DE102015222862A1 - Method for coating at least one piston groove provided on a piston with a protective coating and coating device, in particular for carrying out the method - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten wenigstens einer an einem Kolben (2) vorgesehenen Kolbennut (3) mit einer Schutzbeschichtung (16), umfassend die folgenden Schritte: a) Anordnen des Kolbens (2) mit der zu beschichtenden Kolbennut (3) in einer Beschichtungseinrichtung (1), b) Fluiddichtes Abdichten eines Zwischenraums (13), der im Bereich der zu beschichtenden Kolbennut (3) zwischen dem Kolben (2) und der Beschichtungseinrichtung (1) ausgebildet wird, mittels eines mit einem Fluid befüllbaren und expandierbaren Dichtungselements (10a), c) Aufbringen der Schutzbeschichtung (16) durch Einbringen eines Beschichtungsmaterials (17) in den Zwischenraum (13), so dass eine Oberfläche der Kolbennut (3) mit dem Beschichtungsmaterial (17) beschichtet wird.The invention relates to a method for coating at least one piston groove (3) provided on a piston (2) with a protective coating (16) comprising the following steps: a) arranging the piston (2) with the piston groove (3) to be coated in one Coating device (1), b) fluid-tight sealing of a gap (13), which is formed in the region of the piston groove (3) to be coated between the piston (2) and the coating device (1), by means of a sealing element that can be filled and expanded with a fluid ( 10a), c) applying the protective coating (16) by introducing a coating material (17) into the intermediate space (13) so that a surface of the piston groove (3) is coated with the coating material (17).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten wenigstens einer an einem Kolben für eine Brennkraftmaschine vorgesehenen Kolbennut mit einer Schutzbeschichtung. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Beschichtungseinrichtung, die insbesondere zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichtet ist.The invention relates to a method for coating at least one provided on a piston for an internal combustion engine piston groove with a protective coating. The invention further relates to a coating device, which is set up in particular for carrying out this method.

In den Zylindern einer Brennkraftmaschine verwendete Kolben sind im Betrieb der Brennkraftmaschine erheblichen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt. Dies gilt insbesondere für Kolben aus einem Kolbenmaterial mit geringem Eigengewicht wie beispielsweise Aluminium, wie es aus Gewichtsgründen in Kolbenkörpern moderner Brennkraftmaschinen eingesetzt wird. Gerade diejenigen Bereiche der Kolbenoberfläche, an welchen in bekannter Weise Dichtungsringe zum Abdichten des Brennraums gegen die Umgebung des Zylinders gelagert sind, unterliegen jedoch erheblichen thermischen und mechanischen Belastungen aufgrund von starken Temperaturvariationen im Brennraum und aufgrund starker Vibrationen der Dichtungsringe im Betrieb der Brennkraftmaschine. Diese Effekte können im Langzeitbetrieb der Brennkraftmaschine zu erheblichen Beschädigungen an der Oberfläche des Kolbens führen.Pistons used in the cylinders of an internal combustion engine are exposed to considerable mechanical and thermal stresses during operation of the internal combustion engine. This is especially true for pistons of a piston material with low weight such as aluminum, as it is used for weight reasons in piston bodies of modern internal combustion engines. However, those areas of the piston surface on which are mounted in a known manner sealing rings for sealing the combustion chamber against the environment of the cylinder, however, are subject to considerable thermal and mechanical stresses due to strong temperature variations in the combustion chamber and due to strong vibrations of the sealing rings during operation of the internal combustion engine. These effects can lead to significant damage to the surface of the piston during long-term operation of the internal combustion engine.

Aus dem Stand der Technik ist es daher bekannt, unter Anwendung eines geeigneten Beschichtungsverfahrens den Bereich der Kolbenoberfläche, welcher mechanisch mit besagten Dichtungsringen in Kontakt steht – typischerweise handelt es sich dabei um auf der Umfangsseite des Kolbens vorgesehene Kolbennuten – mit einer Schutzbeschichtung zu versehen, welche die Verschleißbeständigkeit des Kolbenmaterials erhöht. It is therefore known from the prior art, with the aid of a suitable coating method, to provide the region of the piston surface, which is mechanically in contact with said sealing rings, typically piston grooves provided on the circumferential side of the piston, with a protective coating increases the wear resistance of the piston material.

Vor diesem Hintergrund offenbart die DE 10 2008 038 323 A1 eine Beschichtungseinrichtung in Form einer Beschichtungsmaske zum elektrolytischen Beschichten einer Kolbenringnut eines Kolbens. Die Beschichtungsmaske besteht aus einem elastisch nachgiebigen Material. Das elastische Material kann mittels mehrerer Dornen einer Dehnvorrichtung gedehnt werden, wodurch der radiale Durchmesser der Beschichtungsmaske vergrößert werden kann. Dies erleichtert das Einbringen des Kolbens in die Beschichtungsmaske.Against this background, the DE 10 2008 038 323 A1 a coating device in the form of a coating mask for the electrolytic coating of a piston ring groove of a piston. The coating mask consists of an elastically yielding material. The elastic material can be stretched by means of several spikes of a stretching device, whereby the radial diameter of the coating mask can be increased. This facilitates the introduction of the piston in the coating mask.

Als nachteilig erweist sich bei herkömmlichen Verfahren zur Aufbringung der Schutzbeschichtung, dass diese nur mit hohem technischem Aufwand durchführbar und somit mit erheblichen Kosten verbunden sind. A disadvantage found in conventional methods for applying the protective coating that they are feasible only with great technical effort and thus associated with considerable costs.

Es ist daher eine erste Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Aufbringen einer Schutzbeschichtung auf die Kolbennut eines Kolbens zu schaffen, bei welchem der oben genannte Nachteil weitgehend oder sogar vollständig beseitigt werden konnte. Es ist ferner eine zweite Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform einer Beschichtungseinrichtung zu schaffen, welche zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist.It is therefore a first object of the invention to provide an improved method for applying a protective coating to the piston groove of a piston, in which the above-mentioned disadvantage could be largely or even completely eliminated. It is also a second object of the invention to provide an improved embodiment of a coating device which is adapted to carry out the method.

Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche.These objects are achieved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are the subject of the independent claims.

