DE2609229A1 - Kolbenring - Google Patents

Kolbenring

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DE2609229A1 DE19762609229 DE2609229A DE2609229A1 DE 2609229 A1 DE2609229 A1 DE 2609229A1 DE 19762609229 DE19762609229 DE 19762609229 DE 2609229 A DE2609229 A DE 2609229A DE 2609229 A1 DE2609229 A1 DE 2609229A1
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Donald J Mayhew
Harold E Mccormick
William F Ott
Herbert F Prasse
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/12Details
    • F16J9/20Rings with special cross-section; Oil-scraping rings
    • F16J9/203Oil-scraping rings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/06Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction using separate springs or elastic elements expanding the rings; Springs therefor ; Expansion by wedging
    • F16J9/061Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction using separate springs or elastic elements expanding the rings; Springs therefor ; Expansion by wedging using metallic coiled or blade springs
    • F16J9/063Strip or wire along the entire circumference

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

  • Kolbenring
  • Die Erfindung bezieht sich auf Kolbenringe für Brennkraftmaschinen und insbesondere auf ölabstreifringe.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung einen blabstreifring aus gewalztem Stahl für Brennkraftmaschinen. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt und bezieht sich auf Kolbenringe im allgemeinen.
  • ölabstreirringe für Kolbenbrennkraftmaschinen sind im allgemeinen gespaltene Ringe, die einen U-förmigen Querschnitt haben. Diese Ringe werden von einer Umfangsnut im Kolben aufgenommen, und die freien Enden der Schenkel des U-Profils (Seitenwände des Ringes) erstrecken sich zum Inneren des Ringes und zum Boden der Nut hin, und der verbindende Stegabschnitt des U-Profils, die Gei.
  • Umfangswand des Ringes, weist von der Nute nach außen zur Zylinderwand hin. Die nach außen weisende Umfangswand weist Abstreifkanten auf, die an dieser Wand ausgebildet sind, und der Ring wird durch eine Expanderfeder nach außen gedrückt, so daß die Abstreifkanten sich gegen die Zylinderwand anlegen. Die Expanderfeder ist üblicherweise in der Kolbennut zwischen dem Kolbenring und dem Boden der Nut angeordnet und liegt gegen die Innenseite des Kolbenringes an, um diesen nach außen zu drücken.
  • Derartige blabstreifringe weisen zwei abgeflachte Abstreifkanten auf, die gegen die Zylinderwand anliegen, und es sind Abzugsöffnungen zwischen den Abstreifkanten des Ringes vorgesehen, durch die Schmutzteilchen hindurchgehen können.
  • Beispielsweise zeigt die US-PS 3 378 268 in Fig. 1 eine ölabstreirringbaugruppe, die einen einteiligen Gußeisenring aufweist, und eine Expanderfeder, die gegen diesen Ring anliegt. Die Expanderfeder befindet sich zwischen dem Boden der Kolbennut und dem Ölabstreifring und dient dazu, den Ring nach außen in Anlage gegen die Zylinderwandung des Motors auszudehnen. Der Gußeisenring weist Abstreifkanten auf, die in der Umfangswand ausgebildet sind. Die Abstreifkanten haben flache Abstreifflächen, die gegen die Zylinderwand anliegen. Die gewünschte Form des Ringes wird dadurch erzielt, daß ein Gußbauteil von geeigneter Form hergestellt wird, der danach auf die Endabmessungen fertig bearbeitet wird. Im allgemeinen werden Gußteile auf dem Gebiet der Kolbenringe verwendet, obwohl es vorstellbar ist, daR Ringe mit den gewünschten Abmessungen durch Schmieden hergestellt werden können.
  • Die Verwendung von gußeisernen ölabstreifringen weist jedoch Nachteile auf. Der Härtegrad, der bei einem Gußeisenring erzielt werden kann, ist durch die Fähigkeit beschränkt, in wirtschaftlicher Weise hoch gehärtete Teile maschinell nachzubearbeiten. Wenn eine Wärmebehandlung zur Härtung vor der Bearbeitung der Teile verwendet wird, bildet eine teilweise Verformung der Ringquerschnitte ein Problem. Gußeisenringe neigen zu Beschädigungen beim Einbau in die Nute eines Kolbens. Die Expanderfeder, die normalerweise zusammen mit dem ölabstreifring verwendet wird, besteht üblicherweise aus Stahl und ist härter als der Gußeisenring, und deshalb entsteht eine Neigung zum Verschleiß derjenigen Teile des Ringes, die in Berührung mit der Feder stehen, um den Ring auszudehnen.
