DE2905989A1

DE2905989A1 - Kolbenring und verfahren zur herstellung eines solchen

Info

Publication number: DE2905989A1
Application number: DE19792905989
Authority: DE
Inventors: Ludovic Bruni
Original assignee: Associated Engineering Italy SpA
Current assignee: Associated Engineering Italy SpA
Priority date: 1978-02-16
Filing date: 1979-02-16
Publication date: 1979-08-23
Also published as: IN151041B; IT1205364B; FR2417692B1; GB2022768B; ES477733A1; MX151325A; IT7967289A0; NZ189659A; FR2417692A1; US4359230A; ZA79689B; GB2022768A; JPS54133254A; AU4426979A

Description

Pa-ertapwfilte Dip!.-ing. Curt Wallach Dipl.-lng. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach . 3· Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 16.Februar I979

Unser Zeichen: l6 514 - Ja

ANMELDER; Associated Engineering Italy S.ρ.Α.,

Turin/Italien

GEGENSTAND; Kolbenring und Verfahren zur Herstellung

eines solchen.

PRIORITÄT? Großbritannien

16„Februar I978
No.6114/78

90 9834/0788

2305983

Die Erfindung bezieht sich auf Kolbenringe und Verfahren zu ihrer Herstellung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Kolbenringe, die auf ihrer äußeren Umfangsoberflache einen Überzug z. B. aus Chrom oder Molybdän besitzen.

Es ist bisher üblich gewesen, die äußere Umfangsoberfläche der Kolbenringe zylindrisch zu verarbeiten und dann die Umfangsoberfläche beispielsweise mit Chrom zu plattieren, und dann wurde die äußere Umfangsoberfläche geläppt bzw. poliert, und zwar derart, daß die Umfangsoberfläche zylindrisch bleibt, und abschließend wurde der Kolbenring kurzzeitig einem "Roiläppverfahren" unterworfen. Bei dem normalen zylindrischen Läppvorgang wird der Ring in einem Zylinder hin- und hergehend bewegt, der mit einem Schleifmaterial überzogen ist, wobei die Symmetrieachse des Rings parallel zur Achse des Zylinders verbleibt, wodurch Rauhigkeiten auf der Oberfläche des Rings entfernt werden, wobei jedoch die Umfangsoberfläche des Rings zylindrisch verbleibt. Bei dem "Roiläppverfahren" bzw. Rollpolierverfahren wird der Winkel zwischen der Symmetrieachse des Kolbenrings und der Achse des SchleifZylinders verändert, wenn der Ring hin- und hergehend bewegt wird, so daß die Umfangsoberfläche nicht zylindrisch verbleibt, sondern die Neigung zu einer Krümmung zeigt. Gemäß dem normalen Herstellungsverfahren wurden die Ringe, nachdem sie in der oben beschriebenen Weise plattiert worden waren, 5 Minuten lang einem zylindrischen Läppvorgang unterworfen, dem während einer Zeitdauer von 2 Minuten ein Rolläppverfahren folgte.

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-γ-S-

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird das Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings in der Weise durchgeführt, daß die äußere Umfangsoberfläche des Rings spanabhebend so bearbeitet wird, daß sie im Querschnitt eine gekrümmte Gestalt hat,und daß danach die äußere Umfangsoberflache des Rings mit einem abriebfesten Material überzogen wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Kolbenring, der durch dieses Verfahren hergestellt ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Kolbenring zur Benutzung in einer Brennkraftmaschine mit Hubkolben oder in einem Kompressor in der Weise ausgebildet, daß seine äußere Umfangsoberfläche mit einem abriebfesten Material überzogen ist, welches derart aufgebracht ist, daß eine Benutzung ohne weiteres Bearbeiten möglich ist. Der so hergestellte Kolben kann dann entweder direkt nach dem Überziehen im Motor eingebaut werden, ohne daß eine weitere Bearbeitung nach dem Plattieren erforderlich wäre, aber vorzugsweise kann der Ring auch einer kurzen Rolläppbehandlung ausgesetzt werden, die nur etwa 2 Minuten dauert.

Hieraus ergibt sich, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren der zylindrische Läppvorgang wegfallen kann, und demgemäß wird die erforderliche Bearbeitungsdauer kurzer und somit werden die Herstellungskosten vermindert.