Grundgedanke der Erfindung ist demnach, eine Beschichtungseinrichtung zum Beschichten einer Kolbennut eines Kolbens mit einem expandierbaren und mit einem Fluid befüllbaren Dichtungselement auszustatten. Dieses Dichtungselement kann durch Befüllen mit einem druckbeaufschlagten Fluid vom einem nicht-expandierten in einen expandierten Zustand übergeführt werden, in welcher es einen Zwischenraum, in welchem die eigentliche Beschichtung der Kolbennut erfolgen soll, hermetisch von der äußeren Umgebung der Beschichtungseinrichtung isoliert. Hierzu kann das Dichtungselement im expandierten Zustand gegen die Kolbenoberfläche des Kolbens gedrückt werden, und zwar bevorzugt in unmittelbarer Nachbarschaft zu der zu beschichtenden Kolbennut. Der auf diese Weise gebildete Zwischenraum wird dann erfindungsgemäß nicht nur vom expandierten Dichtungselement begrenzt, sondern auch von einem Kolbenabschnitt des Kolbens, in welchem die zu beschichtende Kolbennut auf der Kolbenoberfläche des Kolbens vorgesehen ist. Durch Einleiten des Beschichtungsmaterials in den von Dichtungselement und Kolben begrenzten Zwischenraum, beispielsweise im Zuge eines galvanischen oder chemischen Beschichtungsvorgangs, kann die Kolbennut dann mit der gewünschten Schutzbeschichtung beschichtet werden. Da eine unerwünschte Fluidverbindung des Zwischenraums mit der äußeren Umgebung der Beschichtungseinrichtung unterbunden wird, verbleibt das Beschichtungsmaterial ausschließlich im typischerweise sehr klein dimensionierten Zwischenraum und somit im unmittelbaren Bereiche um die zu beschichtende Kolbennut. Ein unerwünschtes, großflächiges Beschichten weiterer Bereich der Kolbenoberfläche kann auf diese Weise vermieden werden. Auch kann verhindert werden, dass während des Aufbringens der Schutzbeschichtung Schmutzpartikel o.ä. aus der Umgebung der Beschichtungseinrichtung in den Zwischenraum gelangen und den Beschichtungsprozess beeinträchtigen kann. Schließlich kann, nach Beendigung des Beschichtungsvorgangs, durch Entnahme des Druckbeaufschlagten Dichtungselements und die damit verbundene Überführung des Dichtungselements in den nicht-expandierten Zustand, der Kolben auf einfache Weise aus der Beschichtungseinrichtung entfernt werden.The basic idea of the invention is therefore to provide a coating device for coating a piston groove of a piston with an expandable sealing element which can be filled with a fluid. This sealing element can be converted by filling with a pressurized fluid from a non-expanded to an expanded state in which there is a gap in which the actual coating of the piston groove is to take place, hermetically isolated from the outer environment of the coating device. For this purpose, the sealing element can be pressed in the expanded state against the piston surface of the piston, and preferably in the immediate vicinity of the piston groove to be coated. The gap formed in this way is then according to the invention limited not only by the expanded sealing element, but also by a piston portion of the piston, in which the piston groove to be coated is provided on the piston surface of the piston. By introducing the coating material into the space defined by the sealing element and the piston, for example in the course of a galvanic or chemical coating process, the piston groove can then be coated with the desired protective coating. Since an undesired fluid connection of the intermediate space with the outer environment of the coating device is prevented, the coating material remains exclusively in the typically very small-sized gap and thus in the immediate area around the piston groove to be coated. An undesirable, extensive coating of further area of the piston surface can be avoided in this way. It is also possible to prevent dirt particles or the like from being applied during the application of the protective coating. From the environment of the coating device into the space and affect the coating process can affect. Finally, after completion of the coating operation, by removing the pressurized seal member and the associated transfer of the seal member to the unexpanded state, the plunger can be easily removed from the coater.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfasst die folgenden Schritte: In einem ersten Schritt a) wird der Kolben mit der zu beschichtenden Kolbennut in einer Beschichtungseinrichtung angeordnet. In einem zweiten Schritt b) wird ein zwischen der Beschichtungseinrichtung und dem zu beschichtenden Kolben gebildeter Zwischenraum hermetisch, also fluiddicht abgedichtet. Dies bedeutet, dass besagter Zwischenraum fluidisch von der äußeren Umgebung der Beschichtungseinrichtung getrennt wird. Die fluidische Abdichtung erfolgt dabei mit Hilfe eines mit einem Fluid befüllbaren und expandierbaren Dichtungselements. Auf die zu beschichtende Kolbennut wird in einem dritten Schritt c) durch Einbringen eines Beschichtungsmaterials in den Zwischenraum eine Oberfläche des Kolbens wenigstens im Bereich der Kolbennut mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet. Nach dem Aufbringen der Beschichtung auf der Kolbennut kann die in Schritt b) beschriebene Abdichtung wieder aufgehoben werden und der beschichtete Kolben wieder aus der Beschichtungseinrichtung entfernt werden. An inventive method comprises the following steps: In a first step a), the piston is arranged with the piston groove to be coated in a coating device. In a second step b), a gap formed between the coating device and the piston to be coated is hermetically sealed, that is, fluid-tight. This means that said gap is fluidly separated from the outer environment of the coating device. The fluidic sealing takes place with the aid of a fluid-filled and expandable sealing element. In a third step c), a surface of the piston is coated with the coating material on the piston groove to be coated by introducing a coating material into the intermediate space, at least in the region of the piston groove. After applying the coating on the piston groove, the seal described in step b) can be canceled again and the coated piston can be removed from the coating device again.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren einen zusätzlichen Schritt c0), welcher vor Durchführung des Schritts c) durchgeführt wird. Gemäß Schritt c0) wird der Zwischenraum mit einem Reinigungsfluid gespült. Auf diese Weise werden der Zwischenraum und somit auch die zu beschichtende Oberfläche der Kolbennut gereinigt, bevor die eigentliche Schutzbeschichtung aufgebracht wird. Dies hat eine verbesserte Haftung der Schutzbeschichtung auf der Kolbennut zur Folge.In a preferred embodiment, the method comprises an additional step c0), which is carried out before the implementation of step c). According to step c0), the space is purged with a cleaning fluid. In this way, the gap and thus also the surface to be coated of the piston groove are cleaned before the actual protective coating is applied. This results in improved adhesion of the protective coating on the piston groove.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das expandierbare Dichtungselement an der Beschichtungseinrichtung angeordnet und weist eine elastische Umhüllung auf, die einen Dichtungselement-Innenraum begrenzt. Der Dichtungselement-Innenraum wird bei dieser Variante in Schritt b) des Verfahrens mit einem Fluid befüllt und druckbeaufschlagt. In der Folge expandiert die Umhüllung unter Volumenzunahme des Dichtungselement-Innenraums. In einem solchen, gegenüber dem Ausgangszustand expandierten Zustand wird das Dichtungselement gegen eine Außenumfangsseite des Kolbens gedrückt und bewirkt auf diese Weise die gewünschte Abdichtung des Zwischenraums gegenüber der äußeren Umgebung. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the expandable sealing element is arranged on the coating device and has an elastic sheath which delimits a sealing element interior. The sealing element interior is filled in this variant in step b) of the process with a fluid and pressurized. As a result, the envelope expands while increasing the volume of the seal member interior. In such a state expanded from the initial state, the sealing member is pressed against an outer peripheral side of the piston, thereby effecting the desired sealing of the clearance from the external environment.

Zweckmäßig kann das Fluid zum Befüllen des Dichtungselement-Innenraums Gas, vorzugsweise Luft, sein.Suitably, the fluid for filling the sealing element interior gas, preferably air, be.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung werden in Schritt b) zwei Dichtungselemente verwendet, die in einer axialen Richtung des Kolbens im Abstand zueinander angeordnet sind. Die axiale Anordnung der beiden Dichtungselemente erfolgt dabei derart, dass die zu beschichtende Kolbennut axial zwischen den beiden Dichtungselementen angeordnet ist. Auf diese Weise kann das Volumen des Zwischenraums und somit der Oberflächenbereich des Kolbens um die Kolbennut klein gehalten werden, so dass auch nur ein relativ kleiner Oberflächenbereich um die Kolbennut herum beschichtet wird. Dies führt zu erheblichen Kostenvorteilen bei der Beschichtung des Kolbens.In an advantageous development, two sealing elements are used in step b), which are arranged in an axial direction of the piston at a distance from each other. The axial arrangement of the two sealing elements takes place in such a way that the piston groove to be coated is arranged axially between the two sealing elements. In this way, the volume of the gap and thus the surface area of the piston around the piston groove can be kept small, so that only a relatively small surface area is coated around the piston groove. This leads to considerable cost advantages in the coating of the piston.

