DE19960709A1

DE19960709A1 - Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenringes, sowie danach hergestellter Ölabstreifkolbenring

Info

Publication number: DE19960709A1
Application number: DE1999160709
Authority: DE
Inventors: Peter-Klaus Esser
Original assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2001-09-06

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenringes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wobei ein profiliertes Aluminiumband verwendet wird, welches die Kontur eines Ölabstreifkolbenringes mit mindestens einem Laufsteg aufweist und wobei die Höhe (h) des Laufsteges 0,2 mm ausgebildet ist, indem das Aluminiumband auf einen definierten Durchmesser gebogen, anschließend der Ölabstreifkolbenring vom Aluminiumband abgetrennt und schließlich wenigstens im Bereich des Laufsteges anodisiert, insbesondere hartanodisiert, wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenringes aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung.

Der WO 95/23305 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenringes zu entnehmen. Der Grundkörper besteht aus Gußeisen, wobei in die radial äußere Umfangsfläche Nuten eingebracht sind, die mit einem verschleißfesten Material gefüllt werden. Durch mechanische Umfangsbearbeitung werden die Ölabstreifkanten erzeugt. Nachteil dieses Ölabstreifkolbenringes ist einerseits, dass der Ring aus Vollmaterial besteht, und dass andererseits der Ring in mehreren Arbeitsprozessen so aufbereitet werden muß, dass letztendlich die ölabstreifenden Stege gebildet werden.

Durch die US-A 3,583,713 ist unter anderem ein aus Aluminium bestehender Ölabstreifkolbenring bekannt geworden, der analog zur WO 95/23305 aus vollem Material besteht und zwei relativ hohe Laufstege beinhaltet. Im Bereich sämtlicher äußerer Flächen ist der Ölabstreifkolbenring mit einer Hartchromschicht versehen, um auf diese Weise die Verschleißfestigkeit zu erhöhen.

Der Gegenstand der US-A 3,806,139 bildet den Gegenstand der US-A 3,583,713 dergestalt weiter, dass auf die radial äußere Umfangsfläche des Aluminiumgrundkörpers eine Hartchromschicht aufgebracht wird, während die der Kolbennut zugewandten axialen Stirnflächen hartanodisiert sind.

Dieser Kolbenring kann lediglich als Kompressionsring verwendet werden, da er keinerlei ölabstreifende Stege beinhaltet und es eines andersartigen Herstellverfahrens bedarf, um einen mit Laufstegen versehenen Ölabstreifkolbenring zu erzeugen, der gleiche oder ähnliche Eigenschaften wie dieser Kompressionsring aufweist.

Problematisch bei der Hartverchromung von Laufstegen ist, dass sich das Material nicht nur auf der Oberfläche des Laufsteges ablagert, sondern dass verdickte Bereiche im Übergangsbereich gebildet werden. Dieses Problem nimmt zu, je geringer die Höhe des Laufsteges dimensioniert wird. Somit muß hier mit einem nicht unerheblichen Nachbearbeitungsaufwand gerechnet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ölabstreifkolbenring aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung zu konzipieren, der auch bei reduzierter Laufsteghöhe neben einer guten Korrosionsbeständigkeit eine gute Verschleißfestigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenringes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wobei ein profiliertes Aluminiumband verwendet wird, welches die Kontur eines Ölabstreifkolbenringes mit mindestens einem Laufsteg aufweist und wobei die Höhe des Laufsteges ≦ 0,2 mm ausgebildet ist, indem das Aluminiumband auf einen definierten Durchmesser gebogen, anschließend der Ölabstreifkolbenring vom Aluminiumband abgetrennt und schließlich wenigstens im Bereich des Laufsteges anodisiert, insbesondere hartanodisiert, wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den verfahrensgemäßen Unteransprüchen zu entnehmen.

Diese Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass der Ölabstreifkolbenring aus einem vorprofilierten Band besteht, welches mindestens einen Laufsteg mit einer Laufsteghöhe ≦ 0,2 mm aufweist, und dass die Verschleißschutzschicht aus Al₂O₃ besteht.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch den Erfindungsgegenstand wird es nun möglich, einen aus einem vorprofilierten Bandmaterial bestehenden Ölabstreifkolbenring zu erzeugen, der einerseits gewichtsoptimiert ist und der andererseits trotz der Empfindlichkeit des Materials (Al bzw. Al-Legierung) gute Korrosions- und Verschleißeigenschaften aufweist. Der Ölabstreifkolbenring kann direkt auf Endmaß erzeugt werden, so dass weitere mechanische Bearbeitungen entbehrlich sind.

Vorteilhafterweise werden zumindest die unmittelbarem Verschleiß ausgesetzten Flächenbereiche mit einer derartigen Schicht versehen. Das Anodisieren, insbesondere Hartanodisieren, stellt eine besondere Art der elektrolytischen Beschichtung dar. Durch das Anodisieren, insbesondere Hartanodisieren, wird neben dem Korrosionsschutz des Aluminiumgrundkörpers auch eine verbesserte Verschleißbeständigkeit, insbesondere der Laufstege erzielt, wobei gleichzeitig optimale Gleiteigenschaften realisierbar sind. Durch Verwendung unterschiedlicher Oxidationsstoffe, insbesondere mit hohen Siliziumgehalten, kann die Verschleißbeständigkeit in gewünschter Weise eingestellt werden.

