DE102007057958A1 - Piston ring e.g. oil scarper piston ring, producing method for combustion engine, involves conically forming lateral surfaces of lobe shaped sections during punching of metal steel tape in cross section - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings für einen Verbrennungsmotor aus einem flachen Metallfederband, wobei durch Ausstanzen Abschnitte gebildet werden, die durch einen Steg verbunden sind und Mantelflächen zum tribologischen Kontakt mit einer Zylinderlauffläche aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Kolbenring für einen Verbrennungsmotor aus einem flachen Metallfederband welches Abschnitte aufweist, die durch einen Steg verbunden und zu einem radial nach außen offenen U-förmigen Querschnitt gebogen sind sowie Mantelflächen zum tribologischen Kontakt mit einer Zylinderlauffläche aufweisen.The The present invention relates to a method of manufacturing a piston ring for an internal combustion engine made of a flat metal spring band, wherein be formed by punching sections, through a bridge are connected and lateral surfaces for tribological contact having a cylinder surface. The present The invention further relates to a piston ring for an internal combustion engine from a flat metal spring band which has sections which connected by a bridge and to a radially outward open U-shaped cross section are bent and lateral surfaces have tribological contact with a cylinder surface.
Kolbenringe sind in umlaufende Kolbenringnuten aufgenommen, die in der Mantelfläche eines Kolbens eingearbeitet sind. Kolbenringe haben in einem Verbrennungsmotor die Aufgabe, den Verbrennungsraum gegenüber dem Kurbelgehäuseraum abzudichten und den Wärmefluss vom Kolben zum Zylinder zu gewährleisten. Eine zusätzliche Aufgabe besteht darin, das für die Schmierung nicht benötigte Öl an seinem Durchtritt vom Kurbelgehäuseraum zum Verbrennungsraum zu hindern und für einen gleichmäßigen Ölfilm auf der Zylinderlauffläche zu sorgen. Dazu ist es notwendig, dass die Kolbenringe an der Zylinderlauffläche und an der Flanke der Kolbennut anliegen. Die radiale Anlage an der Zylinderlauffläche wird im Allgemeinen durch die eigene Federkraft des Kolbenrings bewirkt.piston rings are incorporated in circumferential piston ring grooves, which in the lateral surface a piston are incorporated. Piston rings have in an internal combustion engine the task, the combustion chamber with respect to the crankcase space seal and heat flow from the piston to the cylinder to ensure. An additional task exists in it, the oil not needed for lubrication at its passage from the crankcase space to the combustion chamber to prevent and for a uniform oil film to provide on the cylinder surface. For this it is necessary that the piston rings on the cylinder surface and on the Flank of the piston groove abut. The radial contact with the cylinder surface is generally due to the own spring force of the piston ring causes.
Diese
Aufgabe wird besonders gut durch so genannte „U-Flex-Kolbenringe"
erfüllt, wie sie bspw. in der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines gattungsgemäßen Kolbenrings bereitzustellen sowie einen gattungsgemäßen Kolbenring derart weiterzubilden, dass während des Motorbetriebs seine Einlaufzeit verkürzt ist.The The object of the present invention is therefore to provide a simplified Process for the preparation of a generic To provide piston ring and a generic Further develop piston ring such that during engine operation his break-in period is shortened.
