BRPI0920375B1

BRPI0920375B1 - elemento deslizante em um motor de combustão interna

Info

Publication number: BRPI0920375B1
Application number: BRPI0920375A
Authority: BR
Inventors: Manfred Fischer; Steffen Hoppe
Original assignee: Fed Mogul Burscheid Gmbh
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2019-01-22
Also published as: PT2331728E; US20110268946A1; CN102171383B; JP5427890B2; KR101614050B1; CN102171383A; DE102008042747A1; US8652620B2; EP2331728A1; EP2331728B1; WO2010040596A1; JP2012505353A; KR20110073557A; BRPI0920375A2

Abstract

elemento deslizante em um motor de combustão interna. um elemento deslizante em um motor de combustão interna tem um revestimento que possui as seguintes camadas de fora para dentro: uma primeira camada à base de carbono, uma segunda camada à base de carbono que é mais dura e / ou tem uma proporção menor de hidrogênio do que a primeira camada à base de carbono, uma camada de pvd e uma camada de adesão.

Description

ELEMENTO DESLIZANTE EM UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA Campo da Técnica [001] A invenção se refere a um elemento deslizante em um motor de combustão interna.

[002] O consumo de combustível de um motor de combustão interna e, conseqüentemente, sua emissão de CO2 dependem significativamente das perdas por atrito no motor. Aqui, uma grande parte da perda por atrito é gerada em um conjunto de pistão e em particular nos anéis do pistão. Com esse propósito, tem sido um esforço no âmbito dos motores de combustão, fazer cada elemento deslizante em um motor de combustão interna, ou seja, o pistão, os anéis de pistão e as camisas de cilindro, com atrito reduzido. Também é desejável criar um bom comportamento de deslizamento para os ditos elementos e alcançar um atrito relativamente baixo durante toda a vida útil do motor.

Estado da técnica [003] A partir do documento DE 10 2005 063 123 B3 é divulgado um elemento deslizante que tem uma camada de desgaste e uma camada de rolamento e, preferencialmente, também uma camada metálica intermediária situada entre as ditas camadas.

Descrição da Invenção [004] A invenção tem a tarefa de criar um elemento deslizante para um motor de combustão interna, no qual seja combinado um comportamento de deslizamento favorável com um coeficiente de atrito baixo e duradouro.

[005] A solução desta tarefa é alcançada pelo objeto da reivindicação 1.

Petição 870180157633, de 30/11/2018, pág. 6/15

2/5 [006] Assim, é apresentado um elemento deslizante em um motor de combustão interna, tal como um pistão, uma camisa do cilindro, mas particularmente um anel de pistão, tendo um revestimento que compreende pelo menos as seguintes camadas de fora para dentro: uma primeira camada à base de carbono, uma segunda camada à base de carbono que é mais dura e / ou tem uma menor proporção de hidrogênio do que a primeira camada à base de carbono, uma camada de PVD e uma camada de adesão.

[007] A primeira camada mais externa à base de carbono é relativamente macia, sobretudo quando comparada com a segunda camada à base de carbono, entretanto possui um comportamento de atrito favorável. Adicionalmente, de uma forma vantajosa, esta camada possui maior resistência ao desgaste em relação às conhecidas camadas de DLC (carbono semelhante a diamante). Estas vantagens podem ser alcançadas por meio de processos de deposição e parâmetros de processos particularmente apropriados. De uma maneira vantajosa, a camada mais externa à base de carbono descrita pode ser modificada, em si, a fim de conseguir um bom comportamento de deslizamento, em outras palavras, a fim de aprimorar o rolamento do anel de pistão com a camisa de cilindro, por exemplo.

[008] A segunda camada à base de carbono, situada abaixo, alcança, de uma forma vantajosa, uma boa conexão e adesão das duas camadas à base de carbono com a camada de PVD adjacente. Pelo menos uma das camadas à base de carbono pode ser executada como uma camada de DLC. De preferência, as duas camadas à base de carbono, têm uma espessura

Petição 870180157633, de 30/11/2018, pág. 7/15

3/5 relativamente pequena, então elas têm uma vida útil limitada e podem ser usadas como uma camada de rolamento.

[009] Como camada mais externa de longo prazo é fornecida uma camada de PVD (deposição fisica de vapor). Através da criação de uma porosidade especifica, é possível obter um coeficiente de atrito favorável que se encontra vantajosamente na ordem de grandeza das camadas à base de carbono. Através de tentativas verificou-se que tal coeficiente de atrito se ajusta sem qualquer comportamento de deslizamento perturbador devido à presença das duas camadas à base de carbono. A camada de PVD é relativamente espessa, por exemplo, tem uma espessura mínima de 10 pm e, conseqüentemente, durável e resistente ao desgaste. Desta forma é alcançada a vida útil exigida.