  • Diese Nachteile können dadurch behoben werden, daß der ölabstreifring aus einem harten Metall, wie beispielsweise Stahl, hergestellt wird. Die Herstellung von blabstreifringen durch Walzen eines Metallstreifens wird in der US-PS 3 378 268 vorgeschlagen. Beispielsweise ist in den Fig. 5 und 7 dieser US-Patentschrift ein gewalzter Olabstreifring, der aus einem Metallstreifen hergestellt ist, gezeigt. Es ist klar, daß das Walzen des Ringes zur richtigen Form aus einem Metallstreifen und das Aufspulen und Schneiden der Ringe aus dem aufgewickelten profilierten Metallstreifen ein wirkungsvolleres und billigeres Verfahren zur Herstellung von Ringen darstellt als die Verwendung von bearbeiteten Gußkörpern oder Schmiedebauteilen.
  • Die US-PS 3 378 268 zeigt einen Stand der Technik, bei dem versucht wird, im Gegensatz zu bearbeiteten Gußringen große Dimensionsabweichungen gewalzter Ringe zu korrigieren. Dieser Versuch besteht darin, die gewalzten Ringe aus einem Material herzustellen, welches dünn und flexibel genug ist, so daß Abmessungsabweichungen durch eine Deforination des Ringes gegen die Zylinderwandoberflächen durch die Ausdehnungskräfte der Expansionsfeder ausgeglichen werden. Es wird hierzu auf Fig. 1 der US-PS 3 378 268 verwiesen. Ringe, die aus einem derartigen relativ dünnen Material hergestellt werden können, sind jedoch schlechter als Ringe aus einem starreren Material und zwar hinsichtlich der Ringanordnungsstabilität und der ölabstreifeigenschaften.
  • Es ist demzufolge ein Ziel der Erfindung, diese und andere Nachteile des Standes der Technik auszuschalten.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, Kolbenringe aus einem gewalzten Metall herzustellen, und zwar insbesondere ölabstreifringe aus einem gewalzten Metall.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen gewalzten Ring herzustellen, der einen festen und starren Aufbau hat und der aus einem verhältnismäßig schweren Ausgangsmaterial hergestellt wird, um die gewünschte Starrheit und Festigkeit und eine verbesserte Abstreifwirkung zu erzielen, und zwar verglichen mit dem Ring nach der US-PS 3 378 268.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Kolbenring geschaffen, der ein gewalzter Metallring, vorzugsweise Stahlring, mit im allgemeinen U-förmigem Querschnitt ist, und der wenigstens eine Abstreifkante in der Umfangswand aufweist, die durch eine Falte gebildet wird, die aus der Wandung herausgefaltet wird und wenigstens teilweise auf sich zurückgefaltet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die Abstreifkanten flache Seiten. Es sind zwei derartige Abstreifkanten vorgesehen, und diese erstrecken sich in Umfangsrichtung um die Umfangswand des Ringes herum, wobei dieser Ring ebenfalls Abzugsöffnungen aufweist, die zwischen den Abstreifkanten liegen. Das U-förmige Querschnittsprofil wird durch eine in der Mitte angeordnete Umfangswandung gebildet, von der aus sich gegenüberliegende Seitenwandungen zum Inneren des Ringes hin erstrecken.
  • Nach der anfänglichen Formung des U-Profil-Querschnittes wird der Streifen durch einen extruderartigen Bearbeitungsraum zwischen gegenüberliegenden Walzen geführt, in dem dieser Streifen einem ausreichenden Druck unterzogen wird, um einen Extrusionseffekt auf das Metall auszuüben, durch den die Querschnittsfläche des Streifens leicht reduziert wird, um die endgültigen Querschnittsabmessungen zu erzielen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die Falten so ausgebildet, daß die fertigen Abstreifkanten flache Abstreifoberflächen haben.
  • Der fertig profilierte Streifen wird gestanzt, um Abzugsöffnungen auszubilden und dann zu einer schraubenförmigen Spule aufgewickelt, um dem Streifen eine schraubenförmige fixierte Einstellung zu erteilen. Die Spulen können dann auf irgendwelche gewünschte Spulenlängen zum Speichern und zu weiteren Verarbeitungen zugeschnitten werden. Die Abstreifkanten und die äußere Fläche des Ringes, der die.Abstreifkanten aufweist, können mit einer verschleißfesten Beschichtung, wie beispielsweise mit einer Chrombesçhichtung oder einer Molybdänbeschichtung, versehen werden. Der aufgewickelte Streifen wird dann in Längsrichtung geschnitten, so daß mehrere im allgemeinen kreisförmige gespaltene Ringe gebildet werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden.
