DE3034519A1

DE3034519A1 - Kolbenring und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3034519A1
Application number: DE19803034519
Authority: DE
Inventors: Harold Edward Ballwin Mo. McCormick
Original assignee: Ramsey Corp Manchester Mo; Ramsey Corp
Current assignee: TRW Automotive Products Inc
Priority date: 1979-09-12
Filing date: 1980-09-12
Publication date: 1981-05-14
Also published as: AR221780A1; ES262178U; JPS6128823B2; GB2060132A; US4299401A; FR2465136B1; JPS5696135A; CA1142196A; DE3034519C2; MX152921A; FR2465136A1; GB2060132B

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing Dipl.-Chem. . Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19 W¹VvHU IW

8 München 60

12. September 1980

RAMSEY CORPORATION

1233 Manchester Road

Manchester, Missouri 63011 /V.St.A.

Unser Zeichen: R 1005

Kolbenring und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Kolbenring und ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenringes.

Ein Kolbenring ist bekanntermaßen in einer Kolbenringnut eines Kolbens angeordnet, der sich in einem Zylinder bewegt. Bei einer Brennkraftmaschine wird Brennstoff in den Zylinder geleitet und zur Bewegung des Kolbens in dem Zylinder gezündet. Die bei der Zündung des Brennstoffes entstehenden expandierenden Gase zwingen den Kolben zu einem Arbeitshub.

Ein Kolben weist traditionell einen Druckring auf, der nahe der Fläche angeordnet ist, gegen die die expandierenden Gase einwirken. Der Druckring blockiert den Gasstrom zwischen dem Kolben und dem Zylinder, wodurch die direkt auf den Kolben einwirkenden und diesen bewegenden Gase maximiert werden. Jede Nebenströmung, d.h. das Strömen von Gas hinter den Kolbenring vexringext «iabei-die während des Arbeitshubes

auf den Kolben einwirkende und diesen bewegende Kraft, wodurch der Brennstoff-Wirkungsgrad nachteilig beeinflußt wird.

Druckringe sirid typischerweise in einer konischen Kolbenringnut am oberen Ende des Kolbens angeordnet. Die Seitenwände des Kolbenringes werden während der Kolbenbewegung einem beträchtlichen Verschleiß ausgesetzt. Der Verschleiß der Seitenwände eines Kompressionskolbenringes ist in einem im wesentlichen im Außenumfangsbereich des Kolbens liegenden Abschnitt am größten, während der Seitenverschleiß am Innenumfang des Druck-Kolbenringes am geringsten ist.

Zur Verringerung des Seitenverschleißes des Kolbenringes sind besondere Techniken entwickelt worden. Diese Techniken sehen eine gehärtete Oberfläche an den Seitenwänden des Kolbenringes vor. Dies wird erreicht durch die Härtung des gesamten Kolbenringrohlings durch eine konventionelle Wärmebehandlung. Das hat naturgemäß dazu geführt, daß der gesamte Außenumfang des Kolbenringrohlings einschließlich der gesamten Seitenwandflache gehärtet wird. Nach dem Härten wird der Rohling bearbeitet. Eine solche Bearbeitung umfaßt das Ausdrehen einer Nut zur Aufnahme eines Verschleißüberzugs im Außenumfang des Ringes, das Einfrasen eines Spaltes in den Ring usw. Diese Bearbeitungsschritte werden dabei nach dem Härtungsvorgang ausgeführt, da die Wärmebehandlung zum Härten andernfalls die bereits bearbeiteten Bereiche beeinflussen und Formänderungen und dgl. herbeiführen würde. So jedoch ergeben sich Bearbeitungsschwierigkeiten, da die bereits gehärteten Kolbenringrohlinge nur schwer zu bearbeiten sind.

