DE2714462A1

DE2714462A1 - Verfahren und vorrichtungen zur herstellung eines gewalzten metall- kolbenrings

Info

Publication number: DE2714462A1
Application number: DE19772714462
Authority: DE
Inventors: Donald James Mayhew; Harold Edward Mccormick; William Francis Ott; Herbert Frederick Prasse
Original assignee: Ramsey Corp
Current assignee: TRW Automotive Products Inc
Priority date: 1976-04-01
Filing date: 1977-03-31
Publication date: 1977-10-13
Also published as: IT1076616B; FR2346097A1; CA1056139A; DE2714462C2; US4085490A; ES469185A1; AU2387977A; BR7702051A; GB1558156A; JPS52129815A; AU513120B2; FR2346097B1; ES457325A1

Description

Patentanwälte ^ ^ 27 U462

Diol -Chem.

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E. Prinz - Dr. G. Hauser *■-

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8 München 60,

Ernsbergerctrasse

Trtelon (089) 8315 K) TeIe/ "5

Bank Deutsche Bank Unser Zeichen: R 929

RAMSEY CORPORATION Manchester & Weidman Roads Manchester, Missouri, USA

Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung eines gewalzten Metall-Kolbenringes

Die vorliegende Erfindung betrifft Kolbenringe für Brennkraftmaschinen, insbesondere Ölabstreifringe und ein Verfahren zu deren Herstellung. Speziell betrifft die vorliegende Erfindung einen aus Stahl gewalzten Kolben-Ölabstreifring für Brennkraftmaschinen und ein Verfahren zur Herstellung solcher Ringe. Die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt und betrifft generell Kolbenringe sow'ie ein Verfahren zu deren Herstellung.

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ölabstreifringe für Hubkolben-Brennkraftmaschinen umfassen geschlitzte, generell kreisrunde Ringe, die einen U-förmigen Querschnitt haben können. Die Ringe sind zur Aufnahme in einer in dem Kolben ausgebildeten Umfangsnut angepaßt, wobei die freien Schenkelenden des U (die Seitenwände des Ringes) einwärts zum Boden der Nut hin ausgerichtet sind, während der verbindende Zentralbereich des U (die Außenwand des Ringes) aus der Nut nach außen auf die Zylinderwand zu gerichtet ist. Der auswärtsgerichteten Außenwand sind Abstreifränder angeformt, außerdem wird der Ring durch eine Spreizfeder auswärts gedruckt, so daß die Abstreifränder mit der Zylinderwand zusammenwirken. Die Spreizfeder ist üblicherweise in der Kolbennut zwischen dem Kolbenring und dem Nutboden angeordnet, wobei sie der Innenseite des Kolbenrings anliegt und diesen nach außen drückt.

Derartige ölabstreifringe besitzen ein Paar Abstreifränder mit flachen Stirnflächen zum Zusammenwirken mit den Zylinderwänden, wobei zugleich zwischen den Abstreifrändern des Ringes Abzugsöffnungen vorgesehen sind, die den Durchgang von Rückständen bzw. von Abrieb ermöglichen, wie dies den Fachleuten bekannt ist.

Die US-Patentschrift 3 378 268 zeigt beispielsweise in Fig.l eine Ölabstreifring-Anordnung, die einen einstückigen Gußeisenring und eine damit zusammenwirkende Spreizfeder umfaßt. Die Spreizfeder liegt dabei zwischen dem Boden der Kolbennut und dem ölabstreifring und dient zum Ausspreizen des Rings in Anlage an die Zylinderwand der Maschine. Dem Gußeisenring sind Abstreifränder an der Umfangswand angeformt. Die Ränder besitzen flache, mit der Zylinderwand zusammenwirkende Abstreifflächen. Die gewünschte Form der Ringe wird dadurch hergestellt, daß zunächst ein Gußstück geeigneten Formats hergestellt und dieses Gußstück dann bis zur Erreichung der Endmaße nachbearbeitet wird. Auf dem Gebiet der Kolbenringe werden allgemein Gußstücke verwendet,

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obwohl es auch absehbar ist, daß ein Ring der gewünschten Gestalt ebenso durch einen Schmiedevorgang hergestellt werden kann.

Die Verwendung von ölabstreifringen aus Gußeisen bringt einige nachteilige Einschränkungen mit sich. Daß Maß der bei Gußeisenringen erzielbaren Härte ist durch die Möglichkeiten einer wirtschaftlichen Nachbearbeitung sehr harter Teile begrenzt." Wenn zur Härtung vorher spanabhebend bearbeiteter Teile eine Hitzebehandlung erfolgt, ist eine Teilverformung der einen sehr schmalen Querschnitt aufweisenden Ringe ein Problem. Weiterhin neigen Gußeisenringe etwas zur Beschädigung nach dem Einsetzen in die Kolbennut. Hinzu kommt, daß die üblicherweise in Verbindung mit dem ölabstreifring verwendete Spreizfeder normalerweise ebenfalls aus Stahl hergestellt ist und, da sie härter ist als der Gußeisenring, zum Verschleiß derjenigen Ringbereiche führt, mit denen sie zusammenwirkt.

Die vorangehend genannten Beschränkungen können durch die Ausbildung des ölabstreifrings aus einem Hartmetall wie einem Stahl beseitigt werden. Die Herstellung von ölabstreifringen durch Walzen eines Metall-Streifenmaterials wird in der US-Patentschrift 3 378 268 ebenfalls vorge-" schlagen. So zeigen beispielsweise die Fig. 5 und 7 einen aus einem Metallstreifen gewalzten Ölabstreifring. Es ist jedoch festzustellen, daß das Walzen des Ringes aus einem Metallstreifen auf ein geeignetes Profil und im Anschluß daran das Rollen und das Abschneiden der Ringe von dem gerollten, profilierten Streifen ein leistungsfähigeres und preiswerteres Herstellungsverfahren ist als die Verwendung spanabhebend bearbeiteter Gußteile oder Schmiedeteile.

Beim Walzen des gewünschten Profils aus einem Stahlstreifen ergeben sich jedoch gewisse Schwierigkeiten. Eine Schwierigkeit besteht darin, daß die verlangte Maß^enauigkeit des

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Ringes beim Walzvorgang nicht ohne weiteres eingehalten werden kann. Die geforderten Toleranzen der Endabmessungen der Kolbenringe und insbesondere der ölabstreifringe sind sehr klein. Die ebene Stirnfläche der Abstreifränder müssen beispielsweise sehr genau in eine ebene Abstreifanlage an die Zylinderwand gebracht werden. Das bedeutet, daß bei exakt in der Kolbennut angeordneten Ringen die ebenen Stirnflächen der Abstreifränder in einer gemeinsamen Ebene liegen müssen, die einen Zylinder bildet, der dicht an der Zylinderwand der Maschine liegt, damit eine wirksame ölabstreifung erzielt wird.

Es ist einleuchtend, daß ein großer Teil, wenn nicht sogar die gesamten Kosten- und Herstellungsvorteile, die beim Walzen profilierter Ringe aus einem Stahlstreifen erreicht werden können, wieder verloren gehen, wenn nachfolgend noch Nachbearbeitungsvorgänge erforderlich sind, damit zufriedenstellend enge Abmessungstoleranzen des Ringes sichergestellt werden können.

Andere bekannte Verfahren zum Walzen des profilierten Ringes aus einem Stahlstreifen lassen die Ausbildung der Abstreifränder mit der erwünschten ebenen Stirnfläche nicht zu,sondern schaffen eher eine abgerundete, geneigte Stirnfläche am Abstreifrand, wie dies beispielsweise die Fig. 5, 6 und 7 der vorerwähnten US-Patentschrift 3 378 268 zeigen.

