DE3721902C2 - Verfahren zur Herstellung von axial verlaufenden Rillen am Außenumfang eines Kolbenringes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von über den Umfang verteilten, axial verlaufenden Rillen am Außenumfang eines Kolbenringes. Ein derartiger Kolbenring ist insbesondere zum Einsatz in einem Kompressor vom Taumelscheibentyp geeignet.

In einem Kompressor vom Taumelscheibentyp wird Schmieröl für ei­ nen Antriebsmechanismus in einer Kurbelwellenkammer im allgemei­ nen durch vorbeigeblasenes Gas vorgesehen, das mit dem Schmieröl im Zustand eines Nebels vermischt ist. Ebenfalls ist es in einem Kompressor, der mit einem Mechanismus zum Variieren der Kapazi­ tät zum Ändern des Kompressorvolumens durch Ändern des Neigungs­ winkels eines Nockenrotors versehen ist, nötig, den Druck in ei­ ner Kurbelwellenkammer zum Ändern des Kompressorvolumens zu steuern. D. h., die Kurbelwellenkammer steht durch einen Durch­ gang mit einer Ansaugkammer in Verbindung, und die Verbindung dazwischen wird durch Öffnen und Schließen des Durchganges durch eine Ventileinrichtung gesteuert. Daher wird das vorbeigeblase­ ne Gas mitunter zu der Ansaugkammer durch den Durchgang zum Steuern des Druckes in der Kurbelwellenkammer zurückgeführt.

Wie oben ausgeführt ist, ist die Funktion des vorbeigeblasenen Gases sehr wichtig für den Betrieb des Kompressors. Daher sollte der Betrag des vorbeigeblasenen Gases, das in die Kurbelwellen­ kammer leckt, stabil aufrechterhalten werden. Folglich ist ein konventioneller Kolbenring, der auf einer äußeren Oberfläche eines Kolbens vorgesehen ist, mit einer Mehrzahl von Rillen an seiner äußeren Oberfläche versehen, zum Herstellen einer Verbin­ dung zwischen dem Inneren der Kurbelwellenkammer und der Innen­ seite zum Sicherstellen des Betrages des vorbeigeblasenen Gases.

Die Rillen auf dem Kolbenring werden im allgemeinen durch ein Schneide- oder Drehwerkzeug gebildet. Da jedoch eine Mehrzahl von Rillen auf einem einzelnen Kolben gebildet werden sollen, nimmt es viel Zeit in Anspruch, alle Rillen herzustellen, und die Rillen werden ungenau.

Darüber hinaus ist aus der DE-OS 21 53 540 ein Verfahren zum Herstellen von Metall-Dichtungsringen bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird ein Metall-Dichtungsring in einer ringförmigen Rille in einer oberen Endoberfläche eines festen Halters angeordnet. Durch Pressen des Ringes mit einem Preßelement auf eine bestimmte Tiefe wird dem Ring eine Struktur in der Stirnseite aufgeprägt. Die genannte Druckschrift gibt jedoch keinen Hinweis darauf, wie auf dem Außenumfang axial verlaufende Rillen eingeprägt werden könnten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenringes vorzusehen, mit auf dem Außenumfang eine Mehrzahl von über den Umfang verteilten axial verlaufenden Rillen gebildet werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 oder mit dem Merkmalen des Patentanspruches 4.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.

Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figu­ ren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1(a) eine Draufsicht eines festen Halters einer Ausführungsform eines Herstellungs­ werkzeuges;

Fig. 1(b) einen Querschnitt entlang der Linie A-A′ in Fig. 1 (a);

Fig. 2 einen Querschnitt, der das Herstellungsverfahren für einen Kolbenring mit dem in Fig. 1 gezeigten Werkzeug darstellt;

Fig. 3(a) eine Draufsicht auf einen, mit dem in Fig. 1 ge­ zeigten Werkzeug hergestellten Kolbenring;

Fig. 3(b) einen entlang der Linie A-A′ in Fig. 3(a) genommenen Querschnitt;

Fig. 3(c) einen entlang der Linie B-B′ in Fig. 3 (a) ge­ nommenen Querschnitt;

Fig. 4(a) einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform des Herstellungswerk­ zeuges;

Fig. 4(b) eine Draufsicht auf einen festen Halter des mit der in Fig. 4(a) gezeigten Werkzeuges;

Fig. 4(c) eine Querschnittsansicht, die den Herstellungspro­ zeß für einen Kolbenring unter Benutzung des in den Fig. 4(a) und 4(b) gezeigten Werkzeuges darstellt;

Fig. 5(a) eine perspektivische Ansicht eines Kolbenringes, der entweder mit dem in Fig. 1 oder Fig. 4 gezeig­ ten Werkzeug hergestellt ist;

Fig. 5(b) Einen Querschnitt eines Kolbenringes, der auf der äußeren Oberfläche eines Kolbens angepaßt ist;

Fig. 5(c) Eine perspektivische Ansicht des in Fig. 5(b) gezeigten Kolbenringes;