Da der gesamte Umfang des Ringes zunächst gehärtet wird, werden die Kanten oder Ecken des Kolbenringes, insbesondere die Kanten in der Nähe der mit der Zylinderbohrung zusammenwirkenden Fläche während der Bearbeitung und/oder während des Zusammenbaus Kerbungen bzw. Schartenbildungen ausgesetzt. Solche Kerbungen bzw. Schartenbildungen führen zu Spannungs-

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erhöhungen und im Endergebnis zu Ermüdungsbrüchen. Solche Spannungserhöhungen und Ermüdungsbrüche beeinflussen die Leistungsfähigkeit und Wirksamkeit des Kolbenringes in sehr starkem Maße und führen wiederum zu einem übertritt von Gas in das Kurbelgehäuse und/oder zu Ringbrüchen.

Die vorliegende Erfindung ist auf einen Kolbenring gerichtet, der unempfindlich -gegen Kerben- bzw. Schartenbildung an den Kanten ist. Darüberhinaus kann der erfindungsgemäße Kolbenring durch ein Verfahren hergestellt werden, das die Bearbeitung eines gehärteten Ringes nicht erfordert. Daher ist der erfindungsgemäße Kolbenring leistungsfähiger als die bekannten Kolberinge und kann ohne die Bearbeitungsprobleme hergestellt werden, die bei der Bearbeitung gehärteter Kolbenringrohlinge auftreten.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf einen Kolbenring gerichtet, dessen Seitenflächen in einem lokalen Bereich zwischen der radialen Ausdehnung der jeweiligen Seitenflächen gehärtet sind. Das Problem von Ermüdungsbrüchen im Schnittbereich der Seitenflächen und an der Außenumfangswand des Kolbenringes, die mit der Zylinderbohrung zusammenwirkt, wird auf diese Weise minimiert. Der erfindungsgemäße Kolbenring weist außerdem einen verhältnismäßig weichen Materialbereich an seinem Außenumfang auf, der in der Nähe des Außenumfangs des Kolbens liegt. Dadurch kann sich das weichere Material des Kolbenringes während des Anfangsbetriebs des Kolbens gegen den Kolben setzen und eine wirkunsgvolle Dichtung herstellen. Dadurch wird naturgemäß die Möglichkeit eines Gasübertritts in das Kurbelgehäuse ebenfalls auf ein Minimum beschränkt.

Die begrenzten Bereiche der Seitenflächen des erfindungsgemäßen Kolbenringes werden nach der Bearbeitung des Kolbenringrohlings gehärtet. Der erfindungsgemäße Kolbenring wird aus Gußeisenmaterial oder Stahlbandmaterial hergestellt. Das Material wird zu einem Ring geformt. Nach der Formung des

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Materials werden weitere Bearbeitungsvorgänge an dem Ring ausgeführt. So wird der Ring beispielsweise gedreht (d.h. spanabhebend bearbeitet), um eine Nut in seinem Außenumfany für die Aufnahme eines Verschleißmaterials zu schaffen, das mit dem Ringmaterial verbunden wird und mit der Zylinderbohrung zusammenwirkt. Außerdem wird der Ring zur Herstellung eines Spaltes einer Fräsbearbeitung unterworfen.

Alle vorher genannten Bearbeitungsschritte erfolgen vor der Härtung der begrenzten Bereiche der Seitenflächen des Ringes. Die begrenzten Bereiche der Seitenflächen des Kolbenringes werden durch eine Lasertechnik gehärtet. Der Ring wird dazu in eine Position in die Nähe eines Laserstrahls gebracht und dann mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gegenüber dem Laserstrahl gedreht. Dadurch entsteht ein ringförmiges Band gehärteten Materials auf der Seitenfläche des Ringes. Die Härtung erfolgt dadurch, daß der Laserstx'ahl das Material des Ringes über die kritische Temperatur hinaus erwärmt. Die Wärmeleitung des Grundmaterials und eine ergänzende Wasserkühlung verringert die Temperatur an einem kritischem Wert, um einen gehärteten Martensit zu erzeugen, der nach dem Durchgang des Laserstrahls erstarrt. Dabei tritt keinerlei Verformung des Ringes ein. Durch die Drehung des Ringes gegenüber dem Laserstrahl werden beide Seitenflächen des Ringes gehärtet.