  • Es zeigen Fig. 1 eine Teilseitenansicht des Kopfes eines Kolbens einer Brennkraftmaschine, der um den Umfang herumlaufende Nuten aufweist, in denen Kolben ringe angeordnet sind, die einen dlabstreifring, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist, umfassen, Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht, genommen längs der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 eine teilperspektivische Ansicht einer Baugruppe, die aus einem erfindungsgemäßen blabstreifring und einer Expanderfeder besteht, Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht, genommen längs der Linie 4-4 der Fig. 3, Fig. 5 eine Draufsicht auf die in Fig. 3 dargestellte Baugruppe, Fig. 6 ein schematisches Fließdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kolbenringe, Fig. 7 eine schematische Seitenansicht einer Walze, die verwendet wird, um die Walzenformungsstufe durchzuführen, die schematisch in Fig. 6 gezeigt ist, Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines Metallstreifens, der zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kolbenringes verwendet wird, Fig. 9 eine Endansicht eines der Walzengerüste der in Fig 7 dargestellten Einrichtung, Fig. 10 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kolbenringes, Fig.ll eine Seitenansicht des in Fig. 10 dargestellten Ringes, Fig.12 eine vergrößerte Schnittansicht, genommen längs der Linie 13-13 der Fig. 10, die auch eine Expanderfeder darstellt, welche in Eingriff mit dem Ring steht, Fig. 13 eine vergrößerte Teilschnittansicht, genommen längs der Linie 14-14 der Fig. 10 und Fig. 111 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 12, bei der eine andere Ausführungsform einer Expanderfeder dargestellt ist.
  • Es sei nunmehr auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. In Teilansicht ist ein Kolben 10 dargestellt, der mehrere Ringnuten 12, 14 und 16 aufweist, die um dessen Umfang herumlaufen. In der Ringnut 16 ist eine erfindungsgemäß ausgebildete Olabstreifringbaugruppe 18 angeordnet. Kompressionsringe 20, 22 sind in den Umfangsnuten 12 und 14 angeordnet. Der Kolben 10 befindet sich innerhalb eines Zylinders 23 einer Brennkraftmaschine, wobei dieser Zylinder 23 eine zylindrische Wandungsoberfläche 25 aufweist.
  • Es sei nunmehr auf die Fig. 3, 4 und 5 Bezug genommen.
  • Der erfindungsgemäße Kolbenring ist allgemein mit 24 bezeichnet, und dieser Kolbenring ist mit einer Expanderfeder 26 zusammengebaut. Der in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellte blabstreifring 24 ist im allgemeinen kreisförmig ausgebildet und gespalten und weist, wie Fig. 4 zeigt, im allgemeinen einen U-profilförmigen Querschnitt auf.
  • Zwei einander gegenüberliegende Seitenwände 28a, 28b erstrecken sich vom Ring 24 aus nach innen zu dessen Mitte hin und zwar vom obersten und untersten Abschnitt einer Umfangswand 30.
  • Zwei Abstreifkanten 32a, 32b erstrecken sich von der Umfangswand 30 des blabstreifringes 24 nach außen. Jede Abstreifkante 32a, 32b weist eine flache Abstreiffläche 311au 34b auf, die vom Ring nach außen gerichtet ist und sich um den Umfang des Ringes herum erstreckt. Beide Abstreifkanten 32a und 32b weisen harte, verschleißfeste Beschichtungen 36a, 36b auf, die auf diese aufgebracht sind. Die-harten verschleißfesten Beschichtungen 36a und 36b erhöhen die Verschleißfestigkeit der Abstreifflächen 34a und 34b gegen die Zylinderwand 26, und diese Beschichtungen können aus irgendeinem harten Beschichtungsmaterial bestehen, wie beispielsweise aus Chrom oder Molybdän, um lediglich zwei Möglichkeiten zu nennen. Die Beschichtungen können durch ein Überziehen in einem elektro-chemischen Bad hergestellt werden oder durch Plasmastrahlkanonen oder Sprühstrahlkanonen oder andere geeignete Verfahren.
  • Infolge der Art der Auftragung der Beschichtung 36a, 36b erstreckt sich diese-blicherweise Ueber die Abstreifflächen 34a, 34b zu anderen Teilen der Umfangswandung 30 hin. Es sei bemerkt, daß derartige harte Beschichtungsmaterialien nicht überall erforderlich sind.
  • Eine Expanderfeder 26 liegt gegen den ölabstreifring 24 und zwar an dessen Innenseite an. Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist die Expanderfeder 26 etwa zwischen dem blabstreifring 24 und der Bodenwand 16c der Umfangsnut 16 (Fig. 2) zusammengedrückt, so daß im Betrieb die Expansionsfeder 26 den ölabstreifring 24 derart nach außen drückt, daß die flachen Flächen der Abstreifkanten 32a, 32b gegen die Zylinderwand 25 des Motorzylinders 23 derart anliegen, daß sie an dieser Wand gleiten und ö1 von dieser Wand abstreifen. Die Schenkel 28a und 28b können sich in ihrer Erstreckung von der Wand 30 aus nach außen etwas erweitern. Diese geringe Erweiterung nach außen kann die Dichtung mit den oberen und unteren Seiten 16a, 16b der Nute 16 verbessern. Eine Verbiegung nach innen, wobei die Schenkel 28a und 28b zueinander geneigt sind, ist normalerweise nicht erwünscht.