Fig. 6 Eine erklärende Darstellung eines Herstellungsver­ fahrens für einen Kolbenring nach einer weiteren Ausführungsform.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weist ein Herstellungswerkzeug einen zylindrischen festen Halter 1 und ein Preßelement 3 auf. Der zylindrische, feste Halter 1 ist mit einer ringförmigen Rille 11 auf einer Endoberfläche zum Auf­ nehmen eines Kolbenringes 2 versehen. Die ringförmige Rille 11 ist so geformt, daß die Breite der ringförmigen Rille 11 gleich der des Kolbenringes 2 ist und daß ebenfalls die Tiefe der ring­ förmigen Rille 11 die der Dicke des Kolbenringes 2 ist. Die ring­ förmige Rille 11 ist mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen 12 auf der Bodenoberfläche davon versehen. Die Vorsprünge 12 sind so geformt, daß die Höhe der Vorsprünge 12 ungefähr ein Drittel der Tiefe der ringförmigen Rille 11 ist.

Wenn der Kolbenring hergestellt wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird der Kolbenring 2 in die ringförmige Rille 11 gelegt. Zu die­ ser Zeit liegt zuerst der Kolbenring 2 auf der oberen Endoberflä­ che der Vorsprünge 12 auf. Daher steht der Kolbenring 2 etwas über die obere Endoberfläche 13 des festen Halters 1 hervor. Da­ nach wird der Kolbenring 2 in die durch einen Pfeil in Fig. 2 gezeigte Richtung durch daß Preßelement 3 gepreßt, das mit einer ebe­ nen Oberfläche 31 auf einer Seite versehen ist, die dem Kolben­ ring 2 gegenübersteht. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis die ebene Oberfläche 31 in Kontakt mit der oberen Endoberfläche 13 des festen Halters 1 kommt. Folglich wird eine Mehrzahl von Ril­ len 21 z. B. vier Rillen wie in Fig. 3 (a) gezeigt ist, an den Stellen auf einer Endoberfläche des Kolbenringes 2 gebildet, die den Stellen der Vorsprünge 12 entsprechen. Bei diesem Herstel­ lungsverfahren werden der äußere und innere Durchmesser des Kol­ benringes 2 nicht geändert, da der Kolbenring 2 in eine ringför­ mige Rille 11 gelegt ist, die die gleichen Abmessungen in der Tiefe und Breite aufweist, wie die Dicke und Breite des Kolben­ ringes.

In den Fig. 3 (a), (b), (c) ist die Form der auf einem Kolbenring 2 gebildeten Rille 21 gezeigt. Der Kolben­ ring 2 ist mit vier Rillen 21 versehen, die sich radial an Posi­ tionen erstrecken, die einen Abstand von 90° voneinander aufwei­ sen. Die Querschnittsform der Rillen 21, die in der ringförmigen Rille 11 des festen Halters 1 gebildet ist, kann in Überein­ stimmung mit der Querschnittsform der Vorsprünge 12 geändert wer­ den, z. B. ein Rechteck wie in Fig. 3 (c) (i) gezeigt ist, ein Halbkreis wie in Fig. 3 (c) (ii) gezeigt ist, oder ein Dreieck wie in Fig. 3 (c) (iii) gezeigt ist.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, können die Vorsprünge zum Bilden der Rillen auf der Seitenoberfläche eines Kolbenringes auf der Boden­ oberfläches des Preßelementes gebildet sein, d. h. wie in Fig. 4 (a) gezeigt ist, ein zylindrisches Preßelement 4 ist mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen 41 der gleichen Breite wie die der ringförmigen Rille 51 versehen, und die Dicke ist kleiner als die Tiefe der ringförmigen Rille 51 auf einem zylindrischen festen Halter 5, die Vorsprünge sind entlang einer Kreisumfangs­ oberfläche auf der unteren Endoberfläche des zylindrischen Preß­ elementes 4 entsprechend der ringförmigen Rille 51 vorgesehen.

Wie in Fig. 4 (b) gezeigt ist, ist der zylindrische, feste Hal­ ter 5 mit der ringförmigen Rille 51 zum Aufnehmen des Kolbenrin­ ges 2 versehen. Die ringförmige Rille 51 ist derart gebildet, daß die Breite der ringförmigen Rille 51 gleich der des Kolben­ ringes 2 ist, und die Tiefe der ringförmigen Rille 51 ist gleich der Dicke des Kolbenringes 2.

Wie in Fig. 4 (c) gezeigt ist, wird der Kolbenring 2 wird in die ringförmige Rille 51 auf den festen Halter 5 gelegt. Das Preßelement 4 wird in die Richtung eines in Fig. 4 (c) gezeigten Pfeiles bewegt, und der Kolbenring 2 wird durch Vorsprünge 41 durch die vorgehende Bewegung des Preßelementes 4 gebildet, bis eine ebene Oberfläche 42 des Preßelemen­ tes 4 in Kontakt mit einer Endoberfläche 52 des festen Halters 5 kommt. Folglich wird eine Mehrzahl von Rillen 21 auf eine End­ oberfläche des Kolbenringes 2 an den Stellen gebildet, die den Vorsprüngen 41 entsprechen.

