KR101504385B1 - 열분사 코팅에 의한 피스톤 링의 측부 보호 - Google Patents

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Abstract

반경방향으로 연장되는 상부 표면(110), 반경방향으로 연장되는 하부 표면(102), 상부 표면과 하부 표면 사이에서 연장되는 반경방향 최내부 표면(114), 및 상부 표면과 하부 표면 사이에서 연장되는 반경방향 최외부 표면(106)을 포함하는 피스톤 링(100)이 개시된다. 하부 표면(102)은 열분사 코팅층(104)을 포함하고, 반경방향 최외부 표면 및 상부 표면 둘 다는 코팅을 구비하지 않는다. 따라서, 열분사 코팅층(104)은 일반적으로 오로지 링의 하부 반경방향 연장 표면(102)에만 도포될 수 있다.

Description

열분사 코팅에 의한 피스톤 링의 측부 보호{LATERAL SIDE PROTECTION OF A PISTON RING WITH A THERMALLY SPRAYED COATING}
<관련 출원의 상호 참조>
본 출원은 그 개시 내용이 전체 그대로 언급에 의해 본 명세서에 편입되는 2008년 1월 8일자로 출원된 미국 특허 가출원 제61/019,731호와, 그 개시 내용이 전체 그대로 언급에 의해 본 명세서에 편입되는 2008년 12월 15일자로 출원된 미국 실용 특허 출원 제12/335,000호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 내연 기관용 피스톤 링과 피스톤용 윤활 시스템에 관한 것이다.
내연 기관의 동력 실린더 조립체는 일반적으로 엔진 블록의 실린더형 캐비티 내에 배치되는 왕복 피스톤을 포함한다. 실린더형 캐비티의 일단부는 밀폐되는 반면에, 실린더형 캐비티의 타단부는 개방된다. 실린더형 캐비티의 밀폐 단부와 피스톤의 상부 부분 또는 크라운(crown)은 연소 챔버를 규정한다. 실린더형 캐비티의 개방 단부는 오일 섬프(oil sump) 내에 부분적으로 침지된 크랭크샤프트에 피스톤의 하부 부분을 결합시키는 커넥팅 로드의 진동 운동을 가능하게 한다. 크랭크샤프트는 피스톤의 선형 운동(연소 챔버 내의 연료의 연소에 기인하는)을 회전 운동으로 변환시킨다.
동력 실린더 조립체는 전형적으로 하나 이상의 피스톤 링과, 엔진 블록 내에 배치되고 실린더형 캐비티의 측벽을 형성하는 실린더형 슬리브 또는 실린더 라이너를 포함한다. 피스톤 링은 피스톤의 측벽 내에 형성된 홈 내에 배치되고, 피스톤으로부터 피스톤 벽과 실린더 라이너에 의해 윤곽지어진 환형 공간 내로 외향으로 연장된다. 실린더형 캐비티 내에서의 피스톤의 운동 중에, 피스톤 링은 실린더 라이너에 맞대어진다. 피스톤 링은 2가지 주 기능을 갖는다. 첫째, 그것들은 연소 챔버로부터 피스톤과 실린더 라이너 사이의 환형 공간을 통한 오일 섬프 내로의 가스 유동을 억제한다. 둘째, 그것들은 오일 섬프로부터 연소 챔버 내로의 오일 유동을 최소화시킨다.
피스톤 링은 일반적으로 연소 사이클로부터 기인하는 극한 온도 및 압력을 견디어야 한다. 따라서, 실린더 라이너 또는 보어 표면과 맞대어지는 피스톤 링의 외부 표면은 흔히 경질 표면 코팅으로 분사되거나, 또는 미처리된 표면보다 내구적인 경화된 외부 표면을 생성하도록 달리 처리된다. 분사를 통해 도포되는 코팅은 본래 정확하게 도포하기에 어렵고, 피스톤 링은 분사된 코팅이 의도된 외부 피스톤 링 표면과는 다른 표면에 고착되지 못하도록 하기 위하여 어떤 형태로 마스킹되어야 한다. 다행히도, 피스톤 링 외부 표면은 일반적으로 다수의 피스톤 링을 연이어 적층시켜, 적층된 링에 동시에 처리를 가하여서, 대체적으로 과잉분사물(overspray)이 다른 피스톤 링 표면에 도달하지 못하도록 함으로써 간단하게 마스킹될 수 있다.
