DE2723930B2 - öldichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Öldichtung, bestehend aus einem Tragkörper aus einer Legierung auf Eisenbasis und einer Dichtlippe.

Derartige öldichtungen finden beispielsweise in Kreiskolben-Brennkraftmaschinen mit Schlupfeingriff zwischen einem dreieckigen Kolben und einem Gehäuse, das aus einem trochoidalen Gehäusemantel und diesen begrenzenden Seitenteilen besteht, Verwendung. In einer derartigen Kreiskolben-Brennkraftmaschine dichtet die öldichtung den Innenraum des Kolbens zu den Arbeitskammern hin ab. Zur Aufnahme der aus einem Gleitring bestehenden öldichtung sind die Stirnflächen des Kolbens mit kreisringförmigen Nuten versehen, in deren Grund die öldichtungen mit ihren Dichtlippen gegen die Innenflächen der Seitenteile andrückende Andrückfedern eingelegt sind.

Die Dichtlippen derartiger öldichtungen bestehen üblicherweise aus einem verschleißfesten Material. Aus der US-PS 34 56 626 ist eine öldichtung der eingangs angegebenen Art bekannt, deren Dichtlippe aus einer Chromauflage besteht. Da jedoch die Verwendung einer derartigen Chromauflage keine befriedigende Verschleißfestigkeit gewährleistet, hat man die öldichtung auch schon aus einem verschleißfesten Werkstoff, und zwar aus einem Gußeisen mit einem hohen Gehalt an Bor und Phosphor hergestellt. Auch eine derartige öldichtung weist keine genügende Verschleißfestigkeit auf, so daß mit derartigen Öldichtungen versehene Kreiskolben-Brennkraftmaschinen einen relativ hohen Schmierölverbrauch haben.

Aus der DE-OS 22 34 695 ist eine in die Leistennut der Kolbenecke einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine einzulegende Dichtleiste bekannt, die aus einem Basismetall besteht und deren Leistenkuppe aus einer Beschichtung einer selbstgehenden Legierung besteht.

Mit der ein älteres Recht darstellenden DE-PS 27 13 096 ist bereits eine öldichtung der eingangs angegebenen Art vorgeschlagen worden, deren Dichtlippe aus einer verschleißfesten Legierung besteht, die 3-5% Kohlenstoff, 2-10% Molybdän, 2-10% Wolfram, 5—20% Kobalt, Rest Eisen, enthält und der auch 10—50 Gew.-% eines Karbides zugesetzt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine öldichtung zu schaffen, die einerseits elastisch und andererseits genügend verschleißfest ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer öldichtung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die Dichtlippe aus einer Legierung besteht, die mehr als 5—6% Kohlenstoff, 5—20% Kobalt, 1 bis weniger als 2% Molybdän, 1 bis weniger als 2% Wolfram, Rest Eisen, enthält, in welche 10—50 Gew.-% mindestens eines der Karbide M02C, NbC, TaC und Cr₃C₂ dispergiert sind. Die Dichtlippe der erfindungsgemäßen öldichtung läßt sich aus einem Gemisch eines Pulvers der Eisenbasislegierung und eines Pulvers der zugesetzten Karbide dadurch herstellen, daß das Gemisch geschmolzen und auf dem Tragkörper der öldichtung zum Erstarren gebracht wird. Die erfindungsgemäße öldichtung besteht aus einem relativ biegeelastischen Tragkörper aus einer Legierung auf Eisenbasis, beispielsweise Gußeisen, und der hochverschleißfesten Dichtiippe. Aufgrund ihrer Elastizität vermag sich die erfindungsgemäße öldichtung der mit dieser zusammenwirkenden Fläche des Gehäuseseitenteils anzupassen, ohne diese zu beschädigen. Die verschleißfeste Dichtlippe der erfindungsgemäßen öldichtung weist eine Vickershärte von 590—900 auf. Die dispergierten Karbide sind in dem durch die Legierung gebildeten Verbundmaterial gleichmäßig verteilt. Die Härte und Korngröße der verwendeten Karbide werden so gewählt, daß sie der öldichtung eine gute Verschleiß- und Freßfestigkeit verleihen, ohne jedoch die mit dieser zusammenwirkende Fläche des Gehäuseseitenteils zu beschädigen.

Bei der für die Dichtlippe verwendeten Eisenbasislegierung ist der Kohlenstoffgehalt für die Verschleißfestigkeit entscheidend. Bei einem zu niedrigen Kohlenstoffgehalt wird eine genügende Verschleißfestigkeit nicht erzielt. Bei einem Kohlenstoffgehalt über 6 Gew.-% bildet sich Graphit, durch den die Zähigkeit und Verschleißfestigkeit herabgesetzt wird.

Es ist bekannt, daß Kobalt mit Eisen eine feste Lösung von hoher Zähigkeit bildet und für eine feste Bindung zwischen dem Grundwerkstoff und den Karbiden sorgt.