Dementsprechend weist der erfindungsgemäße Kolbenring nicht nur eine harte Seitenfläche zur Verringerung des SeitenVerschleißes des Kolbenrings auf, wie dies bekannt ist, sondern ist dabei auch so ausgebildet, daß die Möglichkeit von Rißbildungen an den Kanten des Kolbenringes nahe der Zylinderwand, an der sich der Kolben bewegt, eliminiert werden, durch die sich die Möglichkeit von Ringbrüchen und Gasübertritten sehr stark erhöhen würde. Die vorliegende Erfindung schafft weiterhin ein verhältnismäßig weiches Material an der Seitenwand des Kolbenringes nahe der Kanten der Kolbenringnut

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am Außenumfang des Kolbens, so daß der Kolben und der Ring in Sitzanlage aneinander kommen und dadurch eine wirksame Dichtung zwischen sich schaffen können. Schließlich kann der erfindungsgemäße Kolbenring auch durch eine Technik hergestellt werden, die di*- Bndbearbeitung des Kolbenrings wesentlich vereinfacht.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilschnittdarstellung eines Kolbens mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Druck-Kolbenring,

Fig. 2 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Druck-Kolbenringes,

Fig. 3 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Druck-Kolbenringes entsprechend der Linie 3-3 in Fig. 2, jedoch bei Anordnung in einer Kolbenringnut,

Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt eines Kolbenrings mit einem Verschleißmuster auf der Seitenwand des Kolbenringes und des Kolbens nach langer Motorbetriebszeit,

Fig. 5 eine Darstellung des Sitzes des Kolbenringes gemäß Fig. 3 an dem Kolben nach einem Anfangsbetrieb und

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Systems zur Herstellung des Kolbenrings gemäß Fig. 3.

Wie zuvor schon dargelegt wurde, betrifft die vorliegende Erfindung einen Kolbenring, isnbesondere einen Kolbenring mit einem verbesserten Aufbau, der nicht nur eine gehärtete Seitenfläche zur Verringerung des seitlichen Verschleißes

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sondern auch einen verhältnismäßig weichen äußeren Umfangsbereich hat, durch den die Möglichkeit von Ermüdungsbrüchen und Spannungssteigerungen an den Rändern oder Kanten des Kolbenringes minimiert wird und der einen anfänglichen Sitz des Kolbenringes in dem Kolben erlaubt, wodurch Ringbrüche und Gasübertritte ebenfalls minimiert werden. In den Zeichnungen ist ein Kolbenring 1o dargestellt, der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bildet.

Der Kolbenring 1o umfaßt einen Druckring, welcher von einem Kolben 11 getragen ist. Der Kolben 11 bewegt sich in einem Zylinder hin- und her. Die obere Fläche 11a des Kolbens 11 wirkt den sich ausdehnenden Gasen einer gezündeten Brennstoff ladung entgegen. Die Gase wirken auf die Fläche 11a und drücken den Kolben in dem Zylinder 12 abwärts.

In dem Kolbenring 11 sind typischerweise drei Kolbenringnuten 14,15 und 16 ausgebildet. Die Kolbenringnut 14 nimmt den Druckring 1o auf. Die Kolbenringnut 15 nimmt einen anderen Druckring 2o auf. Die Kolbenringnut 16 nimmt einen ölabstreifring 21 auf, der durch öinen Federexpander 22 in herkömmlicher Weise nach auswärts belastet ist. Die Funktionsweise der Druckringe 1o, 2o und des Ölabstreifringes 21 sind an sich bekannt und sollen daher hier nicht mehr näher beschrieben werden. Darüberhinaus kann der Aufbau des Druckringes 2o und des ölabstreifringes 21 in einer Vielzahl verschiedener Formen erfolgen. Auch aus diesem Grunde sollen diese Ringe hier nicht detailliert erläutert werden.

