DE2406420A1

DE2406420A1 - Seal for rotary piston engine - having edge or face hardened by nitriding or desulphurisation

Info

Publication number: DE2406420A1
Application number: DE19742406420
Authority: DE
Inventors: Satoshi Narikawa
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1973-02-16
Filing date: 1974-02-11
Publication date: 1974-08-29

Abstract

The seal is formed from a rectangular cross-section ring blank which is coated upon all sides by a plating of Cu, Ni and/or Cr. The plating is removed by polishing or grinding from the face or edge which it is desired to harden. A nitriding or desulphurization treatment is then effected on the blank, hardening only the uncoated areas. The blank is then machined to cut a groove about the ring blank and to slope the leading face. The remaining coating can opt. be removed by polishing or burnishing.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Oldichtung für Drehkolbenmaschinen mit innerer Verbrennung.Process for the production of an oil seal for rotary piston machines with internal combustion.

Die erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 01-dichtungen für Drehkolbenmaschinen mit innerer Verbrennung.The invention relates to a method for producing oil seals for rotary piston machines with internal combustion.

Solche Dichtungen werden mit Hilfe einer Feder zusammen mit einem O-Xing in eine umlaufende Oldichtnut eingesetzt, welche an der Seitenfläche (Axialdruckfläche) des Rotors vorgesehen sind.Such seals are made with the help of a spring together with a O-Xing inserted into a circumferential oil seal groove, which is located on the side surface (axial pressure surface) of the rotor are provided.

bekanntlich dienen diese Dichtungen dazu, das Ablecken von 01, welches sich an der Innenseite befindet, in Richtung der Brennkammer zu unterbinden und die sogenannte Pumpwirkung zu erzielen, d.h. das außen verbleibende Öl nach innen absuschaben.as is known, these seals serve to prevent the licking of 01, which located on the inside, in the direction of the combustion chamber and to achieve the so-called pumping effect, i.e. the oil remaining outside to the inside scrape off.

Um diesen beiden Anforderungen zu genügen, ist bereits eine 01-dichtung bekannt, deren Lippenfläche um einen Winkel α (nachfolgend als Lippenwinkel α bezeichnet) geneigt ist, vgl.In order to meet these two requirements, there is already an 01 seal known, the lip surface of which by an angle α (hereinafter referred to as the lip angle α denotes) is inclined, cf.

Fig. 1. Diese bekannte Ausführungsform wird anhand der Fig. 1 erläutert, die einen Querschnitt der bekannten Öldichtung zeigt.Fig. 1. This known embodiment is explained with reference to Fig. 1, which shows a cross section of the known oil seal.

Derartige Öldichtungen werden aus folgenden Grunden in beachtlichem Umfang verwendet: indem ein Lippenwinkel α an der Lippenfläche 2 der. Oldichtung gebildet ist, kann man einen scharfen Rand 21 am innersten Umfang der Lippenfläche 2 bilden. Somit kann die abdichtende Wirkung dadurch erhöht werden, daß man den Rand 21 in eitberührung mit der innenwand am Seitengehäuse der Rotationskolbenmaschine bringt. Ferner, wenn man einen Lippenwinkel 6( verwendet, kann die sogenannte geneigte Oberfläche" auf der Lippenfläche 2 hergestellt werden. Somit kann das 01, welches außerhalb der Oldichtung verbleibt, in den Abstandsraum einsickern, der zwischen der geneigten Oberfläche und der Innenwand des Seitengehäuses gebildet ist.Such oil seals are remarkable for the following reasons Circumference used: placing a lip angle α on the lip surface 2 the. Oil seal is formed, you can see a sharp edge 21 on the innermost circumference the lip surface 2 form. Thus, the sealing effect can be increased by that the edge 21 is in contact with the inner wall on the side housing of the rotary piston machine brings. Furthermore, if you use a lip corner 6 (, the so-called inclined Surface "can be produced on the lip surface 2. Thus, the 01, which remains outside the oil seal, seep into the space between the inclined surface and the inner wall of the side case is formed.

Folglich wird Oldichtung 1 durch die Wirkung des einsickernden Öls unmittelbar von der Olnut angehoben, wobei das Ol seinerseits sofort zur Innenseite der Öldichtung 1 abgeschabt werden kann.Consequently, oil seal 1 becomes due to the action of the seeping oil lifted immediately from the olnut, with the oil in turn immediately to the inside the oil seal 1 can be scraped off.

