenem axialen Abstand der Laufflächenstege (3, 4) eine Nut (5) vorgebbarer Breite und Tiefe dergestalt durch ein profiliertes Einstechdrehwerkzeug (13) erzeugt wird, dass einander gegenüberliegende Laufstegflanken (8, 9) im Wesentlichen parallel zu den oberen (7) und unteren Flankenbereichen (6) verlaufen, auf die Laufflächenstege (3, 4) ein verschleißfester Überzug (11, 12) auf Basis von Chrom oder einer Legierung daraus abgeschieden wird und durch Profilschleifen die Endkontur der Laufflächenstege (3, 4) erzeugt wird, dergestalt, dass mechanisch lediglich die Kantenbereiche (14, 15, 16, 17) der Laufflächenstege (3, 4) bearbeitet und abschließend im Bereich des Nutgrunds (10) Drainagebohrungen (18) eingebracht werden, wobei die radiale Tiefe der Nut (5) so vorgesehen wird, dass bei der Verchromung der Laufflächenstege (3, 4) nutgrundseitig keine oder lediglich eine die anschließende Einbringung der Drainagebohrungen (18) nicht beeinflussende Chromschicht (11, 12) abgeschieden wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenrings gemäß gattungsbildendem Teil des ersten Patentanspruchs.
Der DE 10 2010 050 598 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings zu entnehmen, indem ein, insbesondere aus Gusseisen bestehender Grundkörper durch mechanische Bearbeitung mit mindestens einem, einen Laufflächenbereich bildenden Steg versehen wird, die Lauffläche des jeweiligen Stegs einem Poliervorgang unterzogen wird und anschließend auf die polierte Lauffläche sowie zumindest die peripheren Randbereiche des Stegs mindestens eine PVD-Schicht aufgebracht wird. Vor dem PVD-Beschichten werden radial vom Nutgrund des Kolbenrings in Richtung seiner inneren Umfangsfläche verlaufende Drainagebohrungen in den Kolbenring eingebracht.
Die EP 1 409 896 B1 betrifft einen Ölabstreifkolbenring sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben. Vor dem Aufbringen eines verschleißfesten Überzugs wird laufstegseitig ein Profil erzeugt, das in die äußere Umfangsfläche und zugleich Lauffläche des Laufstegs bildenden konischen Bereich eine aus dieser konischen Ringebene radial nach außen hervorstehende radiale Erhebung aufweist, wobei zumindest dieses Profil mit dem verschleißfesten Überzug versehen wird. Zur Einstellung eines über den Ringumfang im Wesentlichen gleichmäßigen Laufflächenprofils wird zumindest im Bereich der Radialerhebung ein vorgebbarer Materialabtrag des Überzugs vorgenommen. Der Bereich des Laufstegs kann hierbei verchromt werden, wobei nach dem Aufbringen des verschleißfesten Überzugs durch Rundläppen des Laufstegs ein Materialabtrag herbeigeführt wird.
Die WO 2008/151589 A1 betrifft einen Ölabstreifring, beinhaltend einen Grundkörper mit einer radial äußeren Lauffläche, einer inneren Umfangsfläche sowie einer oberen und einer unteren Flanke, der mindestens zwei, bedarfsweise mit einer verschleißfesten Schicht versehene Laufflächenstege aufweist, die sich radial in Richtung ihres einer Gegenlauffläche zugewandten Endes, vom Grundkörper ausgehend, unter einem vorgebbaren Winkel, Schenkel bildend, konisch verjüngen und das freie Ende der Laufflächenstege, ausgehend von einem ölraumseitigen Bereich in Richtung eines brennraumseitigen Bereichs abgeschrägt ausgebildet ist, wobei die jeweiligen Übergangsbereiche einerseits vom abgeschrägten Bereich des Laufflächenstegs in die Schenkel und andererseits von den Schenkeln in den Grundkörper gerundet ausgebildet, d. h. mit definierten Radien versehen sind.