Bei einem Kobaltgehalt unter 5 Gew.-% erhält man jedoch kein befriedigendes Ergebnis, während bei einem Kobaltgehalt über 20 Gew.-% die Verschleißfestigkeit durch einen zu hohen Metallgehalt beeinträchtigt wird. Aus diesem Grunde soll der Kobaltgehalt 5—20 Gew.-% betragen. Bevorzugt wird ein Kobaltgehalt von 10-15%.

Molybdän bildet mit Kohlenstoff eine Verbindung und verbessert die Verschleißfestigkeit Bei einem Molybdän-Gehalt unter 1 Gew.-% erhält man jedoch kein befriedigendes Ergebnis. Bei zu hohen Molybdän-Gehalten nimmt die Zähigkeit ab und die Dichtung kann bei der spanenden Bearbeitung brechen.

Ebenso wie das Molybdän verbessert auch das Wolfram durch Bildung von Karbiden die Verschleißfestigkeit, jedoch kann man mit einem Wolframgehalt unter 1 Gew.-% kein befriedigendes Ergebnis erzielen.

Durch einen zu hohen Wolframgehalt wird die Zähigkeit beeinträchtigt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben worden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt die Figur einen teilweisen Schnitt durch die öldichtung.

Der in der Figur gezeigte öldichtung besitzt einen Tragkörper 1, der aus einem vorstehend angegebenen Material besteht. Der Tragkörper 1 ist mit einer Nut oder Ausnehmung 2 ausgebildet, die eine Lippe 3

enthält Wie an sich bekannt ist, wird diese Lippe 3 mit der Innenfläche eines nicht gezeigten seitlichen Gehäuseseitenteils in Gleitberührung gebracht Zur Herstellung der Lippe 3 aus dem vorstehend angegebenen Material werden Späne oder andere Teilchen aus diesem Material in die Nut 2 eingebracht und darin bis zum Schmelzen erhitzt. Nach dem Erstarren des Lippenmaterials erhält dieses durch spanende Bearbeitung die gewünschte Form.

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Beispiel

Ein Ring wurde aus Stahl S-45C gemäß der J IS-Norm mit einem Elastizitätsmodul von 21 ■ lO^kp/mm² hergestellt Der Ring hatte einen Außendurchmesser von 127 mm, einen Innendurchmesser von 117 mm und eine Höhe von 6 mm. An der Oberseite des Ringes wurde eine 3,5 mm breite und 1,0 mm tiefe Nut ausgebildet, die mit einem Gemisch aus einer Eisenbasislegierung und Karbiden in Form je eines Pulvers mit einer Korngröße von unter 150 Maschen gefüllt wurde.

Die Eisenbasislegierung enthielt 3,0 Gew.-% C, 5 Gew.-% Co, 1,0 Gew.-% Mo, 1,0 Gew.-% W, Rest Fe. Dem aus dieser Eisenbasislegierung bestehenden Pulver wurden Karbide in Form von M02C in einer Menge von 10 Gew.-% zugesetzt.

Das Gemisch wurde gemäß dem Verfahren verdichtet, das in der am 24. März 1977 eingereichten Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen P 27 13 096.7 angegeben ist, und wurde in einer nichtoxidierenden Atmosphäre 15 Min. lang auf einer Temperatur von 11 SO bis 1160°C gehalten und dadurch geschmolzen und danach zur Bildung einer Lippe an dem Ring zum Erstarren gebracht

Dann wurde der Lippe durch spanende Bearbeitung die in der Figur dargestellte Form erteilt Der so erhaltene Dichtring hatte einen Außendurchmesser von 126 mm, einen Innendurchmesser von 119 mm und eine Höhe von 5,7 mm.

Das Material der Lippe enthielt Mischkarbide (FcMo.W)^C_n mit einem Flächenanteil von 20% und insgesamt Karbide mit einem Flächenanteil von 30%. Das Material hatte eine durchschnittliche Vickershärte von 550 bis 650.

Ein Ring mit der in der Figur dargestellten Form kann als äußerer Öldichtring eines Rotationskolbenmotors verwendet werden. Man kann aber in einem ähnlichen Verfahren auch innere öldichtringe herstellen. Der in diesem Ausführungsbeispiel hergestellte innere öldichtring hatte einen Außendurchmesser von 116 mm, einen Innendurchmesser von 109 mm und eine Höhe von 5,6 mm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Öldichtung, bestehend aus einem Tragkörper aus einer Legierung auf Eisenbasis und einer Dichtlippe, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe aus einer Legierung besteht, die mehr als 5 bis 6% Kohlenstoff, 5 bis 20% Kobalt, 1 bis weniger als 2% Molybdän, 1 bis weniger als 2% Wolfram, Rest Eisen, enthält, in welche 10 bis 50Gew.-% mindestens eines der Karbide M02C, NbC, TaC und Cr₃C₂ dispergiert sind.

2. öldichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung der Dichtlippe zusätzlich bis zu 4 Gew.-% Phosphor enthält.

3. öldichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung der Dichtlippe zusätzlich bis 2a 10 Gew.-% Vanadium und/oder Chrom enthält