DE2406421A1 - Verfahren zur herstellung einer oeldichtung in drehkolbenmotoren mit innerer verbrennung - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer oeldichtung in drehkolbenmotoren mit innerer verbrennung

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DE2406421A1
DE2406421A1 DE19742406421 DE2406421A DE2406421A1 DE 2406421 A1 DE2406421 A1 DE 2406421A1 DE 19742406421 DE19742406421 DE 19742406421 DE 2406421 A DE2406421 A DE 2406421A DE 2406421 A1 DE2406421 A1 DE 2406421A1
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metal
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lip
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DE19742406421
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Noriyuki Kurio
Satoshi Narikawa
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Nippon Piston Ring Co Ltd
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Nippon Piston Ring Co Ltd
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/04Treatment of selected surface areas, e.g. using masks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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    • F01C19/005Structure and composition of sealing elements such as sealing strips, sealing rings and the like; Coating of these elements

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Description

  • Verfahren zur herstellung einer Öldichtung in Drehkolbenmotoren mit innerer Verbrennung.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Öldichtung für Drehkolbenmaschinen mit innerer Verbrennung*~ wobei an einer ringförmigen, im Querschnitt rechteckigen Dichtung eine Lippenfläche gebildet wird.
  • Derartige Dichtungen werden in der Regel mit Hilfe einer Feder, zusammen mit einem O-Ring, in eine umlaufende Öldichtnut eingesetzt, die an der Seitenfläche (Axialdruckfläche) des Drehkolbens ausgeformt ist.
  • Die bekannte Öldichtung bezweckt, ein Ablecken von Ö1 zu verhindern, welchesnach einwärts von der Öldiohtung und in Richtung der Verbrennungskammer verbleibt, um eine sogenannte Pumpwirkung zu bewerkstelligen, d.h. das außen hiervon verbleibende Öl nach innen abzuschaben.
  • Zwar ist bereits eine Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Zeichnung bekannt, welche eine bekannte Öldichtung im Querschnitt zeigt, wobei ihre Lippenfläche um einen-Winkel a geneigt ist, der nachfolgend als Lippenwinkel 0t bezeichnet wird, vergl.
  • Fig. lo Der Grund, warum derartige Dichtungen handelsmäßig eine starke Verwendung finden, besteht im wesentlichen im folgenden: Indem vorgesehen wird, die Lippenfläche 2 der Öldichtung mit einem Lippenwinkel OC zu versehen, wird es möglich, einen scharfen Rand 21 am innersten Umfang der Lippenfläche 2 zu bilden bzw. zu formen. Man kann somit die abdichtende Wirkung dadurch vergrößern, indem man den Rand 21 in Gleitberührung mit der Innenwand des Seitengehäuses des Drehkolbenmotors bringt. Ferner, ist ein Lippenwinkel CA vorgesehen, ist man in der Lage, die sogenannte "geneigte Oberfläche" auf der Lippenfläche 2 zu bilden0 Damit wird das außerhalb der Öldichtung verbleibende Öl gezwungen, sich in den Abstandsraum "einzuschleichenfl, welcher zwischen der geneigten Oberfläche und der Innenwand des Seitengehäuses gebildet wird. Die Folge hiervon ist, daß die Öldichtung unmittelbar von der Öldichtnut abgehoben wird, wenn sie der Wirkllng des eingesickerten Öls unterworfen wird, welches seinerseits sofort zur Innenseite der Öldichtung 1 abgeschabt werden kann.
  • Ferner hat die scharfe Kante 21 der bekannten Öldichtung die Neigung, bei fortschreitendem Verschleiß, eine progressiv sich vergrößernde Gleitfläche auf der Innenwand des Seitengehäuses zu bilden. Deshalb schwindet nach einer relativ kurzen Betriebszeit die Abdichtungswirkung der scharfen Kante beachtlich, mit dem Ergebnis, daß der Ölverbrauch sich vergrößert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zur Herstellung solcher Dichtungen anzugeben, demgemäß jedoch auf der Gleitoberfläche, einschl. der Lippenfläche, eine durch Nitridbildung oder Schwefelung gebildete Schicht auf dieser Öldichtung gebildet wird, wobei der Verschleißwiderstand der Öldichtung verbessert wird. Hierbei ist von der Erkenntnis ausgegangen worden, daß, wenn in diesem Fall die Öldichtung als Ganzes der Nitridbildung bzw. der Schwefelung, um eine solche Schicht zu bilden, unterworfen wird, derartige Abdichtungen den Forderungen nicht genügen. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, daß die gewonnene Öldichtung wesentlich während der Oberflä chenhärtung deformiert wird, da die Dichtung nur kleine Materialstärken haben kann.
  • Es führen auch die Verfahrensschritte nicht zum Ziel, die ganze Oberfläche der im Querschnitt rechteckigen Öldichtung der Nitridbildung und Schwefelung auszusetzen, um eine nitrierte oder sulfurisierte Schicht zu erhalten, und erst danach den Werkstoff der Öldichtung zu behandeln, um ihm eine gewünschte Formgebung zu erteilen. Es hat sich gezeigt, daß die mechanische Bearbeitung ein mit beachtlichen Schwierigkeiten verknüpfter Arbeitsschritt ist, weil eine gehärtete Oberfläche bereits gebildet wurde.
