WO2013178203A1 - Verfahren zur herstellung eines ölabstreifkolbenrings - Google Patents

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WO2013178203A1
WO2013178203A1 PCT/DE2013/000225 DE2013000225W WO2013178203A1 WO 2013178203 A1 WO2013178203 A1 WO 2013178203A1 DE 2013000225 W DE2013000225 W DE 2013000225W WO 2013178203 A1 WO2013178203 A1 WO 2013178203A1
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tread
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webs
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PCT/DE2013/000225
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Klaus Meyer
Dirk BÄRENREUTER
Original Assignee
Federal-Mogul Burscheid Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/06—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass piston rings from one piece
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/12—Details
    • F16J9/20—Rings with special cross-section; Oil-scraping rings
    • F16J9/206—One-piece oil-scraping rings

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a ölabstreifkolbenrings according to generic part of the first claim.
  • EP 1 409 896 B1 relates to an oil scraper piston ring and to a process for producing the same.
  • a profile is generated on the catwalk side, which in the outer peripheral surface and at the same time running surface of the catwalk conical region has a radially outwardly projecting from this conical ring plane radial elevation, at least this profile is provided with the wear-resistant coating.
  • a prescribable material removal of the coating is carried out at least in the region of the radial elevation.
  • the area of the catwalk can here be chromed, wherein after application of the wear-resistant coating by Rundlppen the catwalk material removal is brought about.
  • WO 2008/151589 A1 relates to an oil scraper ring, comprising a base body with a radially outer running surface, an inner circumferential surface and an upper and a lower flank, which has at least two, if necessary provided with a wear-resistant layer tread webs extending radially in the direction of one Opposite surface facing the end, starting from the base, at a predetermined angle, leg forming conically tapered and the free end of the tread webs, starting from an oil space side portion is tapered towards a combustion chamber side region, wherein the respective transition areas on the one hand from the tapered portion of the tread web in the legs and on the other hand formed rounded by the legs in the body, ie are provided with defined radii.
  • Chromed ⁇ labstreifkolbenringe currently represent, especially in terms of oil consumption, the motor-installed state of the art.
  • the design of the currently used ⁇ labstreifkolbenringe is limited in terms of manufacturing processes to axial heights ⁇ 2.0 mm.
  • the invention has for its object to provide a method for producing a ölabstreifkolbenrings with an axial height 2.0 mm, by means of which a ölabstreifkolbenring is generated, which is just as advantageous used despite small dimensions, as the currently in use located ölabstreifkolbenringe.
  • a body consisting of Güssmaterial is provided in such a way with a tread pattern that at a given axial distance of the tread lands a groove predetermined width and depth is generated such that opposing catwalk edges substantially parallel to the upper and lower edge regions , on the tread webs a wear-resistant coating based on chromium or an alloy is deposited therefrom and the final contour of the tread webs is produced by profile grinding, wherein mechanically machined only the edge regions of the tread webs and finally drainage holes are introduced in the region of the groove bottom.
  • the presented piston ring design can be inexpensively manufactured with known methods and process chains, since only an adaptation of the tools is needed.
  • the single figure illustrates the manufacturing process of a piston oil piston ring 1.
  • a piston oil piston ring 1 In the middle part of a chrome cast iron existing body 2 can be seen, which has two tread webs 3.4. Between the treads 3,4 a groove extends 5 specifiable width and depth.
  • the oil control piston ring 1 should in this example have an axial height of 1, 5 mm.
  • the oil control piston ring 1 has two mutually parallel flank regions 6, 7.
  • the piston ring main body 2 is formed on the groove side so that parts of the catwalk edges 8.9 are parallel to the flank regions 6.7.
  • the geometric contour of the groove 5 is generated by a in the upper part of the figure indicated profile insertion tool 13.
  • the base body 2 prepared in this way is provided with a chromium layer 11, 12 on the catwalk side.