Besonders bevorzugt erfolgt das Beschichten der Kolbennut galvanisch, insbesondere mittels Hartanodisieren der Oberfläche der Kolbennut. In diesem Fall ist das Beschichtungsmaterial der zum Galvanisieren erforderliche Elektrolyt. Besteht der Aluminiumkolben aus Aluminium und soll dieses zu Aluminiumoxid galvanisiert werden, so kann als Beschichtungsmaterial, beispielsweise ein Aluminiumelektrolyt, in den Zwischenraum eingebracht werden. Alternativ zur Galvanisierung kann das Beschichten auch chemisch, insbesondere mittels Aufbringen einer Nickelbeschichtung, erfolgen. Anstelle von Nickel kann ein anderes, geeignete Material verwendet werden, so etwa Chrom, Eisen, Kupfer oder Zinn. Zusammen mit allen genannten Materialen können als Dispersion Feststoff- oder Schmierstoff-Partikel eingebracht werden.Particularly preferably, the coating of the piston groove takes place galvanically, in particular by means of hard anodization of the surface of the piston groove. In this case, the coating material is the electrolyte required for plating. If the aluminum piston is made of aluminum and if this is to be galvanized to aluminum oxide, it is possible to introduce into the intermediate space as a coating material, for example an aluminum electrolyte. As an alternative to electroplating, the coating can also be carried out chemically, in particular by applying a nickel coating. Instead of nickel, another suitable material may be used, such as chromium, iron, copper or tin. Together with all mentioned materials, solid or lubricant particles can be introduced as dispersion.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Beschichtungseinrichtung zum Beschichten wenigstens einer an einem Kolben vorgesehenen Kolbennut. Die erfindungsgemäße Beschichtungseinrichtung ist insbesondere zur Durchführung des vorangehend vorgestellten eingerichtet. Die Beschichtungseinrichtung umfasst eine Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen des Kolbens während der Durchführung des Beschichtungsvorgangs. An der Aufnahmeeinrichtung ist ein mit einem Fluid befüllbares und expandierbares Dichtungselement angeordnet. Das Dichtungselement ist dabei derart ausgebildet, dass ein zwischen der Aufnahmeeinrichtung und dem in der Aufnahmeeinrichtung aufgenommenen Kolben ausgebildeter Zwischenraum, in welchem die zu beschichtete Kolbennut angeordnet ist, gegen die Umgebung der Aufnahmeeinrichtung hermetisch isoliert werden kann. Dieser Zwischenraum wird dabei von einem Kolbenabschnitt des Kolbens, an welchem die zu beschichtende Kolbennut angeordnet ist, teilweise begrenzt.The invention further relates to a coating device for coating at least one piston groove provided on a piston. The coating device according to the invention is set up in particular for carrying out the above-presented. The coating device comprises a receiving device for receiving the piston during the performance of the coating process. On the receiving device, a fillable with a fluid and expandable sealing element is arranged. The sealing element is designed in such a way that a gap formed between the receiving device and the piston received in the receiving device, in which the piston groove to be coated is arranged, can be hermetically insulated from the surroundings of the receiving device. This space is partially limited by a piston portion of the piston, on which the piston groove to be coated is arranged.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Beschichtungseinrichtung zusätzlich zum ersten Dichtungselement ein zweites Dichtungselement vorhanden. Bei dieser Variante sind die beiden Dichtungselemente am Topfkragen im Abstand zueinander angeordnet. Darüber ist das zweite Dichtungselement auch im Abstand zum Topfboden angeordnet. Auf diese Weise kann das Volumen des Zwischenraums und somit der Oberflächenbereich des Kolbens um die Kolbennut klein gehalten werden, so dass auch nur ein reduzierter Oberflächenbereich des Kolbens um die Kolbennut herum beschichtet wird. Dies führt zu weiteren Kostenvorteilen bei der Beschichtung des Kolbens. Da das zweite Dichtungselement dieselbe Wirkung entfalten soll wie das erste Dichtungselement, entspricht das zweite Dichtungselement bezüglich seines Aufbaus und seiner Ausbildung bevorzugt im Wesentlichen dem ersten Dichtungselement. Besonders bevorzugt sind das erste und das zweite Dichtungselement als Gleichteile realisiert.In a preferred embodiment, a second sealing element is present in the coating device in addition to the first sealing element. In this variant, the two sealing elements are arranged on the pot collar at a distance from each other. In addition, the second sealing element is arranged at a distance from the bottom of the pot. In this way, the volume of the gap and thus the surface area of the piston around the piston groove can be kept small so that only a reduced surface area of the piston is coated around the piston groove becomes. This leads to further cost advantages in the coating of the piston. Since the second sealing element is intended to have the same effect as the first sealing element, the second sealing element preferably corresponds essentially to the first sealing element in terms of its construction and its construction. Particularly preferably, the first and the second sealing element are realized as equal parts.

Vorzugsweise weist das erste Dichtungselement einen expandierten und einen nicht-expandierten Zustand auf und ist zwischen diesen beiden Zuständen verstellbar. Im expandierten Zustand liegt die oben beschriebene hermetische Isolation vor. Im nicht-expandierten Zustand ist diese hermetische Isolation aufgehoben.Preferably, the first sealing element has an expanded and a non-expanded state and is adjustable between these two states. In the expanded state, the hermetic isolation described above is present. In the unexpanded state this hermetic isolation is abolished.

Besonders zweckmäßig ist das Dichtungselement mit Luft aufblasbar ausgebildet. Auf diese Weise kann das Dichtungselement technisch einfach realisiert werden, was sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten auswirkt.Particularly suitably, the sealing element is formed with air inflatable. In this way, the sealing element can be technically easily realized, which has an advantageous effect on the manufacturing cost.

Besonders bevorzugt ist die Aufnahmeeinrichtung topfartig ausgebildet und weist einen Topfboden sowie einen vom Topfboden abstehenden Topfkragen auf. Der Topfboden und der Topfkragen begrenzen zusammen teilweise einen Aufnahmeinnenraum, in welchem der Kolben zur Durchführung des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens aufnehmbar ist. Bei dieser Variante ist das expandierbare Dichtungselement am Topfkragen angeordnet. Die Anordnung am Topfkragen erfolgt bei dieser Ausführungsform derart, dass das Dichtungselement in dem expandierten Zustand in den Aufnahmeinnenraum hineinragt.Particularly preferably, the receiving device is pot-shaped and has a pot bottom and a protruding from the bottom of the pot pot collar. The pot bottom and the pot collar together partially define a receiving interior, in which the piston for carrying out the coating method according to the invention is receivable. In this variant, the expandable sealing element is arranged on the pot collar. The arrangement on the pot collar takes place in this embodiment in such a way that the sealing element projects into the receiving interior in the expanded state.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das expandierbare Dichtungselement eine elastische Umhüllung auf, die einen Dichtungselement-Innenraum begrenzt. Dieser Dichtungselement-Innenraum ist zur Expansion des Dichtungselements mit einem druckbeaufschlagten Fluid befüllbar.In a particularly preferred embodiment, the expandable sealing element has an elastic sheath which delimits a sealing element interior. This sealing element interior can be filled with a pressurized fluid for expansion of the sealing element.

Besonders zweckmäßig ist das Dichtungselement derart ausgebildet, dass es im expandierten Zustand und bei in der Aufnahmeeinrichtung angeordnetem Kolben gegen eine Außenumfangsseite des Kolbens gedrückt wird, wenn dieser in der Aufnahmeeinrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine besonders wirksame Abdichtung des Zwischenraums zwischen Aufnahmeeinrichtung und Kolben erzielt.Particularly suitably, the sealing element is designed such that it is pressed in the expanded state and arranged in the receiving device piston against an outer peripheral side of the piston when it is arranged in the receiving device. In this way, a particularly effective sealing of the gap between receiving device and piston is achieved.

Zum Zwecke einer vorteilhaften Anpassung an die Geometrie des zu beschichtenden Kolbens wird vorgeschlagen, den Topfkragen und/oder das wenigstens eine Dichtungselement im Wesentlichen ringförmig auszubilden.For the purpose of an advantageous adaptation to the geometry of the piston to be coated is proposed to form the pot collar and / or the at least one sealing element substantially annular.

Zum Zwecke der effektiven Einbringung des Schichtmaterials in den von der äußeren Umgebung der Aufnahmeeinrichtung hermetisch isolierten Zwischenraum wird vorgeschlagen, an der Aufnahmeeinrichtung einen Fluiddurchlass vorzusehen. Dieser Fluiddurchlass dient dazu, ein nicht zur Beschichtungseinrichtung gehöriges Reservoir, in welchem das zur Expansion des Dichtungselements erforderliche Fluid, vorzugsweise Luft, gespeichert ist, im Bedarfsfall in das Dichtungselement einzuleiten. Dies kann – ebenso wie das Ausleiten des Fluids aus dem Dichtungselement – etwa mit Hilfe einer geeigneten Pumpvorrichtung geschehen. Bei in der Aufnahmeeinrichtung aufgenommenem Kolben kommuniziert der Fluiddurchlass fluidisch mit dem zwischen Aufnahmeeinrichtung und Kolben gebildeten Zwischenraum.For the purpose of effective introduction of the layer material in the space hermetically isolated from the external environment of the receptacle, it is proposed to provide a fluid passage on the receptacle. This fluid passage serves to introduce into the sealing element a reservoir which is not associated with the coating device and in which the fluid, preferably air, required for expansion of the sealing element is stored, if necessary. This can - as well as the discharge of the fluid from the sealing element - done with the help of a suitable pumping device. With the piston received in the receiving device, the fluid passage communicates fluidically with the intermediate space formed between the receiving device and the piston.

