DE102012018706B3 - Method for manufacturing piston ring of internal combustion engine, involves producing piston ring main body with groove in running surface, providing carrier body with hard material coating and inserting coated carrier body into groove - Google Patents

Method for manufacturing piston ring of internal combustion engine, involves producing piston ring main body with groove in running surface, providing carrier body with hard material coating and inserting coated carrier body into groove Download PDF

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Abstract

The method involves producing a piston ring main body (2) with a groove (7) in the area of a running surface (3), and providing a carrier body (11) with a hard material coating (10). The coated carrier body is inserted into the groove of the piston ring main body. The connection between the piston ring main body and the carrier body is carried out, such that a relative movement is enabled in the circumferential direction between the piston ring main body and the carrier body. The hard material coating is provided in the form of a physical vapor deposition or diamond-like carbon layer, an electrodeposited chromium layer or a thermal spray coating. An independent claim is included for a piston ring for an internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings.The invention relates to a method for producing a piston ring.

Die DE 20 2009 009 206 U1 offenbart einen Kolbenring für Brennkraftmaschinen, beinhaltend einen Laufflächenbereich, obere und untere Flankenbereiche sowie eine innere Umfangsfläche, wobei zumindest der Laufflächenbereich kugelgestrahlt ist und auf der kugelgestrahlten Oberfläche des Laufflächenbereichs zumindest partiell eine galvanische Hartchromschicht mit einem Rissnetzwerk, in welchem Hartstoffpartikel eingelagert sind, aufgebracht ist.The DE 20 2009 009 206 U1 discloses a piston ring for internal combustion engines, including a tread region, upper and lower flank regions and an inner circumferential surface, wherein at least the tread region is shot peened and at least partially a galvanic hard chrome layer with a crack network, in which hard material particles are embedded, is applied on the shot blasted surface of the tread region.

Durch die DE 38 06 348 A1 ist ein Kolbenring für hohe Kolben- bzw. Kolbenstangengeschwindigkeiten und sich unter Druck verändernden großen Dichtspalten sowie für große Druckdifferenzen vorgeschlagen worden. Der Kolbenring besitzt in seiner Lauffläche eine Ringnut, in die ein Einlageband eingesetzt ist. Das Einlageband steht radial über der Kolbenringlauffläche vor. Als Material für das Einlageband kann ein Kunststoff, ein Verbundwerkstoff, eine Nichteisenlegierung oder auch eine metallische Legierung gewählt werden.By the DE 38 06 348 A1 For example, a piston ring has been proposed for high piston or piston rod speeds and pressure varying large sealing gaps as well as for large pressure differences. The piston ring has in its tread an annular groove in which an insert belt is inserted. The inlay tape projects radially above the piston ring raceway. As material for the insert tape, a plastic, a composite material, a non-ferrous alloy or a metallic alloy can be selected.

Der DE 25 29 384 A1 ist ein Kolbenring mit in einer Aufnahmenut eingesetzter verchromter Laufflächenschicht zu entnehmen. Im Bereich der Laufflächenkante ist in der Chromschicht eine obere sowie eine untere kerbförmige Nut vorhanden, derart, dass die jeweilige Gratlinie der Nut zur stehengebliebenen Lauffläche des Basiskörpers einen stumpfen Winkel bildet.Of the DE 25 29 384 A1 a piston ring can be seen with inserted in a receiving groove chromed tread layer. In the region of the tread edge, an upper and a lower notch-shaped groove is present in the chromium layer, such that the respective ridge line of the groove forms an obtuse angle to the remaining tread of the base body.

In der DE 740 323 wird ein Kolbenring aus Gusseisen oder Stahl beschrieben, mit einer oder mehreren Einlagen in der Lauffläche, wobei die jeweilige Einlage aus einer Leichtmetalllegierung, die verschleißfester ist als der Kolbenringwerkstoff, besteht.In the DE 740 323 For example, a cast iron or steel piston ring is described having one or more inserts in the tread, wherein the respective insert is made of a light metal alloy that is more wear resistant than the piston ring material.