  • the radial depth of the groove 5 is in this case designed so that either no chromium or only a very small chromium layer in the region of the groove bottom 10 is deposited in the course of chromium layer deposition, which does not hinder the subsequent introduction of drainage holes.
  • the tread edges 14,15,16,17 of the base body 2 are formed sharp-edged, so that a desired tread profile is generated.
  • the finished ölabstreifkolbenring 1 is shown.
  • the drainage bores 18 introduced after finishing are indicated in this example.
  • the runway flanks 8, 9 extending parallel to the flank regions 6, 7 run out into the tread edges 15, 16. If the diameter larger drainage holes 18 are needed, a profile 19 - as indicated - are generated.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenrings (1) mit einer axialen Bauhöhe ≤ 2,0 mm, der zwei beabstandete radial äußere Laufflächenstege (3, 4) eine innere Umfangsfläche sowie obere (7) und untere Flankenbereiche (6) beinhaltet, wobei zumindest auf den Laufflächenstegen ein verschleißfester Überzug aufgebracht ist, wobei ein aus Gussmaterial bestehender Grundkörper (2) dergestalt mit einem Laufflächenprofil versehen wird, dass bei gegebenem axialen Abstand der' Laufflächenstege eine Nut (5) vorgebbarer Breite und Tiefe dergestalt erzeugt wird, dass einander gegenüberliegende Laufstegflanken (8, 9) im Wesentlichen parallel zu den oberen (7) und unteren Flankenbereichen (6) verlaufen, auf die Laufflächenstege ein verschleißfester Überzug (11, 12) auf Basis von Chrom oder einer Legierung daraus abgeschieden wird und durch Profilschleifen die Endkontur der Laufflächen Stege erzeugt wird, wobei mechanisch lediglich die Kantenbereiche (14, 15, 16, 17) der Laufflächenstege bearbeitet und abschließend im Bereich des Nutgrunds Drainagebohrungen eingebracht werden.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenrings
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ölabstreifkolbenrings gemäß gattungsbildendem Teil des ersten Patentanspruchs.
Die EP 1 409 896 B1 betrifft einen ölabstreifkolbenring sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben. Vor dem Aufbringen eines verschleißfesten Überzugs wird laufstegseitig ein Profil erzeugt, das in die äußere Umfangsfläche und zugleich Lauffläche des Laufstegs bildenden konischen Bereich eine aus dieser konischen Ringebene radial nach außen hervorstehende radiale Erhebung aufweist, wobei zumindest dieses Profil mit dem verschleißfesten Überzug versehen wird. Zur Einstellung eines über den Ringumfang im Wesentlichen gleichmäßigen Laufflächenprofils wird zumindest im Bereich der Radialerhebung ein vorgebbarer Materialabtrag des Überzugs vorgenommen. Der Bereich des Laufstegs kann hierbei verchromt werden, wobei nach dem Aufbringen des verschleißfesten Überzugs durch Rundläppen des Laufstegs ein Materialabtrag herbeigeführt wird.
Die WO 2008/151589 A1 betrifft einen ölabstreifring, beinhaltend einen Grundkörper mit einer radial äußeren Lauffläche, einer inneren Umfangsfläche sowie einer oberen und einer unteren Flanke, der mindestens zwei, bedarfsweise mit einer verschleißfesten Schicht versehene Laufflächenstege aufweist, die sich radial in Richtung ihres einer Gegenlauffläche zugewandten Endes, vom Grundkörper ausgehend, unter einem vorgebbaren Winkel, Schenkel bildend, konisch verjüngen und das freie Ende der Laufflächenstege, ausgehend von einem ölraumseitigen Bereich in Richtung eines brennraumseitigen Bereichs abgeschrägt ausgebildet ist, wobei die jeweiligen Übergangsbereiche einerseits vom abgeschrägten Bereich des Laufflächenstegs in die Schenkel und andererseits von den Schenkeln in den Grundkörper gerundet ausgebildet, d.h. mit definierten Radien versehen sind.