Die Kolbenringnut 14 in dem Kolben 11, die den Druckring aufnimmt, ist durch eine Bodenfläche 3o,eine obere Seitenfläche 31 und eine untere Seitenfläche 32 bestimmt. Die Seitenflächen 31 und 32 divergieren von der Bodenfläche 3o ausgehend radial nach außen voneinander. Diese Flächen (in Fig. 3 dargestellt) verlaufen vorzugsweise in einem Winkel zu der in den Zeichnungen mit X gekennzeichneten Horizontalen, der zwischen 7°, 2o min,.und 7°, 5 min, einschließt.

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Die Seitenflächen 31 und 32 schneiden den Außenumfang des Kolbens, der mit 33 bezeichnet ist, wobei sie an der Schnittstelle mit dem Außenumfang 33 jeweils eine Kante 34 bzw.35 bilden.

Der Druckring 1o ist in de: Kolbennut 14 untergebracht und hat dabei eine Form, die der Form der Nut generell entspricht. Wie die Fig. 3 am besten erkennen läßt, hat der Kolbenring 1o vorzugsweise einen im wesentlichen trapezoidalen Querschnitt.

Der Kolbenring 1o hat insbesondere eine Innenumfangsflache 4o, die bei der Unterbringung in der Nut 14 in einem Abstand zu der Bodenfläche 3o der Nut und parallel dazu liegt. Die Innenumfangsflache 4o ist eine kreisrunde Umfangsflache auf dem Körper des Kolbenringes. Die Seitenflächen des Kolbenrings, die mit 41 und 42 bezeichnet sind, divergieren in ihrer Erstreckung radial auswärts des Kolbenringes 1o von der Innenumfangsflache 4o. Die Seitenflächen 41, 42 divergieren und verlaufen gegenüber der Horizontalen mit einem Winkel y, der zwischen 7°, 3o min, und 7°, 45 min, einschließlich liegt. Die Flächen 41, 42 sind daher nicht parallel zu den Flächen 31, 32 der Kolbenringnut 14. Diese Beziehung ist etwas übertrieben in Fig. 3 dargestellt.

Die Seitenflächen 41 und 42 nahe des Außenumfangs des Kolbenrings 1o sind mit Abflachungen versehen, die mit 5o bzw. 51 gekennzeichnet sind. Die Abflachungen 5o, 51 verlaufen im wesentlichen senkrecht zu der Achse des Druckkolbenringes 1o. Diese Abflachungen 5o,51 liegen, wenn der Druck-Kolbenring 1o in der Nut 14 des Kolbens 11 untergebracht ist, unmittelbar neben den Kanten 34,35 des Kolbens.

Die Außenumfangsfläche des Kolbenrings 1o ist mit einem Verschleißmaterial· 55 versehen, das in einer Nut 6o angeordnet ist, welche in dem Außenumfang des Kolbenrings aus-

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gebildet ist. Als Verschleißmaterial 55 kommt jegliches geeignete bekannte Material infrage, wobei es von diesen Materialien viele gibt. Insbesondere kann das Material dem in der US-PS 36 9o 686 oder der US-PS 36 97 o91 offenbarten Material entsprechen oder auch ein Chromüberzug seir.

Es sollte klar sein, daß die Außenfläche des Kolbenrings, d.h. die Fläche, die mit der Zylinderbohrung 12a zusammenwirkt und mit 61 bezeichnet ist, im Querschnitt generell eine Bogenform hat.

Wenn der Kolben sich in dem Zylinder 12 hin- und herbewegt, werden die von dem Kolben 11 getragenen Kolbenringe beträchtlichen Kräften ausgesetzt. Insbesondere bewegen sich die Kolbenringe während der Hin- und Herbewegung des Kolbens diesem gegenüber. So erfaßt beispielsweise der Druckring 1o eine Seitenwand der Kolbenringnut wie die Seitenwand 31, wenn der Kolben sich abwärts bewegt, wobei eine beträchtliche Kraft zwischen der Seitenwand 41 des Kolbenrings und der Seitenwand 31 der Kolbenringnut wirksam wird. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 11 wird eine beträchtliche Kraft zwischen der Seitenwand 32 der Kolbenringnut und der Seitenwand 42 des Kolbenringes erzeugt. Diese Kräfte können einen beträchtlichen Verschleiß zwischen den Teilen verursachen.