Besonders zweckmäßig ist der Fluiddurchlass als Durchgangsöffnung ausgebildet, welche den Topfkragen durchsetzt und einenends an einer Außenumfangsseite des Topfkragens und anderenends an einer Innenumfangsseite des Topfkragens mündet. Eine derartige Realisierungsweise ist technisch einfach zu realisieren und somit mit Kostenvorteilen bei der Herstellung der Beschichtungseinrichtung verbunden.Particularly suitably, the fluid passage is formed as a passage opening, which passes through the pot collar and opens at one end to an outer peripheral side of the pot collar and the other end to an inner peripheral side of the pot collar. Such a way of implementation is technically easy to implement and thus associated with cost advantages in the production of the coating device.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist für das Dichtungselement an einer Innenumfangsseite des Topfkragens eine ringförmig verlaufende Aufnahmenut vorgesehen, in welcher das wenigstens eine Dichtungselement wenigstens teilweise aufgenommen ist. Diese Maßnahme erlaubt eine platzsparende Anbringung des Dichtungselements am Topfkragen. In a further preferred embodiment, an annular receiving groove is provided for the sealing element on an inner peripheral side of the pot collar, in which the at least one sealing element is at least partially accommodated. This measure allows a space-saving attachment of the sealing element on the pot collar.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aufnahmenut derart dimensioniert, dass das Dichtungselement im expandierten Zustand teilweise aus der Aufnahmenut heraus nach innen, in den Aufnahmeinnenraum hineinragt. In seinem nicht-expandierten Zustand ist das Dichtungselement hingegen vollständig in der Aufnahmenut aufgenommen. Auf diese Weise wird einerseits erreicht, dass das Dichtungselement bereits bei relativ geringer Volumenexpansion zur Abdichtung des Zwischenraums mit der Oberfläche des Kolbens mechanisch in Kontakt gelangt. Andererseits ist sichergestellt, dass das Dichtungselement in seinem nicht-expandierten Zustand nicht auf störende Weise in dem Aufnahmeinnenraum angeordnet ist, wenn der Kolben in diesen eingebracht oder aus diesem entfernt werden soll.In a preferred embodiment, the receiving groove is dimensioned such that the sealing element protrudes in the expanded state partially out of the receiving groove inwardly into the receiving interior. In its non-expanded state, however, the sealing element is completely received in the receiving groove. In this way it is achieved, on the one hand, that the sealing element mechanically comes into contact with the surface of the piston even at a relatively small volume expansion for sealing the intermediate space. On the other hand, it is ensured that the sealing element in its unexpanded state is not arranged in a disturbing manner in the receiving interior when the piston is to be introduced into this or removed therefrom.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist am Topfkragen für jedes Dichtungselement eine zusätzliche Durchgangsöffnung ausgebildet. Die Durchgangsöffnung durchsetzt dabei den Topfkragen und mündet einenends an einer Außenumfangsseite des Topfkragens und anderenends an einer Innenumfangsseite des Topfkragens. Dabei ist das Dichtungselement fluidisch mit der Durchgangsöffnung verbunden. Dies erleichtert eine einfache Befüllung des Dichtungselements mit dem Fluid, wenn dieses vom nicht-expandierten in den expandierten Zustand wechseln soll.In a further preferred embodiment, an additional passage opening is formed on the pot collar for each sealing element. The Through opening thereby passes through the pot collar and opens at one end to an outer peripheral side of the pot collar and the other end to an inner peripheral side of the pot collar. In this case, the sealing element is fluidly connected to the passage opening. This facilitates easy filling of the sealing element with the fluid when it is to change from the non-expanded to the expanded state.

Besonders zweckmäßig mündet die zusätzliche Durchgangsöffnung in der Aufnahmenut. Die Bereitstellung zusätzlicher Fluidleitungen im Topfkragen kann auf diese Weise entfallen.Particularly expedient opens the additional passage opening in the receiving groove. The provision of additional fluid lines in the pot collar can be omitted in this way.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform besteht die Umhüllung aus einem federelastischen Material, vorzugsweise aus einem Elastomer. Auf diese Weise lässt sich die erfindungswesentliche Verstellbarkeit des Dichtungselements zwischen dem expandierten und dem nicht-expandierten Zustand besonders kostengünstig realisieren.In an advantageous embodiment, the sheath consists of a resilient material, preferably of an elastomer. In this way, the invention-essential adjustability of the sealing element between the expanded and the non-expanded state can be realized particularly cost-effective.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawing and from the associated description of the figures with reference to the drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description.

Die einzige 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Beschichtungseinrichtung 1. Die Beschichtungseinrichtung 1 dient zum Beschichten einer an einem Kolben 2 für eine Brennkraftmaschine vorgesehenen Kolbennut 3 mit einer Schutzbeschichtung gegen Verschleiß. Die Kolbennut 3 dient zur Aufnahmeeinrichtung eines Dichtungsrings, wenn der Kolben 2 im Zylinder einer Brennkraftmaschine verbaut wird (nicht gezeigt), und erstreckt sich typischerweise ringförmig auf einer Umfangskontur des Kolbens 2.The only 1 shows a schematic representation of an example of a coating device according to the invention 1 , The coating device 1 serves to coat one on a piston 2 piston groove provided for an internal combustion engine 3 with a protective coating against wear. The piston groove 3 serves to receive a sealing ring when the piston 2 is installed in the cylinder of an internal combustion engine (not shown), and typically extends annularly on a circumferential contour of the piston 2 ,

Die Beschichtungseinrichtung 1 umfasst eine Aufnahmeeinrichtung 4 zum Aufnehmen des Kolbens 2 während der Durchführung des Beschichtungsverfahrens. Entsprechend 1 ist die Aufnahmeeinrichtung 4 topfartig ausgestaltet und weist einen Topfboden 5 und einen vom Topfboden 5 abstehenden Topfkragen 6 auf. Der Topfboden 5 und der Topfkragen 6 sind bevorzugt integral aneinander ausgeformt. Der Topfboden 5 und der Topfkragen 6 begrenzen teilweise einen Aufnahmeinnenraum 8, in welchem der zu beschichtende Kolben 2 zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens angeordnet wird. Der Topfkragen 6 kann als sich entlang einer axialen Richtung A erstreckender Hohlzylinder 9 ausgebildet sein, der an einem ersten axialen Ende 7a vom Topfboden 5 verschlossen ist. Ein dem ersten axialen Ende 7a gegenüberliegendes, zweites axiales Ende 7b des Hohlzylinders 9 ist offen ausgebildet, so dass der zu beschichtende Kolben 2 in den Aufnahmeinnenraum 8 eingebracht werden kann. Ist der Kolben 2 wie in 1 gezeigt im Aufnahmeinnenraum 8 platziert, so erstreckt sich die axiale Richtung A des Kolbens 2, deren Lage durch eine Mittellängsachse M des Kolbens 2 definiert ist wird, senkrecht zu einer Ebene E, in welcher der Topfboden 5 angeordnet ist. Der im Aufnahmeinnenraum 8 aufgenommene Kolben 2 kann im Abstand zum Topfboden 5 angeordnet werden, so dass zwischen einer dem Topfboden zugewandten Stirnseite 28 des Kolbens 2 und dem Topfboden 5 ein Zwischenraum 29 gebildet wird.The coating device 1 includes a receiving device 4 for picking up the piston 2 during the performance of the coating process. Corresponding 1 is the recording device 4 pot-shaped and has a pot bottom 5 and one from the bottom of the pot 5 protruding pot collar 6 on. The bottom of the pot 5 and the pot collar 6 are preferably formed integrally with each other. The bottom of the pot 5 and the pot collar 6 partially limit a reception interior 8th in which the piston to be coated 2 is arranged to carry out the coating process. The pot collar 6 may be as extending along an axial direction A hollow cylinder 9 be formed, which at a first axial end 7a from the bottom of the pot 5 is closed. A first axial end 7a opposite, second axial end 7b of the hollow cylinder 9 is open, so that the piston to be coated 2 into the recording interior 8th can be introduced. Is the piston 2 as in 1 shown in the recording interior 8th placed so the axial direction A of the piston extends 2 , whose position through a central longitudinal axis M of the piston 2 is defined, perpendicular to a plane E, in which the pot bottom 5 is arranged. The one in the recording interior 8th recorded pistons 2 can be in the distance to the pot bottom 5 can be arranged so that between an end facing the bottom of the pot 28 of the piston 2 and the bottom of the pot 5 a gap 29 is formed.