Verchromte Ölabstreifkolbenringe repräsentieren derzeit, insbesondere im Hinblick auf den Ölverbrauch, den motorisch verbauten Stand der Technik. Die anwendungstechnische Auslegung der derzeit im Einsatz befindlichen Ölabstreifkolbenringe ist jedoch hinsichtlich der Herstellungsverfahren auf axiale Bauhöhen ≥ 2,0 mm beschränkt.
Bei allen bekannten und im Einsatz befindlichen Ölabstreifkolbenringen werden die einander gegenüber liegenden Laufstegflanken so bearbeitet, dass sie ausgehend von der jeweiligen radial äußeren Umfangsfläche sich nach innen konisch verjüngen. Bedingt durch die im Einstechverfahren unter Einsatz einer profilierten Schleifscheibe erzeugte Profilierung der jeweiligen Laufflächenstege, können derzeit nur Ölabstreifringe erzeugt werden, die eine axiale Bauhöhe ≥ 2 mm aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenrings mit einer axialen Bauhöhe ≤ 2,0 mm bereit zu stellen, mittels welchem ein Ölabstreifkolbenring erzeugt wird, der trotz geringer Dimensionierung genauso vorteilhaft einsetzbar ist, wie die derzeit im Einsatz befindlichen Ölabstreifkolbenringe.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein aus Gussmaterial bestehender Grundkörper dergestalt mit einem Laufflächenprofil versehen wird, dass bei gegebenem axialen Abstand der Laufflächenstege eine Nut vorgebbarer Breite und Tiefe dergestalt durch ein profiliertes Einstechdrehwerkzeug erzeugt wird, dass einander gegenüberliegende Laufstegflanken im Wesentlichen parallel zu den oberen und unteren Flankenbereichen verlaufen, auf die Laufflächenstege ein verschleißfester Überzug auf Basis von Chrom oder einer Legierung daraus abgeschieden wird und durch Profilschleifen die Endkontur der Laufflächenstege erzeugt wird, dergestalt, dass mechanisch lediglich die Kantenbereiche der Laufflächenstege bearbeitet und abschließend im Bereich des Nutgrunds Drainagebohrungen eingebracht werden, wobei die radiale Tiefe der Nut so vorgesehen wird, dass bei der Verchromung der Laufflächenstege nutgrundseitig keine oder lediglich eine die anschließende Einbringung der Drainagebohrungen nicht beeinflussende Chromschicht abgeschieden wird.
Diese Aufgabe wird auch gelöst durch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Ölabstreifkolbenring.
Mit dem Erfindungsgegenstand ist es nun möglich, dass durch Profileinstechdrehen schmalere Laufstege erzeugt werden können. Durch diese Maßnahme kann der angestrebten geringen axialen Bauhöhe ≤ 2,0 mm des Ölabstreifrings Rechnung getragen werden, wodurch die Laufstegflanken, nicht wie im Stand der Technik beschrieben, konisch, sondern vielmehr senkrecht ausgeführt werden. Um eine prozesssichere Chromabscheidung an den Laufkanten zu gewährleisten, sind diese im Vorprofil mit einem Radius von ca. 0,08 mm auszulegen. Die Tiefe der Nut zwischen den Laufstegen wird so gewählt, dass sich hier beim anschließenden Verchromungsprozess nur so wenig Chrom abscheidet, das ein Bohren der Drainagelöcher möglich ist. Daher muss beim Profilschleifen lediglich im Bereich der Laufkanten eine Bearbeitung erfolgen.
Das vorgestellte Kolbenringdesign lässt sich mit bekannten Verfahren und Prozessketten kostengünstig herstellen, da lediglich eine Anpassung der Werkzeuge vonnöten ist.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben.