Die Lösung besteht in einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie in einem Kolbenring mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Mantelfläche jedes Abschnitts beim Ausstanzen des Metallfederbandes im Querschnitt abgeschrägt ausgebildet wird. Dementsprechend ist beim erfindungsgemäßen Kolbenring die Mantelfläche jedes Abschnitts im Querschnitt abgeschrägt gestanzt ausgebildet.The Solution consists in a procedure with the characteristics of the Patent claim 1 and in a piston ring with the features of Claim 15. The inventive method is characterized by the fact that the lateral surface of each section beveled in cross-section during punching of the metal spring band is trained. Accordingly, in the inventive Piston ring chamfered the lateral surface of each section in cross section formed punched.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den wesentlichen Vorteil, dass die Herstellung des erfindungsgemäßen Kolbenrings wesentlich vereinfacht wird, da in ein und demselben Arbeitsgang, nämlich dem Ausstanzen des Kolbenringrohlings aus einem Metallfederband, die im Wesentlichen endgültige Kontur der Mantelflächen hergestellt wird. Die erfindungsgemäß vorgesehene, im Querschnitt abgeschrägt ausgebildete Mantelfläche hat den wesentlichen Vorteil, dass das Einlaufverhalten des erfindungsgemäßen Kolbenrings erheblich verbessert wird. Dies führt dazu, dass die Einlaufzeit während des Betriebs des Verbrennungsmotors verkürzt und der Ölverbrauch in der Einlaufphase des Verbrennungsmotors verringert wird.The inventive method has the essential Advantage that the production of the invention Piston ring is greatly simplified, as in one and the same Operation, namely the punching of the piston ring blank from a metal spring band, the essentially final contour the lateral surfaces is produced. The inventively provided, In cross-section beveled lateral surface has the significant advantage that the running-in behavior of the invention Piston ring is significantly improved. This leads to, that the break-in period during operation of the internal combustion engine shortened and the oil consumption in the run-in phase of the internal combustion engine is reduced.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Further developments emerge from the subclaims.
Die Mantelflächen können bspw. derart im Querschnitt abgeschrägt ausgebildet werden, dass sie parallel zueinander verlaufen, um eine möglichst gleichmäßige tribologische Wechselwirkung mit der Zylinderlauffläche zu erzielen. Die Mantelflächen können ferner derart im Querschnitt abgeschrägt ausgebildet werden, dass sie mit einer Transversalachse (T) des Metallfederbandes einen Winkel (α) von 2° bis 15°, vorzugsweise 5° bis 10°, einschließen. Diese Bemessung hat sich in Versuchen als besonders zweckmäßig und wirkungsvoll erwiesen.The For example, lateral surfaces may be such in cross section be formed beveled that they are parallel to each other run as evenly as possible Tribological interaction with the cylinder surface to achieve. The lateral surfaces can also be such be formed in cross-section bevelled that they with a transverse axis (T) of the metal spring band an angle (α) from 2 ° to 15 °, preferably 5 ° to 10 °. This sizing has changed into Try to be particularly effective and effective proved.
Zur weiteren Optimierung des tribologischen Kontakts zwischen den Mantelflächen und der Zylinderlauffläche können in einem Fertigbearbeitungsschritt die im Querschnitt abgeschrägt ausgebildeten Mantelflächen teilweise abgeflacht werden.to further optimization of the tribological contact between the lateral surfaces and the cylinder tread may be in a finishing step the cross-section beveled lateral surfaces partially flattened.
Die Mantelfläche jedes Abschnitts kann beim Ausstanzen des Metallfederbandes gerade ausgebildet werden. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht jedoch vor, dass die Mantelfläche jedes Abschnitts bogenförmig ausgebildet wird. Damit wird eine Anpassung der Kontur der Mantelfläche an die Rundung der Zylinderlauffläche zugleich mit dem Ausstanzen des Kolbenringrohlings vorgenommen, so dass der im Stand der Technik notwendige Arbeitsschritt des Lappens bzw. Schleifens der Mantelfläche wesentlich reduziert wird oder sogar ganz wegfällt. Falls eine Oberflächenfeinbearbeitung gewünscht ist, könnte ein derartiger Arbeitsgang mit deutlich reduziertem Aufwand beibehalten werden. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass bereits beim Einlaufen während des Motorbetriebs ein weiter optimierter tribologischer Kontakt zwischen den Mantelflächen der Abschnitte des erfindungsgemäßen Kolbenrings und der Zylinderlauffläche besteht, woraus ein besonders sicherer, weniger störanfälliger Motorbetrieb resultiert, da die erfindungsgemäßen Kolbenringe die ihnen zugedachten Aufgaben hinsichtlich Abdichtung und Schmierung von Beginn an besonders gut erfüllen.The lateral surface of each section can be formed straight when punching the metal spring band. A particularly advantageous development, however, provides that the lateral surface of each section is formed arcuate. Thus, an adaptation of the contour of the lateral surface is made to the rounding of the cylinder surface simultaneously with the punching of the piston ring blank, so that the necessary in the prior art operation of the flap or grinding of the lateral surface is substantially reduced or even completely eliminated. If a surface finish is desired, such an operation could be maintained with significantly reduced effort. Another advantage of this embodiment is that even during running during engine operation, a further optimized tribological contact between the lateral surfaces of the portions of the piston ring and the cylinder surface of the invention, resulting in a particularly safer, less susceptible to interference engine operation results because the inventions To the invention piston rings fulfill their intended tasks in terms of sealing and lubrication from the beginning particularly well.
