DE3506746A1 - PISTON RING - Google Patents
PISTON RINGInfo
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Description
KolbenringPiston ring
Beschreibungdescription
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenring für eine Brennkraftmaschine, insbesondere auf einen Kolbenring für die Verwendung in einer Brennkraftmaschine, welche mit stark verbleitem Kraftstoff arbeitet oder stark korrosiven Einflüssen ausgesetzt ist.The invention relates to a piston ring for an internal combustion engine, in particular to a piston ring for the use in an internal combustion engine that works with heavily leaded or highly corrosive fuel Is exposed to influences.
Angesichts des Problems der Umweltverschmutzung wird gegenwärtig zwar die Verwendung von bleifreiem Kraftstoff gefördert und vorangetrieben, gleichwohl werden jedochIn view of the problem of environmental pollution, the use of unleaded fuel is currently being used promoted and promoted, nonetheless, however
noch überall Brennkraftmaschinen betrieben, welche mit 15internal combustion engines still operated everywhere, which with 15
stark verbleitem Kraftstoff arbeiten. Um in einer solchen mit stark verbleitem Kraftstoff arbeitenden Brennkraftmaschine einem übermäßigen Verschleiß der Kolbenringe vorzubeugen, wird die äußere Umfangsfläche der Kolbenringe mit einer dicken Chromplattierung versehen, welche stark korrosiv wirkenden Einflüssen, z.B. dem Angriff durch HCl, zu widerstehen vermag.heavily leaded fuel work. To in such an internal combustion engine working with heavily leaded fuel To prevent excessive wear of the piston rings, the outer peripheral surface of the piston rings provided with a thick chrome plating, which is strongly corrosive, e.g. attack by HCl, able to withstand.
Dabei ist bisher jedoch im Hinblick auf Produktivität und Kosten kein befriedigender Nutzen erzielbar.So far, however, no satisfactory benefit has been achieved with regard to productivity and costs.
In diesem Zusammenhang wurden ferner auch Kolbenringe entwickelt, deren Gleitflächen durch Nitrieren gehärtet sind. Unter ungünstigen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine kann jedoch an solchen Kolbenringen ein übermäßiger Verschleiß, insbesondere Rauhabnutzung auftreten. Die US-PS 4 407 515 der Anmelderin beschreibt einen kombinierten Ölring, dessen Expansionsbereich und Tragstege einer Weichnitrierbehandlung unterworfen wurden.In this context, piston rings have also been developed whose sliding surfaces are hardened by nitriding are. Under unfavorable operating conditions of the internal combustion engine, however, a piston ring can develop excessive wear and tear, especially rough wear, occur. Applicants' US Pat. No. 4,407,515 describes a combined oil ring, the expansion area and supporting webs of which have been subjected to a soft nitriding treatment.
Ferner beschreibt die US-Patentanmeldung 571 630 der An-35 Furthermore, US patent application 571 630 of An-35 describes
melderin einen Kolbenring mit einem Ringkörper aus Gußeisen oder Stahl, welcher über seine gesamte Oberfläche mit einer weichnitrierten Schicht und an seiner äußerendetectorin a piston ring with a ring body made of cast iron or steel, which over its entire surface with a soft nitrided layer and on its outer
Umfangsfläche mit einer aufgespritzten oder -gesprühten Schicht versehen ist.The circumferential surface is provided with a sprayed or sprayed layer.
Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Kolbenrings, bei welchem die vorstehend angeführten Mangel bekannter Kolbenringe beseitigt sind.An object of the invention is to provide a piston ring in which the above deficiencies are more known Piston rings are eliminated.
Gemäß der Erfindung hat ein Kolbenring einen Ringkörper aus Stahl oder Gußeisen. Auf der gesamten Oberfläche des Ringkörpers ist eine nitrierte Schicht ausgebildet. Die nitrierte Schicht setzt sich zusammen aus einer Diffusionsschicht und einer über dieser liegenden Verbundschicht. An der äußeren Umfangsfläche des Ringkörpers ist wenig-, stens die Verbundschicht entfernt. Auf der dadurch freigelegten Diffusionsschicht oder Oberfläche des Ringkörpers ist eine plattierte oder aufgespritzte Schicht aufgebracht.According to the invention, a piston ring has an annular body made of steel or cast iron. On the entire surface of the A nitrided layer is formed in the ring body. The nitrided layer is composed of a diffusion layer and an overlying composite layer. At least the composite layer is removed from the outer circumferential surface of the ring body. On the exposed A plated or sprayed-on layer is applied to the diffusion layer or surface of the ring body.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Kolbenrings der genannten Art, bei welchem die gesamte Oberfläche eines Ringkörpers aus Stahl oder Gußeisen mit einer nitrierten Schicht versehen wird, welche sich aus einer Diffusionsschicht und eienr Verbundschicht zusammensetzt. Anschließend wird an der äußeren Umfangsfläche des Ringkörpers wenigstens die Verbundschicht entfernt, worauf dann die dadurch freigelegte Oberfläche des Ringkörpers oder der Diffusionsschicht mit einer plattierten oder aufgespritzten Schicht versehen wird.The invention also provides a method for producing a piston ring of the type mentioned, in which the entire surface of an annular body made of steel or cast iron is provided with a nitrided layer, which is composed of a diffusion layer and a composite layer. Then on the outer peripheral surface of the ring body removed at least the composite layer, whereupon the exposed surface of the Annular body or the diffusion layer is provided with a plated or sprayed-on layer.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:In the following, exemplary embodiments of the invention are explained with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Kolbenrings in einer Ausführungsform der Erfindung undFig. 1 is a sectional view of a piston ring in one embodiment of the invention and
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Kolbenrings in einer anderen Ausführungsform der Erfindung.Fig. 2 is a sectional view of a piston ring in another embodiment of the invention.