Die CH 377 849 betrifft eine Kolbenringabdichtung für Dampfräume mit unterschiedlichen Dampfzuständen bei Dampfturbinen, bei der der Kolbenring aus austenitischem Material besteht, wobei in die Außenkontur des Austenitrings Ferritringe eingesetzt sind.The CH 377 849 relates to a piston ring seal for steam rooms with different steam conditions in steam turbines, in which the piston ring made of austenitic material, wherein in the outer contour of Austenitrings ferrite rings are used.

Schließlich wird in der DE 10 2007 007 962 B3 ein Kolbenring beschrieben, der einen Grundkörper eine mit einer Kammerung versehene Lauffläche, eine obere und eine untere Flankenfläche sowie eine innere Umfangsfläche aufweist, wobei zumindest die Kammerung mit mindestens einer Verschleißschutzschicht versehen ist und auf der Lauffläche zumindest partiell eine PVD-Deckschicht aufgebracht ist, dergestalt, dass der Grundkörper in seinem fertigen Zustand lediglich randbereichsseitig, d. h. außerhalb der Kammerung, die PVD-Deckschicht aufweist.Finally, in the DE 10 2007 007 962 B3 describes a piston ring having a base body provided with a chambering tread, an upper and a lower flank surface and an inner peripheral surface, wherein at least the chambering is provided with at least one wear protection layer and on the tread at least partially a PVD cover layer is applied, such in that, in its finished state, the basic body has the PVD cover layer only on the edge area, ie outside the chamber.

Bei Kolbenringen werden heute zur Verminderung des Verschleißes der Lauffläche Hartstoffbeschichtungen verwendet. Dabei kommen unterschiedliche Beschichtungsverfahren zum Einsatz (PVD, DLC, galvanisch abgeschiedene Chromschichten sowie thermische Spritzschichten). Die dabei entstehenden, direkt auf das Grundmaterial des Kolbenrings aufgebrachten Schichtsysteme weisen in der Regel deutlich vom Grundmaterial des Rings abweichende Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, was dazu führt, dass sich durch auftretende Schubspannungen die Ringform und somit auch die Druckverteilung unter dem Einfluss der Temperatur im motorischen Einsatz verändert. Dies kann zu lokalen radialen Druckspitzen am Umfang des Kolbenrings führen, was wiederum an diesen Stellen zu erhöhtem Verschleiß und infolge zu vorzeitigen Veränderungen des Funktionsverhaltens, über die Lebensdauer gesehen, führt.In piston rings today hard material coatings are used to reduce the wear of the tread. Different coating methods are used (PVD, DLC, electroplated chrome layers and thermal spray coatings). The resulting, applied directly to the base material of the piston ring layer systems generally have significantly different from the base material of the ring thermal expansion coefficients, which means that changes due to shear stresses, the ring shape and thus the pressure distribution under the influence of temperature in motor use , This can lead to local radial pressure peaks around the circumference of the piston ring, which in turn leads to increased wear at these locations and premature changes in performance over the life cycle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Ringdesign bereitzustellen, mit welchem der Bimetalleffekt zwischen der Kolbenringbeschichtung und dem Grundmaterial des Kolbenrings weitestgehend aufgehoben wird, so dass, über die Lebensdauer des Kolbenrings gesehen, eine weitestgehend gleichbleibende Ringform auch unter thermischen Einfluss gegeben ist. Des Weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung des neuen Ringdesigns vorgeschlagen werden, das einfach im Aufbau ist.The invention has for its object to provide a novel ring design, with which the bimetallic effect between the piston ring coating and the base material of the piston ring is largely eliminated, so that, seen over the life of the piston ring, a largely uniform ring shape is given even under thermal influence. Furthermore, a method for producing the new ring design is to be proposed, which is simple in construction.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings, indem ein mit einer, im Bereich einer Lauffläche vorgesehenen, Nut versehener Kolbenringgrundkörper erzeugt wird, ein Trägerkörper mit einer Hartstoffbeschichtung versehen wird und der beschichtete Trägerköper in die Nut des Kolbenringgrundkörpers eingesetzt wird, wobei die Verbindung zwischen Kolbenringgrundkörper und Trägerkörper dergestalt ausgeführt wird, dass eine Relativbewegung in Umfangsrichtung zwischen dem Kolbenringgrundkörper und dem Trägerkörper ermöglicht wird.This object is achieved by a method for producing a piston ring in that a piston ring main body provided with a groove provided in the region of a running surface is produced, a carrier body is provided with a hard material coating and the coated carrier body is inserted into the groove of the piston ring main body, wherein the Connection between the piston ring main body and carrier body is designed such that a relative movement in the circumferential direction between the piston ring main body and the carrier body is made possible.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den zugehörigen verfahrensgemäßen Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous developments of the method according to the invention can be found in the associated subclaims.