Die vorangehend genannte Patentschrift zeigt außerdem einen zum Stand der Technik gehörenden Versuch zur Korrektur großer AbmesRungsunterschiede der Walzringe, die diese im Gegensatz zu den nachbearbeiteten Gußringen aufweisen. Dieser Versuch besteht in der Herstellung der Walzringe aus einem genügend dünnen und flexiblen Ausgangsmaterial, das eine Beseitigung von Abmessungsunterschieden durch eine Verformung der Ringe an der Zylinderwand durch <3ie Expansionskraft des Spreizringes zuläßt. (Siehe Fig. 1 der US-

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Patentschrift 3 378 268). Aus solch einem dünnen Ausgangsmaterial gewalzte Ringe sind jedoch Ringen aus steiferem Ausgangsmaterial hinsichtlich der Ring-Positionsstabilität und hinsichtlich der Ölabstreifeigenschaften unterlegen.

Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, diese und andere Unzulänglichkeiten der bekannten Lösungen zu beseitigen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung gewalzter metallener Kolbenringe, insbesondere zur Herstellung gewalzter metallener Kolben-ölabstreifringe, bei dem die hergestellten Ringe nur eng bemessene Dimensionsabweichungen haben. Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines gewalzten Ringes in formhaltender Ausführung, der im Vergleich zu der Ausführung nach der US-Patentschrift 3 378 268 aus einem verhältnismäßig schweren Ausgangsmaterial hergestellt ist und dadurch die erwünschte Steifigkeit sowie eine verbesserte Abstreifwirkung erhält.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Walzen von Metallstreifen, mit dem aus einem im wesentlichen flachen Ausgangsstreifen wie einem Stahlstreifen ein Streifen mit U-förmigem Querschnitt und vorzugsweise mit ebenen Stirnseiten ausgebildeten Abstreifrändern herstellbar ist, wobei der Streifen zur Bildung von Kolbenringen, insbesondere zur Bildung von Kolbenölabstreifringen gewickelt und zugeschnitten wird.

Die Erfindung schafft einen Kolbenring aus gewalztem Metall, vorzugsweise Stahl, mit einem im wesentlichen U-förmigen Querschnitt, in den in der Außenwand wenigstens ein Abstreifrand durch eine Wand faltungeingeformt ist, die wenigstens teilweise in sich selbst geschlossen ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Abstreifränder

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mit einer ebenen Stirnfläche versehen. Dabei sind vorteilhaft zwei solcher Abstreifränder vorgesehen, die über den Umfang der Ringaußenwand verlaufen, wobei zwischen den Abstreifrändern zugleich Abzugslöcher in dem Ring ausgebildet sind. Der U-förmige Querschnitt ist durch eine zentral angeordnete Außenwand und von dieser auf der Ringinnensei·- te vorstehende entgegengesetzte Seitenwände gebildet.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die aufeinanderfolgende Einführung eines langgestreckten Metallstreifens gewählter Abmessungen in eine Reihe von profilierten Formwalzensätze vor, wobei zwischen den Walzen eines Satzes Metall-Bearbeitungszwischenräume gebildet sind. Der Streifen kann einen Mittelteil aufweisen, der durch zwei sich längs erstreckende Randbei'eiche begrenzt ist. Der Metallstreifen, beispielsweise der Stahlstreifen, wird aufeinanderfolgend durch die Reihe der profilierten Walzen und durch die zwischen diesen ausgebildeten Metall-Bearbeitungszwischenräumen hindurchgeführt. Diese dienen zur Biegung des Streifens in eine querprofilierte Querschnittsform durch die Begrenzung der beiden Randbereiche des Streifens durch deren beidseitige Anlage zwischen gegenüberliegenden Formwalzen und der Querumbiegung der beiden Randbereiche um eine Längsachse zur Ausbildung eines im wesentlichen U-förmigen Streifenprofils, während anfänglich eine Verlagerung des mittleren Streifenbereichs in einen für diesen Zweck vorgesehenen Freiraum zwischen den Walzen erfolgt, um Abweichungen der Streifenabmessungen ohne Kaltfließverformung oder eine anderweitige Verformung der Randbereiche auszugleichen. Zusätzlich wird der Mittelbereich zur Bildung wenigstens einer (vorzugsweise zweier) längsverlaufenden Falte in Längsrichtung gefaltet. Die Falten sind wenigstens teilweise in sich selbst geschlossen, so daß vom Mittelteil des Streifens geschichtete Ränder stehen.

Nach der anfänglichen Formung des U-förmigen Querschnitts-

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profils wird der Streifen durch einen extruderartigen Arbeitsraum zwischen zwei gegenüberliegende Formwalzen hindurchgeführt, in denen er einem Druck ausgesetzt wird, der* eine Preßwirkung auf das Metall ausübt, durch die der Querschnitt des Streifens etwas verringert und auf die endgültigen Querschnittsabmessungen gebracht wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Falten so ausgebildet, daß die fertigen Ränder ebene Abstreifflächen aufweisen.

Der fertiggestellte profilierte Streifen wird dann zur Ausbildung von Abzugsöffnungen gelocht und dann zu einer spiralförmigen Wendel gerollt, so daß ein fortlaufend gewendelter Streifensatz entsteht. Die Wendel können zur Lagerung und zur Weiterbehandlung auf jede gewünschte Länge zugeschnitten werden. Die Abstreifränder bzw. die die Abstreifränder einschließende Außenfläche des Ringes kann mit einem verschleißfesten überzug wie beispielsweise mit einem Chrom-Überzug oder mit einem Molybdän-Überzug versehen werden. Der gewendelte Streifen wird dann in Längsrichtung so zerschnitten, daß eine Vielzahl im wesentlicher kreisrunder, geschlitzter Ringe gebildet wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsformen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht des Kopfteils eines Kolbens einer Brennkraftmaschine mit ausgebildeten Umfangsnuten und darin angeordneten Kolbenringen einschließlich eines erfindungsgemäß ausgebildeten ölabstreifringes,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung entsprechend

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der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine schaubildliche Teildarstellung eines Aufbaus eines erfindungsgemäß ausgebildeten Ölabstreifringes zusammen mit einer Spreizfeder,

Fig. H eine vergrößerte Querschnittsdarstellung entsprechend der Linie ¹I-¹* der Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht der in Fig. 3 dargestellten Anordnung,

Fig. 6 einen schematischen Ablaufplan eines Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kolbenringe,

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht der Walzform-Vcrrichtung zur Ausführung der schematisch in Fig. 6 dargestellten Walzformschritte,

Fig. 8 eine schaubildliche Darstellung eines Teils eines zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kolbenringe gebräuchlichen Metallstreifens,

Fig. 9 eine Stirnansicht eines Walzgerüstes der in Fig. 7 -■ dargestellten Walzanlage,

Fig. 10 eine geschnitte Stirnansicht des in Fig. 8 dargestellten Metallstreifens,

Fig.1OA Teilendansichten mit Darstellung der Folge der er- - 1OG findungsgemäßen Walzformschritte,

Fig. 11 eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kolbenringes,

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Fig. 12 eine Seitenansicht des in Fig. 11 dargestellten Ringes,

Fig. 13 eine vergrößerte Schnittdarstellung entsprechend der Linie 13-13 in Fig. 11 zusammen mit einer an dem Ring angreifenden Spreizfeder,

Fig. 1*J . einen vergrößerten Teilschnitt entsprechend der Line IJl-14 der Fig. 11 und

Fig. 15 eine der Fig. 13 entsprechende Darstellung mit einer abweichend ausgebildeten Spreizfeder.

Die Fjg. 1 zeigt einen Teil eines Kolbens 10, der eine Mehrzahl von über den Umfang verlaufende Ringnuten 12, l^l\ und l6 aufweist, wobei in der Ringnut 16 eine erfindungsgemäße Ölabstreifring-Anordnung 18 untergebracht ist. In den Umfangsnuten 12, I^ sind die Kolbendichtringe 20 bzw. 22 untergebracht. Der Kolben 10 ist in dem Zylinder 23 einer Brennkraftmaschine angeordnet, wobei der Zylinder 23 die Zylinderwandfläche 25 aufweist.

In den Fig. 3, ^ und 5 ist der generell mit 2k bezeichnete erfindungsgemäße Kolbenring mit einer Spreizfeder 26 vereinigt. Der Ölabstreifring ?J\ besitzt, wie am besten die Fig. 3, ^ und 5 erkennen lassen, generell einen kreisförmigen, geschlitzten Ringaufbau und ist im Querschnitt (Fig. k) im wesentlichen U-förmig. Voti dem am weitesten oben und dem am weitesten unten liegenden Bereich der Außenuinfangawand 30 des Ringes 24 .steht ein Paar gegenüberliegender Seitonwände ?8a, 23b, einwärts.

