DE19953311A1 - Kolbenring - Google Patents

Abstract

Kolbenring für die Verwendung für einen Zylinder als Gegenstück-Element aus einer Aluminiumlegierung, der an diesem entlanggleitet und der aus einem austenitischen rostfreien Stahl mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von mehr als 15 x 10·-6·/ DEG C hergestellt ist. Vorzugsweise enthält der den Kolbenring aufbauende austenitische rostfreie Stahl Ni in einer Menge von mehr als 3,5 Gew.-% und von weniger als 17 Gew.-% und Cr in einer Menge von mehr als 15 Gew.-% und von weniger als 20 Gew.-%.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kolbenring, insbesondere für einen Zylinder als ein Gegenstück-Element, der aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.

Es wird bereits ein Kolbenring für einen Verbrennungsmotor verwendet, bei dem Wert gelegt wird auf eine gute Abriebs- bzw. Verschleißfestigkeit und Beständigkeit gegen Festfressen gegenüber einem Zylinder, der ein Gegen­ stück- oder Ziel-Element für den Kolbenring ist, und für einen solchen Kolben­ ring wird hauptsächlich ein Material aus martensitischem rostfreiem Stahl oder dgl. verwendet.

Der Zylinder als Gegenstück-Element wird im allgemeinen hergestellt unter Verwendung eines Materials der Eisen-Reihe (Eisen-Material), wie Gußeisen oder Gußstahl, im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften des Zylinders. Ein aus diesem Material der Eisen-Reihe hergestellter Zylinder hat jedoch ein hohes Gewicht, das dem in den letzten Jahren aufgetretenen Trend zur Ge­ wichtsverminderung entgegensteht.

Um der Forderung nach einem geringen Gewicht zu genügen, ist in der offen­ gelegten japanischen Patentpublikation HEI 9-19757 ein Zylinder beschrieben, der unter Verwendung einer Aluminiumlegierung hergestellt wird. Dieser Zylin­ der aus einer Aluminiumlegierung genügt der Forderung nach einem geringen Gewicht und weist eine verbesserte Abriebsfestigkeit auf und wird daher an­ stelle des Zylinders aus einem Eisen-Material verwendet.

Wie oben angegeben, wird bereits ein Kolbenring für einen Zylinder aus einer Aluminiumlegierung verwendet, bei dem man Wert legt auf die Abriebsfestig­ keit und die Beständigkeit gegen Festfressen gegenüber einem Zylinder, der ein Gegenstück-Element darstellt. Als Kolbenring werden im allgemeinen drei Ringe, d. h. ein erster Ring, ein zweiter Ring und ein Ölring, verwendet. Als erster Ring wird bisher einer der folgenden Ringe verwendet: (1) ein Ring, der durch Anwendung einer Nitrier-Behandlung auf einen Kolbenring aus marten­ sitischem rostfreiem Stahl hergestellt wurde; (2) ein Ring, der durch Durchfüh­ rung einer Verchromung einer äußeren Umfangs-Oberfläche eines Kolbenrin­ ges aus einem SWOSC-V-Stahl als Aufbaustahl hergestellt wurde; und (3) ein Ring, der durch Aufbringen einer Komposit-Plattierung auf eine äußere Um­ fangs-Oberfläche eines aus einem konventionellen Eisen-Material, das nicht spezifiziert ist, hergestellten Kolbenringes hergestellt wurde. Als zweiter Ring wird bisher ein Kolbenring verwendet, der aus einem qualitativ hochwertigen Gußeisen-Material oder Legierungs-Gußeisen-Material hergestellt worden ist, und insbesondere wird in großem Umfang ein Ring verwendet, der durch Ver­ chromen einer äußeren Umfangs-Oberfläche eines aus einem qualitativ hoch­ wertigen Gußeisen-Material hergestellten Kolbenringes hergestellt wurde. Als Ölring wird allgemein ein aus drei Stücken bestehender Ring verwendet, der den Schmierölverbrauch wirksam vermindert, beispielsweise für einen Motor.