  • Ferner bezweckt die Erfindung noch, ein Verfahren anzugeben, welches gestattet, eine gehärtete Schicht lediglich auf der Lippenoberfläche der Öldichtung aufzubringen, insbesondere eine nitrierte bzw. geschwefelte Schicht0 Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Figuren 2 - 6 Ansichten ähnlich der Fig. 1 von Öldichtungen, jedoch noch nicht im fertigen Zustand, um das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren zu veranschaulichen, Fig. 7 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, wobei die Öldichtung jedoch gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, und Fig. 8 eine der Fig. 7 ähnliche Ansicht, jedoch eine andere Ausfiihrungsform der Erfindung.
  • Nachfolgend werden diese bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung eingehender erläutert.
  • Als erster Arbeitsschritt wird die Ausformung des Lippenwinkels auf einer Oberfläche vorgenommen, welche der Lippenfläche der aus dem Werkstoff 3 bestehenden Öldichtung entspricht.
  • Diese hat Ringform und einen rechteckigen Querschnitt. Die Lippenoberfläche wird durch einen Verfahrensschritt hergestellt, z.B. durch Polieren oder Abschleifen.
  • Dann wird die ganze Oberfläche der aus dem Werkstoff 3 gebildeten ringförmigen Ölabdichtung, welche die Lippenoberfläche besitzt, mit einem Metall wie Nickel, Kupfer oder Chrom beschichtet (vorzugsweise placiert bzw. galvanisch aufgetragen) ,wobei das Metall so ausgewählt ist, daß es der Temperatur widerstehen kann, die bei der Nitrierhärtung (Nitridbildung) bzw. der Schwefelung (AuBschwefelung) erforderlich ist, und welches durch diesen Verfahrensschritt, nämlich das Nitrieren bzw. Verschwefeln, nicht angegriffen wird.
  • In diesem Zusammenhang gehört es zu einer erfinderischen Erkenntnis, das Metall mit einem -Dickenwert von rund 0,05 mm für die praktischen Betriebsbedingungen zu verwenden.
  • Der dritte Verfahrensschritt besteht darin, daß derjenige Teil des Metallüberzuges ls, welcher den scharfen Randteil der Lip penfläche 31 der Öldichtung gemäß Fig. 4 bedeckt, entfernt wird insbesondere durch Polieren, so daß die Materialansammlung 32 der Außenseite, wie Fig. 5 zeigt, freigelegt wird.
  • Dann wird der freigelegte Randteil 32 des Abdichtungswerkstoffes einem Nitrier- oder Verschwefelungsverfahren ausgesetzt, um eine insbesondere eine Nitridbildung enthaltende bzw. verschwefelte, gehärtete Schicht 5 zu bekommen.
  • Da in diesem Falle die Oberfläche mit Ausnahme der Oberfläche 31, die der Lippenoberfläche des Werkstoffes entspricht, mit dem Metall bedeckt wird, welches dem Arbeitsschritt, das Metall zu härten, nicht unterworfen war, wird nur der Oberflächenteil, der der Lippenoberfläche entspricht, der Bearbeitung unterworfen und erhält die Nitrierhärtung bzw. die Aufschlfefelang.
  • Die Dicke der gehärteten Schicht soll erfindungsgemäß im Bereich von 0,10 - 0,20 mm liegen, unter Berücksichtigung des Nachfolgenden: Bei dem vierten oder letzten Arbeitsschritt wird der Werkstoff der so bearbeiteten Öldichtung derart behandelt, daß der Finish bzw. die Endbearbeitung der Lippe ausgeführt wird unter Ausschluß einer Fläche mit der Breite H, welche mit der nitrierten bzw. verschwefelten Schicht versehen ist Gleichzeitig wird der Metallüberzug 4, gebildet auf der verbleibenden Oberfläche, durch Schleifen odgl. entfernt. Ferner soll auch ein anderer Arbeitsschritt durchgeführt werden, einschl. des Finish des Lippenwinkels, um der Öldichtung 6, die in Fig. 7 gezeigt ist, die gewünschte Gestalt und den erforderlichen Finish - Endpolitur - zu geben.
  • Im Einzelfall kann erwünscht sein, wie in Fig. 8 veranschaulicht, die Metallbeschichtung 4 unverändert bzw. unbehandelt zu lassen. Ferner kann im Einzelfall die Metallschicht 4, die auf der Dichtung verbleibt, an der inneren und der äußeren umlaufenden Oberfläche und der Rückfläche verbleiben.
  • Bei dieser Ausführungsform ist jedoch zu beachten, daß für den Fall, wenn die Metallschicht 4 aus Chrom odgl. besteht, der hinreichenden Verschleißwiderstand hat, die innere und äußere umlaufende Fläche und die Rückfläche der gebildeten Öldichtung einen entsprechend ausreichenden Verschleißwiderstand haben kann.
  • Zu diesem Zweck ist zu beachten, daß die Metallbeschichtung so vorzunehmen ist, daß ein hinreichender Vorrat an Dicke für die nachfolgende Behandlung noch verbleibt.
  • Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß man erfindungsgemäß in einfacher Weise eine Ölabdichtung herstellen kann mit einem scharfen, freigelegten Randteil der Lippenfläche* welche eine nitrierte oder verschwefelte Schicht aufweist, die einen hinreichenden Verschleißwiderstand der Ö.labdichtung gewährleistet.