Wie 1 erkennen lässt, sind an der Aufnahmeeinrichtung 4 an deren Topfkragen 6 ein erstes Dichtungselement 10a und ein zweites Dichtungselement 10b axial im Abstand zueinander angeordnet. Der Topfkragen 6 und die beiden Dichtungselemente 10a, 10b können eine im Wesentlichen ringförmige Geometrie aufweisen. Die beiden Dichtungselemente 10a, 10b sind mit Luft oder einem anderen geeigneten Fluid befüllbar. Ferner weisen beiden Dichtungselemente 10a, 10b jeweils eine elastische Umhüllung 11a, 11b auf, die einen Dichtungselement-Innenraum 12a, bzw. 12b begrenzt. Die Umhüllung 11a, 11b kann aus einem federelastischen Material, vorzugsweise aus einem Elastomer, bestehen. Wird der Dichtungselement-Innenraum 12a, 12b mit Luft befüllt und auf diese Weise druckbeaufschlagt, so expandiert die jeweilige elastische Umhüllung 11a, 11b. Die Dichtungselemente 10a, 10b sind mit Luft "aufblasbar". Im expandierten Zustand ragen die Dichtungselemente 10a, 10b in den Aufnahmeinnenraum 8 hinein. Das erste Dichtungselement 10a ist dabei derart ausgebildet, dass sie einen zwischen der Aufnahmeeinrichtung 4 und dem im Aufnahmeinnenraum 8 aufgenommenen Kolben 2 gebildeten Zwischenraum 13 gegen die äußere Umgebung 14 der Aufnahmeeinrichtung hermetisch isoliert. Besagter Zwischenraum 13 wird dabei durch einen Kolbenabschnitt 27 des Kolbens 2, in welchem die zu beschichtende Kolbennut 3 angeordnet ist, begrenzt. As 1 recognize, are at the receiving device 4 at the pot collar 6 a first sealing element 10a and a second sealing element 10b arranged axially spaced from each other. The pot collar 6 and the two sealing elements 10a . 10b may have a substantially annular geometry. The two sealing elements 10a . 10b are filled with air or other suitable fluid. Furthermore, both have sealing elements 10a . 10b each an elastic sheath 11a . 11b on which a sealing element interior 12a , respectively. 12b limited. The serving 11a . 11b may consist of a resilient material, preferably of an elastomer. Will the sealing element interior 12a . 12b filled with air and pressurized in this way, so the respective elastic envelope expands 11a . 11b , The sealing elements 10a . 10b are "inflatable" with air. In the expanded state, the sealing elements protrude 10a . 10b into the recording interior 8th into it. The first sealing element 10a is designed such that it is a between the receiving device 4 and in the recording interior 8th recorded piston 2 formed gap 13 against the outside environment 14 the recording device hermetically isolated. Said gap 13 is doing by a piston section 27 of the piston 2 in which the piston groove to be coated 3 is arranged, limited.

Dieses Szenario ist in 1 dargestellt: Die im Dichtungselement-Innenraum 12a vorhandene, druckbeaufschlagte Luft 15 sorgt für eine Ausdehnung der elastischen Umhüllung 11a des Dichtungselements 10a, so dass diese im expandierten Zustand gegen eine Außenumfangsseite 30 des Kolbens 2 gedrückt wird, und zwar vorzugsweise benachbart zu der zu beschichtenden Kolbennut 3.This scenario is in 1 shown: The in the seal element interior 12a existing, pressurized air 15 ensures expansion of the elastic covering 11a of the sealing element 10a , so that these in the expanded state against an outer peripheral side 30 of the piston 2 is pressed, preferably adjacent to the piston groove to be coated 3 ,

Wird Luft 15 aus dem Dichtungselement-Innenraum 12a ausgeleitet, so zieht sich die elastische Umhüllung 11a wieder zusammen, d.h. sie wird gestraft, so dass die Umhüllung 11a nicht mehr am Kolben 2 anliegt. In diesem, nicht-expandierten Zustand des Dichtungselements 10a ist der Zwischenraum 13 fluidisch mit der äußeren Umgebung 14 verbunden. Daher kann der Kolben 2 zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens komfortabel in der Aufnahmeeinrichtung 4 positioniert und nach Durchführung des Verfahrens wieder aus der Aufnahmeeinrichtung 4 entfernt werden. Will air 15 from the sealing element interior 12a discharged, so pulls the elastic envelope 11a again together, ie she is punished, so that the wrapping 11a no longer on the piston 2 is applied. In this, non-expanded state of the sealing element 10a is the gap 13 fluidic with the external environment 14 connected. Therefore, the piston can 2 to carry out the coating process comfortably in the receiving device 4 positioned and after performing the process again from the receiving device 4 be removed.

Das erste Dichtungselement 10a weist also einen expandierten Zustand auf, in welchem die genannte hermetische Isolation des Zwischenraums 13 gegeben ist. Entsprechend weist das erste Dichtungselement 10a einen nicht expandierten Zustand auf, in welchem diese Isolation wieder aufgehoben ist, Durch Ein- bzw. Ausleiten von Luft in die elastische Umhüllung 11a kann das Dichtungselement 10a zwischen den beiden Zuständen verstellt werden.The first sealing element 10a thus has an expanded state in which said hermetic isolation of the gap 13 given is. Accordingly, the first sealing element 10a an unexpanded state in which this isolation is canceled again, by introducing or discharging air into the elastic sheath 11a can the sealing element 10a be adjusted between the two states.

Im expandierten Zustand des ersten Dichtungselement 10a wird der eigentliche Beschichtungsvorgang durchgeführt. Die Beschichtung der Kolbennut 3 kann galvanisch, insbesondere mittels Hartanodisieren der Oberfläche der Kolbennut 3 erfolgen. In diesem Fall ist das Beschichtungsmaterial 17 der für die Galvanisierung erforderliche Elektrolyt. Im Zuge einer Hartanodisierung kann das Kolbenmaterial des Kolbens 2, typischerweise Aluminium, oxidiert werden. Alternativ dazu kann die Beschichtung auch chemisch, insbesondere durch Aufbringen einer Nickelbeschichtung auf die Oberfläche der Kolbennut 2 erfolgen. Um die Kolbennut 3 mit einer Schutzbeschichtung 16 zu versehen, kann in den Zwischenraum 13 ein Beschichtungsmaterial 17 aus einem geeignet ausgeführten, in 1 nur grobschematisch angedeuteten Reservoir 18 in den Zwischenraum 13 eingebracht werden. Dem Fachmann sind vielfältige Realisierungsformen für das Reservoir 18 bekannt, so dass hier auf eine detailliertere Beschreibung verzichtet wird. In den Zwischenraum 13 eingebracht benetzt das Beschichtungsmaterial 17 die Oberfläche der Kolbennut 3 und bildet auf diese Weise die gewünschte Schutzbeschichtung 16 aus. Es ist klar, dass im Zuge dieser Beschichtung nicht nur in der Kolbennut 3 eine Schutzbeschichtung 16 erzeugt wird, sondern auch in jenen Bereichen der Kolbenoberfläche des Kolbens 2, der den Zwischenraum 13 begrenzt. Zur Einleitung des Beschichtungsmaterials 17 in den Zwischenraum 13 ist am Topfkragen 6 der Aufnahmeeinrichtung 4 ein Fluiddurchlass 19 ausgebildet. Ist der Kolben 2 im Aufnahmeinnenraum 8 aufgenommen und befindet sich das erste Dichtungselement 10a im expandierten Zustand, so dass der hermetisch isolierte Zwischenraum 13 ausgebildet ist, so kann das Beschichtungsmaterial 17 aus dem Reservoir 18 über den Fluiddurchlass 19 in den Zwischenraum 13 eingeleitet werden.In the expanded state of the first sealing element 10a the actual coating process is carried out. The coating of the piston groove 3 can be galvanic, in particular by means of hard anodizing the surface of the piston groove 3 respectively. In this case, the coating material 17 the electrolyte required for electroplating. In the course of a hard anodization, the piston material of the piston 2 , typically aluminum, are oxidized. Alternatively, the coating may also be chemical, in particular by applying a nickel coating to the surface of the piston groove 2 respectively. To the piston groove 3 with a protective coating 16 can be provided in the interspace 13 a coating material 17 from a suitably executed, in 1 only roughly sketched indicated reservoir 18 in the gap 13 be introduced. The person skilled in various forms of realization of the reservoir 18 known, so that a more detailed description is omitted here. In the gap 13 introduced wets the coating material 17 the surface of the piston groove 3 and thus forms the desired protective coating 16 out. It is clear that in the course of this coating not only in the piston groove 3 a protective coating 16 is generated, but also in those areas of the piston surface of the piston 2 that the gap 13 limited. For introduction of the coating material 17 in the gap 13 is on the pot collar 6 the receiving device 4 a fluid passage 19 educated. Is the piston 2 in the recording interior 8th received and is the first sealing element 10a in the expanded state, leaving the hermetically isolated space 13 is formed, so the coating material 17 from the reservoir 18 over the fluid passage 19 in the gap 13 be initiated.