Die Fig. 4 zeigt ein typisches Verschleißmuster auf den Seitenwänden einer Kolbenringnut und eines Druckringes. Diese Zeichnungsfigur ist nur eine schematische Darstellung zu Illustrationszwecken. Dabei soll die Fig. 4 deutlich machen, daß der beträchtliche Verschleiß des Druckringes in der Nähe des Außenumfanges des Kolbenrings und der Kolbenringnut zu entstehen pflegt. Der durch Wellenlinien in Fig. 4 dargestellte Bereich ist der Verschleißbereich in dem Druckring und dem Kolben, der nach einem ausgedehneten Betrieb des Motors auftritt. Die Verschleißbereiche sind mit 7o bezeichnet. Es ist klar, daß ein wesentlicher Anteil des Ver-

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schleißes in dem Ring nahe dem Außenumfang des Ringes aufzutreten pflegt. Die bekannten Techniken zum Ausgleich des Seitenverschleißes eines Druckringes haben zu einer Härtung des gesamten ümfangs des Druckringes oddr einer Chrombeschichtung der gesamten Sei·» enwand des Druckringes geführt. Dadurch werden auch die Kanten des Ringes in der Nähe der Zylinderbohrung gehärtet oder beschichtet. Dieses gehärtete oder beschichtete Material ist etwas spröde, so daß Kerben und Risse relativ leicht auftreten können.

Durch die Kerbungen werden Spannungserhöhungen erzeugt, die zu Ermüdungsbrüchen in der Nähe der Kanten führen. Dadurch wiederum können Gasübertritte erfolgen, wodurch die Lebensdauer des Kolbenrings wie auch die Wirksamkeit des Kolbenrings stark beeinträchtigt werden.

Die Seitenflächen eines erfindungsgemäßen Kolbenringes sind in einem örtlich festgelegten Bereich gehärtet und zwar in einem Bereich, in dem der größte Verschleiß aufzutreten pflegt. Wie am besten die Fig. 3 zeigt, ist die Seitenfläche

41 des Kolbenrings in dem mit A bezeichneten Bereich gehärtet, während die Seitenfläche 42 des Kolbenrings in dem mit B bezeichneten Bereich gehärtet ist. Die Bereiche A und B liegen nebeneinander und umfassen, wie die Fig. 3 erkennen läßt nicht weniger als 4o % der radialen Ausdehnung der Seitenwände 41, 42. Die gehärteten Bereiche A bzw. B sollten speziell 4o % oder mehr der gesamten radialen Ausdehnung der Seitenwände 41 bzw. 42 umfassen. Die gehärteten Bereiche A, B sind außerdem in dem Außenumfangsberexch der Seitenwände ausgebildet und umfassen dabei wiederum, wie die Fig. erkennen läßt, etwa 5o % des Seitenwandbereichs, der mit einem Winkel gegenüber der Horizontalen verläuft.

Dabei versteht es sich, daß der Bereich der Seitenwände 41,

42 des Ringes 1o, der ungehärtet ist, nämlich die Abschnitte 5o, 51 neben den Kanten 34, 35 des Kolbens 11 eine extrem

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kleine Abmessung haben und aus der Ringnut 14 vorstehen. Dadurch, daß die Außenumfangsbereiche 5o,51 des Kolbenringes verhältnismäßig weich und nicht spröde sind, wird die Möglichkeit der Entstehung von Spannungserhöhungen und Ermüdungsbrüchen während des Betriebs des Kolbens 11 an den Kanten auf ein Minimum beschränkt. Außerdem können sich die Kanten des Kolbens durch die verhältnismäßig weiche Ausbildung des Außenumfangs anfänglich in den Kolbenring hine.i nsetzen. Auf diese Weise ergibt sich auch eine Minimierung eines Gasübertritts über den Kolbenring. Dadurch wird der Kolbenring wirkunsgvoller.