Der scharfe Rand 21 der Öldichtung hat Jedoch die ieigung, eine, sich progressiv vergrößernde Oberfläche ou bilden, um auf der Innenwand des Seitengehäuses zu gleiten, wenn der Verschleiß fortschreitet. Deshalb fällt nach kurzer Zeit die ähigkeit des scharfen Randes, eine abdichtende Wirkung aussuüben, beachtlich ab und führt auch zu einem größeren Schmiermittel-Verbrauch.However, the sharp edge 21 of the oil seal has the tendency to become progressively increasing surface ou form to on the inner wall of the side case to slide as wear progresses. Therefore, after a short time, the the ability of the sharp edge to have a sealing effect decreases considerably and also leads to a greater consumption of lubricant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden tMachteile eu vermeiden und eine nitrierte bzwo geschwefelte Schicht auf der Gleitfläche (einschließlich der Lippenfläche) auf der Oldichtung zu bilden, um einen besseren Widerstand gegen Verschleiß zu erreichen. Wenn man jedoch in diesem Fall die Oldichtung als Ganzes dem nitrieren oder Aufschwefeln unterwirft, um eine nitrierte oder verschwefelte Schicht zu bilden, so gibt die Dichtung doch keine guten Betriebsergebnisse, weil wegen der kleinen zulässigen tSterialstärke die Dichtung während des härtungsverfahrens deformiert wird.The invention is based on the above-mentioned disadvantages eu and a nitrided or sulphurized layer on the sliding surface (including the lip surface) on the oil seal to provide better resistance to To achieve wear. If, however, in this case one considers the poetry as a whole subjected to nitriding or sulphurising, to a nitrided or to form sulphurized layer, the seal does not give good operating results, because due to the small permissible tSterial thickness, the seal during the hardening process is deformed.

Verwendet man aber ein abweichendes Verfahren, um eine verschleißfeste Dichtung zu erhalten, um nach dem Nitrieren oder Verschwefeln der ganzen Dichtoberfläche die Dichtung anschlie-Bend zu bearbeiten, um die gewünschte Form zu erhalten, so ist die mechanische bearbeitung in diesem Zusammenaang sehr schwierig, weil eine gehärtete Schicht vorliegt. Die Lösung des gestellten Problems kann somit auch nicht auf diesem Wege erreicht werden.But if you use a different process to make a wear-resistant one Gasket to be obtained after nitriding or sulphurising the entire sealing surface then to edit the seal to obtain the desired shape, like this The mechanical processing in this context is very difficult because a cured layer is present. The solution to the problem posed cannot therefore either can be achieved in this way.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren anzugeben, um die gehärtete Schicht lediglich auf der Lippenoberfläche einer derartigen Öldichtung zu bilden.Another object of the invention is to provide an improved Method to specify the hardened layer only on the lip surface to form such an oil seal.

Weiter bezweckt die Erfindung, ein brauchbares Verfahren ansugeben, um eine nitrierte oder geschwefelte Schicht lediglich auf der Lippenoberfläche einer derartigen Öldichtung zu bilden.The invention also aims to provide a useful method, a nitrided or sulphurized layer only on the lip surface of a to form such an oil seal.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der nachfolgenden Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are in the following drawing and are explained in more detail below.

Es zeigen Figuren 2, 3a, 3b, 4a und 4b der Fig. 1 ähnliche Darstellungen, jedoch von Zwischenerzeugnissen der Öldichtung und veranschaulichen die Arbeitsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.Figures 2, 3a, 3b, 4a and 4b show representations similar to FIG. 1, however, of intermediate products of the oil seal and illustrate the work steps of the method according to the invention.