Wie die 1 anschaulich belegt, kann der Fluiddurchlass 19 als Durchgangsöffnung 20 ausgebildet sein, welche den Topfkragen 6 durchsetzt. Besagte Durchgangsöffnung 20 mündet einenends an einer Außenumfangsseite 21 des Topfkragens 6 und anderenends an einer Innenumfangsseite 22 des Topfkragens 6. Der Fluiddurchlass 19 kann auch dazu verwendet werden, den Zwischenraum 13 vor dem Einbringen des Beschichtungsmaterials 17 zu spülen und auf diese Weise zu reinigen. Als Reinigungsfluid mag beispielsweise Wasser in Betracht kommen.As the 1 clearly demonstrated, the fluid passage 19 as a passage opening 20 be formed, which the pot collar 6 interspersed. Said passage opening 20 opens at one end on an outer peripheral side 21 of the pot collar 6 and at the other end on an inner peripheral side 22 of the pot collar 6 , The fluid passage 19 can also be used to clear the gap 13 before the introduction of the coating material 17 to rinse and clean in this way. For example, water may be considered as cleaning fluid.

Es ist klar, dass durch den Fluiddurchlass 19 die erfindungswesentliche hermetische Isolierung des Zwischenraums 13 nicht beeinträchtigt wird, da der Fluiddurchlass 19 nur mit dem Reservoir 18 kommuniziert, nicht aber mit der äußeren Umgebung 14. It is clear that through the fluid passage 19 the invention essential hermetic isolation of the gap 13 is not affected, since the fluid passage 19 only with the reservoir 18 communicates, but not with the external environment 14 ,

Die 1 zeigt das zweite Dichtungselement 10b exemplarisch in dem nicht-expandierten Zustand, in welchem die Umhüllung 11b nicht gegen den Kolben 2 gedrückt wird, sondern im Abstand zu diesem angeordnet ist.The 1 shows the second sealing element 10b exemplarily in the unexpanded state in which the wrapper 11b not against the piston 2 is pressed, but is arranged at a distance to this.

Das zweite Dichtungselement 10b dient dazu, in seinem expandierten Zustand (in 1 nicht gezeigt) das Volumen des Zwischenraums 13 möglichst gering zu halten, so dass nur ein möglichst kleiner Bereich der Kolbenoberfläche um die Kolbennut 3 mit der Schutzbeschichtung 16 versehen wird. Befindet sich das zweite Dichtungselement 10b in seinem expandierten Zustand (in 1 nicht gezeigt), so kann kein Schichtmaterial 17 in den Zwischenraum 29 eindringen, wie dies zur Verdeutlichung in 1 für ein nicht-expandiertes zweites Dichtungselement 10b gezeigt ist. Auf diese Weise können die Kosten für die Beschichtung der Kolbennut 3 gering gehalten werden. Insbesondere wird der zwischen der Stirnseite 28 des Kolbens 2 und dem Topfboden 5 gebildete Zwischenraum 29 hermetisch vom Zwischenraum 13 isoliert, so dass in den Zwischenraum 29 kein Beschichtungsmaterial 17 eindringen kann. The second sealing element 10b serves to, in its expanded state (in 1 not shown) the volume of the gap 13 Keep as small as possible, so that only the smallest possible area of the piston surface around the piston groove 3 with the protective coating 16 is provided. Is the second sealing element 10b in its expanded state (in 1 not shown), so no layer material 17 in the gap 29 to penetrate, as illustrated in 1 for a non-expanded second sealing element 10b is shown. In this way, the cost of coating the piston groove 3 be kept low. In particular, the between the front side 28 of the piston 2 and the bottom of the pot 5 formed gap 29 hermetically from the gap 13 isolated, leaving in the gap 29 no coating material 17 can penetrate.

Im Beispiel der 1 sind am Kolben 2 zusätzlich zur Kolbennut 3 zwei weitere Kolbennuten 23 gezeigt, die vom expandierten ersten Dichtungselement 10a abgedeckt werden und daher nicht beschichtet werden. Es ist klar, dass durch geeignete Anordnung des ersten Dichtungselements 10a an der Aufnahmeeinrichtung 4 relativ zum Kolben ein Zwischenraum 13 erzeugt werden kann, der die Beschichtung zweier oder mehrerer Kolbennuten 3 erlaubt (in 1 nicht gezeigt).In the example of 1 are on the piston 2 in addition to the piston groove 3 two more piston grooves 23 shown by the expanded first sealing element 10a be covered and therefore not coated. It is clear that by suitable arrangement of the first sealing element 10a at the receiving device 4 a gap relative to the piston 13 can be generated, the coating of two or more piston grooves 3 allowed (in 1 Not shown).

Für die beiden Dichtungselemente 10a, 10b ist an der Innenumfangsseite 22 des Topfkragens 6 jeweils eine ringförmig verlaufende Aufnahmenut 24a, 24b vorgesehen, in welcher die Dichtungselemente 10a, 10b aufnehmbar sind. Die beiden Aufnahmenuten 24a, 24b sind dabei derart dimensioniert, dass das jeweilige Dichtungselement 10a, 10b im expandierten Zustand teilweise aus der Aufnahmenut 24a, 24b heraus nach innen, in den Aufnahmeinnenraum 8 hineinragen, so dass sie am Kolben 2 anliegen. Dies ist in 1 exemplarisch für das erste Dichtungselement 10a dargestellt. Im nicht-expandierten Zustand, also ohne Druckbeaufschlagung, sind die Dichtungselemente 10a, 10b – in 1 exemplarisch für das zweite Dichtungselement 10b dargestellt – hingegen vollständig in der Aufnahmenut 24a, 24b aufgenommen. Dies erleichtert das Einbringen bzw. Entfernen Kolbens in bzw. aus dem Aufnahmeinnenraum 8.For the two sealing elements 10a . 10b is on the inner circumference side 22 of the pot collar 6 in each case an annular receiving groove 24a . 24b provided in which the sealing elements 10a . 10b are receivable. The two grooves 24a . 24b are dimensioned such that the respective sealing element 10a . 10b in the expanded state partially from the receiving groove 24a . 24b out inside, into the reception interior 8th protrude so they are on the piston 2 issue. This is in 1 exemplary for the first sealing element 10a shown. In the non-expanded state, ie without pressurization, the sealing elements 10a . 10b - in 1 exemplary for the second sealing element 10b shown - but completely in the receiving groove 24a . 24b added. This facilitates the introduction or removal of the piston into or out of the receiving interior 8th ,

Ist der Kolben 2 in der Aufnahme 4 aufgenommen und befinden sich die beiden Dichtungselemente 10a, 10b im expandierten Zustand, so wird der Zwischenraum 13 axial durch die beiden Dichtungselemente 10a, 10b und radial durch die Aufnahmeeinrichtung 8, insbesondere durch deren Topfkragen 6, sowie durch den Kolbenabschnitt 27 des Kolbens, in welchem die Kolbennut 3 angeordnet ist, begrenzt. Befinden sich die beiden Dichtungselemente 10a, 10b in ihrem expandierten Zustand, in welchem sie gegen die Oberfläche des Kolbens 2 gedrückt werden, so begrenzen die beiden Dichtungselemente 10a, 10b in der axialen Richtung A des Kolbens 2. Mit anderen Worten, die Kolbennut 3 ist in axialer Richtung A zwischen den beiden Dichtungselementen 10a, 10b angeordnet. Is the piston 2 in the recording 4 received and are the two sealing elements 10a . 10b in the expanded state, so does the gap 13 axially through the two sealing elements 10a . 10b and radially through the receiving device 8th , in particular through their pot collar 6 , as well as by the piston section 27 of the piston in which the piston groove 3 is arranged, limited. Are the two sealing elements 10a . 10b in their expanded state, in which they are against the surface of the piston 2 are pressed, so limit the two sealing elements 10a . 10b in the axial direction A of the piston 2 , In other words, the piston groove 3 is in the axial direction A between the two sealing elements 10a . 10b arranged.