Der in dem oben beschriebenen Verfah­ ren gebildete Kolbenring wird auf dem Kolben wie folgt ange­ bracht. Der Kolbenring 2 ist in Fig. 5(a) gezeigt, wie er in dem Zustand ist, wenn er aus der ringförmigen Rille 51 genommen wird. Wenn der Kolbenring 2 in einer äußeren Rille 61′ eines Kol­ bens 6′ angebracht wird, wird der Kolbenring 2 zuerst so gedreht, daß die Rillen 21 des Kolbenringes 2 nach außen zeigen, wie es in Fig. 5 (b) gezeigt ist, danach wird der Kolbenring 2 in die Rille 61′ durch ein Ende des Kolbens 6′, wie es in Fig. 5 (c) ge­ zeigt ist, eingepaßt.

In Fig. 6 wird das Herstellungsverfahren für Ril­ len 21 nach einer weiteren Ausführungsform ge­ zeigt.

Zuerst werden zwei Kolbenringe 2 in entsprechenden äußeren Ril­ len 61 eines kolbenähnlichen Halters 6 angeordnet. Der Kolbenring 2 ist so ge­ formt, daß die Breite des Kolbenringes 2 gleich der der äußeren Rille 61 ist, und die Dicke des Kolbenringes 2 ist größer als die Tiefe der äußeren Rille 61. Wenn daher der Kolbenring 2 in der äußeren Rille 61 angeordnet ist, steht der Kolbenring 2 ra­ dial von der äußeren Oberfläche des kolbenähnlichen Halters 6 hervor. Zwei Preß­ elemente 7, 8, die mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen 71, 81 ver­ sehen sind, die symmetrisch zueinander auf der rechten und linken Endoberfläche 71a, 81a davon angeordnet sind, sind so ange­ bracht, daß diese dem kolbenähnlichen Halter 6 gegenüberstehen. Der kolbenähnliche Halter 6 mit dem Kolbenring 2 wird so angeordnet, daß er in der Mitte zwischen den Preßelementen 7, 8 liegt. Die Preßelemente 7 bzw. 8 werden jeweils in die Richtung eines in Fig. 6 gezeigten Pfeiles so bewegt, daß der kolbenähnliche Halter 6 jeweils zwischen ihnen liegt, und sie werden weiterbewegt, bis die Endoberflächen 71a, 81a der Preßelemente 7, 8 in Kontakt mit der äußeren Oberfläche des Kolbenringes 2 kommen. Das die Vorsprünge 71, 81 so geformt sind, daß sie dem Kolbenring 2 gegenüberstehen, werden dadurch Rillen 21 in dem Kolbenring 2 gebildet.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von über den Umfang verteilten, axial verlaufenden Rillen (21) am Außenumfang eines Kolbenringes (2), mit den Schritten:

• a) Anordnen des Kolbenringes (2) in einer ringförmigen Rille (11; 51) in einer oberen Endoberfläche (13; 52) eines festen Halters (1; 5);
• b) Bilden von radialen Rillen (21) auf einer Stirnseite des Kolbenringes (2) durch Pressen des Kolbenringes (2) mit einem Preßelement (3; 4), bis eine untere Endoberfläche (31; 42) des Preßelementes (3; 4) in Kontakt mit der oberen Endoberfläche (13; 52) des festen Halters (1; 5) kommt;
• c) Entfernen des Kolbenringes (2) aus der Rille (11; 51) in der oberen Endoberfläche (13; 52); und
• d) Drehen des Kolbenringes (2) in sich derart, daß die Stirnseite des Kolbenringes (2) mit den radialen Rillen (21) den Außenumfang des Kolbenringes (2) bildet, wobei die Rillen (21) axial verlaufen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (b) der feste Halter (1) mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen (12) auf der Bodenoberfläche der Rille (11) in der oberen Endoberfläche (13) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (b) das Preßelement (4) mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen (41) auf der unteren Endoberfläche (42) verwendet wird.

4. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von über den Umfang verteilten, axial verlaufenden Rillen (21) am Außenumfang eines Kolbenringes (2), gekennzeichnet durch die Schritte:

• e) Anordnen des Kolbenringes (2) in einer äußeren Rille (61) eines kolbenähnlichen Halters (6);
• f) Anordnen der Kolben-Ring-Anordnung im Zentrum zwischen einem Paar von Preßelementen (7, 8);
• g) Pressen des Kolbenringes (2) mit den Preßelementen (7, 8), die mit einer Mehrzahl von auf deren Oberflächen (71a, 81a) gebildeten Vorsprüngen (71, 81) versehen sind;
• h) Entfernen des Kolbenringes (2) aus der äußeren Rille (61) des kolbenähnlichen Halters (6).