Fig. 5a und 5b jeweils eine, der Fig, 1 ähnliche Darstellung, jedoch der Oldichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und Figuren 6a und 6b ähnliche Darstellungen wie Figuren 5a und 5b, aber eines abweichendes Ausführungsbeispiels. 5a and 5b each show a representation similar to that of FIG. 1, however the oil seal according to the method according to the invention and characters 6a and 6b are similar representations to FIGS. 5a and 5b, but a different one Embodiment.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im einzelnen anhand der Zeichnung erläutert. hierbei wird gemäß dem ersten Verfanrensschritt die ganze Oberfläche des als Oldichtung verwendeten lilaterials, welches ringförmig ist und einen rechteckigen Querschnitt hat, mit einem Uberzug versehen (insbesondere durch Plattieren bzw. durch einen galvanischen Uberzug), wobei als Uberzugsmaterial ein lçletall, wie Nickel, Kupfer oder Chrom verwendet wird, ein Metall, welches dem Angriff der ltemperatur widersteht, welche bei einem nitrier- oder Verschwefelungsverfahren notwendig ist und wobei dieses lletall selbst von dem Nitrier- bzw. Verschwefelungsschritt unbeeinflußt bleibt.Preferred embodiments of the invention are described in detail explained with reference to the drawing. here is according to the first procedural step the entire surface of the oil material used as an oil seal, which is ring-shaped is and has a rectangular cross-section, provided with a coating (in particular by plating or by a galvanic coating), with as coating material an oil such as nickel, copper or chromium is used, a metal which withstands the attack of the oil temperature, which in a nitriding or sulphurisation process is necessary and with this all itself from the nitriding or sulphurisation step remains unaffected.

hierbei ist erfindungsgemäß ermittelt worden, daß eine Dicke von etwa 0,05 mm des metalls für verschiedene Zwecke bereits ausreichen kann.here it has been determined according to the invention that a thickness of about 0.05 mm of the metal can be sufficient for various purposes.

Als zweiter Verfahrensschritt ist vorgesehen, daß derjenige eil des Metallüberzuges 4, welcher die Lippenfläche 31 des Oldichtungsmaterials 3, vgl. ilig. 2, bedeckt, durch Polieren oder Schleifen abgetragen wird, wie in Fig. 3a veranschaulicht.The second step is that the part of the Metal coating 4, which the lip surface 31 of the oil sealing material 3, see. ilig. 2, covered, is removed by polishing or grinding, as in Fig. 3a illustrated.

Bine wahlweise Austührungssorm sieht vor, daß lediglich der Teil des Metallüberzuges 4, welcher dem scharfen Randteil der Lippenoberfläche 31 entspricht, dem gleichen Verfahrensschritt unterworfen wird, d.h. abgeschliffen oder wegpoliert wird, sodaß der Werkstoff 32 nach außen hin freigelegt wird, wie in ig. 3b veranschaulicht.An optional Ausührungssorm provides that only the part of the Metal coating 4, which corresponds to the sharp edge part of the lip surface 31, is subjected to the same process step, i.e. abraded or polished away is so that the material 32 is exposed to the outside, as in ig. 3b illustrates.

Dann wird der Werkstoff 3 der Oldichtung dem lmitrier- oder Aufschwefelungsverfahren unterworfen, um eine gehärtete Schicht 5, nämlich eine nitrierte oder verschwefelte Schicht 5 zu erhalten, wie in Figuren 4a und 4b angedeutet.The material 3 of the oil seal is then subjected to the imitation or sulphurisation process subjected to a hardened layer 5, namely a nitrided or sulphurized Obtain layer 5, as indicated in Figures 4a and 4b.

Da im vorhergehenden Arbeitszustand die Oberfläche des Werkstoffes - mit Ausnahme der Oberfläche 31, die der Lippenfläche entspricht - mit einem Metall überzogen war, welches durch das Härtungsverfahren nicht beeinflußt wird, wird der Oberflächenteil, der lediglich der Lippenoberfläche entspricht, nitriert oder sulphurisiert, d.h. der Nitrierhärtung oder der Yerschwefelung unter Bildung einer zugehörigen gehärteten Oberflächenschicht unterworfen.Since in the previous working state the surface of the material - with the exception of the surface 31, which corresponds to the lip surface - with a metal was coated, which is not affected by the curing process, becomes the Part of the surface that only corresponds to the lip surface, nitrided or sulphurized, i.e. nitriding or sulphurisation with the formation of an associated one subjected to hardened surface layer.

in diesem Fall wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine gehärtete Schicht mit einer Dicke von 0,10 - 0,20 mm zu bilden, unter berücksichtigung des nachfolgenden Verfahrensschrittes.In this case, the invention proposes a hardened Form a layer with a thickness of 0.10-0.20 mm, taking into account the subsequent process step.