Von der Außen- oder Zwischenwand 30 steht ein ['aar Abstreifrä'rider 32a, ;>2b auf der- Außenseite des ölabstre L fr inges 2'l vor. Die Anstr-ei fräridv-r ⁷2:t , ;'2b br sitzen jowoil.-; ei.no obenc Abotreif ¹I'] ;"che V\;\, 3'ü·, die von dein Ring aus.wart.sgei'iclitet lit:gt und sichi iibor dvn Ringumfaiu' ei'streckt. Iw.uie

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Abstreifränder 32a, 32b besitzen verschleißfeste Überzüge 36a bzw. 36b. Die verschleißharten Überzüge 36a, 36b erhöhen die Verschleißfestigkeit der Abstreifflächen 3^a und 3^Jlb, die mit der Zylinderwand 26 zusammenwirken, sie können jedes geeignete Hartbelagmaterial \vie Chrom oder Molybdän umfassen, wobei diese beiden Materialien nur zwei Möglichkeiten von vielen bilden. Die Überzüge können durch Beschichtung in einem elektrischen Bad, durch ein Plasma-Plating -Verfahren mit einer Plasma-Spritzpistole oder durch andere geeignete Einrichtungen aufgebracht werden. Auf Grund des verwendeten Auftragsverfahrens erstreckt sich der Überzug 36a, 36b gewöhnlich über die Abstreif flächen 3'la, 3'lb hinaus auf andere Bereiche der Umfangswand 30. Es versteht sich, daß eine solche Hartmaterial-Beschichtung der Abstreifflächen nicht immer erforderlich ist.

Die Spreizfeder 26 legt sich dem Ölabstreifring 2H auf dessen Innenseite an. Wie a:n besten die Fig. 1 und 2 erkennen lassen,, ist die Spreizfeder 26 etwas zwischen dem Ölabstreifring 2k und dem Boden l6c der umlaufenden Ölabstreifnut 16 (Fig. 2) zusammengedrückt, so daß sie den Ölabstreifring 2'I während der Arbeit nach außen drückt und die ebenen Flächen der Abstreifränder 32a, 32b in abstreifende, gleitende Berührung mit der Zylinderwand 25 des Maschinenzylinciers 23 bringt. Die Schenkel 28a, 28b können, ausgehend von der Wand 30, mit einer geringen Auswärtsöffnung geneigt sein. Eine geringe Auswärtsöffnung kann die Abdichtung mit den oberen bzw. unteren Flächen l6a, l6b der Nut Ib verbessern. Eine Einwärtsneigung (eine Neigung der Schenkel 28a, 28b aufeinander zu) ist normalerweise nicht erwünscht.

Wie am besten die Fig. ¹I erkennen läßt, ist der 'O] abslro Lfring ?k nur; einem einzelnen !Metnllr/r. reiiVn hergestellt, beispie 1 sue j .".ι: <■ i rii/ΓΓι f ! aclicn , im wesentlichi-p. bandförmigen St ahlausgangsiiKti^M· i;: i , wie es in FJg. 8 dargestellt ist. Vorzugsweise wird <i;äu i ein 10[jO-Kohlenstof f stahl -Ausgangs-

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material (US-Norm) verwendet, das zur Verformbarkeit geglüht ist. Nach Ausführung der verschiedenen Walzform- und anderen Schritte, die nachfolgend noch im einzelnen beschrieben werden, erhält der gewalzte, gebogene und von einem Streifen wie dem in Fig. 8 geschnitte Kolbenring beispielsweise die in den Fig. 3 bis 5 dargestellte Form. Die Seitenwände 28a, 28b sind aus den jeweils in Längsrichtung verlaufenden Randbereichen des Streifens hergestellt, während die Außenwand 30 aus dem längsverlaufenden Hittelbereich des Streifens ausgebildet ist, wobei die Abstreifränder 32a, 32b durch in dem längsverlaufenden Mittelbereich hergestellte Falten gebildet sind, wie dies nachfolgend noch genauer beschrieben wird. Wie am besten die Fig. ^J zeigt, sind die Falten, die die Abstreifränder 32a, 32b bilden, in sich geschlossen, so daß sie im wesentlichen steife, feste, mehrschichte Ränder 32a, 32b bilden. Mit "mehrschichtig" ist gemeint, daß die gesamte Wanddicke (gemessen parallel zur Außenwand 30) aus einer tatsächlich doppelten Schicht der Ausgangsstreifendicke über wenigstens einen Bereich der Tiefe gebildet ist, um die die Ränder 32a, 32b von der Basis 31 der Außenwand 30 abstehen. Die von der Mitte entfernten Enden der Abstreifränder 32a, 32b, d.h. die von der Basis 31 der Außenwand 30 entfernt liegenden Enden, umfassen die Faltscheitelbereiche 38a, 38b, während der verbleibende Teil der Abstreifränder 32a, 32b die mit 39a, 39b bezeichneten Anlageflächen aufweist, die in die Außenwand 30 hinein und durch diese hindurch verlaufen. Die Flächen 39a, 39b liegen über nahezu die gesamte Länge, d.h. wenigstens über den Hauptteil der Länge dicht aneinander.

Zwischen den Abstreifränder 32a, 32b ist eine Mehrzahl von Abzugsöffnungen ^O in dem Ölabstreifring 2k über den Ringumfang verteilt angeordnet (Fig. 1). Die Seitenwände 28a, 28b besitzen jeweils die Randflächen 33a, 33b. Die Außen-

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wand 30 besitzt eine Innenfläche 35.

Die Spreizfeder 26 umfaßt (Fig. 3) eine durchbrochen profilierte Feder des sich über den Umfang ausdehnenden Ringbandfedertyps, die dem Boden 16c der ölabstreifnut 16 nicht aufsitzt. Die Spreizfeder 26 ist aus den Umfangsrichtung im Abstand liegenden bogenförmigen Segmenten 4la zusammengesetzt, die in zwei parallel verlaufenden Reihen angeordnet sind, wobei die Segmente einer Reihe gegenüber den Segmenten der anderen Reihe versetzt sind. Jedes Segment einer
Reihe ist durch einen abstehenden Finger 6l mit einem Segment der anderen Reihe und durch an deren Finger 41 mit dem benachbarten Segment der anderen Reihe verbunden. Die Außenumfangsränder der bogenförmigen Segmente 4 la wirken mit der Innenfläche 35 des Ringes 24 zusammen, belasten diese während des Gebrauchs mit einer Druckkraft und drücken dadurch den Kolbenring 24 in Abstreifberührung an die Zylinderwand 25 an (Fig. 2 und 4). Die Fig. 4 läßt am besten erkennen,
daß die obersten und die untersten Bereiche der Segmente 4la angefast sind, damit die Verschleißwirkung auf den Ring 24 verringert wird.

Es versteht sich, daß auch alle anderen geeigneten Spreizfedertypen Verwendung finden können, so beispielsweise Ringbandfedern mit von der Darstellung abweichender Form, v/endelartige Spreizfedern usw. Die Ringe 28 können dabei beispielsweise axial vorstehende Bereiche aufweisen, die jeweils mit den Randflächen 33a, 33b des Ringes 24 zusammenwirken. Für den Fachmann ist es darüberhinaus naheliegend, den Ringspalt 44 und die Spreizanordnung 18, wie sie in Fig. 5 dargestellt sind, beim Eindrücken in die vorgesehene Lage innerhalb der Nut 16 auf einen wesentlich kleineren
Schlitz 44' zu verengen,.wie dies in Fig. 1 erkennbar ist.