Bei einem Kolbenring, beinhaltend eine mit einer umlaufenden Nut versehene Lauffläche, eine innere Umfangsfläche, dazwischen verlaufenden oberen und unteren Flankenflächen sowie einen Stoß wird die Aufgabe auch dadurch gelöst, dass in der Nut ein separater, mit einer Hartstoffschicht versehener, Trägerkörper eingesetzt ist, dergestalt, dass eine Relativbewegung des Trägerkörpers, in Umfangsrichtung des Kolbenrings gesehen, möglich ist.In a piston ring, comprising a running surface provided with a circumferential groove, an inner circumferential surface, intervening upper and lower flank surfaces and a shock, the object is also achieved in that in the groove a separate, provided with a hard material, carrier body is inserted, such in that a relative movement of the carrier body, seen in the circumferential direction of the piston ring, is possible.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kolbenrings sind den zugehörigen gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen. Advantageous developments of the piston ring according to the invention can be found in the associated subject subclaims.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren sowie den ebenfalls erfindungsgemäßen Kolbenring wird nun ein Kolbenringsystem bereitgestellt, bei welchem die Beschichtung, nicht wie heute noch ausgeführt unmittelbar auf das Grundmaterial des Kolbenrings, sondern auf einen separaten Trägerköper aufgebracht wird, welcher in der Art mit dem Kolbenringgrundkörper verbunden wird, dass im eingebauten Zustand des Kolbenrings in Bewegungsrichtung des Kolbens ein Formschluss vorliegt. Die Verbindung ist hierbei vorteilhafterweise so auszuführen, dass eine Bewegung in Umfangsrichtung zwischen dem beschichten Trägerkörper und dem Kolbenringgrundkörper ermöglicht ist. Dadurch wird die Bewegung in Richtung der größten Ausdehnung ermöglicht und es kommt nicht zur Bildung von Schubspannungen, welche für die Änderung von Formänderungen verantwortlich sind. Für die Form- und Druckverteilung des gesamten Kolbenrings (beschichteter Trägerkörper + Grundkörper) ist ausschließlich die Ausführung des Grundkörpers verantwortlich.By means of the method according to the invention and also the piston ring according to the invention, a piston ring system is now provided in which the coating is not applied directly to the base material of the piston ring, as is still the case today, but to a separate carrier body which is connected in the manner of the piston ring main body. that in the installed state of the piston ring in the direction of movement of the piston is a positive connection. The connection here is advantageously designed so that a movement in the circumferential direction between the coated carrier body and the piston ring main body is made possible. This allows movement in the direction of maximum expansion and does not generate shear stresses responsible for changing shape changes. For the shape and pressure distribution of the entire piston ring (coated carrier body + body), only the execution of the body is responsible.

Der beschichtete Trägerkörper muss zum einen so stabil sein, dass er den mechanischen Belastungen im Motor standhält, darf zum anderen jedoch auch nicht so steif sein, dass durch das dabei entstehende Widerstandsmoment die Formgebung durch den Kolbenringgrundkörper nicht mehr gegeben ist. Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, wird vorgeschlagen, die Wanddicke des beschichteten Trägerkörpers in Bereichen zwischen 0,5 und 1,5 mm anzusiedeln. Die Schichtdicke der Hartstoffschicht soll hierbei < 100 μm sein.On the one hand, the coated carrier body must be so stable that it can withstand the mechanical stresses in the engine, but on the other hand, it must not be so stiff that the shape created by the piston ring main body is no longer present due to the resulting moment of resistance. According to a further aspect of the invention, it is proposed to settle the wall thickness of the coated carrier body in ranges between 0.5 and 1.5 mm. The layer thickness of the hard material layer should in this case be <100 μm.