Bei dem letzten Verfahrensschritt wird der Werkstoff der 01-dichtung so behandelt, daß die Lippe einer Finish-Jiearbeitung unterworfen wird mit Ausnahme der nitrierten bzw. sulphurisierten Schicht. Gleichzeitig wird der, auf dem verbliebenen Oberflächenteil gebildete Metallüberzug 4 durch Polieren oder Abschleifen entfernt. Es wird ebenfalls ein anderes Behandlungsverfahren vorgenommen, einschließlich der Finish-Behandlung des Lippenwinkels, um die vorbestimmte Gestalt und den gewünschten Finish der Öldichtung 6, wie in Siguren 5a und 5b angedeutet, zu erhaltene Sin anderer Finish oder eine andere Endbearbeitung der Lippe kann durchgeführt werden, derart, daß lediglich die Gleitoberfläche von einer breite II, die mit der nitrierten oder sulphurisierten Schicht versehen ist, nicht bearbeitet wird. Diese Endbearbeitung wird bevorzugt, weil hierdurch eine harte Gleitfläche mit einer breite li gewonnen wird.In the last process step, the material used for the 01 seal treated so that the lip is subjected to a finish-working except the nitrided or sulphurized layer. At the same time, the one on which remains Metal coating 4 formed on the surface part is removed by polishing or grinding. Another treatment procedure is also undertaken, including the Finish treatment of the corner of the lip to the predetermined shape and the desired one Finish of the oil seal 6, as indicated in Figures 5a and 5b, to be preserved in others Finishing or other finishing of the lip can be carried out in such a way, that only the sliding surface of a wide II, which with the nitrided or a sulphurized layer is not processed. This finishing is preferred because this gives a hard sliding surface with a wide li will.

Sofern erwünscht, kann der Metallüberzug 4 unbearbeitet bleiben, vgl. Fig. 6a, 6b. im einzelnen kann der rietallüberzug 4 auf der inneren und äußeren um-,angsfläche und auf der Rückfläche der gewonnenen Öldichtung verbleiben.If desired, the metal coating 4 can remain unprocessed, cf. Figures 6a, 6b. in detail, the rietall coating 4 can be applied to the inner and outer Remain around, angsfläche and on the rear surface of the oil seal obtained.

jiei dieser Ausfuhrungsform der Erfindung können die innere und äußere umfangsfläche und die Rückfläche hinreichend verschleißfest sein, wenn der Metallübersug 4 aus Chrom odgl. besteht, der als solcher hinreichend verschleißfest ist.jiei this embodiment of the invention, the inner and outer circumferential surface and the rear surface must be sufficiently wear-resistant when the metal over-suction 4 made of chrome or the like. exists, which as such is sufficiently wear-resistant.

in diesem Zusammenhang wird jedoch erfindungsgemäß ein lçletallüberzug verwendet, der eine hinreichende Dicke bzw. eine hinreichende verbleibende Dicke für die nachfolgende behandlung bzw. bearbeitung hat.in this context, however, an oil metal coating is used according to the invention used that has a sufficient thickness or a sufficient remaining thickness for the subsequent treatment or processing.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht ferner vor, daß ein ringförmiges Oldichtungsmaterial von rechtectigem Querschnitt vorher auf seinen drei Oberflächen mit metall überzogen wird, mit Ausnahme jedoch der Gleitfläche, sodaß ein Swischenerzeugnis, wie in Fig. 3a veranschaulicht, gewonnen Wird.Another embodiment of the invention also provides that a ring-shaped oil seal material of rectangular cross-section previously on his three surfaces are coated with metal, with the exception of the sliding surface, so that a smear product as illustrated in Fig. 3a is obtained.

Die nachfolgenden Verfanrensschritte entsprechen dann wieder den vorstehenden Yerfahrensschritten.The following procedural steps then correspond to the above Process steps.

bei dieser Ausführungsform ist zu beachten, daß die zugehörigen Yerfahrensschritte beachtlich vereinfacht werden können, da das Abtragen des £ietalluberzuges von einer Oberfläche, welche die Gleitoberfläche ist, entfällt.in this embodiment it should be noted that the associated process steps can be considerably simplified, since the removal of the metal coating from a Surface, which is the sliding surface, is omitted.

