DE1264146B - Piston ring for internal combustion engines - Google Patents

Piston ring for internal combustion engines

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DE1264146B
DE1264146B DEG48824A DEG0048824A DE1264146B DE 1264146 B DE1264146 B DE 1264146B DE G48824 A DEG48824 A DE G48824A DE G0048824 A DEG0048824 A DE G0048824A DE 1264146 B DE1264146 B DE 1264146B
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chrome
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Dr Techn Ernst Fuhrmann
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Goetzewerke Friedrich Goetze AG
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Goetzewerke Friedrich Goetze AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/26Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

Kolbenring für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft einen Kolbenring für Brennkraftmaschinen mit einer verschleißfesten Laufflächenschicht aus Chrom und einer weiteren, das Einlaufen fördernden Laufflächenschicht.Piston ring for internal combustion engines The invention relates to a piston ring for internal combustion engines with a wear-resistant running surface layer made of chrome and another tread layer that promotes running-in.

Bekanntlich sind lichtspaltundichte Kolbenringe nachteilig, da die abzudichtenden Gase zwischen den Ringen und der Zylinderwand durchtreten können und zum Ausglühen einzelner Ringteile führen. Letzteres ist besonders für verchromte Kolbenringe von Nachteil, weil die Chromschicht ihre Verschleißfestigkeit verliert. Da sich im Gebrauch gezeigt hat, daß nur der oberste, d. h. der dem Brennraum benachbarte Kolbenring an seiner Lauffläche verchromt sein soll, ist darauf zu achten, daß er möglichst bald voll zum Tragen kommt, um die vorhin genannten Nachteile des Gasdurchtritts zu vermeiden. Es wurde daher auch bereits durch einen verhältnismäßig weichen überzug auf die Chromschicht versucht, die anfänglichen Einlaufschwierigkeiten zu überbrücken. Unabhängig davon, daß das Aufbringen einer derartigen Schicht, z. B. aus Kupfer, besondere Schwierigkeiten bereitet, blieb der gewünschte Erfolg .aus, da die Schichten zu dünn aufgetragen wurden und bald verbraucht waren, ohne den Einlauf der Chromschicht beschleunigt zu haben.It is known that piston rings which are not leak-proof are disadvantageous because the gases to be sealed can pass between the rings and the cylinder wall and lead to the annealing of individual ring parts. The latter is especially for chrome plated Piston rings are disadvantageous because the chrome layer loses its resistance to wear. Since it has been shown in use that only the uppermost, i.e. H. the one adjacent to the combustion chamber If the piston ring is to be chrome-plated on its running surface, make sure that it as soon as possible comes to full effect to the aforementioned disadvantages of gas penetration to avoid. It was therefore already covered by a relatively soft coating on the chrome layer tries to bridge the initial run-in difficulties. Regardless of the fact that the application of such a layer, e.g. B. made of copper, causes particular difficulties, the desired success was not achieved because the layers were applied too thinly and were soon used up without the running-in of the chrome layer to have accelerated.

Weiterhin ist es bekannt, auf die Chromschicht eines Kolbenringes ein in einer Trägerschicht gelagertes Schleifmittel aufzutragen. Letzteres sollte ein Abreiben der Chromschichtknospen beschleunigen, um damit ein schnelles Tragen der Lauffläche zu erreichen. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß Schleifmittelkörnchen in den Kurbelwellenraum der Brennkraftmaschine und über den Schmiermittelkreislauf in die Lagerstellen gelangen und zu einem unerwünscht schnellen Verschleiß der Lager beitragen.It is also known to apply to the chrome layer of a piston ring to apply an abrasive stored in a carrier layer. The latter should A rubbing off of the chrome layer buds accelerate, so that a quick wearing to reach the tread. However, there is a risk that abrasive grains into the crankshaft space of the internal combustion engine and via the lubricant circuit get into the bearings and to an undesirably rapid wear of the bearings contribute.

Bei einer anderen bekannten Kolbenringausführung ist die Lauffläche nur auf einem Teil der axialen Ringhöhe mit einer Chromschicht versehen, wobei der verbleibende Teil aus dem schneller verschleißenden Grundwerkstoff des Ringes, z. B. aus Grauguß, erhalten bleibt.In another known piston ring design, the running surface is provided with a chrome layer only on part of the axial ring height, the remaining part of the faster-wearing base material of the ring, e.g. B. made of gray cast iron is retained.