In der Fig. 5 ist der erfindungsgemäße Kolbenring nach einem anfänglichen Betrieb des Motors dargestellt. Aus dieser Darstellung ist klar ersichtlich, daß die Bereiche 5o,51 des Kolbenrings sich in die Kanten 34, 35 des Kolbens gesetzt haben und auf diese Weise eine Abdichtung an den Kanten schaffen, die den Durchstrom von Gasen hinter den Kolbenring auf ein Minimum beschränkt. Dieser Sitz schafft einen Flächenkontakt C zwischen den Kolbenkanten und dem Kolbenring. Nach der anfänglichen Sitzbildung begrenzen die gehärteten Seitenflächenbereiche ein weiteres Eindringen der Kolbenkanten 34,35 in den Kolbenring.

In der vorangehenden Beschreibung wurde ein typischer Druckring für einen Dieselmotor hoher Leistung und langer Lebensdauer beschrieben. Druckringe für andere Motoren haben einen entsprechenden Aufbau und können typischerweise eine rechteckige Querschnittsform haben. Solche Ringe finden in Dieselmotoren mit geringerer Leistung und geringerer Lebensdauer sowie in Benzinmotoren Verweridung. Die vorliegende Erfindung ist gleichermaßen auf solche Ringe anwendbar.

Der erfindungsgemäße Kolbenring kann in einem gegenüber dem Stand der Technik leistungsfähigen Verfahren hergestellt worden. Dabei wird zunächst der Kolbenringrohling durch die

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Formung eines Ringes aus Gußeisen oder Stahlmaterial in bekannter Weise hergestellt. Der Kolbenringrohling kann dann bearbeitet werden, wobei insbesondere am Außenumfang des
Rohlings die Nuten 60 zur Aufnahme des Verschleißmaterials 55 hergestellt werden. Auch der Spalt 29 kann in den Ring eingefräst werden. Weiterhin kann jegliches Schleifen des
Ringrohlings ausgeführt werden, das notwendig ist, um diesem die richtigen Abmessungen zu geben.

Nach Ausführung aller Bearbeitungsvorgänge wird das Material 55, das die Verschleißflächen des Ringes 1o bildet und mit der Zylinderbohrung zusammenwirkt, entsprechend in die Nut 60 des Außenumfangs des Ringes eingebracht, woraufhin, falls dies notwendig erscheint, ein Endschliff erfolgt. Die Seitenflächen des Ringrohlings werden dann gehärtet. Die Fig. 6
zeigt eine schematische Vorrichtung zum Härten örtlich begrenzter Bereiche der Seitenflächen des Ringrohlings.

Wie schematisch in der Fig. 6 dargestellt ist, wird der
spanabhebend bearbeitete Kolbenringrohling 85 an einer
Zuführstation in eine Halterung 9o eingelegt, die an einem Schalttisch 91 sitzt. Die Halterung 9o weist einen Teil
auf, der den Außenumfang des Kolbenringrohlings 85 umschließt. Der Schalttisch 91 wird dann um etwa 12o in eine Stellung bewegt, in der der Kolbenringrohling unter eine Laservorrichtung 93 kommt. Die Laservorrichtung kann jeden herkömmlichen
Aufbau haben, wobei ein Kohlendioxid-Laser mit einer Leistung von 1,3 Kilowatt bevorzugt wird. Der Laseraufbau kann demjenigen entsprechen, wie er von der Photon Sources of Livonia, Michigan, geschaffen ist.