Die ebenen Abstreifflächen 34a, 34b und ihre jeWeils zugehörigen, ebenen verschleißfesten Überzüge 36a, 36b bilden

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eine ölabstreiffläche mit ausgezeichneten Eigenschaften zum Abstreifen des Öls von der Fläche 26 des Zylinders 24. Die ebene Fläche stellt einen deutlichen Vorteil gegenüber den bisher bekannten gewalzten Stahl-ölabstreifringen dar, die eine abgerundete Kontakt fläche zur Anlage an die Zylinderwand 26 aufwiesen. Die ebenen Flächen schaffen durch die Abstreifränder 37a, 37a' und 37b, 37b¹ messerartige Ränder für das Abstreifen des Öls von der Zylinderoberfläche und der Wegführung vor dem bewegten Kolbenring.

Die Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm eines typischen Verfahrensablaufs bei der Herstellung erfindungsgemäßer Kolbenringe. Dabei wird zunächst ein Metallstreifen 50 einer durch den Block 1 gekennzeichneten Walzform-Behandlung zugeführt. Die Walzverformung kann in der in Fig. 7 schematisch dargestellten Weise erfolgen. Während des Walzformvorgangs wird der Metallstreifen in einen Profilstreifen mit angeformten Abstreif rändern umgeformt, aus dein die erfindungsgemäßen Kolbenringe hergestellt sind. Nach der Walzformung wird der Profilstreifen dann einer Lochung oder einer anderen geeigneten Bearbeitung unterzogen, wie sie durch Block 2 gekennzeichnet ist und bei der geeignete Abzugsöffnungen in den Streifen eingeformt bzw. eingestanzt werden. Vide Block 3 in Fig. 6 zeigt, kann diesem Arbeitsschritt eine geeignete Wärmebehandlung sowie eine Ziehbearbeitung zur Härtung des Bandmaterials nachfolgen. Diese Behandlung kann in bekannter Weise durch die Durchführung des Bandmaterials durch Induktiorisheizspulen, Sprühabschreckvorrichtungen und ftandzugvorrichtungen erfolgen. Nach der durch Block 3 gekennzeichneten Wärmebehandlung v/ird das Profi !material einem Wickel Vorgang unterzogen, bei dem das gesainte Band zur Bildung eines durchgehend gebogenen Materialstreifens durchgehend verformt wird. Diese Verformung kann in jeder geeigneten Weise erfolgen, v/obei das Band gev/öhnlich um einen Dorn gewickelt und warmverformt wird, bis es eine bleibende Verformung um den Dorn angenommen hat. Diese Behandlung ist

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durch den mit "Wickeln und Verformen" bezeichneten Block 4 in Fig. 6 dargestellt. Die Wickel oder Wendel werden dann bei dem nachfolgenden, mit Block 5 dargestellten Trennschritt auf eine geeignete Länge zugeschnitten. Die auf die geeignete Windungslänge zugeschnittenen Ringe werden dann einer Oberflächenendbearbeitung unterzogen. Dieser Verfahrensschritt kann ebenfalls jede geeignete Bearbeitung umfassen wie beispielsweise eine Phosphatbehandlung des ringförmig gebogenen Metalls zur Schaffung einer geeigneten Metalloberfläche und den wahlweisen Auftrag eines harten, verschleißfesten Oberflächenmaterials auf den Ring und zwar wenigstens auf die Ringaußenwand, die Abstreifränder oder die Stirnflächen der Abs c ve. if ränder . Als verschleißfeste Schicht kommt ein Chromüberzug., ein Molybdänüberzug, ein Überzug aus einer Molybdänlegierung oder auch jeder andere geeignete Überzug in Frage, der durch ein zweckmäßiges Verfahren wie ein galvanisches überzugsverfahren, ein Plasma-Spritzüberzugsverfahren oder ein Flammspritzverfahren usw. aufbringbar ist. Der Oberflächenendbehandlungsschritt ist generell durch den Block 6 in Fig. 6 dargestellt. Nach Abschluß der Oberflächenendbehandlung v/erden die zugeschnittenen Wendel in Längsrichtung, d.h. in Längsrichtung in Bezug auf die Wendelung aufgeteilt und dadurch geschlitzte Einzelringe gebildet. Dies ist durch den Block 7 in Fig. 6 dargestellt. Es versteht sich, daß die Folge der einzelnen in Fig. 6 dargestellten Verfahrens schritte abgeändert werden kann, wie beispielsweise durch die Abziehung des Ausgangsmaterials an jeder geeigneten Stelle des Verfahrens und deren Überführung .In einen Speicher sowie die spätere Wiedereinführung des Materials in das Verfahren.

Die Fig. 7 zeigt schomatisch eine Walzanlage, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen gewalzten Metall-Kolbenringe¹ brauchbar ist. Dabei wird eine Rolle 46 eines Metallstreifens 50 in der durch den Pft.·.11 kQ in Fig. 7 gek/Minzeichne-

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ten Richtung abgewickelt und durch eine Reihe von Walzgerüsten 60, 70, 80, 90 100, 110 und 120 geführt.

Die Fig. 8 zeigt schaubildlich einen teilweise weggebrochenen Abschnitt eines Metallstreifens 50, wobei erkennbar ist, daß dieser im wesentlichen eben und bandförmig is-t, wobei eine Hauptoberfläche 51 und eine in entgegengesetzte Richtung weisende Hauptfläche 52 vorhanden sind, die durch in Längsrichtung verlaufende Ränder 53, 5^₅ begrenzt sind. Die auf dem Streifen 50 in Fig. 8 eingetragenen gestrichelten Linien A, B lassen die Randabschnitte 50a und 50a' des Streifens 50 sowie den Mittelbereich 50b erkennen. Die Randbereiche 50a und 50a' sind gleich breit bemessen und bilden längsverlaufende, jeweils einem der Ränder 53 bzw. 5^ benachbarte Segmente des Streifens 50. Der Mittelbereich 50b zeigt den längsverlaufenden Abschnitt an, der zwischen den Endabschnitten 50a und 50a' liegt. Die Aufteilung des Streifens 50 in längsverlaufende Endabschnitte und einen Mittelabschnitt ist zur Erleichterung der Beschreibung vorgenommen worden. Aus den Seitenabschnitten 50a und 50a' werden generell die Seitenwände 28a und 28b des Ölabstreifringes 2k gebildet, während die Außenwand 30 (einschl. der daraus gefalteten Abstreifränder 32a und 32b) aus dem Mittelabschnitt 50 b hergestellt wird. Es versteht sich jedoch, daß diejenigen Abschnitte des Streifens 50, die hier als "Randabschnitte" bezeichnet sind,· nicht notwendigerweise genau mit den Seitenwänden 28a, 28b zusammenfallen müssen, da die zwischen gegenüberliegenden Walzen in den Anfangsstadien der Walzverformung eingeschlossenen Randabschnitte etwas größer oder etwas kleiner sein können als derjenige Teil des Streifens 50, der nachfolgend zur Bildung der Seitenwände 28a, 28b umgebogen wird.

In Fig. 7 ist eine Reihe von 7 Walzgerüsten dargestellt, durch die der Metallstreifen 50 hindurchgeführt>" wird. Bei

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der dargestellten Ausführungsform weisen die ersten sechs Walzformgerüste 60, 70, 80, 90, 100 und 110 jeweils einen Satz aus zwei vertikal gegenüberliegenden Formwalzen auf. die so profiliert sind, daß sie im tangentialen Kontaktbereich der beiden Rollen einen Metallbearbeitungsraum zwischen sich bilden. Das siebente und letzte Walzformgerüst 120 weist sowohl horizontal zueinanderliegende Walzen als auch vertikal zueinanderliegende Walzen auf, die alle zur Bildung eines Metallbearbeitungsraums zwischen ihren Kontaktbereichen zusammenwirken.

Die Fig. 9 zeigt eine Stirnansicht entsprechend der Linie IX-IX des typischen Aufbaus auch der anderen Walzformgerüste, mit der Ausnahme, daß bei dem hier gezeigten Walzformgerüst 120 sowohl horizontale als auch vertikale Formwalzen vorgesehen sind.