Em in einer ersten Aus!uhiungslorm der Er1I ladung in Fig. dargestellter Kolbenring hat einen im Schnitt dargestellten Ringkörper 20 aus Gußeisen oder Stahl, welcher an seienr gesamten Oberfläche mit einer nitrierten Schicht 2 versehen ist. Die nitrierte Schicht 2 setzt sich zusammen aus einer Diffusionsschicht 22 und einer über dieser liegenden Verbundschicht 21. An der äußeren Umfangsfläche 11 des Ringkörpers 20 ist die Verbundschicht 21 durch Abschleifen od. dergl. entfernt, um die Diffusionsschicht 22 freizulegen, da zwischen der Verbundschicht und einer auf diese plattierten oder aufgespritzten Schicht keine ausreichend feste stoffschlüssige Verbindung erzielbar wäre. Auf der auf diese Weise freigelegten Diffusionsschicht 22 wird dann eine plattierte oder aufgespritzte Schicht 3 erzeugt.A piston ring shown in a first embodiment of the charge in FIG. 1 has an annular body 20 made of cast iron or steel, shown in section, which is provided with a nitrided layer 2 on its entire surface. The nitrided layer 2 is composed of a diffusion layer 22 and a composite layer 21 above it. On the outer circumferential surface 11 of the ring body 20, the composite layer 21 is removed by grinding or the like in order to expose the diffusion layer 22, since between the composite layer and a layer plated or sprayed onto this would not be able to achieve a sufficiently strong cohesive connection. A plated or sprayed-on layer 3 is then produced on the diffusion layer 22 exposed in this way.
Bei der in Fig. 2 in einer Schnittansicht dargestellten zweiten Ausführungsform ist an der äußeren Umfangsfläche 11 des Ringkörpers 20 die gesamte nitrierte Schicht 2 einschließlich der Diffusions- und der Verbundschicht entfernt, und eine plattierte oder aufgespritzte Schicht 3 ist auf der freigelegten äußeren Umfangsfläche des Ringkörpers 20 ausgebildet.In the case of the second embodiment shown in a sectional view in FIG. 2, there is on the outer circumferential surface 11 of the ring body 20, the entire nitrided layer 2 including the diffusion and the composite layer removed, and a plated or sprayed layer 3 is on the exposed outer peripheral surface of the ring body 20 trained.
Die plattierte Schicht kann etwa aus Chrom oder aus einer Dispersion von diskreten Teilchen in einer mit dem Material des Zylinders oder der Zylinderbuchse kompatiblen Plattierungsmatrix gebildet sein, während die aufgespritzte schicht aus einem Eisenwerkstoff oder Molybdän gebildet sein kann.The plated layer may be made from such as chromium or from a dispersion of discrete particles in one with the material of the cylinder or the cylinder liner compatible plating matrix be formed while the sprayed layer can be formed from an iron material or molybdenum.
Wie vorstehend beschrieben, wird in einer Ausführungsform der Erfindung nach Entfernen einer Verbundschicht an der äußeren Umfangsfläche eines Kolbenrings eine plattierte oder aufgespritzte Schicht auf einer Diffusionsschicht gebildet, wodurch einer durch die Reibung zwischen der Verbundschicht und einer Zylinderwand hervorgerufenen übermäßigen Abnutzung, insbesondere Rauhabnutzung, vorgebeugt ist.As described above, in one embodiment of the invention, after removing a composite layer on the outer peripheral surface of a piston ring a plated or sprayed layer on a diffusion layer formed, whereby one caused by the friction between the composite layer and a cylinder wall excessive wear and tear, especially rough wear, is prevented.
BAD ORIO^JAL BAD ORIO ^ JAL
In einer anderen Ausführungsform wird nicht nur die Verbundschicht, sondern auch die Diffusionsschicht an der äußeren Umfangsflache des Kolbenrings entfernt, worauf eine plattierte oder aufgespritzte Schicht auf dem dadurch freigelegten Basismetall des Kolbenringkörpers gebildet wird. Dadurch verbessert sich die Verschleißfestigkeit der Gleitfläche des Kolbenrings beträchtlich im Vergleich zu einem Kolbenring, bei welchem eine auf einer Diffusionsschicht ausgebildete dünne harte Schicht auf der Zylinderwand gleitet.In another embodiment, not only the composite layer, but also removed the diffusion layer on the outer peripheral surface of the piston ring, whereupon a plated or sprayed-on layer is formed on the thereby exposed base metal of the piston ring body will. This considerably improves the wear resistance of the sliding surface of the piston ring compared to a piston ring having a thin hard layer formed on a diffusion layer on the cylinder wall slides.
In beiden Ausführungsformen verhindern die an den Seitenflächen des Kolbenrings vorhandenen nitrierten Schichten einen übermäßigen Verschleiß durch wiederholten Aufprall auf den Wandungen der Kolbennut. Darüber hinaus erhöht sich die Verschleißfestigkeit der Gleitfläche durch den durch die Kombination einer nitrierten Schicht mit einer plattieren oder aufgespritzten Schicht herbeigeführten synergetischen Effekt.In both embodiments, the nitrided layers present on the side surfaces of the piston ring prevent excessive wear from repeated impacts on the walls of the piston groove. It also increased the wear resistance of the sliding surface is achieved through the combination of a nitrided layer with a Plating or sprayed-on layer brought about a synergetic effect.
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