Die einzige Figur verdeutlicht den Herstellprozess eines Ölabstreifkolbenrings 1. Im mittleren Teil ist ein verchromter aus Gusseisen bestehender Grundkörper 2 erkennbar, der zwei Laufflächenstege 3, 4 aufweist. Zwischen den Laufflächenstegen 3, 4 erstreckt sich eine Nut 5 vorgebbarer Breite und Tiefe. Der Ölabstreifkolbenring 1 soll in diesem Beispiel eine axiale Bauhöhe von 1,5 mm haben. Der Ölabstreifkolbenring 1 weist zwei parallel zueinander verlaufende Flankenbereiche 6, 7 auf. Abweichend vom Stand der Technik wird der Kolbenringgrundkörper 2 nutseitig so ausgebildet, dass Teile der Laufstegflanken 8, 9 parallel zu den Flankenbereichen 6, 7 verlaufen. Die geometrische Kontur der Nut 5 wird durch ein im oberen Teil der Figur angedeutetes Profil-Einsteckwerkzeug 13 erzeugt. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, dass einerseits eine sehr geringe axiale Bauhöhe des Ölabstreifkolbenrings 1 erzeugt werden kann und zum anderen im Bereich des Nutgrunds 10 nach der Beschichtung des Ölabstreifkolbenrings 1 noch Drainagebohrungen vorgebbaren Durchmessers eingebracht werden können. Der so vorbereitete Grundkörper 2 wird laufstegseitig mit einer Chromschicht 11, 12 versehen. Die radiale Tiefe der Nut 5 ist hierbei so ausgelegt, dass im Verlauf der Chromschichtabscheidung entweder gar kein Chrom oder aber nur eine sehr geringe Chromschicht im Bereich des Nutgrundes 10 abgeschieden wird, die das spätere Einbringen von Drainagebohrungen nicht behindert. Durch ein lediglich angedeutetes als Schleifscheibe ausgebildetes Werkzeug 13' werden die Laufflächenkanten 14, 15, 16, 17 des Grundkörpers 2 scharfkantig ausgebildet, so dass ein gewünschtes Laufflächenprofil erzeugt wird. Im unteren Teil der Figur ist der fertige Ölabstreifkolbenring 1 dargestellt. Angedeutet sind die nach der Fertigbearbeitung eingebrachten Drainagebohrungen 18. In diesem Beispiel laufen die parallel zu den Flankenbereichen 6, 7 verlaufenden Laufstegflanken 8, 9 in die Laufflächenkanten 15, 16 aus. Sofern vom Durchmesser her größere Drainagebohrungen 18 benötigt werden, kann ein Profil 19 – wie angedeutet – erzeugt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenrings (1) mit einer axialen Bauhöhe ≤ 2,0 mm, der zwei beabstandete radial äußere Laufflächenstege (3, 4) eine innere Umfangsfläche sowie obere (7) und untere Flankenbereiche (6) beinhaltet, wobei zumindest auf den Laufflächenstegen (3, 4) ein verschleißfester Überzug aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus Gussmaterial bestehender Grundkörper (2) dergestalt mit einem Laufflächenprofil versehen wird, dass bei gegebenem axialen Abstand der Laufflächenstege (3, 4) eine Nut (5) vorgebbarer Breite und Tiefe dergestalt durch ein profiliertes Einstechdrehwerkzeug (13) erzeugt wird, dass einander gegenüberliegende Laufstegflanken (8, 9) im Wesentlichen parallel zu den oberen (7) und unteren Flankenbereichen (6) verlaufen, auf die Laufflächenstege (3, 4) ein verschleißfester Überzug (11, 12) auf Basis von Chrom oder einer Legierung daraus abgeschieden wird und durch Profilschleifen die Endkontur der Laufflächenstege (3, 4) erzeugt wird, dergestalt, dass mechanisch lediglich die Kantenbereiche (14, 15, 16, 17) der Laufflächenstege (3, 4) bearbeitet und abschließend im Bereich des Nutgrunds (10) Drainagebohrungen (18) eingebracht werden, wobei die radiale Tiefe der Nut (5) so vorgesehen wird, dass bei der Verchromung der Laufflächenstege (3, 4) nutgrundseitig keine oder lediglich eine die anschließende Einbringung der Drainagebohrungen (18) nicht beeinflussende Chromschicht (11, 12) abgeschieden wird.
Ölabstreifkolbenring, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1.