DE2030441A1

DE2030441A1 - Kolbenring für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2030441A1
Application number: DE19702030441
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-lng.; V ossieck Paul; 5673 Burscheid Duck
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1970-06-20
Filing date: 1970-06-20
Publication date: 1971-12-30
Also published as: GB1305178A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenring für Brennkraftmaschinen aus Sintermaterial mit mindestens zwei radial nebeneinander liegenden, zusammengesinterten Schichten aus verschiedenartigen Werkstoffen.

Der für die Herstellung von Kolbenringen für Brennkraftmaschinen gebräuchlichste Grundwerkstoff ist Eisen, insbesondere Gußeisen, welches infolge seines relativ hohen Graphitgehaltes beste Gleiteigenschaften bei entsprechender Warmfestigkeit aufweist. Die Herstellung der Kolbenringe erfolgt vielfach durch Gießen oder Sintern. Dabei werden dem Grundwerkstoff verschiedene Zusätze beigemischt, um dem Kolbenringwerkstoff besondere funktionsgerechte Eigenschaften zu verleihen.

Insbesondere ist es durch die FR-PS 1 257 353 bekannt, die Lauffläche des Kolbenringes mit einer Molybdän schicht zu überspritzen, um eine hohe Verschleißbeständigkeit des Ringes verbunden mit einer hohen Brandspursicherheit zu erhalten. Derartige Kolbenringe haben sich gerade in Hochleistungsmotoren bestens be währt.

Bei der Herstellung von Kolbenringen nach dem Sinterverfahren hat man

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gemäß der DT-PS 89o 13o den Kolbenring in zwei radial nebeneinander liegende Werkstoffschiditen unterteilt. Dabei bestand der Rückenteil des Kolbenringes, also der radial innen liegende Querschnittsbereich, aus einem Stahlpulvergemisch mit Zusätzen von Chrom, Wolfram, Kobalt, Molybdän, Titan und/oder Kohlenstoff, während die Laufflächenzone, nämlich der radial äußere Querschnittsbereich, aus einem guten Laufeigenschaften aufweisenden Werkstoff wie z.B. Bronze, Leichtmetall, Kupfer, Weißmetall odgl. bestand. Ein solcher Kolbenring besitzt zwar ein gutes Einlaufverhalten, der Verschleiß ist aber zu groß und die Brandspuranfälligkeit zu hoch.

Darüberhinaus ist es durch die am 28. 12. 195o bekannt gemachte deutsche Patentanmeldung P 7483 D nicht mehr neu, bei gesinterten Kolbenringen an den mechanisch und thermisch am höchsten beanspruchten Stellen Chrom, Nickel, Vanadin odgl. pulverisierte Stoffe dem Grundwerkstoff Eisen beizumengen oder schichtweise zwischenzulagern. Die in Umfangsrichtung unterschiedliche Materialzusammensetzung ist einerseits schwierig herzustellen, andererseits führen die unterschiedlichen Werkstoff zusammen Setzungen zu voneinander abweichenden Elastizitätsmodulen, so daß eine definierte Radialdruckverteilung am Kolbenringumfang schwierig zu erreichen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenring aus Sintermaterial, insbesondere aus Sintereisen zu schaffen, der eine hohe Verschleißbeständigkeit verbunden mit einer hohen Brandspursicherheit im Laufflächenbereich aufweist.

Erfindungsgemäß besteht bei einem Kolbenring mit mehreren radial nebeneinander gesinterten Schichten die äußere Schicht überwiegend oder ganz aus Molybdän, Tantal oder einem ähnlichen verschleißfesten und hitzebeständigen Werkstoff. Während der im wesentlichen aus Eisen und gegebenenfalls üblichen Zusatzstoffen gesinterte Ringrücken als tragender und spannungsgebender Ringteil anzusehen ist, bildet die äußere Ringzone den verschleißbeanspruchten Laufteil des Kolbenringes.

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Denkbar ist es weiterhin, zwischen der äußeren Laufflächen schicht und der inneren den Grundkörper bildenden Schicht eine oder mehrere Zwischenschichten vorzusehen, die vorzugsweise aus einem Gemenge der für die Außen-und Innenschicht verwendeten Werkstoffe besteht, um eine gute Haftung zwischen den beiden Schichten zu erzielen. Es sind aber auch andere Zwischenschichten möglich.

Ein erfindungsgemäßer Kolbenring hat den weiteren Vorteil, daß die Laufflächen schicht praktisch in beliebiger Stärke ausgeführt werden kann, was bei aufgespritzten oder elektrolytisch abgeschiedenen Oberflächenschichten schwierig ist. Vorzugsweise beträgt die Stärke der Laufflächenschicht etwa ein Drittel der gesamten radialen Ringbreite.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Kolbenringquerschnittes dargestellt. Der Kolbenring ist mit 1 bezeichnet. Der Ringrücken besteht aus der radial innen liegenden Schicht 2 aus gesintertem Eisen, während die als Laufflächen schicht dienende Außen schicht 3 aus Molybdän besteht. Beide Schichten sind über eine Zwischenschicht 4, die aus einem Gemenge von Molybdän und Eisen besteht, in einem Preßvorgang zu dem Kolbenring 1 zusammengesintert.

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Claims

GOETZEWERKE Burscheid, den 18. Juni 197o

Friedrich Goetze AG T. A. Patente/329/We/sw ( 1371)

Ansprüche

l.) Kolbenring für Brennkraftmaschinen aus Sintermaterial mit mindestens zwei radial nebeneinander liegenden, zusammengesinterten Schichten aus verschiedenartigen Werk stoff eil, wobei die innere Schicht aus Stahl oder Eisen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht (3) aus Mo, Ta oder einem ähnlichen verschleißfesten und hitzebeständigen Werkstoff überwiegend oder ganz besteht,
2. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der äußeren Schicht (3) und der inneren Schicht (2) eine oder mehrere Zwischenschichten (4) vorgesehen sind.
3. Kolbenring nach den Ansprüchen X und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einem Gemenge der für die Außen- und Innenschicht verwendeten Werkstoffe besteht.
4. Kolbenring nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der äußeren Schicht (3) etwa ein Drittel der gesamten radialen Ringbreite beträgt.

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