Schließlich hat man bei verchromten Kolbenringen für schlitzgesteuerte Zweitaktbrennkraftmaschinen die Chromschicht im Bereich der Ringenden durch eine entsprechende Wärmebehandlung weichgemacht. Durch die Verminderung der Chromschichthärte über die gesamte axiale Ringhöhe wurde die Radialspannung der Ringenden im Bereich von 25 bis 65° beiderseits des Ringstoßes herabgesetzt und damit die Gefahr des Ringbrechens durch Hereinspringen der Ringenden in die Spülschlitze des Zylinders bzw. eine Beschädigung der Spülschlitzkanten verhindert. Aufgabe der Erfindung ist es, das Einlaufverhalten verchromter Kolbenringe derart zu verbessern bzw. zu beschleunigen, daß nach einer vergleichsweise kurzen Betriebszeit bereits eine schmale Zone der verchromten Lauffläche auf dem gesamten Ringumfang zum Tragen kommt.After all, when it comes to chrome-plated piston rings, one has slot-controlled piston rings Two-stroke internal combustion engines replace the chrome layer in the area of the ring ends with a corresponding heat treatment plasticized. By reducing the hardness of the chrome layer Over the entire axial ring height, the radial tension of the ring ends was in the area from 25 to 65 ° on both sides of the ring joint and thus the risk of Ring breaking by jumping into the ring ends into the rinsing slots of the cylinder or damage to the flushing slot edges is prevented. The object of the invention is to improve or accelerate the running-in behavior of chrome-plated piston rings in such a way that that after a comparatively short operating time already a narrow zone of the chrome-plated running surface on the entire circumference of the ring comes into play.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die nur über einen geringen Umfang der axialen Ringhöhe sich erstreckenden, das Einlaufen fördernde Laufflächenschicht aus der vorhandenen, verschleißfesten Laufflächenschicht aus Chrom durch an sich bekanntes Weichmachen derselben gebildet ist. Die das Einlaufen fördernde Laufflächenschicht kann dabei aus einer Anzahl einzelner Stellen bestehen, die auf dem Ringumfang verteilt angeordnet sind. Denkbar ist es aber auch, daß die das Einlaufen fördernde Laufflächenschicht aus einem durchgehenden, über den gesamten Ringumfang verlaufenden Streifen besteht. Vorzugsweise ist die Laufflächenschicht aus Chrom nur im Bereich ihrer Oberfläche weichgemacht, um nach dem Einlaufen des Kolbenringes eine über die axiale Ringhöhe gleichmäßig harte und dem weiteren Verschleiß entgegenwirkende Laufflächenschicht zu erhalten.This object is achieved in that the only over a small amount of the axial ring height extending, the running-in promoting Tread layer from the existing, wear-resistant tread layer Chromium is formed by plasticizing the same known per se. The breaking in promotional running surface layer can consist of a number of individual points, which are arranged distributed on the circumference of the ring. But it is also conceivable that the the running-in promoting tread layer made of a continuous, over the entire The circumference of the ring is made of strips. Preferably the tread layer is made of chromium only softened in the area of its surface to be removed after the Piston ring is evenly hard over the axial ring height and is subject to further wear to obtain counteracting tread layer.

Der Umfang des Weichmachens soll in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung in Abhängigkeit von der dem Ringkörper eigenen jeweiligen Radialspannung vorgesehen sein, d. h. an den Stellen geringerer Radialpressung zwischen Kolbenring und Zylinder ist die das Einlaufen fördernde Laufflächenschicht breiter ausgeführt, bzw. es liegen die weichgemachten Stellen dichter nebeneinander als an den Stellen hoher Radialpressung. Die verbleibenden harten Chromstege, die von Beginn des Betriebes mit der Zylinderwand in Berührung stehen, sind dann einer gleich großen Flächenpressung unterworfen.The extent of the softening is intended in a further embodiment of the Invention as a function of the respective radial tension inherent in the ring body be provided, d. H. at the points of lower radial pressure between the piston ring and cylinder, the running surface layer that promotes running-in is made wider, or the softened points are closer to one another than at the points high radial pressure. The remaining hard chrome bars from the start of operation are in contact with the cylinder wall, are then an equal surface pressure subject.

Die Zeichnung stellt einige Ausführungsbeispiele dar. Es zeigt F i g. 1 einen Kolbenring nach der Erfindung in Schrägansicht, F i g. 2 bis 4 Teilquerschnitt von Kolbenringen nach der Erfindung.The drawing shows some exemplary embodiments. It shows F i G. 1 a piston ring according to the invention in an oblique view, F i g. 2 to 4 partial cross-sections of piston rings according to the invention.