Bei dem obengenannten Stand der Technik trat bisher praktisch kein Problem auf, das zu einer Abnahme der Motorbetriebs-Leistung als Folge des Auftre­ tens eines abnormen Abriebs (Verschleißes) an dem Kolbenring führte, da der für einen Zylinder aus einem Aluminiumlegierungs-Material verwendete Kol­ benring aus einem Material hergestellt wird, bei dem die Abriebs- bzw. Ver­ schleißfestigkeit und die Beständigkeit gegen Festfressen berücksichtigt wur­ de. Bei Verwendung eines solchen Kolbenringes entsteht jedoch viel Blowby- Gas, das zu einer Abnahme der Betriebsleistung des Motors führt, beispiels­ weise zu einer Abnahme der Motorleistung oder zu einer Zunahme des Schmierölverbrauchs, was nachteilig ist und daher ein Problem des Standes der Technik darstellt.

Der Grund dafür, warum Blowby-Gas entsteht, ist der, daß der Aluminiumlegie­ rungs-Zylinder einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als der konventionelle Zylinder aus einem Eisen-Material, und insbesondere der obengenannte erste Ring folgt nicht der Wärmeausdehnung des Aluminiumle­ gierungs-Zylinders. Aus diesem Grund wird die Gasabdichtungs-Eigenschaft, die eine wesentliche Funktion des ersten Ringes ist, selbst schlechter und da­ durch wird das Blowby-Gas-Phänomen verursacht, das zu einer Abnahme der Motor-Leistung und zu einer Zunahme des Schmierölverbrauchs führt.

Zusammenfassung der Erfindung

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Mängel oder Nachteile, die bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik auftreten, im wesentlichen zu eliminieren und einen Kolbenring zur Verfügung zu stellen, der zusammen mit einem Zylinder aus einer Aluminiumlegierung, der ein Gegenstück-Element darstellt, in der Lage ist, der Wärmeausdehnung des Zylinders wirksam zu fol­ gen.

Diese und weitere Ziele können erfindungsgemäß erreicht werden mit einem Kolbenring, der für einen Zylinder als einem Gegenstück-Element aus einer Aluminiumlegierung so verwendet wird, daß er diesem gegenüber gleitfähig ist und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kolbenring aus einem austenitischen rostfreien Stahl mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von mehr als 15 × 10^-6/°C hergestellt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der austeniti­ sche rostfreie Stahl, der den Kolbenring bildet, Ni in einer Menge von nicht mehr als 3,5 Gew.-% und von weniger als 17 Gew.-% und Cr in einer Menge von mehr als 15 Gew.-% und von weniger als 20 Gew.-%.

Durch eine interstitielle Nitrier-Behandlung wird auf der äußeren Oberfläche des Kolbenringes eine Nitridschicht gebildet. Die Oberfläche des Kolbenringes kann einer Verchromungs-Behandlung, einer Komposit-Verchromungs-Be­ handlung, einer Komposit-Plattierungsbehandlung, einer thermischen Sprüh­ behandlung und einer physikalischen Abscheidungs-Behandlung unterzogen werden.

Der Kolbenring wird als erster Kolbenring gegenüber dem Zylinder verwendet.

Da der zur Herstellung des Kolbenringes verwendete austenitische rostfreie Stahl einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten von mehr als 15 × 10^-6/°C aufweist, kann der Kolbenring mit den obengenannten Eigenschaften der Wärmeausdehnung des Zylinders als Gegenstück-Element in ausreichendem Maße folgen, wodurch verbesserte Gasabdichtungs-Eigenschaften aufrechter­ halten werden können und die Bildung von Blowby-Gas wirksam unterdrückt werden kann, so daß die Abnahme der Motorleistung und die Zunahme des Schmierölverbrauchs wirksam verhindert werden können.