Die geometrischen Verhältnisse zwischen dem gesamten Kolbenring und dem beschichteten Trägerkörper sind vorzugsweise so zu gestalten, dass die axialen Widerstandsmomente des beschichteten Trägersystems maximal 8% des Widerstandsmoments des Gesamtrings betragen. Die Bezugsachse ist jeweils die Biegeachse.The geometric relationships between the entire piston ring and the coated carrier body are preferably to be designed so that the axial moments of resistance of the coated carrier system amount to a maximum of 8% of the resistance moment of the overall ring. The reference axis is the bending axis in each case.

Hierbei kann folgende Formel berücksichtigt werden: W (Querschnitt Gesamtring) × 0,08 = W (beschichteter Trägerkörper) mit W = (b × h2)/6,
wobei gilt
h = Ausdehnung parallel zur jeweiligen Biegeachse
b = Ausdehnung 90° zur jeweiligen Biegeachse
The following formula can be taken into account: W (cross-section total ring) × 0.08 = W (coated carrier body) with W = (b × h 2 ) / 6,
where is true
h = extension parallel to the respective bending axis
b = extension 90 ° to the respective bending axis

Von weiterem Vorteil ist, dass der Trägerkörper während des Beschichtungsvorgangs in einer definierten Formgebung fixiert wird, so dass sich danach ein Krümmungsradius entsprechend der späteren Zylinderbohrung ergibt. Das Beschichten des Trägerkörpers erfolgt unabhängig von der Herstellung des Grundkörpers. Eventuelle metallurgische Veränderungen des Grundkörpers durch während des Beschichtungsprozesses auftretende Temperaturen werden hiermit ebenfalls vorteilhafterweise verhindert.Another advantage is that the carrier body is fixed during the coating process in a defined shape, so that thereafter results in a radius of curvature corresponding to the later cylinder bore. The coating of the carrier body is independent of the production of the body. Any metallurgical changes in the body due to temperatures occurring during the coating process are also advantageously prevented hereby.

Der Erfindungsgegenstand ist sowohl auf rechteckige als auch auf trapezförmige Kolbenring anwendbar.The subject invention is applicable to both rectangular and trapezoidal piston ring.

Bevorzugte Einsatzgebiete des erfindungsgemäßen Kolbenrings sind LKW-Dieselmotoren, wobei hier vorteilhafterweise aus Gründen der Abreinigung der Kolbennuten Trapezringe verwendet werden.Preferred areas of application of the piston ring according to the invention are truck diesel engines, in which case advantageously trapezoidal rings are used for reasons of cleaning the piston grooves.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiel dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:The subject invention is illustrated by means of an embodiment and will be described as follows. Show it:

1 und 2 Querschnitte verschiedener Ausgestaltungsformen des Erfindungsgegenstandes; 1 and 2 Cross sections of different embodiments of the subject invention;

3 Schnitt durch 2 in der Draufsicht. 3 Cut through 2 in the plan view.

Die 1 und 2 zeigen unterschiedliche Querschnitte eines Kolbenrings 1. Der Kolbenring 1 gemäß 1 beinhaltet einen trapezförmig ausgebildeten Kolbenringgrundkörper 2, der aus Gusseisen oder Stahl bestehen kann. Der Kolbenring 1 gemäß 2 ist als Rechteckring ausgebildet und besteht ebenfalls aus Stahl oder Gusseisen.The 1 and 2 show different cross sections of a piston ring 1 , The piston ring 1 according to 1 includes a trapezoidal shaped piston ring main body 2 which can be made of cast iron or steel. The piston ring 1 according to 2 is designed as a rectangular ring and is also made of steel or cast iron.