Verchromte ölabstreifkolbenringe repräsentieren derzeit, insbesondere im Hinblick auf den Ölverbrauch, den motorisch verbauten Stand der Technik. Die anwendungstechnische Auslegung der derzeit im Einsatz befindlichen ölabstreifkolbenringe ist jedoch hinsichtlich der Herstellungsverfahren auf axiale Bauhöhen Ξϊ 2,0 mm beschränkt.
Bei allen bekannten und im Einsatz befindlichen ölabstreifkolbenringen werden die einander gegenüber liegenden Laufstegflanken so bearbeitet, dass sie ausgehend von der jeweiligen radial äußeren Umfangsfläche sich nach innen konisch verjüngen. Bedingt durch die im Einstechverfahren unter Einsatz einer profilierten Schleifscheibe erzeugte Profilierung der jeweiligen Laufflächenstege, können derzeit nur ölabstreifringe erzeugt werden, die eine axiale Bauhöhe £ 2 mm aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines ölabstreifkolbenrings mit einer axialen Bauhöhe 2,0 mm bereit zu stellen, mittels welchem ein ölabstreifkolbenring erzeugt wird, der trotz geringer Dimensionierung genauso vorteilhaft einsetzbar ist, wie die derzeit im Einsatz befindlichen ölabstreifkolbenringe.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein aus Güssmaterial bestehender Grundkörper dergestalt mit einem Laufflächenprofil versehen wird, dass bei gegebenem axialen Abstand der Laufflächenstege eine Nut vorgebbarer Breite und Tiefe dergestalt erzeugt wird, dass einander gegenüberliegende Laufstegflanken im Wesentlichen parallel zu den oberen und unteren Flankenbereichen verlaufen, auf die Laufflächenstege ein verschleißfester Überzug auf Basis von Chrom oder einer Legierung daraus abgeschieden wird und durch Profilschleifen die Endkontur der Laufflächenstege erzeugt wird, wobei mechanisch lediglich die Kantenbereiche der Laufflächenstege bearbeitet und abschließend im Bereich des Nutgrunds Drainagebohrungen eingebracht werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den zugehörigen verfahrensgemäßen Unteransprüchen zu entnehmen. Mit dem Erfindungsgegenstand ist es nun möglich, dass durch Profileinstechdrehen schmalere Laufstege erzeugt werden können. Durch diese Maßnahme kann der angestrebten geringen axialen Bau höhe .s 2,0 mm des ölabstreifrings Rechnung getragen werden, wodurch die Laufstegflanken, nicht wie im Stand der Technik beschrieben, konisch, sondern vielmehr senkrecht ausgeführt werden. Um eine prozesssichere Chromabscheidung an den Laufkapten zu gewährleisten, sind diese im Vorprofil mit einem Radius von ca. 0,08 mm auszulegen. Die Tiefe der Nut zwischen den Laufstegen wird so gewählt, dass sich hier beim anschließenden Verchromungsprozess nur so wenig Chrom abscheidet, das ein Bohren der Drainagelöcher möglich ist. Daher muss beim Profilschleifen lediglich im Bereich der Laufkanten eine Bearbeitung erfolgen.
Das vorgestellte Kolbenringdesign lässt sich mit bekannten Verfahren und Prozessketten kostengünstig herstellen, da lediglich eine Anpassung der Werkzeuge vonnöten ist.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben.