Da der zur Herstellung des Kolbenringes verwendete austenitische rostfreie Stahl Ni in einer Menge von mehr als 3,5 Gew.-% und von weniger als 17 Gew.-% und Cr in einer Menge von mehr als 15 Gew.-% und von weniger als 20 Gew.-% enthält, hat der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erhal­ tene Kolbenring den gewünschten Wärmeausdehnungskoeffizienten und die gewünschte Härte und daher kann die anschließende Nitrier-Behandlung leicht und wirtschaftlich durchgeführt werden.

Da durch die interstitielle Nitrierungs-Behandlung, beispielsweise eine Gas- Nitrierungs-Behandlung, Plasma-Nitrierungs-Behandlung, Salzbad- Nitrierungs-Behandlung oder sulfurierenden Nitrierungs-Behandlung eine harte Nitridschicht gebildet wird, können die Abriebs- bzw. Verschleißfestigkeit und die Beständigkeit gegen Festfressen in Verbindung mit einem Aluminium­ legierungs-Zylinder als einem Gegenstück-Element wirksam verbessert wer­ den. Durch die Oberflächen-Behandlung unter Anwendung einer Verchrom­ ungs-Behandlung, einer Komposit-Verchromungs-Behandlung, einer Kompo­ sit-Plattierungsbehandlung, einer thermischen Sprühbehandlung oder einer physikalischen Ablagerungens-Behandlung können die Abriebs- bzw. Ver­ schleißfestigkeit und die Beständigkeit gegen Festfressen an dem Zylinder weiter verbessert werden.

Wenn der erfindungsgemäße Kolbenring insbesondere als erster Kolbenring verwendet wird, der aus einem austenitischen rostfreien Stahl mit einem vor­ her festgelegten Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt ist, kann der erste Kolbenring der Ausdehnung des Aluminiumlegierungs-Zylinders ausrei­ chend folgen. Daher können die Gasabdichtungs-Eigenschaften als wesentli­ che Funktion des ersten Ringes in ausreichendem Maße aufrechterhalten werden und die Entstehung von Blowby-Gas kann demzufolge unterdrückt werden, wodurch die Abnahme der Motorleistung und die Zunahme des Schmierölverbrauchs des Motors wirksam verhindert werden.

Die Natur und weitere charakteristische Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegen­ den Zeichnungen hervor.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Kolbenringes, auf den die vorliegen­ de Erfindung angewendet wird;

Fig. 2 eine partielle Schnittansicht, die einen Zustand des Kolbenringes ge­ mäß Fig. 1 bei Verwendung zusammen mit einem Zylinder als einem Gegenstück-Element zeigt; und

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die Vergleichsergebnisse des Beispiels 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und des Vergleichsbeispiels 1 als einem konventionellen Beispiel in bezug auf die entstehende Menge an Blowby-Gas darstellt.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Fig. 1 stellt eine perspektivische Ansicht eines Kolbenrings 1 dar und der er­ findungsgemäße Kolbenring ist hergestellt aus einem austenitischen rostfreien Stahl mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 15 × 10^-6/°C oder mehr und wird für einen Zylinder als einem Gegenstück-Element aus einer Alumini­ umlegierung in einem in Fig. 2 dargestellten Zustand verwendet.

Das heißt, der Kolbenring 1 ist in eine Nut eingepaßt, die an einem Kolben 3 vorgesehen ist, und in den Zylinder 2 eingesetzt ist. In der Regel wird eine Vielzahl von Kolbenringen auf den Kolben aufgebracht, d. h., wie beispielswei­ se in Fig. 2 dargestellt, ein erster Kolbenring 1, ein zweiter Kolbenring 10 und ein Ölring 100 werden eingesetzt (eingepaßt) und die Kolbenringe 1 und 10 weisen Anschlag-Lücken S1 und S2 auf, wie in Fig. 1 dargestellt. Außerdem wird auch ein Nitridfilm oder eine Nitridschicht 4 auf der äußeren Oberfläche des Kolbenrings erzeugt, wie weiter unten erläutert.