Anders als beim Galvanisieren wird beim Anodisieren, insbesondere Hartanodisieren, der Gegenstand, nämlich der zu beschichtende Ölabstreifkolbenring, als Anode geschaltet. Hierbei wird die Oberfläche des Ölabstreifkolbenringes in Oxid umgewandelt und aus Al entsteht Al₂O₃.

Die Verschleißschutzschichten wachsen aus dem Grundmaterial heraus, so dass eine sehr gute Haftfestigkeit gegeben ist. Derartige Schichten können eine Dicke von 10 bis 120 µm haben und werden - wie vorab angesprochen - mit speziellen Elektrolyten erzeugt.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Lamellenförmiger Ölabstreifkolbenring aus einer Aluminiumlegierung;

Fig. 2 zwei Laufstege aufweisender Ölabstreifkolbenring aus einer Aluminiumlegierung.

Fig. 1 zeigt einen lamellenförmigen Ölabstreifkolbenring 1, der einen Laufsteg 2 aufweist. Die Laufsteghöhe h soll in diesem Beispiel 0,18 mm betragen. Die Lamelle 1 besteht aus einem vorprofiliertem bandförmigem Material, das in Umfangsrichtung gebogen und mit radialer Eigenspannung in die nicht weiter dargestellte Kolbennut eingebracht wird. Durch spezielle galvanische Behandlung der aus einer Al-Legierung bestehenden Lamelle 1 wird zumindest der Bereich des Laufsteges 2 anodisiert, wobei eine Verschleißschutzschicht 3 gebildet wird, die in diesem Beispiel 30 µm betragen soll. Die elektrolytisch erzeugte Schicht 3 wächst mit besagter Schichtdicke aus dem Grundmaterial 4 des Laufsteges 2 heraus, wodurch neben einer guten Haftfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auch gute Verschleißeigenschaften erzielt werden. Die auf Endmaß geformte Lamelle 1 bedarf keiner weiteren mechanischen Nachbearbeitung.

Der in Fig. 2 dargestellte Ölabstreifkolbenring 5 weist zwei Laufstege 6, 7 auf und besteht ebenfalls aus einem vorprofilierten Bandmaterial aus einer Aluminiumlegierung. Die Höhen h der Laufstege 6, 7 sollen in diesem Beispiel jeweils 0,15 mm betragen. Bei diesem Ölabstreifkolbenring 5 sollen durch Hartanodisierung nicht nur die Laufstege 6, 7, sondern auch die weiteren, dem unmittelbaren Verschleiß ausgesetzten Stirnflächen 8, 9 mit einer hartanodisch aufgebrachten Schicht 10 versehen werden. Die durch Hartanodisierung aufgebrachte Schicht 10 soll in diesem Beispiel 40 µm betragen, wobei auch hier analog zu Fig. 1 eine gute Haftfestigkeit in Verbindung mit einer relativ hohen Verschleißbeständigkeit erzielt wird. Der Ölabstreifkolbenring 5 ist analog zur Lamelle 1 gemäß Fig. 1 auf Endmaß gefertigt, so dass weitere mechanische Nachbearbeitungen entbehrlich sind. Am Ringrücken des Ölabstreifkolbenrings (5) ist eine Schlauchfeder (11) angeordnet, so daß die Radialkraft des Ölabstreifkolbenrings (5) definiert einstellbar ist. Durch die Rundumbeschichtung ist ebenfalls die Federnut (1) gegen Sekundärverschleiss geschützt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenringes (1, 5) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass ein profiliertes Aluminiumband verwendet wird, welches die Kontur eines Ölabstreifkolbenringes (1, 5) mit mindestens einem Laufsteg (2, 6, 7) aufweist, wobei die Höhe (h) des Laufsteges (2, 6, 7) ≦ 0,2 mm ausgebildet ist, indem das Aluminiumband auf einen definierten Durchmesser gebogen, anschließend der Ölabstreifkolbenring (1, 5) vom Aluminiumband abgetrennt und schließlich wenigstens im Bereich des Laufsteges (2, 6, 7) anodisiert, insbesondere hartanodisiert, wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Anodisierungsprozeß eine Schichtdicke von 10-80 µm, insbesondere von 20 bis 40 µm erzeugt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Außenumfangsfläche (2, 6, 7, 8, 9) des Ölabstreifkolbenringes (1, 5) anodisiert, insbesondere hartanodisiert, wird.

4. Ölabstreifkolbenring aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit einer galvanisch erzeugten Verschleißschutzschicht (3, 10) auf mindestens einem Laufsteg, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabstreifkolbenring (1, 5) aus einem vorprofilierten Band besteht, welches mindestens einen Laufsteg (2, 6, 7) mit einer Laufsteghöhe (h) ≦ 0,2 mm aufweist, und dass die Verschleißschutzschicht (3, 10) aus Al₂O₃ besteht.

5. Ölabstreifkolbenring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufsteghöhe (h) ≦ 0,18 mm ausgebildet ist.

6. Ölabstreifkolbenring nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Verschleißschutzschicht (3, 10) 10-80 µm, insbesondere 20 bis 40 µm, beträgt.