Zum Befüllen bzw. zum Druckbeaufschlagen der Dichtungselement-Innenräume 12a, 12b mit Luft ist am Topfkragen 6 für jedes Dichtungselement 10a, 10b eine zusätzliche Durchgangsöffnung 25a, 25b ausgebildet, welche den Topfkragen 6 durchsetzt. Die zusätzlichen Durchgangsöffnungen 25a, 25b münden einenends an der Außenumfangsseite 21 des Topfkragen 6 und anderenends an der Innenumfangsseite 22 des Topfkragens 6. Die beiden Dichtungselemente 10a, 10b sind fluidisch mit der jeweiligen zusätzlichen Durchgangsöffnung 25a, 25b verbunden. Die zusätzliche Durchgangsöffnungen 25a, 25b münden hierfür in den ihnen zugeordneten Aufnahmenuten 24a, 24b. Durch Anschließen der beiden Durchgangsöffnungen 25a, 25b an geeignete Druckbeaufschlagungsvorrichtungen – diese sind in 1 nur grobschematisch in Form zweier Pfeile 26a, 26b angedeutet – kann Luft in den jeweiligen Dichtungselement-Innenraum 12a, 12b eingebracht und wieder entfernt werden. Die dem einschlägigen Fachmann geläufigen Druckbeaufschlagungsvorrichtungen 26a, 26b können ein Reservoir zum Speichern eines Vorrats an Luft sowie eine mit dem Reservoir zusammenwirkende Pumpvorrichtung einschließlich geeigneter Fluidleitungen (in 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt) aufweisen. Auf diese Weise können die beiden Dichtungselemente 10a, 10b zwischen dem expandierten und dem nicht-expandierten Zustand verstellt werden.For filling or for pressurizing the seal element interior 12a . 12b with air is on the pot collar 6 for each sealing element 10a . 10b an additional passage opening 25a . 25b formed, which the pot collar 6 interspersed. The additional passages 25a . 25b open at one end to the outer circumference 21 of the pot collar 6 and at the other end on the inner circumference side 22 of the pot collar 6 , The two sealing elements 10a . 10b are fluid with the respective additional passage opening 25a . 25b connected. The additional passages 25a . 25b open for this purpose in their assigned grooves 24a . 24b , By connecting the two through holes 25a . 25b to suitable pressurizing devices - these are in 1 only roughly schematic in the form of two arrows 26a . 26b indicated - can air in the respective sealing element interior 12a . 12b be introduced and removed again. The pressure-sensitive devices known to the person skilled in the art 26a . 26b For example, a reservoir for storing a supply of air and a pump device cooperating with the reservoir, including suitable fluid lines (in 1 for the sake of clarity, not shown). In this way, the two sealing elements 10a . 10b between the expanded and unexpanded states.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008038323 A1 [0004] DE 102008038323 A1 [0004]

Claims (21)