Aus vorstehendem ist insgesamt ersichtlich, daß man erfindungsgemäß in einfacher Weise eine Uldichtung herstellen kann, deren vorstehende Lippenfläche mit einer nitrierten oder sulphurisierten Schicht überzogen ist, welche ihrerseits einen hinreichenden Verschleißwiderstand der Öldichtung verleiht.From the above it can be seen overall that according to the invention can easily produce an Uldichtung whose protruding lip surface is covered with a nitrided or sulphurized layer, which in turn gives the oil seal sufficient wear resistance.

Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Ausftihrungsform die Lippenfläche mit einem Lippenwinkel 0( gebildet bzw. geformt, um eine möglichst hohe härte am Randbereich zu erhalten, und diese Härte fällt progressiv in Richtung des Außenumfangs der bldichtung ab. Folglich kann ein scharfer Randbereich auf dem äußeren steil der inneren umlaufenden Fläche der Oldichtung auch beim Fortschreiten des Verschleißes gebildet bzw. beibehalten werden. Dieser scharfe Randteil, nämlich die sogenannte "Struktur der Verschleißstufe" gestattet, für eine längere betriebszeit einen hinreichenden Verschleißwiderstand beizubehalten, und dies ist eine wesentliche, bei den handelsüblichen Oldichtungen nicht vorhandene bzw. nicht zu erwartende, hervorragende zetriebscharakteristik der erfindungsgemäßen Oldichtung .Furthermore, in the embodiment according to the invention, the lip surface is with a lip angle 0 (formed or shaped to achieve the highest possible hardness on the Edge area, and this hardness falls progressively towards the outer circumference the picture seal. Consequently, a sharp edge area on the outside can be steep the inner circumferential surface of the oil seal even as the wear progresses be formed or retained. This sharp edge part, namely the so-called "Structure of the wear level" allows a sufficient for a longer operating time Maintain wear resistance, and this is an essential one with commercial ones Oil seals nonexistent or unexpected, excellent operating characteristics the oil seal according to the invention.

Claims

Patent claims:

9 to produce an annular, roughly rectangular one Cross-section showing oil seal for rotary piston machines with internal combustion, in particular with a protruding lip surface or edge-like sealing lip, wherein a harder surface layer is formed on the sliding surface, characterized in that that initially the entire surface of the sealing component with winding, copper and / or Chromium is plated, which includes the process step of metal hardening nitriding and sulphurizing at the associated room temperature are not attacked that then that part of the coating metal which the lip surface of the Sealing component covered, partially or completely removed, e.g. sanded off is then subjected to a hardening process on the lip surface free from the metal coating and here a hardened layer is formed and finally the sealing component obtained a final processing or a finish by machining in particular mechanical is subjected to the formation of the final shape of the oil seal, in which the hardened Layer is only present on the lip surface.

2. ~ The method according to claim 1, characterized in that the fourth, or the last work step that metallic part is removed or ground off which, with the exception of the sliding surface itself, is the surface of the metal-coated Oil sealing component covered.

3. The method of claim 1, wherein initially the entire surface of the sealing material, which for the purpose of processing in the initial state of ring-shaped Shape and rectangular cross-section is coated with a metal that is selected from a group consisting of winding, copper, and chromium, where this iVietall at the hardening temperature, including the lmitation and sulphurisation, is not attacked by the aärtungsverfahren, characterized in that afterwards that metal part is removed, e.g. abraded, which has the sharp edge part the Xippenfläche of the sealing component covered so that this edge is exposed and accordingly, the metal-coated edge part is subjected to a metal-hardening process so that a hardened layer is formed on this part and then the Lip surface of a finish or a binish, with the exception of its sliding surface, is subjected and also the sealing component by machining into its final Shaped with the hardened layer on the edge part of the lip surface remains.

4. The method according to claim 3, characterized in that in the course of the fourth or last process step that metal part is removed, in particular is abraded, which, with the exception of the lip surface, is the surface of the coated light component covered.

5. The method in particular according to claim 1, characterized in that that, with the exception of the lip surface, part of the surface of the, as a starting product The sealing component used is covered with pimples, supfer and / or chrome, which in the case of the hardening temperature, including the lmitation and sulphurisation not attacked that then the lip surface is hardened and a hardened layer on it is formed and then subjected to a finish or a Sinish the sealing member is used to form the oil seal of a predetermined shape with the hardened layer only on the lip surface.

6. The method according to claim 5, characterized in that the one metal part is removed or abraded, with the exception of the lip surface this part of the surface of the oil-sealing component provided with the coating is covered.

L e e rs e j t e