Der Kolbenringgrundkörper 2 hat eine radial äußere Lauffläche 3, eine innere Umfangsfläche 4 sowie dazwischen sich radial erstreckende obere und untere Flankenflächen 5,6. In die Lauffläche 3 ist eine umlaufend ausgebildete Nut 7 eingebracht. In 1 weist die Nut 7 geradlinige Nutflanken 8, 9 auf, während die Nutflanken 8', 9' gemäß 2 sich etwa trapezförmig verjüngend ausgebildet sind.The piston ring main body 2 has a radially outer tread 3 an inner peripheral surface 4 and radially extending upper and lower flank surfaces therebetween 5 . 6 , In the tread 3 is a circumferential groove 7 brought in. In 1 has the groove 7 straight groove flanks 8th . 9 on while the groove flanks 8th' . 9 ' according to 2 are formed approximately tapered trapezoidal.

Die 1 und 2 zeigen den jeweils fertigen Kolbenring 1. In der jeweiligen Nut 7 des Kolbenringgrundkörpers 2 wird ein außerhalb des Kolbenringgrundkörpers 2 mit einer Hartstoffschicht 10 beschichteter Trägerkörper 11 eingesetzt. Der Trägerkörper 11, der an die Nutform der jeweiligen Nut 7, respektive die Lauffläche 3, angepasst ist, wird außerhalb des Kolbenringgrundkörpers 2 mit der jeweiligen Hartstoffschicht, beispielsweise einer PVD- oder DLC-Schicht, einer galvanisch abgeschiedenen Chromschicht oder einer thermischen Spritzschicht versehen. Der hier dargestellte Trägerkörper 11 soll in diesem Beispiel aus einem Stahlband mit einer Wandstärke von 1 mm gebildet sein. Der Trägerkörper 11 wird im Verlauf des Beschichtungsvorgangs in einer definierten Formgebung fixiert, so dass sich nach der Beschichtung ein Krümmungsradius, entsprechend der späteren Zylinderbohrung, ergibt.The 1 and 2 show the finished piston ring 1 , In the respective groove 7 of the piston ring main body 2 becomes an outside of the piston ring main body 2 with a hard material layer 10 coated carrier body 11 used. The carrier body 11 , which corresponds to the groove shape of the respective groove 7 , respectively the tread 3 , is adapted, outside the piston ring main body 2 provided with the respective hard material layer, for example a PVD or DLC layer, a galvanically deposited chromium layer or a thermal spray layer. The carrier body shown here 11 should be formed in this example of a steel strip with a wall thickness of 1 mm. The carrier body 11 is fixed in the course of the coating process in a defined shape, so that after the coating, a radius of curvature, corresponding to the later cylinder bore results.

Abweichend zum Stand der Technik erfolgt das Beschichten des Trägerkörpers 11 unabhängig von der Herstellung des Kolbenringgrundkörpers 2.Deviating from the prior art, the coating of the carrier body takes place 11 regardless of the production of the piston ring main body 2 ,

Nachdem Kolbenringgrundkörper 2 und Trägerkörper 11 separat hergestellt wurden, wird der Trägerkörper 11 mit dem Kolbenringgrundkörper 2 dergestalt in Wirkverbindung gebracht, dass im montierten Zustand des Kolbenrings 1, in Bewegungsrichtung eines nicht dargestellten Kolbens gesehen, ein Formschluss vorliegt.After piston ring main body 2 and carrier body 11 were prepared separately, the carrier body 11 with the piston ring main body 2 brought into operative connection in such a way that in the mounted state of the piston ring 1 , Seen in the direction of movement of a piston, not shown, there is a positive connection.

Hierbei ist vorteilhafter Weise dafür Sorge zu tragen, dass die Verbindung zwischen dem Kolbenringgrundkörper 2, respektive dem Nutgrund 12, und dem Trägerkörper 11 dergestalt ausgeführt wird, dass eine Relativbewegung in Umfangsrichtung zwischen dem Kolbenringgrundkörper 2 und dem Trägerkörper 11 möglich ist.In this case, it is advantageous to ensure that the connection between the piston ring main body 2 , respectively the groove bottom 12 , and the carrier body 11 is executed such that a relative movement in the circumferential direction between the piston ring main body 2 and the carrier body 11 is possible.