Die einzige Figur verdeutlicht den Herstellprozess eines ölabstreifkolbenrings 1. Im mittleren Teil ist ein verchromter aus Gusseisen bestehender Grundkörper 2 erkennbar, der zwei Laufflächenstege 3,4 aufweist. Zwischen den Laufflächenstegen 3,4 erstreckt sich eine Nut 5 vorgebbarer Breite und Tiefe. Der ölabstreifkolbenring 1 soll in diesem Beispiel eine axiale Bauhöhe von 1 ,5 mm haben. Der ölabstreifkolbenring 1 weist zwei parallel zueinander verlaufende Flankenbereiche 6,7 auf. Abweichend vom Stand der Technik wird der Kolbenringgrundkörper 2 nutseitig so ausgebildet, dass Teile der Laufstegflanken 8,9 parallel zu den Flankenbereichen 6,7 verlaufen. Die geometrische Kontur der Nut 5 wird durch ein im oberen Teil der Figur angedeutetes Profil- Einsteckwerkzeug 13 erzeugt. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, dass einerseits eine sehr geringe axiale Bauhöhe des ölabstreifkolbenrings 1 erzeugt werden kann und zum anderen im Bereich des Nutgrunds 10 nach der Beschichtung des Olabstreifkolbenrings 1 noch Drainagebohrungen vorgebbaren Durchmessers eingebracht werden können. Der so vorbereitete Grundkörper 2 wird laufstegseitig mit einer Chromschicht 11 ,12 versehen. Die radiale Tiefe der Nut 5 ist hierbei so ausgelegt, dass im Verlauf der Chromschichtabscheidung entweder gar kein Chrom oder aber nur eine sehr geringe Chromschicht im Bereich des Nutgrundes 10 abgeschieden wird, die das spätere Einbringen von Drainagebohrungen nicht behindert. Durch ein lediglich angedeutetes als Schleifscheibe ausgebildetes Werkzeug 13' werden die Laufflächenkanten 14,15,16,17 des Grundkörpers 2 scharfkantig ausgebildet, so dass ein gewünschtes Laufflächenprofil erzeugt wird. Im unteren Teil der Figur ist der fertige ölabstreifkolbenring 1 dargestellt. Angedeutet sind die nach der Fertigbearbeitung eingebrachten Drainagebohrungen 18. In diesem Beispiel laufen die parallel zu den Flankenbereichen 6,7 verlaufenden Laufstegflanken 8,9 in die Laufflächenkanten 15,16 aus. Sofern vom Durchmesser her größere Drainagebohrungen 18 benötigt werden, kann ein Profil 19 - wie angedeutet - erzeugt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines ölabstreifkolbenrings (1) mit einer axialen Bauhöhe 2,0 mm, der zwei beabstandete radial äußere Laufflächenstege (3,4) eine innere Umfangsfläche sowie obere (7) und untere Flankenbereiche (6) beinhaltet, wobei zumindest auf den Laufflächenstegen (3,4) ein verschleißfester Überzug aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus Gussmaterial bestehender Grundkörper (2) dergestalt mit einem Laufflächenprofil versehen wird, dass bei gegebenem axialen Abstand der Laufflächenstege (3,4) eine Nut (5) vorgebbarer Breite und Tiefe dergestalt erzeugt wird, dass einander gegenüberliegende Laufstegflanken (8,9) im Wesentlichen parallel zu den oberen (7) und unteren Flankenbereichen (6) verlaufen, auf die Laufflächenstege (3,4) ein verschleißfester Überzug (11 ,12) auf Basis von Chrom oder einer Legierung daraus abgeschieden wird und durch Profilschleifen die Endkontur der Laufflächenstege (3,4) erzeugt wird, dergestalt, dass mechanisch lediglich die Kantenbereiche (14,15,16,17) der Laufflächenstege (3,4) bearbeitet und abschließend im Bereich des Nutgrunds (10) Drainagebohrungen (18) eingebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Nut durch ein profiliertes Einstechdrehwerkzeug (13) erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Tiefe der Nut (5) so vorgesehen wird, dass bei der Verchromung der Laufflächenstege (3,4) nutgrundseitig keine oder lediglich eine die anschließende Einbringung der Drainagebohrungen (18) nicht beeinflussende Chromschicht (11 ,12) abgeschieden wird.
4. ölabstreifkolbenring, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
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