Das in Fig. 9 dargestellte Formwalzgerüst 120 umfaßt einen Formwalzgerüst-Basisteil 122 mit einem Paar gegenüberliegender Säulen 123a und 123b, von denen obere Lagerträger 12^a, 12^b und untere Lagerträger 125a, 125b vorstehen. In den Lagerträgern 12¹Ja, 12^b und 125a, 125b sind eine vertikal obenliegende Walze 126 und eine vertikal untenliegende Walze 127 gelagert. Die horizontalen Formwalzen 128a, 128b sind jeweils in den Lagerträgern 12^a, 125a und 12¹Ib und 125b gelagert. Die Walzen sind auf (nicht mit Bezugszeichen versehenen) Lagerachsen geordnet. Das Walzgerüst 120 ist durch Befestigungsbolzen 131 auf dem Tragfundament 130 befestigt.

Die Walzformgerüste 60, 70, 80, 90, 100 und 110 entsprechen im wesentlichen dem Walzformgerüst 120, mit der Ausnahme, daß sie lediglich ein Paar vertikal zueinander angeordnete Walzen und keine horizontal zueinander angeordnete Walzen aufweisen.

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Die Walzform 60 umfaßt demgemäß einen Walz formträger 62 mit aufrechstehenden Säulen 63a und 63b. Die vertikale Kopfwalze 66 und die vertikale Bodenwalze 67 sind zwi- ' sehen den Säulen 63a und 63b gelagert. Dabei sind gleichbleibende Teile der anderen Walzen mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Drehrichtung der Kopfwalze und die Drehrichtung der Bodenv/alze sind durch die ihnen jeweils zugeordneten gekrümmten Pfeile gekennzeichnet. In jedem Fall ist die in Fig. 7 im Vordergrund dargestellte Säule (die mit dem Kennzeichenzusatz "a" bezeichnete) teilweise weggebrochen, damit die vertikale Kopfwalze und die vertikale Bodenwalze (vertikale und horizontale Walzen nur im Fall des Walzformträgers 120) besser sichtbar sind.

Die Fig. 10 zeigt einen Querschnitt des Streifens 50 entsprechend der Linie X-X in Fig. 8, wie er vor dem Eintritt in das Walzformgerüst 60 erscheint.

Der vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus 1050- oder aus 1090-Stahl (US-Norm) bestehende Metallstreifen 50 ist ein im wesentlichen flacher bandförmiger Streifen, der einen breiten, dünnen rechteckigen Querschnitt mit einer ersten Hauptfläche 51 und einer zweiten Hauptfläche 52 sowie den Rändern 53 und 5¹* hat.

Die Fig. 1OA bis 1OB zeigen nacheinander Teilstirnansichten der Walzformgerüste 60, 70, 80, 90, 100, 110 und 120, wobei die verschiedenen Walzschritte erkennbar sind, denen der Streifen 50 unterworfen wird. Nach dem Eintritt in das erste Walzformgerüst 60 werden die Bereiche des Streifens 50, die mehr oder weniger den Randabschnitten 50a, 50a' entsprechen, zwischen der vertikalen Kopfwalze 66 und der vertikalen Bodenwalze 67, speziell in dem Arbeitszwischenraum 50.1 zv/ischen diesen Walzen eingeschlossen·. Der Arbeitsraum 50.1 ist zwischen den Flächen 66a, 66b und 66c

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der Kopfwalze 66 und der bogenförmigen Fläche 67b sowie den Flächenabschnitten 67a und 67c der Bodenwa]ze 67 gebildet. Die Ränder 53 und 5^ des Streifens 50 (Fig. 10)· liegen den Abschnitten der Flächen 67a und 67c an, die im Bereich der Winkelfläche 67b der Bodenwalze 67 (Fig. 10A) liegen. Es ist festzustellen, daß die Randbereiche 50a und 50a¹ des Streifens 50 zwischen der Fläche 66a und dem linken Segment (entsprechend der Darstellung in Fig. 10A) der Fläche ^7b bzw. im Falle des Randbereiches 50a' zwischen dem rechten Bereich der Fläche 66c (entsprechend der Darstellung in Fig. 10A) und dem rechten Bereich der bogenförmigen Fläche 67b eingeschlossen sind. Die Bereiche der in den Randbereichen 50a bzw. 50a' liegenden Hauptflächenabschnitte 1 und 2 stehen in Walzberührung mit den angezeigten Bereichen der Kopfwalze 66 bzw. der Bodenwalze 67·

Im Gegensatz dazu liegt der Mittelbereich 50b des Streifens 50 in dem Metallbearbeitungszwischenraum 50.1 in einem Bereich, der einen Freiraum F aufweist, der zwischen den Flächen des Metallstreifens 50 und den benachbarten Bereichen der Flächen 67b (des zentralen Abschnittes diener Fläche) und 66b sowie Teilen von 66a und 66c der benachbarten Fläche 66b liegen. Dieser Freiraum ist insofern wichtig, als er eine Verformung des Metallstreifens 51 nach oben oder nach unter erlaubt, wie sie durch die strichpunktierten Linien in Fig. 10Λ dargestellt ist, damit mögliche Abmessungsunterschiede des Streifens 51 ausgeglichen werden können, ohne daß dadurch die Randabschnitte 50a, 50a' verformt werden. Dadurch wird die Kaltfließverformung des Metallstreifens 51 auf die Bildung der Falten in dem Zentralbereich 50b beschränkt und die Härtungsarbeit der Randabschnitte 50a, 50a' des Streifens 51 vermieden. Der Streifen 51 wird in der Walzform 60 in eine flache U-Form gebracht (bei der in Fig. 10a dargestellten Ausführung in eine umgekehrte U-Form). Der erfindungsgemäß verwendete Metallstrei-

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fen kann durch Biegebeanspruchung und jede ergänzende Wärmebehandlung eine Dauerverformung erfahren und behalten . (Posten 3 in Fig. 6). Nach dem Austritt aus dem Metallbearbeitungszwischenraum 50.1 hat der Streifen 50 dessen Profil erhalten, das mit 50.1 in Fig. 1OA bezeichnet ist.

Es ist in Fig. 1OA festzustellen, daß jeder der Randabschnitte 50a, 50a', der mit der ersten bzw. der zweiten Hauptfläche in Walzberührung mit Bereichen der Kopfwalze 66 und der Bodenwalze 67 steht, jeweils etwa 1/6 der gesamten Breite des Streifens 50 zwischen den Rändern 53 und 5¹I hat.

Die Fig. 1OB zeigt den Streifen 50 in dem Arbeitszwischenraum 50.2 zwischen der Kopfwalze 76 und der Bodenwalze 77· Die Kopfwalze 76 besitzt ein "sägezahnartiges" Profil mit einer Reihe von Flächen 76a, 76b, 76c, 76d, 76e, 76f, 76g, 76h und 76i. Die Bodenwalze 77 besitzt ein gleichartiges "sägezahnförmiges" Profil mit den Flächen 77a, 77b, 77c, 77d, 77e, 77f, 77g, 77h, 77i, 77j und 77k. Der zwischen den Flächen 76a, 77a und 77b eingeschlossene Abschnitt des Streifens 51 entspricht demjenigen Abschnitt, der zwischen der links liegenden Fläche von 66a, 67a und 67b in Fig. 10 umschlossen ist. In gleicher Weise liegt der Randabschnitt 50a¹ in Fig. 1OB in dem durch die Flächen 76i, 77k und 77j gebildeten Bereich. Die Flächen 76b und 76c sowie die komplementären Flächen 77c und 77d wirken zur Vorformung einer Falte in dem Zentralbereich 50b zusammen. Eine gleichartige Falte wird zwischen den Flächen 76f, 76g und deren Komplementärflächen 77g und 77h eingeleitet. Beim Verlassen des Walzgerüstes 70 besitzt der Streifen 50 die Form des Walzzwischenraumes 50.2. wie er in Fig. 7 mit 50.2 gekennzeichnet ist.

Fig. IOC zeigt den Bearbeitungszwischenraum 50:3, der zwischen der Kopfwalze 86 und der Bodenwalze 87 der Walzform

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^L ' ^ *♦ ^ 6 2

80 gebildet ist. Dabei ist eine Weiterbildung der Falten und das Vorhandensein von durch die Buchstaben F gekennzeichneten Freiräumen klar erkennbar, durch die weitere Dimensionsveränderungen des Streifens erfolgen, wobei zwar der Mittelbereich 50b des Streifens 50, nicht^ jedoch die Randabschnitte 50a, 50a' kaltverformt werden. Der Bearbeitungszwischenraum 50.3 erhält eine "sägezahnförmige" Gestalt durch das komplimentäre Zusammenwirken der Flächen 86a bis 86i einerseits und der Flächen 87a bis 87k andererseits .