Claims (2)

  1. Patentansprüche:
    Verfahren zur Herstellung einer Öldichtung für Drehkolbenmaschinen mit innerer Verbrennung, wobei an eineringförmigen, im Querschnitt rechteckigen Dichtung eine Lippenfläche gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach Bildung der Lippenfläche die ganze Oberfläche der Öldichtung mit einem Metall beschichtet bzw. überzogen wird, welches zu einer Gruppe gehört, die Nickel, Kupfer und Chrom enthält, also widerstandsfähig gegenüber einer Temperatur ist, die bei der Metallhärtung auftritt, einschl. der Nitrierhärtung und der Verschwefelung, dieses Metall jedoch selbst durch das Metallhärtungsverfahren nicht angegriffen wird, daß dann derjenige Teil des aufgetragenen Metalls insbesondere mechanisch durch Polieren abgetragen wird,welcher den scharfen Randteil der Lippenoberfläche bedeckt, so daß dieser Teil nach außen freigelegt wird, und daß danach der freigelegte Randteil der Lippenoberfläche der Metallhärtung unterworfen und hier eine gehärtete Schicht gebildet wird und zuletzt danach der Werkstoff der derart gewonnenen Öldichtung bearbeitet wird, bis die Öldichtung die vorbestimmte Form erhält, und bei der die gehärtete Schicht lediglich auf der Lippenfläche vorhanden ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Arbeitsschritt derart ausgeführt wird, daß die Metallbeschichtung mit Ausnahme der Gleitfläche abgetragen wird.
    L e e r s e i t e
DE19742406421 1973-02-16 1974-02-11 Verfahren zur herstellung einer oeldichtung in drehkolbenmotoren mit innerer verbrennung Pending DE2406421A1 (de)

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