Die Halterung 9o und der Kolbenrir ^rohling werden nach der Positionierung unmittelbar unter der Laservorrichtung 93
durch einen geeigneten Elektromotor 95 gedreht, der an dem Schalttisch 91 vorgesehen ist. Der Elektromotor 95 wird so betrieben, daß er die Halterung und den Kolbenringrohling

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mit einer Geschwindigkeit dreht, bei der der Kolbenringrohlingdem Laserstrahl über eine geeignete Zeitspanne ausgesetzt ist, in der die erwünschte Härtung der örtlich begrenzten Bereiche einer Seitenfläche des Kolbenringrohlingi· erreicht wird. Nachdem der Kolbenringrohling über den Laseistrahl gedreht worden ist, wird dann der Schalttisch um 12o in die Stellung 98 weitergeschaltet, in der der Kolbenringrohling dann aus der Halterung 9o entfernt wird. Das Verfahren muß dann wiederholt werden, um eine örtliche Härtung der entgegengesetzten Seitenwand des Kolbenringrohlings 85 herbeizuführen.

Der Kolbenring 1o ist damit fertiggestellt. Der Kolbenring ist damit in örtlich begrenzten Bereichen A und B auf entgegengesetzten Seitenflächen gehärtet. Diese Bereiche erhalten dabei eine Härte von etwa C46 auf der Rockwell-Härteskala, wobei die Härtung bis zu einer Tiefe von etwa o,o76-o,178 mm (3/1ooo bis 7/1ooo inch) geht. Die örtlich begrenzten Bereiche A und B weisen bogenförmige kontinuierliche Bänder gehärteten Materials auf. Die Mitte eines jeden Bandes liegt auf einem im wesentlichen konstanten Radius um die Mitte des Ringes.

Es wurden gute Ergebnisse bei der Verwendung eines Kohlendioxid-Lasers erzielt, wobei ein Gemisch von Kohlendioxid, Helium und Stickstoff durch den Laser geleitet wird. Es wurde als besonders vorteilhaft ermittelt, durch den Laser einen Kohlendioxid-Strom in einer Menge von o,o28 - o,o53 m' /h (1 - 1,9 cu.ft/hr), einen Heliumstrom in einer Menge von o,14o - o,154 m³/h (5 - 5,5 cu.ft/hr) und einen Stickstoffstrom von o,o84 - o,126 m /h (3 - 4,5 cu.ft/hr) hindurchzuleiten· Der Laser erzeugt eine Leistung von 65o - 1ooo Watt. Die Kolbenringrohlinge werden gegenüber dem Laserstrahl mit einer Geschwindigkeit von 3,o5 - 5,o8 m/min (12o - 2oo inches/ min.) bewegt, während die Kolbenringe dabei in einem Abstand von 12,7o - 31,75 mm (1/2 bis 1 1/4 Inch) unter dem Brennpunkt des Laserstrahls angeordnet werden. Zur wirk-

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samen Kühlung des Kolbenringrohlings ist ein Wasserbad mit Raumtemperatur vorgesehen, in dem der Rohling bei der Einwirkung des Laserstrahls angeordnet ist. Der Kolbenringrohling steht dabei über den Wasserspiegel des Wasserbades vor.

Wie in Fig. 6 dargestellt ist, sind die Halterungen 9o in einem Winkel angeordnet, damit der Kolbenring-Rohling über den Wasserspiegel des Wasserbades vorsteht. Das Wasserbad ist im unteren Bereich der Halterung vorgesehen, während der Laserstrahl so angeordnet ist, daß er auf den Kolbenring im höheren Bereich der Halterung auftrifft. Nachdem daher ein Bereich des Rohlings in Kontakt mit dem Laserstrahl gekommen ist, wird der Rohling für eine Wasserkühlung abwärts in das Wasserbad gedreht.

Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführung nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung, in deren Rahmen noch mancherlei Änderungen möglich sind.