Die B¹Ig. IOD zeigt den nächsten Bearbeitungsschritt der Bearbeitungsfolge, wobei die Bereiche des Streifens 50 klar erkennbar sind, die die Seitenwände 28a, 28b bilden und die entsprechend bezeichnet sind. In gleicher Weise sind die entstehenden Abstreifränder in dieser Fig. mit den Bezugszeichen 32a und 32b gekennzeichnet. Die Flächen 96a bis 96m sowie die Komplimentärflachen 97a bis 97g bilden den Bearbeitungszwischenraum 50.4 zwischen sich. Es ist dabei darauf hinzuweisen, daß zwischen den zur Bildung der Falten 32a und 32b dienenden Verformungen noch die Öffnungen B bestehen.

In der Fig. 1OE ist der Bearbeitungszwischenraum 50.5 zwischen der Kopfwalze IO6 und der Bodenwalze 107 so ausgebildet, daß die Seitenwände 28a, 28b' eine Position erhalten, in der sie im wesentlichen im rechten V/inkel zu der Außenwand 30 stehen. Wie schon zuvor, werden durch den faltungsartigen Vorgang in dem im anfänglichen Mittelbereich des Streifens 50 entsprechenden Teil jegliche Abmessungsunterschiede des Ausgangsmaterials aufgenommen, ohne daß dabei die Randbereiche bzw. die Seitenwände 28a, 28b einer Bearbeitung unterzogen werden. Die Flächen IO6 a bis 106k und die Komplementärflächen 107a bis 107g erzeugen ein den Bearbeitungsraum 50.5 bildendes geeignetes Profil.

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In der in Fig. 1OF dargestellten Walzform werden die Falten des Abstreifrandes 32a zwischen den Flächen Il6c,ll6d und Il6e und die Falten des Abstreifrandes 32b zwischen den Flächen Il6h und Il6i geschlossen. Alle diese Flächen arbeiten mit der gegenüberliegenden Fläche 117c zusammen und drücken dabei die Falten 32a, 32b in Anlage aneinander, derart, daß sie wenigstens über einen wesentlichen Längenbereich geschlossen aneinanderliegen, wie er durch die Linie 39a und 39b in Fig. ^l\ dargestellt ist.

Die Fig. 1OG zeigt das letzte Walzgerüst 120 mit der oberen Vertikalwalze 126 und der unteren Vertikalwalze 127 sowie mit der (entsprechend der Zeichnungsdarstellungen) linken Horizontalwalze 128b und der rechten Horizontalwalze 128a.

Die profilierten Flächen 126a, 126b (oder wenigstens deren unterste Bereiche) und der unterste Bereich der Fläche 126c wirken mit den Flächen 128a', 128a'' und 128a"', den Flächen 128b', 128b¹' und 128b'" sowie mit den Walzenflächen 127a, 127b, 127c, 127d und 127e zusammen, wodurch sie den Metallbearbeitungsraum 50.7 bilden, in dem der Streifen eingeschlossen ist. Der Metallbearbeitungsraum 50.7 ist generell etwas kleiner bemessen als das Profil des Streifens 50.6', das das Walzgerüst 110 verläßt und in das Walzgerüst 120 eintritt, so daß der Bearbeitungsraum 50.7 eine extrudeartige Wirkung ausübt, durch die das Profil auf etwas kleinere Endabmessungen "zusammengedrückt" bzw. extrudiert wird. Dadurch wird sichergestellt, daß das fertige, aus dem Streifen gebildete Profil genau die Abmessungen des Bearbeitungszwischenraumes 50.7 erreicht, der durch die verschiedenen Flächen der Walzen 126, 127, 128a und 128b gebildet ist. Auf diese Weise ergibt sich die einzige Toleranzänderung an dem das Walzgerüst 120 verlassenden Streifen 50 durch die verschleißbedingten Veränderungen der Walzen 126, 127, 128a und 128b, die naturgemäß durch

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einen Austausch, eine Reparatur oder eine Nachstellung der Walzen ausgeglichen werden kann.

Die Form der profilierten Flächen, z.B. der Flächen 126a und 126e in Fig. 1OG ist derart gewählt, daß die Ringe eine ebene Abstreiffläche erhalten. Das Schließen der Falten aufeinander über den größten Teil der Ge samt abmessung, wenigstens über einen wesentlichen Anteil der Gesamtabmessung führt zur Bildung eines geschichteten, festen Randes, der den Abstreifringen eine bauliche Festigkeit und Steifigkeit verleiht. Die mit dem vorangehend beschriebenen Walzverfahren erreichbare Dimensionsgenauigkeit stellt sicher, daß die ebenen Abstrei/flächen 3^a und J>kh genau gegenüber den Seitenwänden 28a und 28b ausgerichtet sind, so daß sie in der gleichen Ebene liegen und mit der Fläche 26a der Zylinderwand zusammenfallen, innerhalb der sie Verwendung finden.

Nach dem Verlassen des Walzgerüstes 120, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, können in den Streifen im erforderlichen Umfang Abzugsöffnungen eingefügt, beispielsweise eingestanzt werden und der Streifen danach noch weiteren Bearbeitungsvorgängen wie Warmhärten und Trocknen, Rollen und Abschneiden usw. unterworfen werden, wie dies in dem in Fig. 6 dargestellten und bereits vorangehend erläuterten Flußdiagramm gezeigt ist.

Es ist festzustellen, daß das verwendete Walzverfahren die Streifen kontinuierlich in eine Richtung biegt, ohne daß Streifenabschnitte dabei eine Hin- und Herbiegung erfahren, was wegen der härtbaren Beschaffenheit des verwendeten Metalls wie Stahl vorteilhaft ist. Eine wiederholte Hin- und Herbiegung bzw. Umbiegung führt gleich zu einer Härtung des Materials, wodurch dessen Profilveränderung schwieriger wird. Es ist weiterhin festzustellen, daß die Randabschnitte

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des Streifens nicht kaltbearbeitet bzw. kaltverformt werden und daß der Faltvorgang sowie die Ausbildung eines Freiraums in der Mitte des Streifens den Ausgleich von Abweichungen der Streifenabmessungen erlaubt, wobei zugleich die Außenabmessungen ohne Notwendigkeit der Kaltverformung genau eingehalten werden.

Dadurch können gewalzte Stahlkolbenringe, insbesondere gewalzte Stahl-Ölabstreifringe mit Abmessungstoleranzen hergestellt werden, die eine zufriedenstellende Verwendung der Ringe in Brennkraftmaschinen ohne weitere Nachbearbeitung erlauben.

Bei den in den Fig. 11 bis 15 dargestellten Ausführungsformen sind diejenigen Teile, die mit den Teilen der in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen übereinstimmen, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Somit besitzt ein in Draufsicht im wesentlichen kreisrunder KoI-ben-ölabstreifring 24 einen Spalt 44. Von dem Ring 24 steht ein Paar gegenüberliegend angeordneter Seitenwände 28, 28b einwärts vor. Darüberhinaus steht von dem Ring 24 ein Paar Abstreifränder 32a, 32b vor, wobei der Ring selbst mit Abzugsöffnungen 40 (in Fig. 11 gestrichelt dargestellt) versehen ist. Charakteristische Abmessungen des Ringes 24 in Fig. 11 sind eine radiale Wandstärke (Abmessung R-R in Fig. 12) von 3j4o4 mm (0.134 inches) und eine Ringbreite (Abmessung W-W in Fig. 12) von 4,750 mm (0.187 inches). Der Ring 24 kann aus einem Metallstreifen, beispielsweise aus einem Stahlstreifen mit einer Dicke von 0,4445 mm (O.ol75 inches) bis 0,4699 mm (0.0185 inches) (Abmessungen t-t in Fig. 13 und 15) hergestellt sein. Die in den Fig. 11 bis l4 dargestellte Ausführungsform des Ringes kann beispielsweise aus einem C-lo5o-Stahl(US~Norm) hergestellt sein, der eine Oberflächenbehandlung unter Bildung eines schwarzen Oxids erfahren hat. Eine Chrombeschichtung 36a,36b kann beispielsweise auf galva-

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nischem Weg erfolgen.

Bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Ringen erreichbare charakteristische Toleranzen sind so,, daß die Abstreifflächen- 3¹Ja, 3^b eine über 36O° durchgehen-

de Kontaktlinie am Paßdurchmesser des Ringes zeigen muß (Abmessung G-G in Fig. 12). Die maximal zulässige Abweichung vom tatsächlichen Paßdurchmesser beträgt O,oo76 mm (.0003 inches). Die Abstreifflächen 3¹Ja, 3¹Jb müssen ebenfalls über einen Winkel von 3βο° mit einem maximalen Abstand von 0,0102 mm (.0004 inches) bezogen auf die Zylinderebene des Ringes miteinander fluchten. Die Seitenwände 28a und 28b sollen über 36O° eine maximale Abweichung von O,oo76 mm (.0003 inches) von einer ebenen Fläche nicht überschreiten, die über den Umfang an den Flächen 28a¹, 28b* (siehe die Fig. 13 und I5) an einem Punkt gemessen ist, der zwischen 0,25^ mm (.olo inches) und o,5o8 mm (.o2o inches) vom Innendurchmesser des Ringes, d.h. von den Stirnflächen 33a, 33b ausgehend liegt. Die geringfügige Erweiterung des Ringes nach außen (Abmessungen f-f in Fig. I¹J) liegt bei einem Maximalwert von O,o38l mm (.00I5 inches) über eine Länge von l,27o mm (.o5o inches) der Seitenwände, gemessen an einem Punkt (Linie p-p in Fig. 1*0, der o,5o8 mm (.o2o inches) vom Ringinnenquerschnitt, d.h. von den Endflächen 33a, 33b entfernt liegt. Eine übertriebene Darstellung der Lage der Flächen der Seitenwände 28a·ist bei F (Außenerweiterung) und F' (Innenerweiterung) gezeigt.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren auf den Ring ausgeübten Kräfte stellen sicher, daß die Flächen oder genauer gesagt die Zwischenflächen 39a, 39b, die von den zusammengedrückten Abschnitten der Außenwand 30 gebildet sind, zur Schaffung eines Ringes führen, dessen Festigkeit, Steifigkeit und Lebensdauer beispielsweise bei der Ausbildung von Abstreifrändern 32a, 32b mit hohen Falzbereichen nicht er-

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reicht werden, v/ie dies bei einigen bekannten Ringen der Fall ist, selbst dann nicht, wenn der Hohlraum anschließend mit Metall oder anderem Material ausgefüllt wird, das in jedem Fall dazu neigt, sich beim Gebrauch vom Ring zu trennen.

Die Fig. 13 zeigt einen Kolbenring, der die oben im Zusammenhang mit der in Fig. 11 dargestellten Ausführungsform dargelegten Abmessungen haben kann und mit dem ein Spreizring 26 zusammenwirkt, der die gleiche Form aufweist, in Radialrichtung jedoch gegenüber dem in Fig. ¹I dargestellten Spreizring verhältnismäßig breit gehalten ist und der aus einem gegenüber dem Ring dickeren Material hergestellt ist. Die Spreizfeder 26 in Fig. 13 kann eine Expansions-

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kraft von 19,5 kp/cm (275 PSI) ausüben. Dadurch wird eine signifikante Auswärt s verformung der Seitenwände 28a, 28b nicht verursacht.

Die Fig. 15 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Spreizfeder, die dabei im Querschnitt in etwa T-förmig gestaltet ist, wobei sie axiale Vorsprünge *J5a und 45b besitzt, die sich dem Kolbenring an den Randflächen 32a, 33b anlegen.

Falls ein Hartlegierungsstahl wie ein mit Chrom legierter Stahl, der einen ausreichenden Kohlenstoffgehalt hat, der zur Bildung von Chromkarbidbestandteilen in der Stahllegierung führt, verwendet wird, kann die Notwendigkeit einer Hartmetallbeschichtung wie einer Chrom- oder Molybdänbeschichtung wenigstens in einigen Anwendungsbereichen entfallen. In anderen Anwendungsbereichen wie in Schwerlast-Dieselmotoren ist dagegen die Ausbildung einer Hartbeschichtung wie einer Chrom- oder Molybdänbeschichtung bzw. einer geeigneten anderen Beschichtung höchst erwünscht.

Die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen sind nur

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beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung, in deren Rahmen sind noch mancherlei Änderungen möglich.

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Claims

Dipl.-lng. Dipl.-Chom DipL-lng.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

31 Vk, W

8 München 60,

Frnsbergerstrasse 19

Telefon (089) 8315 IO Tele«: 52 12 226 prhl d Telegramme Labyrinth München Postscheckkonto: München 117078-800 Bank: Deutsche Bank München. 66/05000

Unser Zeichen: R 929

RAMSEY CORPORATION
Manchester & Weldman Roads
Manchester, Missouri, USA

Ansprüche

/ 1. !Verfahren zur Herstellung eines Kolbenringes, der in eine Umfangsnut eines in einer Zylinderbohrung einer Brennkraftmaschine beweglichen Kolbens einsetzbar ist, der einen Stahlstreifen in Schlitzringform, einen Zwischenwandbereich und ein Paar von dem Zwischenwandbereich radial einwärtsstehende Seitenwände umfaßt, wobei sein Außenumfang eine Zylinderfläche zum Zusammenwirken mit der Zylinderbohrung bildet und die Außenfläche im Scheitelbereich eines festen, steifen Randes liegt, der von dem Zwischenwandbereich radial auswärts vorsteht, dadurch gekennzeichnet , daß ein Stahlstreifen gleichmäßiger Breite und gleichmäßiger Dicke mit entgegengesetzt liegenden Haupt flächen und entgegengesetzt liegenden Rändern linear durch eine Reihe von Metall-Verformungsstationen bewegt wird, wobei der Streifen an der Verformungsstationen fortschreitend in eine Kanalform gebracht wird, die einen Zwischenwandteil

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und in einer Richtung davon abstehende Seitenwandteile besitzt j daß ferner fortschreitend ein fester, starrer Randbereich geformt wird, der von dem Zwischenwandteil auf der den Seitenwandteilen entgegengesetzten Richtung absteht und der mit einer ebenen Außenfläche ausgestattet wird, daß weiterhin der geformte Stahlstreifen mit radial einwärtsstehenden Seitenwandteilen und radial auswärtsstehendem festem, steifem Rand zu einer spiralförmigen Wendel gewickelt und dann die spiralförmige Wendel der Länge nach in einzelne Kolbenringe aufgeteilt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß vor dem spiralförmigen Aufwickeln in dem Zwischenwandbereich im Abstand voneinander Abzugsöffnungen ausgebildet und der Streifen durch Wärmebehandlung gehärtet wird.

i. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Oberfläche der Kolbenringspirale vergütet und auf die Zylinderoberlfäche ein verschleißfester Überzug aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Streifen zu seiner Verformung durch eine Reihe von Metallformwalzen geführt wird, die eine Reihe von Walzenspalten aufweisen und beim Durchgang des Streifens auf diesen einwirken.

