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Verfahren zur herstellung einer Öldichtung in Drehkolbenmotoren mit
innerer Verbrennung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Nachfolgend werden diese bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
eingehender erläutert.
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Als erster Arbeitsschritt wird die Ausformung des Lippenwinkels auf
einer Oberfläche vorgenommen, welche der Lippenfläche der aus dem Werkstoff 3 bestehenden
Öldichtung entspricht.
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Diese hat Ringform und einen rechteckigen Querschnitt. Die Lippenoberfläche
wird durch einen Verfahrensschritt hergestellt, z.B. durch Polieren oder Abschleifen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zu diesem Zweck ist zu beachten, daß die Metallbeschichtung so vorzunehmen
ist, daß ein hinreichender Vorrat an Dicke für die nachfolgende Behandlung noch
verbleibt.
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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.