[0010] Finalmente, é fornecida para uma camada de adesão ao material de base do elemento deslizante, por exemplo, do anel de pistão, que pode se tratar de aço, ferro fundido ou outro material adequado. De modo geral, pode-se considerar que a idéia básica da invenção é que um elemento deslizante de um motor de combustão interna tem, primeiramente, quatro ou mais camadas. Em particular, o coeficiente de atrito favorável e o bom comportamento de rolamento das camadas à base de carbono, são combinados com a boa resistência ao desgaste de uma camada de PVD. Uma outra inovação é que a camada externa à base de carbono é diferenciada em uma primeira e uma segunda camadas tendo propriedades e características descritas. Em particular, tendo em conta esta diferenciação, a camada mais interna (de adesão) não tem necessariamente de estar presente.

Petição 870180157633, de 30/11/2018, pág. 8/15

4J5 [0011] Desenvolvimentos adicionais preferidos da invenção são descritos em outras reivindicações.

[0012] A primeira e / ou segunda camada à base de carbono se tratam de preferência de uma camada do tipo de a-C : H.

[0013] Entre a segunda camada interior à base de carbono e a camada de PVD é prevista de preferência uma terceira camada à base de carbono contendo metal.

[0014] Para a chamada última camada, uma camada do tipo a-C : H : W, que contém, em conformidade, tungstênio ou outro metal apropriado, tem-se revelado particularmente favorável.

[0015] Para o necessário comportamento de rolamento simultâneo com coeficientes de atrito favoráveis, provou ser benéfica para a primeira e a segunda camada à

base de	carbono, incluindo, se for	caso,	a	terceira camada
à base	de carbono, uma espessura de	> 3 e	/	ou 5 pm.
	[0016] Para a garantia	de um	coeficiente	de
atrito	conveniente ao longo de	toda	a	vida útil,	é

preferível que a camada de PVD tenha um coeficiente de atrito na mesma ordem de grandeza de pelo menos uma das camadas à base de carbono.

[0017] Em particular, esta pode estar na faixa de 0,02 (em ferro fundido).

[0018] Para a camada de PVD, foram feitas experiências particularmente boas com uma camada do tipo CrN que é portanto baseada em nitreto de cromo. No caso da camada à base de nitreto de cromo, pode ser uma camada de acordo com a GOE 243 (especificação de material da requerente).

Petição 870180157633, de 30/11/2018, pág. 9/15

5/5

[0019] Para alcançar	a vida útil	exigida de	uma
forma vantajosa, é atualmente	preferida uma espessura	de
camada para a camada de PVD de	pelo menos 10	pm.
[0020] Tendo em vista a camada	de adesão,	em

experiências foram alcançadas propriedades particularmente boas com uma camada metálica, em particular, uma camada de cromo.

[0021] Finalmente, para a camada de adesão, espessuras de camada 0,5 m provaram ser benéficas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 - Elemento deslizante em um motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de ter um revestimento que possui pelo menos as seguintes camadas de fora para dentro:

- uma primeira camada à base de carbono contendo hidrogênio;

- uma segunda camada à base de carbono, contendo hidrogênio, que é mais dura e/ou tem uma menor proporção de hidrogênio do que a primeira camada à base de carbono;

- uma camada de PVD a qual é baseada em nitreto de cromo e possui uma espessura de revestimento de 10 pm; e

- uma camada de adesão.
2 - Elemento deslizante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira e / ou a segunda camada à base de carbono, é uma camada do tipo a-C:H.
3 - Elemento deslizante, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que entre a segunda camada à base de carbono e a camada de PVD é fornecida uma terceira camada à base de carbono contendo metal.
4 - Elemento deslizante, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a terceira camada à base de carbono é uma camada do tipo a-C:H:W.
5 - Elemento deslizante, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a espessura de revestimento da primeira e da segunda, incluindo, se apropriado, a terceira camada, à base de carbono é 3 pm e / ou 5 pm.

Petição 870180157633, de 30/11/2018, pág. 11/15

2/2
6 - Elemento deslizante, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a camada de PVD tem um coeficiente de atrito que é essencialmente idêntico ao coeficiente de atrito de pelo menos uma camada à base de carbono.
7 - Elemento deslizante , de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a camada de PVD tem um coeficiente de atrito de cerca de 0,02 em ferro fundido cinzento.
8 - Elemento deslizante, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a camada de adesão é uma camada metálica, particularmente uma camada de cromo.
9 - Elemento deslizante, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a camada de adesão tem uma espessura de 0,5 pm.