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Ansprüche :

olbenring zum Einsatz in der Nut eines Kolbens, wobei Seitenwände des Kolbenringes mit Seitenwänden der Kolbenringnut zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände des Kolbenringes in örtlich begrenzten Bereichen gehärtet sind und diese Bereiche jeweils ein Band gehärteten Materials (A,B) umfassen, daß sich nahe des Außenumfangs des Kolbenrings um die Kolbenringseitenwand herum erstreckt, daß das gehärtete Band kurz vor dem Außenumfang (61) des Kolbenringes endet und daß der Kolbenring dadurch einen ungehärteten Seitenflächenbereich (5o,51) aufweist, der im Bereich einer Kante der Kolbenringnut am Außenumfang des Kolbens positioniert wird.
2. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der Bänder aus gehärtetem Material (A,B) ein bogenförmiges Band umfaßt, das sich über die ümfangsausdehnung der jeweiligen Seitenfläche des Kolbenringes erstreckt.

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3. Kolbenring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet / daß die örtlich begrenzten gehärteten Bereiche eine Rockwell-Härte von etwa C46 und eine Härtungstiefe von o,o76 - o,178 mm (3/1ooo bis 7/1ooo inch) haben.
4. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Seitenwände bei ihrer radialen Auswärtserstreckung voneinander divergieren, wobei sie in einem ersten Winkel zu einer Horizontalen verlaufen, und daß die Nut zur Aufnahme des Kolbenringes Seitenwände hat, die in ihrer radialen Auswärtserstreckung ebenfalls divergieren, wobei sie in einem zweiten Winkel gegenüber der Horizontalen verlaufen, der kleiner ist als der erste Winkel.
5. Kolbenring zum Einsatz in eine Nut eines Kolbens, die radial dazu verlaufende Seitenwände und eine die Seitenwände verbindende Bodenwand aufweist, während der Kolbenring ebenfalls radial auswärts verlaufende Seitenwände hat, dadurch gekennzeichnet , daß die Seitenwände des Kolbenringes jeweils in örtlich begrenzten Bereichen in der Nähe des Außenumfangs gehärtet sind, wobei diese Bereiche jeweils ein bogenförmiges Band aus gehärtetem Material (A,B) umfassen, das um die jeweilige Seitenwand des Kolbenringes in der Nähe des Kolbenringaußenumfangs herum verläuft, und daß jedes der gehärteten Bänder (A,B) wenigstens 4o % der radialen Ausdehnung der Seitenwand des Kolbenringes umfasst und kurz vor dem Außenumfang (51) des Kolbenringes enden, wodurch unmittelbar neben dem Außenumfang ein ungehärteter Bereich zur A lage an einer Kante der Kolbenringnut im Außenumfang des Kolbens verbleibt.
6. Verfahren zur Herstellung eines Kolbenringes zur Anordnung in einer Kolbenringnut mit radial auswärts ver-

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laufenden Seitenwänden, wobei in dem Außenumfang eines Kolbenringrohlings mit radial auswärts verlaufenden Seitenwänden eine ümfangsnut eingearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet , daß nach der Herstellung der Ümfangsnut die Seitenwände des Rohlings in örtlich begrenzten Bereichen gehärtete werden, wobei an jeder Seitenwand ein Band gehärteten Materials entsteht, das um die jeweilige Seitenwand nahe dem Außenumfang des Kolbenrings herumläuft, jedoch kurz vor dem Außenumfang des Kolbenrings endet, wodurch unmittelbar neben dem Außenumfang des Kolbenringes ein ungehärteter Bereich verbleibt, der an einer Kante der Kolbenringnut am Außenumfang des Kolbens angeordnet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß vor der örtlich begrenzten Härtung ein verschleißfestes Material in die Ringnut eingebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolbenringrohling zur Erwärmung der Seitenwand unter einem Laserstrahl gedreht wird, welcher mit dein Kolbenringrohling in Kontakt kommt und eine Erwärmung des Rohlings in dem örtlich begrenzten Bereich und damit eine Härtung des Materials in diesem Bereich herbeiführt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolbenringrohling nach dem Kontakt mit dem Laserstrahl durch ein Wasserbad gedreht und darin abgeschreckt wird.

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