  • Wie Fig. 4 zeigt, ist der Ölabstreifring 24 aus einem einzigen Metallstreifen hergestellt, vorzugsweise aus einem flachen, im allgemeinen bandförmig geformten Streifen, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Vorzugsweise wird Kohlenstoffstahl 1050 verwendet und einer Temperung unterzogen, um diesen duktil zu machen. Der gewalzte, aufgerollte oder aufgewickelte Kolbenring wird von einem Streifen, wie er in Fig. 8 dargestellt ist, abgeschnitten und weist dann die Form auf, die beispielsweise in den Fig. 3 bis 5 dargestellt ist. Die Seitenwände 28a, 28b werden aus den sich in Längsrichtung erstreckenden Kantenabschnitten des Streifens hergestellt, und die Umfangswand 30 wird aus dem in Längsrichtung sich erstreckenden Mittelabschnitt des Streifens hergestellt, wobei die Abstreifkanten 32a, 32b durch Falten gebildet werden, die in dem in Längsrichtung sich erstreckenden Mittelabschnitt des Streifens zusammengefaltet werden. Wie Fig. 4 zeigt, sind die Falten, aus denen die Abstreifkanten 32a, 32b gebildet sind, aufeinander in eine geschlossene Form zurückgefaltet, um im allgemeinen starre, volle, mehrlagige Kanten 32a, 32b zu schaffen. Unter "mehrlagig" ist gemeint, daß die gesamte Kantendicke, gemessen parallel zur Umfangswand 30, im wesentlichen einer Doppellage der ursprünglichen Streifendicke entspricht und zwar für wenigstens einen Teil der Strecke, um die sich die Kanten 32a, 32b von der Basis 31 der Umfangswand 30 aus erstrecken. Das entfernt liegende Ende der Abstreifkanten 32a, 32b, d. h. die Enden, die von der Basis 31 der Umfangswand 30 entfernt liegen, weisen Scheitelfaltabschnitte 38a, 38b auf, und der übrige Teil der Abstreifkanten 32b und 32a weist gegeneinander anliegende Oberflächen 39a und 39b auf, die sich in die und durch die Umfangswand 30 erstrecken. Die Oberflächen 39a, 39b liegen in dichtem Oberflächenkontakt gegeneinander an und zwar über den größten Teil.der gesamten Länge, d. h.
  • wenigstens über einen Hauptabschnitt hinweg.
  • Mehrere Abzugsöffnungen 40 sind in dem blabstreifring 24 zwischen den Abstreifkanten 32a, 32b um den Umfang des Ringes herum verteilt ausgebildet (Fig. 1). Die Seitenwände 28a, 28b weisen Randflächen 33a, 33b auf. Die Umfangswand 30 weist eine innere Oberfläche 35 auf.
  • Die Expanderfeder 26 (Fig. 3) ist eine perforierte profilierte Feder nach Art einer in Umfangsrichtung sich ausdehnenden Ringbandfeder, die sich nicht auf dem Boden 16c der Umfangsringnut 16 abstützt. Die Expanderfeder 26 besteht aus in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten gewölbten Segmenten 11pa, die in zwei parallel sich erstreckenden Reihen angeordnet sind, wobei die Segmente der einen Reihe gegenüber den Segmenten der anderen Reihe versetzt sind. Jedes Segment der einen Reihe ist über einen Finger 41 mit einem Segment der anderen Reihe verbunden und mittels des anderen Fingers 41 mit einem benachbarten Ecksegment der anderen Reihe. In Umfangsrichtung sich erstreckende äußere Kanten der gewölbten Segmente 41a liegen gegen die Innenseite 35 des Ringes 24 an und drücken im Betrieb gegen diese Seite und drücken dabei den Kolbenring 24 in einen Abstreifkontakt mit der Zylinderwand 25 (Fig. 2 und 4). Wie Fig. 4 zeigt, sind die obersten und untersten Abschnitte der Segmente 41a abgeschrägt, um den Verschleiß am Ring 24 zu vermindern.
  • Es sei bemerkt, daß Jede andere geeignete Expanderfedertype verwendet werden kann, beispielsweise Ringfedern von einem anderen Aufbau als dem dargestellten, schraubenfederartige Expanderfedern u. dgl. Beispielsweise können die Finger 41 axial vorspringende Abschnitte aufweisen, die sich gegen die Endkanten 33a, 33b des Ringes 24 anlegen. Es sei bemerkt, daß der Spalt 44 der aus Ring und Expanderfeder bestehenden Baugruppe 18, der in Fig. 5 gezeigt ist, beim Einbau in die Nut 16 zusammengepreßt wird und zu einem sehr schmalen Spalt 44' vermindert wird, wie es Fig. 1 zeigt.