Die Erfindung umfaßt auch einen Kolbenring,der nach der Chromplattierung keiner Oberflächenbehandlung unterworfen wird und eine Rauigkeit von 0,4 bis O,8yUm Ra besitzt

Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben, deren einzige Figur einen Querschnitt durch einen Teil eines Kolbenrings veranschaulicht, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulicht »^._{θ0β83 Α/0}7ββ

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Kolbenring einen Durchmesser von 80 mm und eine Dicke von 1,5 mm, gemessen parallel zur Symmetrieachse, auf. Der Kolbenring kann beispielsweise aus Gußeisen hergestellt sein.

Der Hauptteil seiner äußeren TJmfangsoberfläche ist derart durch ein formwerkzeug bearbeitet, daß sie kreisbogenförmig wird. Der Radius der kreisbogenförmigen Oberfläche beträgt in diesem Fall 6 mm.

Dort wo die äußere Oberfläche an die obere und untere Stirnfläche des Kolbenrings angrenzt, befinden sich. Abschnitte, die in einem Winkel von 35° gegenüber der Stirnfläche abgeschrägt sind. Die axiale Abmessung dieser Abschnitte kann 0,2 mm betragen und mit diesen Abschnitten wird der scharfe Hand entfernt, wo der Übergang zu dem bogenförmigen Abschnitt der ümfangsoberflache erfolgt.

Nach der spanabhebenden Bearbeitung auf diese Form wird die Ümfangsoberflache des Ringes mit Chrom plattiert.

Der Kolbenring kann dann entweder in den Motor in diesem plattierten Zustand eingebaut werden, ohne eine weitere Bearbeitung durchzuführen, oder statt dessen kann er während einer kurzen Zeitdauer von beispielsweise 2 Minuten einem Rollpoliervorgang unterworfen werden. Dieser Arbeitsschritt wird so durchgeführt, daß der Radius des Hauptteils der TJmfangsoberfläche größer wird als der Radius, mit dem der ursprüngliche Gußeisenring bearbeitet wurde, derart, daß das meiste Metall etwa auf halbem Wege zwischen der oberen und unteren Stirnfläche abgetragen

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-,er-

wird- Bie Metallmenge, die durch, das Rollschleifen abgetragen wird, kann beispielsweise 0,02 mm betragen, d. h. selbst an der Stelle in der Mitte zwischen der oberen und der unteren Stirnfläche des Rings, wo die maximale Metallabtragung stattfindet, wird nur ein geringer Anteil der Dicke des Chromüberzuges entfernt.

Bei einer zweiten Ausführungsform hat ein ähnlicher Kolbenring einen Durchmesser von 65 mm. Dieser Ring hat eine Dicke von 1,75 mm,in axialer Richtung gemessen, und die äußere Umfangsoberfläehe des gußeisernen Trägerrings wird spanabhebend mittels eines Formwerkzeugs so bearbeitet, daß über dem Hauptabschnitt ein Radius von 9 mm gebildet wird. An jedem Rand der Umfangsoberfläehe befindet sich ein kurzer abgeschrägter Abschnitt mit einem Winkel von 35° gegenüber der Stirnfläche, wie unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben. Dann wird dieser Kolbenring mit Chrom plattiert und er wird wiederum in dem Motor benutzt, ohne daß irgendein weiterer Arbeitsgang erforderlich wäre, oder er kann auch eine kurze Zeitdauer einer Rollschleifbewegung ausgesetzt werden, deraxt, daß eine geringe Menge, z. B. etwa 0,02 mm, des Chromüberzugs an einer Stelle in der Mitte zwischen der oberen und unteren Stirnfläche entfernt wird.

Der Hauptabschnitt der Umfangsoberfläehe des aus Gußeisen bestehenden Ringrohlings kann vor der Chromplattierung die Form eines einzigen Kreisbogens besitzen, wie oben beschrieben, oder statt dessen kann er die Form von zwei Kreisbögen mit geringerem Radius aufweisen, die durch einen mittleren zylindrischen Abschnitt verbunden sind.

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Wenn der Hauptabschnitt der Umfangsoberfläche die Gestalt eines einzigen Bogens hat, ist der Radius hiervon nicht kritisch, aber die Verhältnisse werden kritischer, wenn sich die Dicke des Rings, gemessen parallel zur Symmetrieachse, vergrößert. Ein Ring mit einer Dicke von 2,5 mm oder mehr kann beispielsweise einen Radius von 23 mm besitzen.