Da der erfindungsgemäße Kolbenring aus einem austenitischen rostfreien Stahl mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 15 × 10^-6/°C oder mehr hergestellt ist, kann der Kolbenring der Wärmeausdehnung des Aluminiumle­ gierungs-Zylinders, der im allgemeinen einen Wärmeausdehnungskoeffizien­ ten von etwa 20 × 10^-6/°C hat, vollständig folgen. Für den Fall, daß der Wär­ meausdehnungskoeffizient des Kolbenringes weniger als 15 × 10^-6/°C beträgt, entsteht eine große Menge Blowby-Gas, die zu einer Abnahme der Motorlei­ stung und zu einer Zunahme des Schmierölverbrauchs führt und somit ein Problem darstellt, da der Kolbenring der Wärmeausdehnung des Aluminium­ legierungs-Zylinders nicht vollständig folgen kann.

Der als Material mit einem solchen Wärmeausdehnungskoeffizienten verwen­ dete austenitische rostfreie Stahl weist ausgezeichnete Eigenschaften in be­ zug auf die Wärmebeständigkeit und die Korrosionsbeständigkeit auf, so daß der austenitische rostfreie Stahl auf verschiedenen Gebieten in großem Um­ fang verwendet wird. Da jedoch der austenitische rostfreie Stahl eine Abriebs- bzw. Verschleißfestigkeit und Beständigkeit gegen Festfressen aufweist, die schlechter sind als diejenigen von martensitischem rostfreiem Stahl, wurde austenitischer rostfreier Stahl in dem konventionellen Stand der Technik bisher nicht in großem Umfang als Material für einen Kolbenring verwendet. Erfin­ dungsgemäß wird der austenitische rostfreie Stahl als Material für einen Kol­ benring verwendet, indem man seine Oberfläche einer Oberflächen- Behandlung, beispielsweise einer Nitrier-Behandlung oder einer Plattierungs- Behandlung, unterwirft.

Vorzugsweise weist der erfindungsgemäß verwendete austenitische rostfreie Stahl eine Austenit-Phase auf und er enthält Ni in einer Menge von mehr als 3,5 Gew.-% und von weniger als 17 Gew.-% und Cr in einer Menge von mehr als 15 Gew.-% und von weniger als 20 Gew.-%.

Im Falle eines Ni-Gehalt von weniger als 3,5 Gew.-% ist es nicht möglich, den bevorzugten Wärmeausdehnungskoeffizienten von mehr als 15 × 10^-6/°C auf­ rechtzuerhalten. Außerdem ist es schwierig, die Nitrierungs-Behandlung durchzuführen und es ist daher erforderlich, die Nitrierungs-Behandlung bei einer höheren Temperatur durchzuführen als die Nitrierungs-Behandlung ei­ nes martensitischen rostfreien Stahls. Ni hat ferner die Funktion, das Eindrin­ gen von Stickstoff in den austenitischen rostfreien Stahl zu verhindern, so daß für den Fall, daß der Ni-Gehalt 17 Gew.-% übersteigt, viel Zeit erforderlich ist für die Durchführung der Nitrierungs-Behandlung, die somit unzweckmäßig ist.

Im Hinblick auf die obigen Angaben wird der Ni-Gehalt erfindungsgemäß so festgelegt, daß er mehr als 3,5 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 8 Gew.-%, und weniger als 17 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 15 Gew.-%, beträgt.