Die Mantelflächen der einzelnen Abschnitte können so ausgebildet sein, dass ihr bogenförmiger Vorlauf exakt der Rundung der ihnen zugeordneten Zylinderlaufflächen entspricht. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann die Bogenform der Mantelfläche auch um bis zu ±20% von der Bogenform der Zylinderlauffläche abweichen, ohne dass die mit dieser Weiterbildung erreichbaren vorteilhaften Effekte wesentlich beeinträchtigt werden.The The lateral surfaces of the individual sections can be designed so that their arcuate flow exactly the rounding of their associated cylinder treads equivalent. However, this is not mandatory. In a Further development of the present invention, the arc shape of Lateral surface also up to ± 20% of the arch shape the cylinder surface deviate without the with this Continuing achievable beneficial effects significantly impaired become.
Der die einzelnen Abschnitte verbindende Steg kann mit Aussparungen versehen sein, um die Flexibilität des Metallfederbands zu erhöhen und das Biegen zum fertigen Kolbenring zu erleichtern. Die Aussparungen können in besonders vorteilhafter Weise mit abgerundeten Ecken gebildet werden, um die während des Motorbetriebs auftretenden Belastungen zu reduzieren und Rissbildungen zu vermeiden. Als besonders wirksam hat sich dabei eine Ausbildung abgerundeten Ecken in Form zweier unterschiedlicher, ineinander übergehender Radien R1 und R2 ergeben. Diese Form kann, wenn dies gewünscht ist, weiter optimiert werden, indem die Radien R1 und R2 so gebildet werden, dass das Verhältnis von R1 zu R2 1 zu 2 bis 1 zu 4, vorzugsweise 1 zu 3 beträgt.Of the The individual connecting bridge can with recesses Be provided with the flexibility of the metal spring band to increase and facilitate bending to the finished piston ring. The recesses can be in a particularly advantageous manner be formed with rounded corners to the while reduce engine loads and cracking to avoid. As particularly effective while training rounded corners in the form of two different, merging into each other Radii R1 and R2 result. This form can if desired is to be further optimized by forming the radii R1 and R2 be that the ratio of R1 to R2 is 1 to 2 to 1 too 4, preferably 1 to 3.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kolbenrings besteht darin, dass der Steg mit senkrecht zur Längsachse des Stegs angeordneten schlitzförmigen Aussparungen versehen wird, wodurch eine besonders hohe Flexibilität erzielt wird.A further advantageous embodiment of the invention Piston ring is that the web with perpendicular to the longitudinal axis the slot is provided slot-shaped recesses, whereby a particularly high flexibility is achieved.
Als Ausgangsmaterial für die Herstellung des erfindungsgemäßen Kolbenrings kann insbesondere ein Stahlfederband verwendet werden.When Starting material for the preparation of the inventive Piston ring can be used in particular a steel spring band.
Der erfindungsgemäße Kolbenring wird insbesondere als Ölabstreifring verwendet.Of the Piston ring according to the invention is particular used as an oil scraper ring.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in einer schematischen, nicht maßstabsgetreuen Darstellung:One Embodiment of the present invention is in Below with reference to the accompanying drawings closer explained. They show in a schematic, not to scale Presentation:
Die
Erfindungsgemäß sind
die Mantelflächen
Der
erfindungsgemäße Kolbenring
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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