5. Verfahren zur Herstellung eines Kolbenringes, der aus einem Stahlstreifen in Schlitzringform gebildet ist, der ein Paar von einer Zwischenwand radial einwärtsstehende Seitenwände aufweist, wobei der Außenumfang des Kolbenringes eine Zylinderfläche im Scheitelbereich erster und zweiter sich verjüngender,.radial auswärtsstehender Teile des Streifens aufweist, die gegenüberliegende und wenigstens teilweise über deren radi-

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alei· Erstreckung aneinanderliegende, den Rand versteifende Flächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stahlstreifen gleichmäßiger Breite und Dicke mit entgegengesetzt liegenden Hauptflächen und entgegengesetzt liegenden Seitenrändern fortschreitend durch eine Reihe von Metallverformungsstationen geführt wird, wobei er eine kanalförmige Gestalt mit parallelen je gegenüber einer Zwischenwand in eine Richtung abstehenden Seitenwänden erhält, daß ferner ein fester, steifer Randbereich mit einem ersten und zweiten gegenüberliegenden und von der Zwischenwand aus in die entgegengesetzte Richtung abstehenden Streifenbereich gebildet wird, daß weiterhin der erste und zweite Streifenbereich durch das Aufbringen von quer zur Bewegungsrichtung des Streifens gerichteten Kräften zur Bildung des steifen Randes in Anlage aneinander gedrückt werden, und daß der äußere Scheitelbereich dieser Streifenabschnitte zur Bildung einer ebenen Wandaußenfläche verformt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Verformung durch eine fortschreitende Bewegung des Streifens durch eine Reihe von Metallformwalzen erfolgt, die eine Reihe von Walzenspalten bilden, und daß das Zusammendrücken der Wandbereiche in einem Walzenspalt erfolgt, während wenigstens eine Walze den äußeren Scheitelbereich der ersten und zweiten Randbereiche zur Bildung der Außenfläche an dem steifen Rand angreift.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Streifen durch eine Reihe von Metallformwalzen geführt wird, die eine Reihe von Walzenspalten bilden, und daß der Streifen bei fortschreitendem Durchgang durch die Walzenreihe mit den Außenwandabschnitten

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fortlaufend der Walzenoberfläche in jeder der Walzenspalten anliegt, während die Walzen auf die entgegengesetzt liegenden Hauptflächen des Streifens einwirken.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Streifen zur Bildung der Streifenspirale mit radial nach innen weisender Kanalöffnung auf einen Dorn aufgewickelt wird, die Spirale bzw. die Wendel dann zum Erhärten erhitzt und die Wendel zur Bildung einzelner Kolbenringe der Länge nach geteilt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der spiralförmig gewickelte Streifen in spiralförmige Längenabschnitte geschnitten und dann die Endbearbeitung der Längenabschnitte vor dem Auftrennen in Einzelringe ausgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Streifen kontinuierlich fortschreitend in einer einzigen Richtung ohne Hin- und Herformung benachbarter Bereiche gebogen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Formung eines zweiten steifen Randes, der parallel und in der gleichen Richtung zu dem ersten steifen Rand von der Zwischenwand absteht.

12. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß vor dem spiralförmigen Aufwickeln des Streifens in die Zwischenwand Abzugsöffnungen eingefügt, vorzugsweise eingestanzt werden.

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13· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Randabschnitte des Stahlstreifens gegenüber dem Zwischenbereich zunehmend und kontinuierlich in eine einzige Richtung umgebogen werden, bis die Seitenwände einen rechten Winkel zu dem Zwischenbereich einnehmen.

I¹I. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Seitenwände des Streifens bei der Verformung mit sich erweiterndem Abstand schräggestellt sind, wobei die Schrägstellung o,o38l mm (.ool5 inches) über eine Seitenwandlänge von l,27o mm (.o5o inches) nicht übersteigt, die an einem Punkt beginnt, der O,5o8 mm (.o2o inches) von den freien Seitenrändern der Seltenwand entfernt beginnt und sich zur Zwischenwand hin erstreckt.

15.· Vorrichtung zur Herstellung von Kolbenringen, die in eine Umfangsnut eines in einer Zylinderbohrung in einer Brennkraftmaschine hin- und herbeweglichen Kolbens einsetzbar ist, wobei der Kolbenring einen Stahlstreifen mit Schiitzringform umfaßt, der einen Zwischenwandbereich, ein Paar an dem 'Zwischenwandbereich radial einwärtsstehende Seitenwände und am Außenumfang eine zum Zusammenwirken mit der Zylinderbohrung ausgebildete Zylinderfläche aufweist, die im Scheitelbereich eines festen, steifen Randes liegt, der von dem Zwischenwandbereich radial auswärtssteht, wobei die Vorrichtung Einrichtungen zur Durchführung eines Stahlstreifens gleichmäßiger Breite und Dicke und mit entgegengesetztliegenden Hauptflächen sowie entgegengesetztliegenden Seitenrändern durch eine Reihe von Metall-Verformungsstationen besitzt, gekennzeichnet durch Einrichtungen an den Stationen (60, 70, 80, 90, 100, 110) zur fortschreitenden Umformung des Streifens (50) in eine Kanal-

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form mit einem Zwischenwandbereich (35)» mit Seitenwandbereichen (28a, 28b), die von dem Zwischenwandbereich in einer Richtung abstehen, sowie mit einem festen, steifen Randbereich (32a, 38a, 32b, 38b) der in der entgegengesetzten Richtung von dem Zwischenwandbereich absteht, ferner durch Einrichtungen (¹J) zum Aufwickeln des umgeformten Stahlstreifens in eine spiralförmige Wendel, bei der die Seitenwandbereiche radial einwärts- und der feste, steife Rand radial auswärtsgerichtet liegen, so wie durch Einrichtungen (5) zum Aufteilen der spiralförmigen Wendel der Länge nach zur Bildung einzelner Kolbenringe, und schließlich durch Einrichtungen (126, 127, 128a, 128b) an einer der Stationen (120) zur Formung einer ebenen Fläche im äußeren Scheitelbereich des Randes während der fortschreitenden Ausbildung in den Stationen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Einrichtungen (2) zur Ausbildung im Abstand liegender Abzugsöffnung in dem Zwischenwandbereich vor dem Aufwickeln des Streifens zu einer spiralförmigen Wendel.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15» gekennzeichnet durch eine Einrichtung (3) zur Härtung des Stahlstreifens und durch eine Einrichtung (6) zur Oberflächenendbearbeitung der Kolbenringwendel.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Metall-Formstationen (60, 70, 80, 90, 100, 110) eine Reihe von Metallformwalzen (66, 67, 76, 77, 86, 87, 96,97, 106, 107, 116, 117, 126, 127, 128a, 128b) umfassen, die eine Reihe von Walzenspalten zur fortschreitenden Biegung des Streifens in die Kanalform bilden.

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19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch Metallformwalzen (66, 67, 76, 77, 86, 87, 96, 97, 106, 107, 116, 117, 126, 127, 128a, 128b), die zur fortschreitenden Umbiegung der Randbereichstreifen (50) in einer Richtung aus der Streifenebene zur Bildung der Seitenwände (28a, 28b) und des Zwischenwandbereichs (35) angeordnet sind, wobei sie zugleich an den Außenrändern des Streifens angreifen und gleichzeitig einander zugewandte erste und zweite Abschnitte (32a, 32b, 38a, 38b) im Zwischenwandbereich (35) zur Bildung des Randes und des Zwischenwandbereiches in eine entgegengesetzte Richtung gebogen werden, wobei sie "Metallformwalzen (128a, 128b, 126, 127) in einer nachfolgenden Station umfassen,mit denen der erste und der zweite Bereich zur Bildung eines festen, steifen Randes zusammenquetschbar ist und die auf den Scheitel der einander zugewandten ersten und zweiten Bereiche im Sinne der Bildung einer ebenen Außenfläche des festen, steifen Randes einwirken.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallformwalzen (66, 67, 76, 77, 86, 87, 96, 97, 106, 107, 11.6, 117, 126, 127, 128a, 128b) so angeordnet sind, daß sie ein Paar paralleler Ränder fortschreitend in die gleich Richtung umbiegen, wobei diese Ränder einander genäherte erste und zweite Bereiche aufweisen, wobei die Metallformwalzen in der nachfolgenden Station die ersten und zweiten Bereiche jedes Randes in Anlage aneinander quetschen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallformwalzen (66, 67, 76, 77, 86, 87, 96, 97, I06, Io7, 116,117, 126, 127, 128a, 128b) zum fortschreitenden Umbiegen des Streifens in der gleichen Richtung um jede Biegungslinie und zur

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Herstellung der endgültigen Kanalform ohne Zurückbiegung angeordnet sind.

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