Inzwischen verbindet sich Cr mit dem in den austenitischen rostfreien Stahl eingedrungenen elementaren Stickstoff und bildet ein Chromnitrid mit einer hohen Härte und als Folge davon kann die Härte der Nitridschicht verbessert werden. In dieser Hinsicht ist Cr ein wichtiges Element zur Verbesserung der Abriebs- bzw. Verschleißfestigkeit und der Beständigkeit gegen Festfressen des austenitischen rostfreien Stahls. Im Falle eines Cr-Gehaltes von weniger als 15 Gew.-% kann sich Chromnitrid mit einer hohen Härte nicht in ausrei­ chendem Maße bilden, so daß eine Nitridschicht mit einer hohen Härte kaum erhältlich ist. Außerdem hat Cr die Funktion, das Eindringen von Stickstoff in den austenitischen rostfreien Stahl zu verhindern, obgleich dies nicht so wirk­ sam erfolgt wie im Vergleich mit Ni. Im Falle eines Cr-Gehaltes von mehr als 20 Gew.-% erfordert die Nitrierungs-Behandlung viel Zeit, so daß sie un­ zweckmäßig ist. Im Hinblick auf die obigen Angaben wurde der Cr-Gehalt er­ findungsgemäß so festgelegt, daß er mehr als 15 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 18 Gew.-%, und weniger als 20 Gew.-% beträgt.

Außerdem kann ein austenitischer rostfreier Stahl, der zusätzlich zu den obengenannten Komponenten Ni und Cr als weitere Komponenten Mn, Mo, Cu, Nb, Se, Ti, N und dgl. enthalten kann, verwendet werden. Die Funktionen oder Effekte dieser Elemente sind allgemein bekannt.

Der erfindungsgemäße Kolbenring wird allgemein hergestellt mit einer Nitrid­ schicht durch eine interstitielle Nitrierungs-Behandlung.

Als Nitrierungs-Behandlung vom interstitiellen Element-Typ seien die folgen­ den Nitrierungs-Behandlungen genannt: die Gas-Nitrierungs-Behandlung, die Plasma-Nitrierungs-Behandlung, die Salzbad-Nitrierungs-Behandlung und die Nitrosulfurierungs-Behandlung oder ähnliche Behandlungen. Der erfindungs­ gemäße Kolbenring kann optional einer Behandlung, ausgewählt aus den obengenannten, je nach Bedarf unterworfen werden. Durch Durchführung der Nitrierungs-Behandlung dringt Stickstoff ein und wird in der Oberflächen­ schicht des Kolbenringes dispergiert und es kann eine harte Nitridschicht ge­ bildet werden. Durch Anwendung dieser Behandlung kann austenitischer rost­ freier Stahl, der nach dem Stand der Technik bisher nicht als Material für einen Kolbenring angesehen wurde, zur Herstellung eines Kolbenringes verwendet werden, der in Verbindung mit einem Aluminiumlegierungs-Zylinder verwend­ bar ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, daß die obengenannte Nitrierungs- Behandlung unter Anwendung eines bekannten Verfahrens durchgeführt wer­ den kann und daß die dabei gebildete Nitridschicht eine Dicke von etwa 70 bis 90 µm wie gemäß dem Stand der Technik aufweist und daß die Nitridschicht auf der gesamten Oberfläche des Kolbenrings erzeugt werden kann oder nur auf der äußeren Umfangs-Oberfläche, die mit dem Zylinder als Gegenstück- Element in Kontakt kommt, gebildet werden kann.

Außerdem kann die Oberfläche der auf die vorstehend beschriebene Weise gebildeten Nitridschicht einer beliebigen Oberflächen-Behandlung, beispiels­ weise einer Verchromungs-Behandlung, einer Komposit-Verchromungs- Behandlung, einer Komposit-Plattierungsbehandlung, einer thermischen Sprühbehandlung oder einer physikalischen Abscheidungsbehandlung unter­ worfen werden. Eine solche Oberflächen-Behandlung kann entweder bei der Oberfläche durchgeführt werden, auf die vorher die Nitridschicht aufgebracht worden ist, oder bei der Oberfläche des austenitischen rostfreien Stahls, auf der keine Nitridschicht gebildet worden ist. Außerdem kann diese Oberflächen- Behandlung selektiv mit der gesamten Oberfläche des Kolbenringes durchge­ führt werden oder sie kann nur auf der äußeren Umfangs-Oberfläche durchge­ führt werden, die mit dem Zylinder als Gegenstück-Element in Kontakt kommt.