Für Ringe bis zu 2 mm Dicke sollte der Radius der Umfangsoberflache zwischen 5 mm und 20 mm liegen. Bei Kolbenringen mit einer 2 mm überschreitenden Dicke liegt der Radius vorzugsweise zwischen 10 mm und 60 mm je nach Durchmesser und Dicke des Ringes.

Die Umfangsoberfläche in der Nähe der oberen und unteren Stirnseiten des Ringes kann kleine Bereiche mit relativ rauhem Chrom aufweisen.

Es wurde ein Motor mit oberen Kolbenringen einem Versuchslauf unterworfen, wobei diese oberen Kolbenringe in ihrer plattierten Form (ohne Schleif- oder PoIierbehändlung) eingesetzt wurden und der Motor lief 23 Stunden unter den folgenden Bedingungen: 3 Stunden Einlauf; 3 Stunden bei 4000 U/min Vollast; 17 Stunden lang eine Wtderholung des Zyklus von 8 Minuten Volleistung bei 6000 U/min und 1 Minute bei 4000 U/min Halblast.

Nach der Überprüfung zeigte sich, daß die Umfangsoberfläche jedes Kolbenringes eine konstante und zufriedenstellende Form aufwies, und zwar gemessen auf einer Talysurf-Maschine sowohl in der Nähe des Spaltes als auch gegenüber dem Spalt. Der Spalt hatte sich durchschnittlich um 0,1 mm vergrößert und die durchschnittliche Abnutzung des Chroms betrug 0,01 mm.

Die bearbeitete Form des Gußeisenringrohlings muß nicht notwendigerweise symmetrisch sein.

in
Wenn die Ringe im Motor/ihrem plattierten Zustand

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-SS-

eingesetzt werden, ohne daß eine Läpp- oder Schleifbearbeitung erfolgt, dann sollte der Spalt zwischen den freien Enden des Ringes "bei dem anfänglichen Aufbau etwas reduziert werden, z. B. um 0,1 mm, um die anfängliche Abnutzung des Chroms zu kompensieren, die beim Einlaufen erfolgt.

Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Ring, und zwar an einem Durchmesser des Rings. Die äußere Umfangsflache 10 des Rings hat die Form eines Kreisbogens, wie oben in Verbindung mit den beiden Ausführungsbeispielen erwähnt. Außerdem sind abgeschrägte Abschnitte 11 an der Verbindung zwischen der äußeren Umfangsoberfläche und der oberen und unteren Stirnringfläche vorgesehen. Die Dicke des Chrombelages kann zwischen 0,8 und 1,2 mm betragen .

909834/078 8

. /to-

Leerseite

Claims

Pa-ientar. walte Di c I.-1 ng. Curt Wallach

D:pl.-lng. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

2305988 Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 15.Februar 1979

Unser Zeichen: 16 514 K/Nu

Patentansprüche

,Verfahren zur Herstellung eines Kolbenringes, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Ümfangsoberflache des Ringrohlings spanabhebend so bearbeitet wird, daß im Querschnitt eine Krümmung entsteht, und daß danach die äußere Ümfangsoberflache mit einem abriebsfesten Material überzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Ümfangsoberflache im Querschnitt die Gestalt eines einzigen Kreisbogens besitzt.
3« Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Abschrägung an der Verbindung der äußeren Umfangsoberfläche und einer oder beiden Stirnringflächen vorgenommen wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2 oder 3_S dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsoberfläche mittels eines Fornwerkzeuges spanabhebend bearbeitet wird.

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5. Verfahren nach, den Ansprüchen 1 Ms 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug auf der äußeren Umfangsoberfläche durch Elektroplattierung der Oberfläche mit einem abriebfesten Material hergestellt wird.
6. Kolbenring für eine Verbrennungskraftmaschine oder für einen Kompressor, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere TJmfangsoberfläche des Rings mit einem abriebfesten Material versehen ist, welches derart aufgebracht ist, daß eine Verwendung ohne weitere Bearbeitung möglich wird.
7. Kolbenring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsoberfläche mit Chrom oder Molybdän überzogen ist.

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