  • Die flachen Abstreifflächen 311a und 34b und deren flache harte verschleißfeste Beschichtungen 56a, 36b bilden ölabstreifoberflächen mit ausgezeichneten Eigenschaften, um ö1 von der Oberfläche 25 des Zylinders 23 abzustreifen.
  • Die flache Oberfläche bringt einen Vorteil gegenüber der bekannten gewalzten Stahlölabstreifringe mit sich, die mit abgerundeten Kontaktoberflächen ausgebildet sind, die gegen die Zylinderwand 25 anliegen. Die flachen Oberflächen bilden durch die Form der Abstreifkanten 37a, 37a', 37b> 37b' messerartige Kanten, mit denen o1 von der Oberfläche abgestreift wird, und dieses öl wird vor dem laufenden Kolbenring herbewegt.
  • Fig. 6 zeigt ein Fließdiagramm eines typischen Verfahrens zur Herstellung von erfindungsgemäßen Kolbenringen. Ein Metallstreifen 50 wird zu einer Walzbearbeitung geführt, die durch den Block 1 dargestellt ist. Die Walzbearbeitung kann in einer Maschine durchgeführt werden, wie sie beispielsweise schematisch in Fig. 7 gezeigt ist. Während der Walzbearbeitung wird der Metallstreifen zu einem profilierten Streifen geformt, der Abstreifkanten aufweist, die an dem Streifen ausgebildet sind, aus dem die erfindungsgemäßen Kolbenringe hergestellt werden. Nach der Walzbearbeitung gelangt der Streifen zu einer Stanzstation oder wird einem anderen entsprechenden Verfahren unterzogen, das durch den Block 2 dargestellt wird, wobei bei diesem Verfahren die Abzugsöffnungen in dem Streifen ausgestanzt werden. Wie durch den Block 3 in Fig. 6 dargestellt, kann sich hieran eine geeignete Wärme- und Streckbehandlung anschließen, um das Streifenmaterial zu härten.
  • Dies kann in bekannter Weise so erfolgen, daß der Streifen durch eine Maschine geführt wird, die Induktionsspulenheizer, Abschrecksprühstellen und Ziehvorrichtungen aufweist. Nach der Wärmebehandlung, die durch den Block 3 veranschaulicht wird, wird das profilierte Material einem Aufspul- oder Aufwickelvorgang unterzogen, wobei eine permanente Fixierung erfolgt, um dauernd aufgewickeltes oder aufgespultes Streifenmaterial zu erhalten. Dies kann in geeigneter Weise geschehen, beispielsweise dadurch, daß der Streifen um einen Dorn gewickelt wird und daß der Streifen dann heiß fixiert wird, um eine dauernde Fixierung auf dem Dorn zu erzielen. Dies ist durch den Block Aufwickeln und Aushärten", der mit 4 bezeichnet ist, veranschaulicht.
  • Die Spulen werden dann bis zu einer geeigneten Spulenlänge in der Spulenschneidstufe zugeschnitten, die durch den Block 5 veranschaulicht ist. Wenn die Spulen zu passenden Spulenlängen zugeschnitten sind, werden sie einer Oberflächenfertigbearbeitung unterzogen. Diese Bearbeitung kann geeignete Schritte umfassen, wie beispielsweise eine Phosphatbehandlung des aufgespulten Materials, um diesen eine geeignete Oberfläche zu erteilen, wobei gelegentlich eine harte verschleißfeste Oberflächenschicht auf die Spule aufgebracht wird und zwar wenigstens an der Umfangswand oder an den Abstreifkanten oder an deren Abstreifflächen.
  • Die verschleißfeste Beschichtung kann eine Chrombeschichtung sein, eine Molybdänbeschichtung oder eine Molybdän legierungsbeschichtung oder irgendeine andere geeignete Beschichtung, die mittels eines geeigneten Verfahrens aufgebracht werden kann, wie beispielsweise mittels Elektroplattierung, Plasmasprühverfahren oder Flammensprühverfahren. Die Oberflächenfertigbearbeitung wird im allgemeinen durch den Block 6 in Fig. 6 dargestellt. Nachdem die Oberflächenfertigbearbeitung beendet ist, werden die geschnittenen Spulen in Längsrichtung getrennt, d. h. in Längsrichtung bezüglich der Spule, so daß einzelne gespaltene Ringe von der Spule abgeschnitten werden. Dies wird durch den Block 7 der Fig. 6 veranschaulicht. Es sei bemerkt, daß die spezielle Stufenfolge, die in Fig. 6 dargestellt ist, verändert werden kann, und beispielsweise kann an einer geeigneten Stelle das Streifenmaterial aus dem Verfahren abgezogen und gespeichert werden und dann wieder zu einem späteren Zeitpunkt in das Verfahren eingebracht werden.