Erfindungsgemäß ist die Oberflächen-Behandlung nicht spezifisch beschränkt auf eine der obengenannten Oberflächen-Behandlungen aus der Gruppe Ver­ chromungs-Behandlung, Komposit-Verchromungs-Behandlung, Komposit- Plattierungsbehandlung, thermische Sprühbehandlung und physikalische Ab­ scheidungs-Behandlung, und es kann eine Oberflächen-Behandlung ange­ wendet werden, die üblicherweise bei dem Kolbenring gemäß Stand der Technik durchgeführt wird. Unter diesen Oberflächen-Behandlungen kann bei­ spielsweise eine Ni-P-Si₃N₄-Komposit-Plattierungsbehandlung als Komposit- Plattierungsverfahren angewendet werden und es kann eine thermische MO- Sprühbehandlung als thermische Sprühbehandlung angewendet werden. Als physikalische Abscheidungs-Behandlung kann eine Plasma-Plattierungsbe­ handlung, eine Spritzbehandlung (Zerstäubungs-Behandlung) oder eine ähnli­ che Behandlung angewendet werden, und bei diesen Oberflächen-Behand­ lungsverfahren wird beispielsweise ein physikalisch abgeschiedener Film der Cr-N-Reihe, der Cr-B-N-Reihe und der Cr-N-O-Reihe oberflächenbehandelt. Durch die vorstehend erwähnte Oberflächen-Behandlung können die Abriebs- bzw. Verschleißfestigkeit und die Beständigkeit gegen Festfressen des Kol­ benrings weiter verbessert werden.

Der auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Kolbenring kann der Wärmeausdehnung des Aluminiumlegierungs-Zylinders als Gegenstück- Element folgen, so daß der erfindungsgemäße Kolbenring als erster Kolben­ ring und als zweiter Kolbenring oder nur als erster Kolbenring verwendet wer­ den kann, und bei dieser Verwendung können die gewünschten Effekte und Funktionen erzielt werden.

Der Aluminiumlegierungs-Zylinder als Gegenstück-Element für den erfin­ dungsgemäßen Kolbenring weist, wie oben erwähnt, einen Wärmeausdeh­ nungskoeffizienten von etwa 20 × 10^-6/°C auf und ist hergestellt aus einer hy­ pereutektischen Al-Si-Legierung, die S1 in einer Menge von 16 bis 18% oder von 23 bis 28% enthält. Der erfindungsgemäße Kolbenring kann gegenüber dem Aluminiumlegierungs-Zylinder, der eine verhältnismäßig hohe Wärmeau­ dehnung aufweist, bemerkenswerte Effekte ergeben.

Obgleich in der vorstehenden Beschreibung der Kolbenring als geeignet für einen Aluminiumlegierungs-Zylinder als Gegenstück-Element mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten bezeichnet wird, kann die Struktur des er­ findungsgemäßen Kolbenringes auch auf andere gleitende Elemente, bei­ spielsweise Automobilteile oder Kompressorteile, angewendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform näher erläutert.

Ein Aluminiumlegierungs-Zylinder (aus einer hypereutektischen Al-Si- Legierung) wurde als Gegenstück-Element hergestellt. Außerdem wurde ein Kolbenring (Vergleichsbeispiel 1) aus martensitischem rostfreiem Stahl (enthaltend beispielsweise 17 Gew.-% Cr) hergestellt, der üblicherweise ver­ wendet wird, und der Kolbenring wies einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 11 × 10^-6/°C auf. Außerdem wurde auch ein Kolbenring (Beispiel 1 gemäß der vorliegenden Erfindung) hergestellt aus austenitischem rostfreiem Stahl (mit einem Ni-Gehalt von 8,0 Gew.-% und einem Cr-Gehalt von 18,0 Gew.-%) und der Kolbenring wies einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 17 × 10^-6/°C auf. In beiden Beispielen wies der als Gegenstück-Element verwendete Aluminiumlegierungs-Zylinder einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 20 × 10^-6/°C auf.