3 zeigt einen Schnitt gemäß Linie A-A durch 2. Erkennbar ist der Kolbenringgrundkörper 2, der Trägerkörper 11 sowie die Hartstoffschicht 10. Der Kolbenringgrundkörper 2 ist mit einem Stoß 13 versehen. Der Trägerkörper 11, der im Wesentlichen der Kontur der aufnehmenden Nut 7 entspricht, verfügt über einen offenen Abschnitt 14. Erkennbar ist, dass der Trägerkörper 11 mit seinem offenen Abschnitt 14 um 180° zum Stoß 13 des Kolbenringgrundkörpers 2 versetzt in die Nut 7 des Kolbenringgrundkörpers 2 eingesetzt wurde. Bedarfsweise kann zwischen Kolbenringgrundkörper 2 und Trägerkörper 11 noch eine nicht dargestellte, Verdrehung einschränkende oder ganz verhindernde Verdrehsicherung vorgesehen werden. Der Kolbenring 1 wird gemeinsam mit dem Trägerkörper 11 in die Nut eines nicht weiter dargestellten Kolbens eingesetzt. Sobald der Kolben in den zugehörigen Zylinder eingebracht wird, wird der Stoß 13 des Kolbenrings 1 weitestgehend geschlossen und der Kolbenring 1 wird unter radialer Spannung an die Zylinderwand angedrückt. Somit wird auch der mit der Hartstoffbeschichtung 10 versehene Trägerkörper 11 unter Einfluss dieser Kolbenringspannung an die Zylinderwand angedrückt. 3 shows a section along line AA 2 , Visible is the piston ring main body 2 , the carrier body 11 as well as the hard material layer 10 , The piston ring main body 2 is with a push 13 Mistake. The carrier body 11 which substantially matches the contour of the receiving groove 7 corresponds, has an open section 14 , It can be seen that the carrier body 11 with his open section 14 180 ° to the push 13 of the piston ring main body 2 offset in the groove 7 of the piston ring main body 2 was used. If necessary, between piston ring main body 2 and carrier body 11 nor an anti-rotation, not shown, twist limiting or completely preventing rotation are provided. The piston ring 1 becomes common with the carrier body 11 inserted into the groove of a piston, not shown. As soon as the piston is inserted into the associated cylinder, the shock will 13 of the piston ring 1 largely closed and the piston ring 1 is pressed against the cylinder wall under radial tension. Thus, also with the hard material coating 10 provided carrier body 11 pressed against the cylinder wall under the influence of this piston ring tension.

Gegenüber dem bisherigen Stand der Technik wird nun ein Ringdesign bereitgestellt, bei welchem der Bimetalleffekt der Hartstoffschicht 10 weitestgehend von dem Material des Kolbenringgrundkörpers 2 entkoppelt wird.Compared to the prior art, a ring design is now provided in which the bimetallic effect of the hard material layer 10 as far as possible from the material of the piston ring main body 2 is decoupled.

Claims (13)

Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings (1), indem ein mit einer, im Bereich einer Lauffläche (3) vorgesehenen, Nut (7) versehener Kolbenringgrundkörper (2) erzeugt wird, ein Trägerkörper (11) mit einer Hartstoffbeschichtung (10) versehen wird und der beschichtete Trägerköper (11) in die Nut (7) des Kolbenringgrundkörpers (2) eingesetzt wird, wobei die Verbindung zwischen Kolbenringgrundkörper (2) und Trägerkörper (11) dergestalt ausgeführt wird, dass eine Relativbewegung in Umfangsrichtung zwischen dem Kolbenringgrundkörper (2) und dem Trägerkörper (11) ermöglicht wird.IMethod for producing a piston ring ( 1 ) by placing one with, in the area of a tread ( 3 ), groove ( 7 ) provided piston ring main body ( 2 ), a carrier body ( 11 ) with a hard material coating ( 10 ) and the coated carrier body ( 11 ) into the groove ( 7 ) of the piston ring main body ( 2 ) is used, wherein the connection between the piston ring main body ( 2 ) and carrier body ( 11 ) is executed in such a way that a relative movement in the circumferential direction between the piston ring main body ( 2 ) and the carrier body ( 11 ) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11) mit einer Hartstoffschicht (10) in Form einer PVD- oder DLC-Schicht, einer galvanisch abgeschiedenen Chromschicht oder einer thermischen Spritzschicht versehen wird.Method according to claim 1, characterized in that the carrier body ( 11 ) with a hard material layer ( 10 ) is provided in the form of a PVD or DLC layer, an electrodeposited chromium layer or a thermal spray coating. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11) mit dem Kolbenringgrundkörper (2) dergestalt in Wirkverbindung gebracht wird, dass im montierten Zustand des Kolbenrings (1) in Bewegungseinrichtung eines Kolbens ein Formschluss vorliegt.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the carrier body ( 11 ) with the piston ring main body ( 2 ) is brought into operative connection in such a way that in the assembled state of the piston ring ( 1 ) in the movement device of a piston is a positive connection. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11) mit seinem offenen Abschnitt (14) versetzt zum Stoß (13) des Kolbenringgrundkörpers (2) in die Nut (7) eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the carrier body ( 11 ) with its open section ( 14 ) offset the impact ( 13 ) of the piston ring main body ( 2 ) into the groove ( 7 ) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kolbenringgrundkörper (2) und dem Trägerkörper (11) bedarfsweise eine Verdrehsicherung vorgesehen wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that between the piston ring main body ( 2 ) and the carrier body ( 11 ) If necessary, a rotation is provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der beschichtete Trägerkörper (11) eine Wandstärke zwischen 0,5 und 1,5 mm aufweist.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coated carrier body ( 11 ) has a wall thickness between 0.5 and 1.5 mm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrischen Verhältnisse zwischen dem gesamten Kolbenring (1) und dem beschichteten Trägerkörper (11) so ausgelegt werden, dass das axiale Widerstandsmoment des Trägerkörpers (11) maximal 8% des Widerstandsmoments des gesamten Kolbenrings (1) beträgt.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the geometric relationships between the entire piston ring ( 1 ) and the coated carrier body ( 11 ) are designed so that the axial moment of resistance of the carrier body ( 11 ) maximum 8% of the moment of resistance of the entire piston ring ( 1 ) is. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11) im Verlauf des Beschichtungsvorgangs in einer definierten Formgebung fixiert wird, dergestalt, dass sich im Anschluss an den Beschichtungsvorgang ein Krümmungsradius entsprechend einer späteren Zylinderbohrung ergibt.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the carrier body ( 11 ) is fixed in the course of the coating process in a defined shape, such that, following the coating process, a radius of curvature corresponding to a later cylinder bore results. Kolbenring beinhaltend eine mit einer umlaufenden Nut (7) versehenen Lauffläche, eine innere Umfangsfläche (4), dazwischen verlaufenden oberen und unteren Flankenflächen (5, 6) sowie einen Stoß (13), dadurch gekennzeichnet, dass in der Nut (7) ein separater, mit einer Hartstoffschicht (10) versehener, Trägerkörper (11) eingesetzt ist, dergestalt, dass eine Relativbewegung des Trägerkörpers (11), in Umfangsrichtung des Kolbenrings (1) gesehen, möglich ist.Piston ring containing one with a circumferential groove ( 7 ) provided tread, an inner peripheral surface ( 4 ), in between running upper and lower flank surfaces ( 5 . 6 ) as well as a push ( 13 ), characterized in that in the groove ( 7 ) a separate, with a hard material layer ( 10 ), carrier body ( 11 ) is inserted, such that a relative movement of the carrier body ( 11 ), in the circumferential direction of the piston ring ( 1 ) is possible. Kolbenring nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (11) aus einem Stahldraht oder einem Stahlband mit einem Durchesser, respektive einer Wandstärke ≤ 1,5 mm, besteht.Piston ring according to claim 9, characterized in that the carrier body ( 11 ) consists of a steel wire or a steel strip with a diameter, or a wall thickness ≤ 1.5 mm. Kolbenring nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen des Trägerkörpers (11) der geometrischen Kontur der zugewandten Nutflanken (8, 9, 8', 9') der Nut (7) angepasst sind.Piston ring according to claim 9 or 10, characterized in that the end faces of the carrier body ( 11 ) of the geometric contour of the facing groove flanks ( 8th . 9 . 8th' . 9 ' ) of the groove ( 7 ) are adjusted. Kolbenring nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (7) des Kolbenringgrundkörpers (2) mit trapezförmig verlaufenden Nutflanken (8', 9') ausgebildet ist.Piston ring according to one of claims 9 to 11, characterized in that the groove ( 7 ) of the piston ring main body ( 2 ) with trapezoidal groove flanks ( 8th' . 9 ' ) is trained. Kolbenring nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Kolbenringgrundkörpers (2) rechteckig oder trapezförmig ausgebildet ist.Piston ring according to one of claims 9 to 12, characterized in that the cross section of the piston ring main body ( 2 ) is rectangular or trapezoidal.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103737265A (en) * 2013-12-27 2014-04-23 滨州盟威斯林格缸套有限公司 Machining process for piston anti-abrasion inlaid ring
WO2020180925A1 (en) * 2019-03-04 2020-09-10 Tenneco Inc. Piston ring with inlaid dlc coating and method of manufacturing
CN112621120A (en) * 2020-12-09 2021-04-09 武汉天海密封科技有限公司 Processing technology of engine metal piston ring