  • Es sei nunmehr auf Fig. 7 Bezug genommen. Fig. 7 zeigt schematisch eine Walzanlage, die verwendet werden kann, um die erfindungsgemäßen gewalzten Metallkolbenringe herzustellen. Eine aus dem Metallstreifen 50 bestehende Rolle 46 wird in Richtung der Pfeile 118 der Fig. 7 abgewickelt, damit der Metallstreifen 50 durch die Walzengerüste 60, 70, 80, 90, 100, 110 und 120 durchgeführt werden kann.
  • Es sei nunmehr auf Fig. 8 Bezug genommen. Perspektivisch ist ein Teil eines Metallstreifens 50 dargestellt, und dieser Metallstreifen ist im wesentlichen flach und hat die Form eines Bandes und weist eine erste Hauptoberfläche 51 und eine zweite entgegengesetzt weisende Hauptoberfläche 52 auf. Diese Haupt oberflächen sind durch Längskanten 53 und 54 miteinander verbunden. Es sind gestrichelte Linien A und B auf dem Streifen 50 in Fig. 8 eingezeichnet, um die Kantenabschnitte 50a und 50a' des Streifens 50 und den Mittelabschnitt 50b zu kennzeichnen. Die Kanten oder Randabschnitte 50a und 50a' weisen gleiche Breiten auf und kennzeichnen in Längsrichtung sich erstreckende Segmente des Streifens 50, die den Kanten 53 und 54 benachbart liegen. Der Mittelabschnitt 50 ist der in Längsrichtung sich erstreckende Abschnitt, der zwischen den Abschnitten 50a und 50a' liegt. Es sei bemerkt, daß die Unterteilung des Streifens 50 in sich längs erstreckende Endabschnitte und einen Mittelabschnitt zur Erleichterung der Beschreibung durchgeführt wurde. Im allgemeinen werden die Seitenwände 28a und 28b des ölabstreifringes 24 aus den Endabschnitten 50a und 50a' hergestellt, und die Umfangswand 30 und die aus dieser heraus gefalteten Kanten 32a und 32b werden aus dem Mittelabschnitt 50b gebildet.
  • Es sei jedoch bemerkt, daß die Abschnitte des Streifens 50, die als Kantenabschnitte bezeichnet sind, nicht notwendigerweise genau mit den Seitenwänden 28a, 28b zusammen fallen, da die Kantenabschnitte, die zwischen gegenüberliegenden Formwalzen in der Anfangs stufe des Walzvorganges angeordnet sind, etwas mehr oder weniger als die Abmessung des Streifens 50 ausmachen können, die schließlich umgebogen wird, um die Seitenwände 28a und 28b auszubilden.
  • Eine Reihe von sieben Walzengerüsten ist in Fig. 7 dargestellt, und durch diese Walzengerüste wird der Metallstreifen 50 hindurchgeführt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die ersten sechs Walzengerüste 60, 70, 80, 90, 100 und 110 je einen Satz von zwei gegenüberliegenden senkrechten Walzen aus, die derart profiliert sind, daß ein Metallbearbeitungsspalt zwischen diesen Walzen im Bereich des tangentialen Zusammenlaufs der beiden Walzen gebildet wird. Der siebente und letzte Walzenstand 120 weist gegenüberliegende horizontale Walzen, sowie gegenüberliegende senkrechte Walzen auf. Alle diese Sätze von gegenüberliegenden horizontalen und senkrechten Walzen arbeiten zusammen, um im Bereich des Zusammenlaufs einen Metallbearbeitungsspalt zu bilden.
  • Fig. 9 zeigt eine Endansicht, genommen längs der Linie IX-IX und ist typisch für den Aufbau der anderen Walzengerüste, mit der Ausnahme, daß sowohl horizontale als auch senkrechte Walzen in dem Walzengerüst 120 vorgesehen sind.
  • Das Walzengerüst 120 in Fig. 9 weist eine Basis 122 auf, die zwei gegenüberliegende Ständer 123a und 123b trägt, von denen aus sich obere Lagerträger 124a, 1211b und untere Lagerträger 125a, 125b erstrecken. Eine senkrechte obere Walze 126 und eine senkrechte untere Walze 127 sind drehbar in den Trägern 124a, 124b, 125a und 125b gelagert. Horizontale obere Walzen 128a, 128b sind in den Lagerträgern 124a, 125a und 124b, 125b gelagert.
  • Diese Walzen sind an nicht gekennzeichneten Wellen gelagert. Das Walzengerüst 120 ist am Boden 130 mittels Schrauben 131 befestigt.
  • Die Walzengerüste 60, 70, 80, 90, 100 und 110 sind im wesentlichen ähnlich ausgebildet wie das Walzengerüst 120, mit der Ausnahme, daß diese lediglich zwei gegenüberliegende senkrechte Walzen tragen und keine horizontale Walzen haben.