Es wurden Nitridschichten mit einer Dicke von 70 µm unter Anwendung eines Gasnitrierungs-Verfahrens auf der äußeren Umfangsoberfläche der Kolbenrin­ ge des Vergleichsbeispiels 1 und des erfindungsgemäßen Beispiels 1 erzeugt. Diese Kolbenringe wurden als Testmaterialien verwendet.

Die Kolbenringe des Vergleichsbeispiels 1 und des erfindungsgemäßen Bei­ spiels 1 wurden nur als der erste Ring (beispielsweise als Kolbenring 1 in Fig. 1 oder 2) verwendet und ein Kolbenring und ein Ölring mit konventionellen Strukturen wurden als zweite Kolbenringe und Ölringe (Bezugsziffern 10 und 100 beispielsweise in der Fig. 2) verwendet. Außerdem wurde die Anschlag- Lücke (S1) des ersten Kolbenrings auf 0,25 mm eingestellt und die Anschlag­ lücke (S2) des zweiten Kolbenrings wurde auf 0,35 mm eingestellt. Ferner wurde das Anschlaggas des Ölrings auf 0,30 mm eingestellt.

In einem durchgeführten Test wurden die gebildeten Mengen an Blowby-Gas unter Verwendung der Kolbenringe des Vergleichsbeispiels 1 und des erfin­ dungsgemäßen Beispiels 1 in der Weise gemessen, daß die Blowby- Gasmenge pro min (l/min) zu einem Zeitpunkt gemessen und bewertet wurde, wenn der Motor mit der jeweiligen Drehzahl (UpM) betrieben wurde. Bei dieser Messung wurde die Blowby-Gasmenge berechnet, wobei P_max 65 kg/cm² be­ trug bei 6000 UpM-WOT (mit weit geöffneter Drosselklappe).

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das die Ergebnisse des Vergleichs zwischen dem Vergleichsbeispiel 1 und dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 in bezug auf die gebildete Menge an Blowby-Gas darstellt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, war die gebildete Menge an Blowby-Gas in bezug auf den Aluminiumlegierungszylinder bei Verwendung des Kolbenrings des erfindungsgemäßen Beispiels 1 geringer als diejenige bei Verwendung des Kolbenrings des Vergleichsbeispiels 1.

Nach dem vorstehend beschriebenen Test zeigte eine Untersuchung der Gleitoberfläche des Kolbenrings des erfindungsgemäßen Beispiels 1 eine ver­ besserte Abriebs- bzw. Verschleißfestigkeit und eine für die praktische Ver­ wendung ausreichende Beständigkeit gegen Festfressen.

Claims (6)

1. Kolbenring für die Verwendung für einen Zylinder als Gegenstück- Element aus einer Aluminiumlegierung, an dem er entlanggleitet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kolbenring aus einem austenitischen rostfreien Stahl mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von mehr als 15 × 10^-6/°C herge­ stellt ist.

2. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kolbenring aufbauende austenitische rostfreie Stahl Ni in einer Menge von mehr als 3,5 Gew.-% und von weniger als 17 Gew.-% und Cr in einer Menge von mehr als 15 Gew.-% und von weniger als 20 Gew.-% enthält.

3. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kolbenring aufbauende austenitische rostfreie Stahl Ni in einer Menge von mehr als 8,0 Gew.-% und von weniger als 15 Gew.-% und Cr in einer Menge von mehr als 18 Gew.-% und von weniger als 20 Gew.-% enthält.

4. Kolbenring nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der äußeren Oberfläche des Kolbenrings durch eine interstitielle Nitrier- Behandlung eine Nitridschicht erzeugt worden ist.

5. Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Kolbenrings einer Behandlung aus der Gruppe Ver­ chromungs-Behandlung, Komposit-Verchromungs-Behandlung, Komposit- Plattierungsbehandlung, thermische Sprühbehandlung und physikalische Ab­ scheidungs-Behandlung unterworfen worden ist.

6. Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er als erster Kolbenring gegenüber dem Zylinder verwendet wird.