In den Abbildungen ist der Kolbenring mit 1 bezeichnet. Er besteht aus dem gußeisernen Grundkörper 2 - und der verschleißfesten Laufflächenschicht 3 aus Chrom, welche auf die Lauffläche des Kolbenringes 1 elektrolytisch aufgebracht ist. Die Kolbenringe 1 nach den F i g. 1 und 2 weisen eine Anzahl mittels eines Schweißbrenners weichgemachter Stellen 4 in der Laufflächenschicht 3 -aus Chrom auf. Dagegen sind bei den Kolbenringen 1 nach F i g. 3 und 4 schmale, über den Ringumfang durchlaufende Streifen 5 einer weichen Laufflächenschicht 3 aus Chrom vorhanden.The piston ring is denoted by 1 in the figures. He exists from the cast iron base body 2 - and the wear-resistant running surface layer 3 made of chrome, which is applied electrolytically to the running surface of the piston ring 1 is. The piston rings 1 according to FIGS. 1 and 2 indicate a number by means of a Welding torch plasticized points 4 in the tread layer 3 - made of chrome on. In contrast, the piston rings 1 according to FIG. 3 and 4 narrow, over the circumference of the ring continuous strips 5 of a soft tread layer 3 made of chrome are present.

Durch die vorliegende Erfindung wird erreicht, daß die an sich harte und verschleißfeste Laufflächenschicht 3 aus Chrom im Bereich der weichgemachten Stellen 4 bzw. des weichgemachten Streifens 5 zunächst schneller abgerieben wird und sich verhältnismäßig schnell der Zylinderwandung anpaßt. Erst dann wird die volle Dichtwirkung eines lichtspaltdichten Kolbenringes erreicht. Nach dem Abrieb der weichen Laufflächenschichtkommt die gesamte harte Laufflächenschicht 3 aus Chrom zum Tragen, so daß der Verschleiß im weiteren Betrieb nur sehr langsam fortschreitet.The present invention achieves that the inherently hard and wear-resistant tread layer 3 made of chrome in the area of the plasticized Place 4 or the plasticized strip 5 is initially rubbed off faster and adapts to the cylinder wall relatively quickly. Only then will the full sealing effect of a light-gap-tight piston ring is achieved. After the abrasion of the soft tread layer comes the entire hard tread layer 3 made of chrome to wear, so that the wear progresses only very slowly in further operation.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Kolbenring für Brennkraftmaschinen mit einer verschleißfesten Laufflächenschicht aus Chrom und einer weiteren, das Einlaufen fördernden Laufflächenschicht, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die nur über einen geringen Umfang der axialen Ringhöhe sich erstreckende, das Einlaufen fördernde Laufflächenschicht aus der vorhandenen, verschleißfesten Laufflächenschicht aus Chrom durch an sich bekanntes Weichmachen derselben gebildet ist. Claims: 1. Piston ring for internal combustion engines with a wear-resistant Tread layer made of chrome and another tread layer that promotes running-in, d a d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that the only over a small extent the axial ring height extending, the running-in promoting tread layer from the existing, wear-resistant tread layer made of chrome by itself known softening of the same is formed. 2. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Einlaufen fördernde Laufflächenschicht aus einer Anzahl einzelner Stellen besteht, die auf dem Ringumfang verteilt angeordnet sind. 2. Piston ring according to claim 1, characterized characterized in that the running-in-promoting tread layer is made up of a number consists of individual points, which are arranged distributed on the circumference of the ring. 3. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Einlaufen fördernde Laufflächenschicht aus einem durchgehenden, über den gesamten Ringumfang verlaufenden Streifen besteht. 3. Piston ring according to claim 1, characterized in that the running surface layer promoting running-in consists of a continuous strip running over the entire circumference of the ring. 4. Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächenschicht aus Chrom zur Bildung der das Einlaufen fördernden Laufflächenschicht nur im Bereich der Oberfläche weichgemacht ist. 4. Piston ring according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Chrome tread layer to form the running-in tread layer is only plasticized in the area of the surface. 5. Kolbenring nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang des Weichmachens an den Stellen des Ringumfanges geringer Radialpressung größer als an den Stellen hoher Radialpressung ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 880 241, 1000 651, 1214 933; britische Patentschrift Nr. 664114.5. Piston ring according to the claims 1 to 4, characterized in that the extent of the softening at the points the circumference of the ring with less radial pressure is greater than at the points of high radial pressure is. Considered publications: German patent specifications No. 880 241, 1000 651, 1214 933; British Patent No. 664114.
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