  • Das Walzengerüst 60 weist eine Walzenhalterung 62 auf, die senkrechte Ständer 63a und 63b hat. Eine vertikale obere Walze 66 und eine vertikale untere Walze 67 sind zwischen den Ständern 63a und 63b drehbar gelagert. Entsprechende Teile der anderen Walzengerüste sind in entsprechender Weise gekennzeichnet. Die Drehrichtungen der entsprechenden oberen und unteren Walzen sind durch die gekrümmten zugeordneten Pfeile gekennzeichnet. In jedem Fall sind die Ständer, die im Vorderteil der Fig. 7 dargestellt sind und die das Kennzeichen a tragen, teilweise fortgebrochen, um besser die oberen und unteren senkrechten Walzen darstellen zu können und die senkrechten horizontalen Walzen im Falle des Walzengerüstes 120.
  • Nach dem Austreten aus dem Walzengerüst 120 (Fig. 7) werden die Abzugsöffnungen in der erforderlichen Weise in den Streifen eingestanzt und der Streifen wird anderen Bearbeitungsgängen unterzogen, beispielsweise einer Wärmetemperierung, einer Trocknung, einem Aufwickeln, einem Trennen u. dgl., wie es durch das Fließdiagramm von Fig. 6 veranschaulicht wird.
  • Bei den in den Fig. 10 bis 14 dargestellten AusfUhrungsbeispielen sind die Teile, die denjenigen des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 3 bis 5 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Ein ölabstreifring 24 ist in der Draufsicht kreisförmig und weist einen Spalt 44 auf. Zwei gegenüberliegende Seitenwände 28a, 28b erstrecken sich zum Inneren des Ringes 24 hin. Zwei Abstreifkanten 32a, 32b erstrecken sich vom Ring 24 aus, der mit Abzugsöffnungen 40 versehen ist, die in Fig. 10 gestrichelt dargestellt sind. Typische Abmessungen für den Ring 24 der Fig. 10 sind die folgenden: 0,34 cm radiale Wandungsdicke (Abmessung R-R in Fig. 10) und 0,47 cm Ringbreite (Abmessung W-W in Fig. 10). Der Ring 24 kann aus einem Metallstreifen bestehen, beispielsweise aus einem Streifen mit einer Dicke (t-t in den Fig. 12 und 14) von 0,0444 cm bis 0,047 cm. Der Ring, der in den Fig. 10 bis 13 dargestellt ist, kann beispielsweise aus dem Stahl C-1050 bestehen, der oberflächenbehandelt wurde. Eine Chromplattierung 36a, 36b kann beispielsweise durch eine Elektroplattierung aufgebracht sein.
  • Typische Toleranzen, die erfindungsgemäß erzielbar sind, sind so, daß die Abstreifflächen zwar 34b einen 3600 kontinuierlichen Linienkontakt am Außendurchmesser des Ringes haben (Abmessung G-G in Fig. 11). Die maximal zulässige Abweichung gegenüber dem genauen Maß beträgt 0,00076 cm. Die Abstreifflächen 34a, 34b müssen eine zylindrische Fluchtung zueinander im Bereich von maximal 0,001 cm, bezogen auf die Zylinderfläche der Ringe, haben. Gegenüber einer flachen Oberfläche, die in Umfangsrichtung auf den Oberflächen 28a', 28b' im Abstand von 0,025 bis 0,05 cm vom Innenrand des Ringes liegt, d. h.
  • von den Endflächen 33a, 33bs sollten die Seitenwände 28a und 28b eine maximale Abweichung um 3600 herum haben, die nicht 0,00075 cm übersteigt. Die geringen Ausbiegungen (Abmessungen f-f in Fig. 13), die der Ring aufweist, liegen bei einem Maximalwert von 0,038 cm über eine Länge von 0,125 cm der Seitenwandung, gemessen an einem Punkt (Linie p-p in Fig. 13), der 0,05 cm vom Ringinnendurchmesser entfernt ist, d. h. von den Endflächen 33a> 33b. Eine vergrößerte Darstellung der Stellung der Oberflächen der Seitenwand 28a ist bei F (Verbiegung nach außen) und bei F' (Verbiegung nach innen) dargestellt.
  • Die Auspreßkräfte, die auf den Ring ausgeübt werden, stellen sicher, daß die Oberflächen und insbesondere die Zwischenflächen 39a und 39b, die durch die zusammengepreßten Teile der Umfangswand 30 gebildet werden, einen Ring erzeugen, dessen Festigkeit, Starrheit und Beständigkeit nicht dadurch erreicht werden kann, wenn man die Abstreifkanten 32a, 32b als hohle Kanten ausbildet, wie es bei einigen bekannten Ausführungsformen der Fall ist, wobei eine Verbesserung der vorstehenden Eigenschaften auch dann erzielt wird, wenn die hohlen Kanten mit Metall oder einem anderen Material gefüllt werden, welches im Betrieb die Neigung hat, sich vom Ring zu lösen.