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE740323C (en) * 1939-10-27 1943-10-16 Goetzewerke Piston ring made of cast iron or steel with one or more inserts in the running surface
CH377849A (en) * 1959-07-10 1964-05-31 Licentia Gmbh Piston ring seal
DE2529384A1 (en) * 1974-07-05 1976-01-29 Nippon Piston Ring Co Ltd PISTON RING
DE3806348A1 (en) * 1988-02-27 1989-09-07 Diehl Gmbh & Co PISTON RING
DE102007007962B3 (en) * 2007-02-17 2008-05-08 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Piston ring has base body with bearing surface, provided with compartmentation, which is provided with wear resistant coating, where partial physical vapor deposition covering layer is applied on bearing surface
DE202009009206U1 (en) * 2009-07-04 2009-09-17 Federal-Mogul Burscheid Gmbh piston ring

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE740323C (en) * 1939-10-27 1943-10-16 Goetzewerke Piston ring made of cast iron or steel with one or more inserts in the running surface
CH377849A (en) * 1959-07-10 1964-05-31 Licentia Gmbh Piston ring seal
DE2529384A1 (en) * 1974-07-05 1976-01-29 Nippon Piston Ring Co Ltd PISTON RING
DE3806348A1 (en) * 1988-02-27 1989-09-07 Diehl Gmbh & Co PISTON RING
DE102007007962B3 (en) * 2007-02-17 2008-05-08 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Piston ring has base body with bearing surface, provided with compartmentation, which is provided with wear resistant coating, where partial physical vapor deposition covering layer is applied on bearing surface
DE202009009206U1 (en) * 2009-07-04 2009-09-17 Federal-Mogul Burscheid Gmbh piston ring

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103737265A (en) * 2013-12-27 2014-04-23 滨州盟威斯林格缸套有限公司 Machining process for piston anti-abrasion inlaid ring
CN103737265B (en) * 2013-12-27 2015-11-18 滨州盟威斯林格缸套有限公司 The processing technology of piston abrasion-proof inserted ring
WO2020180925A1 (en) * 2019-03-04 2020-09-10 Tenneco Inc. Piston ring with inlaid dlc coating and method of manufacturing
CN112621120A (en) * 2020-12-09 2021-04-09 武汉天海密封科技有限公司 Processing technology of engine metal piston ring
CN112621120B (en) * 2020-12-09 2022-03-18 武汉天海密封科技有限公司 Processing technology of engine metal piston ring

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