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Kolbenring
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Die Erfindung bezieht sich auf Kolbenringe für Brennkraftmaschinen
und insbesondere auf ölabstreifringe.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es ist demzufolge ein Ziel der Erfindung, diese und andere Nachteile
des Standes der Technik auszuschalten.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, Kolbenringe aus einem gewalzten
Metall herzustellen, und zwar insbesondere ölabstreifringe aus einem gewalzten Metall.
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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.
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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.
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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.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die Falten so ausgebildet,
daß die fertigen Abstreifkanten flache Abstreifoberflächen haben.
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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.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen unter Bezugnahme auf die
Figuren der Zeichnung erläutert werden.
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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.
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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.
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Es sei nunmehr auf die Fig. 3, 4 und 5 Bezug genommen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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wenigstens über einen Hauptabschnitt hinweg.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese Walzen sind an nicht gekennzeichneten Wellen gelagert. Das Walzengerüst
120 ist am Boden 130 mittels Schrauben 131 befestigt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen
beschrieben, und es sei bemerkt, daR Abänderungen durchgeführt werden können, die
im Rahmen der Erfindung liegen.
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L e e r s e i t e