  • Fig. 12 zeigt einen Kolbenring, der die im Vorstehenden erläuterten Abmessungen aufweisen kann, und dieser Ring steht in Eingriff mit einem Expansionsring 26, der die ähnliche Form hat wie der in Fig. 4 dargestellte, jedoch radial entsprechend breiter ist, und der aus einem Material besteht, welches relativ dicker ist als das Material, aus dem der Ring besteht. Die in Fig. 12 dargestellte Expansionsfeder 26 kann eine Expansionskraft 2 von 19,3 kg/cm ausüben. Dadurch wird kein wesentliches nach Außenverbiegen der Seitenwände 28a und 28b erzeugt.
  • Fig. 14 zeigt eine andere Ausführungsform einer Expanderfeder, wobei diese Feder in etwa die Querschnittsform eines T hat, und es sind axial vorspringende Ansätze 45a und 45b vorhanden, die gegen den Kolbenring an den Endflächen 33a und 33b anliegen.
  • Wenn ein hart legierter Stahl, wie beispielsweise eine Chromstahllegierung, die ausreichend Kohlenstoff enthält, so daß ein Chromkarbid-Bestandteil in der Legierung vorhanden ist, verwendet wird, ist es nicht erforderlich, harte Beschichtungen, wie Chrombeschichtungen oder Molybdänbeschichtungen zumindest in einigen Anwendungsfällen vorzusehen. Bei anderen Anwendungsfällen, wie beispielsweise in Schwerlast-Dieselmotoren, können Hartbeschichtungen, wie beispielsweise Chrom oder Molybdän oder andere Beschichtungen, sehr erwünscht sein.
  • Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben, und es sei bemerkt, daR Abänderungen durchgeführt werden können, die im Rahmen der Erfindung liegen.
  • L e e r s e i t e

Claims (13)

  1. Patentansprüche t I.!ölabstreifring, der in einer Umfangsnut eines Kolbens einer einer Brennkraftmaschine angeordnet ist und der einen gewölbten Körper aufweist, der im wesentlichen einen U-profilförmigen Querschnitt hat, dessen Schenkel sich von dem gewölbten Körper aus nach innen und in die Nute hinein erstrecken und dessen Steg neben der Zylinderwand angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich wenigstens eine Abstreifkante von der Umfangswand nach außen erstreckt, daß diese Abstreifkante sich um den Körper herum und im wesentlichen parallel zu den Schenkeln des U-Profils erstreckt, daß diese Abstreifkante eine flache äußere Oberfläche aufweist und daß der U-Profilkörper und die Kante aus einem einstückigen, gewalzten Stahlstreifen bestehen.
  2. 2. blabstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifkante eine Falte in der Umfangswandung ist, die wenigstens teilweise auf sich zurückgefaltet ist, um eine schichtförmige Abstreifkante zu bilden.
  3. 3. ölabstreifring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser wenigstens zwei im Abstand voneinander angeordnete Abstreifkanten aufweist und Abzugsöffnungen in der Umfangswand, daß diese Abzugsöffnungen zwischen den Abstreifkanten angeordnet sind und daß jede Kante eine flache Oberfläche aufweist, die vom Ring nach außen weist.
  4. 4. Kolbenring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Abstreifflächen mit einem verschleißfesten Material beschichtet sind.
  5. 5. blabstreifring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das verschleißfeste Material Chrom ist.
  6. 6. blabstreifring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus einer Kohlenstoff enthaltenden Chromstahllegierung besteht.
  7. 7. ölabstreifring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Oberflächen in einer Zylinderfläche und parallel zur Längsachse des Ringes angeordnet sind.
  8. 8. ölabstreifring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser mit einer Expanderfeder kombiniert ist, die zwischen den gegenüberliegenden Schenkeln des Ringes angeordnet ist, um eine Expansionskraft auf diesen Ring auszuüben, daß die gegenüberliegenden Seitenwandungen relativ zu den Ausdehnungskräften der Federn ausreichend starr sind, so daß sich diese Seitenwandungen nicht relativ zur Umfangswandung des Ringes verbiegen.
  9. 9. ölabstreifring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Abstreifflächen mit einem verschleißfesten Material beschichtet sind.
  10. 10. ölabstreifring nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das verschleißfeste Material Chrom ist.
  11. 11. ölabstreifring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl eine Kohlenstoff enthaltende Chromstahllegierung ist.
  12. 12. Gespaltener ölabstreifring, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine Umfangswand aufweist, von der aus sich zwei gegenüberliegende Seitenwände zum Inneren des Ringes hin erstrecken und daß wenigstens eine Abstreifkante vorgesehen ist, die aus einer Faltung besteht, welche aus der Umfangswand gefaltet wurde, und die wenigstens teilweise auf sich selbst zurückgefaltet ist, um eine schichtförmige Abstreifkante zu bilden.
  13. 13.Olabstreifring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifkante eine flache Abstreiffläche aufweist, welche vom Ring aus nach außen weist.
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