Verfahren zum Beschichten wenigstens einer an einem Kolben (2) für eine Brennkraftmaschine vorgesehenen Kolbennut (3) mit einer Schutzbeschichtung (16), umfassend die folgenden Schritte: a) Anordnen des Kolbens (2) mit der zu beschichtenden Kolbennut (3) in einer Beschichtungseinrichtung (1), b) Fluiddichtes Abdichten eines Zwischenraums (13), der im Bereich der zu beschichtenden Kolbennut (3) zwischen dem Kolben (2) und der Beschichtungseinrichtung (1) ausgebildet wird, mittels eines mit einem Fluid befüllbaren und expandierbaren Dichtungselements (10a), c) Aufbringen der Schutzbeschichtung (16) auf die Kolbennut (3) durch Einbringen eines Beschichtungsmaterials (17) in den Zwischenraum (13), so dass eine Oberfläche der Kolbennut (3) mit dem Beschichtungsmaterial (17) beschichtet wird.Method for coating at least one on a piston ( 2 ) provided for an internal combustion engine piston groove ( 3 ) with a protective coating ( 16 ), comprising the following steps: a) arranging the piston ( 2 ) with the piston groove to be coated ( 3 ) in a coating device ( 1 ), b) fluid-tight sealing of a gap ( 13 ), which in the region of the piston groove to be coated ( 3 ) between the piston ( 2 ) and the coating device ( 1 ) is formed by means of a fluid-filled and expandable sealing element ( 10a ), c) applying the protective coating ( 16 ) on the piston groove ( 3 ) by introducing a coating material ( 17 ) into the space ( 13 ), so that a surface of the piston groove ( 3 ) with the coating material ( 17 ) is coated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden zusätzlichen Schritt c0) umfasst, welcher vor Durchführung von dem Schritt c) durchgeführt wird: c0) Spülen des Zwischenraums (13) mit einem Reinigungsfluid.Method according to Claim 1, characterized in that the method comprises the following additional step c0), which is carried out before carrying out step c): c0) purging the interspace ( 13 ) with a cleaning fluid. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das expandierbare Dichtungselement (10a) eine elastische Umhüllung (11a) aufweist, die einen Dichtungselement-Innenraum (12a) begrenzt, der in Schritt b) mit einem Fluid druckbeaufschlagt wird, so dass die elastische Umhüllung unter Volumenzunahme des Dichtungselement-Innenraums (12a) expandiert und benachbart zur Kolbennut (3) gegen eine Außenumfangsseite (30) des Kolbens (2) gedrückt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the expandable sealing element ( 10a ) an elastic sheath ( 11a ) having a sealing element interior ( 12a ), which is pressurized with a fluid in step b), so that the elastic envelope increases in volume of the sealing element interior ( 12a ) expands and adjacent to the piston groove ( 3 ) against an outer peripheral side ( 30 ) of the piston ( 2 ) is pressed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Gas, vorzugsweise Luft, ist.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fluid is a gas, preferably air. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) zwei Dichtungselemente (10a, 10b) verwendet werden, die in einer axialen Richtung (A) der Beschichtungseinrichtung (1) im Abstand zueinander angeordnet sind, derart, dass die zu beschichtende Kolbennut (3) des Kolbens (2) axial zwischen den beiden Dichtungselementen (10a, 10b) angeordnet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step b) two sealing elements ( 10a . 10b ) used in an axial direction (A) of the coating device ( 1 ) are arranged at a distance to each other, such that the piston groove to be coated ( 3 ) of the piston ( 2 ) axially between the two sealing elements ( 10a . 10b ) is arranged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten der Kolbennut (3) galvanisch, insbesondere mittels Hartanodisieren der Oberfläche der Kolbennut (3), oder chemisch, insbesondere mittels Aufbringen einer Nickelbeschichtung, erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coating of the piston groove ( 3 ) galvanically, in particular by means of hard anodization of the surface of the piston groove ( 3 ), or chemically, in particular by means of applying a nickel coating occurs. Beschichtungseinrichtung (1) zum Beschichten wenigstens einer an einem Kolben (2) vorgesehenen Kolbennut (3), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – mit einer Aufnahmeeinrichtung (4), in welcher ein Kolben (2) zur Durchführung eines Beschichtungsvorgangs aufnehmbar ist, – mit einem an der Aufnahmeeinrichtung (4) angeordneten, mit einem Fluid befüllbaren und expandierbaren (ersten) Dichtungselement (10a), derart ausgebildet, dass ein zwischen der Aufnahmeeinrichtung (4) und dem in der Aufnahmeeinrichtung (4) aufgenommenen Kolben (2) ausgebildeter Zwischenraum (3), welcher von einem Kolbenabschnitt (27) des Kolbens (2) mit der Kolbennut (3) teilweise begrenzt ist, gegen die äußere Umgebung (14) der Aufnahmeeinrichtung (4) hermetisch isolierbar ist.Coating device ( 1 ) for coating at least one on a piston ( 2 ) provided piston groove ( 3 ), in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, - with a receiving device ( 4 ), in which a piston ( 2 ) is receivable for performing a coating process, - with a on the receiving device ( 4 ), filled with a fluid and expandable (first) sealing element ( 10a ), such that a between the receiving device ( 4 ) and in the receiving device ( 4 ) received piston ( 2 ) formed space ( 3 ), which of a piston section ( 27 ) of the piston ( 2 ) with the piston groove ( 3 ) is partially limited, against the external environment ( 14 ) of the recording device ( 4 ) is hermetically isolable. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum (ersten) Dichtungselement (10a) ein zusätzliches (zweites) Dichtungselement (10b) vorhanden ist, wobei die Dichtungselemente (10a, 10b) am Topfkragen (6) im Abstand zueinander angeordnet sind und im Abstand zum Topfboden (5) angeordnet sind.Coating device according to claim 7, characterized in that in addition to the (first) sealing element ( 10a ) an additional (second) sealing element ( 10b ), the sealing elements ( 10a . 10b ) on the pot collar ( 6 ) are arranged at a distance to each other and at a distance to the pot bottom ( 5 ) are arranged. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (10a, 10b) einen expandierten Zustand aufweist, in welchem die hermetische Isolation des Zwischenraums (13) gegenüber der Umgebung (14) vorliegt, und einen nicht expandierten Zustand aufweist, in welchem diese hermetische Isolation aufgehoben ist, wobei das Dichtungselement (10a) zwischen den beiden Zuständen verstellbar ist.Coating device according to claim 7 or 8, characterized in that the sealing element ( 10a . 10b ) has an expanded state in which the hermetic isolation of the interspace ( 13 ) to the environment ( 14 ), and has an unexpanded state in which this hermetic insulation is removed, wherein the sealing element ( 10a ) is adjustable between the two states. Beschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (10a, 10b) mit Luft aufblasbar ausgebildet ist. Coating device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the sealing element ( 10a . 10b ) is formed with air inflatable. Beschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (4) topfartig ausgebildet ist und einen Topfboden (5) und einen vom Topfboden (5) abstehenden Topfkragen (6) aufweist, die zusammen einen Aufnahmeinnenraum (8) teilweise begrenzen, in welchem der Kolben (2) aufnehmbar ist, wobei das expandierbare Dichtungselement (10a, 10b) am Topfkragen (6) angeordnet ist, derart, dass es in dem expandierten Zustand in den Aufnahmeinnenraum (8) hineinragt.Coating device according to one of claims 7 to 10, characterized in that the receiving device ( 4 ) pot-shaped and a pot bottom ( 5 ) and one from the bottom of the pot ( 5 ) protruding pot collar ( 6 ), which together form a receiving interior ( 8th ) in which the piston ( 2 ) is receivable, wherein the expandable sealing element ( 10a . 10b ) on the pot collar ( 6 ) is arranged such that it in the expanded state in the receiving interior ( 8th ) protrudes. Beschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das expandierbare Dichtungselement (10a, 10b) eine elastische Umhüllung aufweist, die einen Dichtungselement-Innenraum (12a, 12b) begrenzt, wobei der Dichtungselement-Innenraum (12a, 12b) zur Expansion des Dichtungselements (10a, 10b) mit einem Fluid befüllbar und druckbeaufschlagbar ist. Coating device according to one of claims 7 to 11, characterized in that the expandable sealing element ( 10a . 10b ) has an elastic envelope, which has a sealing element interior ( 12a . 12b ), wherein the sealing element interior ( 12a . 12b ) for expansion of the sealing element ( 10a . 10b ) can be filled with a fluid and pressurized. Beschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (10a, 10b) derart ausgebildet ist, dass es im expandierten Zustand und bei in der Aufnahmeeinrichtung (4) angeordnetem Kolben (2) gegen eine Außenumfangsseite (30) des Kolbens (2) gedrückt ist.Coating device according to one of claims 7 to 12, characterized in that the sealing element ( 10a . 10b ) is designed such that it in the expanded state and in the receiving device ( 4 ) arranged piston ( 2 ) against an outer peripheral side ( 30 ) of the piston ( 2 ) is pressed. Beschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Topfkragen (6) und/oder das Dichtungselement (10a, 10b) im Wesentlichen ringförmig ausgebildet sind. Coating device according to one of claims 7 to 13, characterized in that the pot collar ( 6 ) and / or the sealing element ( 10a . 10b ) are formed substantially annular. Beschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aufnahmeeinrichtung (4) ein Fluiddurchlass (19) ausgebildet ist, der bei in der Aufnahmeeinrichtung (4) aufgenommenem Kolben (2) fluidisch mit dem Zwischenraum (13) kommuniziert.Coating device according to one of claims 7 to 14, characterized in that on the receiving device ( 4 ) a fluid passage ( 19 ) formed in the receiving device ( 4 ) received piston ( 2 ) fluidly with the gap ( 13 ) communicates. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluiddurchlass (19) als Durchgangsöffnung (20) ausgebildet ist, welche den Topfkragen (6) durchsetzt und einenends an einer Außenumfangsseite (21) des Topfkragens (6) und anderenends an einer Innenumfangsseite (22) des Topfkragens (6) mündet.Coating device according to claim 15, characterized in that the fluid passage ( 19 ) as a passage opening ( 20 ) is formed, which the pot collar ( 6 ) and at one end on an outer peripheral side ( 21 ) of the pot collar ( 6 ) and at the other end on an inner peripheral side ( 22 ) of the pot collar ( 6 ) opens. Beschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass für das Dichtungselement (10a, 10b) an einer Innenumfangsseite (22) des Topfkragens (6) eine ringförmig verlaufende Aufnahmenut (24a, 24b) vorgesehen ist, in welcher das Dichtungselement (10a, 10b) wenigstens teilweise aufgenommen ist.Coating device according to one of claims 11 to 16, characterized in that for the sealing element ( 10a . 10b ) on an inner peripheral side ( 22 ) of the pot collar ( 6 ) an annular receiving groove ( 24a . 24b ) is provided, in which the sealing element ( 10a . 10b ) is at least partially included. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmenut (24a, 24b) derart dimensioniert ist, dass das Dichtungselement (10a, 10b) in einem expandierten Zustand teilweise aus der Aufnahmenut (24a, 24b) heraus nach innen, in den Aufnahmeinnenraum (8) hineinragt und in einem nicht-expandierten Zustand vollständig in der Aufnahmenut (25a, 25b) aufgenommen ist.Coating device according to claim 16, characterized in that the receiving groove ( 24a . 24b ) is dimensioned such that the sealing element ( 10a . 10b ) in an expanded state partially from the receiving groove ( 24a . 24b ) inside, into the recording interior ( 8th protrudes in a non-expanded state completely in the receiving groove ( 25a . 25b ) is recorded. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass am Topfkragen (6) für jedes Dichtungselement (10a, 10b) eine zusätzliche Durchgangsöffnung (25a, 25b) ausgebildet ist, welche den Topfkragen (6) durchsetzt und einenends an einer Außenumfangsseite (21) des Topfkragen und anderenends an einer Innenumfangsseite (22) des Topfkragens (6) mündet, wobei das Dichtungselement (10a, 10b) fluidisch mit der Durchgangsöffnung (25a, 25b) verbunden ist.Coating device according to claim 18, characterized in that on the pot collar ( 6 ) for each sealing element ( 10a . 10b ) an additional passage opening ( 25a . 25b ) is formed, which the pot collar ( 6 ) and at one end on an outer peripheral side ( 21 ) of the pot collar and the other end on an inner peripheral side ( 22 ) of the pot collar ( 6 ), wherein the sealing element ( 10a . 10b ) fluidly with the passage opening ( 25a . 25b ) connected is. Beschichtungseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Durchgangsöffnung (25a, 25b) in der Aufnahmenut (24a, 24b) mündet.Coating device according to claim 19, characterized in that the additional passage opening ( 25a . 25b ) in the receiving groove ( 24a . 24b ) opens. Beschichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (11a, 11b) aus einem federelastischen Material, vorzugsweise aus einem Elastomer, besteht.Coating device according to one of claims 7 to 20, characterized in that the envelope ( 11a . 11b ) consists of a resilient material, preferably made of an elastomer.
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