엔진에 대한 최근의 연비 및 배출물 요건의 증가로 인해, 최외부 피스톤 링 표면과는 다른 표면에 대한 표면 처리가 더욱 바람직하게 되었다. 그러나, 원하는 처리 영역의 마스킹시 유사한 어려움이 내재하고, 다른 피스톤 링 표면은 외부 피스톤 링 표면 처리를 위한 적층 방안과 동일한 적층 방안을 이용하여서는 마스킹될 수 없다.
따라서, 외부 피스톤 링 표면과는 다른 표면에 증가된 내구성을 제공하고, 대량 제조 환경에서의 생산을 위해 비용-효율적인 피스톤 링에 대한 필요성이 존재한다.
특허청구범위가 예시된 실시예들로 한정되지 않지만, 그것의 다양한 실시예들에 대한 논의를 통해 다양한 태양들의 인식이 최상으로 획득된다. 이제 다음에 이어지는 논의와 또한 도면들을 보면, 개시된 시스템 및 방법에 대한 예시적인 접근방안이 상세히 개시된다. 비록 도면들이 몇몇 가능한 접근방안들을 나타내지만, 도면들은 반드시 축적에 맞게 도시되지는 않으며, 몇몇 특징부는 실시예의 혁신적인 태양을 더욱 양호하게 예시 및 설명하기 위해 과장, 제거, 또는 부분적으로 절단될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 설명은 철저한 것으로 의도되지 않거나, 또는 특허청구범위를 도면들에 도시된 그리고 다음의 상세한 설명에 개시된 정확한 형태 및 구성으로 달리 한정 또는 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한, 다수의 상수 또는 변수가 다음의 논의에 도입된다. 몇몇 경우들에서는, 상수의 예시적인 값이 제공된다. 다른 경우들에서는, 특정한 값이 주어지지 않는다. 상수의 값은 개시된 시스템과 관련된 작동 조건 및 환경 조건뿐만 아니라, 관련 하드웨어의 특성과 그러한 특성의 서로와의 상호관계에 의존할 것이다.
다양한 예시적인 실시예들에 따르면, 피스톤 링은 반경방향으로 연장되는 상부 표면, 반경방향으로 연장되는 하부 표면, 상부 표면과 하부 표면 사이에서 연장되는 반경방향 최내부 표면, 및 상부 표면과 하부 표면 사이에서 연장되는 반경방향 최외부 표면을 포함할 수 있다. 하부 표면은 열분사 코팅(thermally sprayed coating)을 포함하고, 반경방향 최외부 표면 및 상부 표면 둘 다는 코팅을 구비하지 않는다. 따라서, 열분사 코팅은 일반적으로 오로지 링의 하부 반경방향 연장 표면에만 도포될 수 있다.
또한, 코팅을 피스톤 링에 도포하기 위한 고정구(fixture)가 개시된다. 고정구는 상부 표면 및 카운터 보어(counter bore)를 규정하는 부재를 포함할 수 있다. 카운터 보어는 외부 주연부(periphery) 및 내부 주연부를 구비하고, 이때 외부 주연부는 상부 표면으로부터 하향으로 연장된다. 카운터 보어는 하부 표면을 포함하여 피스톤 링을 수용한다. 고정구는 또한 열분사물(thermal spray)을 외부 주연부로부터 내부 주연부를 향해 지향시키도록 구성되는 분사 토치(spray torch)를 포함하고, 이때 분사물은 상기 피스톤 링의 하부 표면과 충돌한다. 외부 주연부는 열분사물이 상부 표면에 의해 적어도 부분적으로 차단되어, 피스톤 링의 반경방향 최외부 표면의 반경방향 내부에서 종단되는 코팅층을 상기 하부 표면상에 형성하여서, 열분사 코팅과 반경방향 최외부 표면 사이에 미코팅된 구역 또는 갭을 형성하도록 피스톤 링 위에서 연장된다. 따라서, 반경방향 최외부 표면에 인접한 하부 표면의 일부분이 미코팅되고, 이때 이 일부분은 상기 반경방향 최외부 표면으로 연장된다.
또한, 코팅을 피스톤 링에 도포하는 예시적인 방법으로서, 피스톤 링을 고정구 조립체 내에 삽입시키는 단계를 포함하는 방법이 개시된다. 고정구 조립체는 상부 표면과, 피스톤 링을 수용하는 카운터 보어를 포함한다. 본 방법은 또한 코팅을 피스톤 링의 외경부로부터 링의 내경부를 향해 피스톤 링을 향하여 분사시키는 단계, 이 분사물을 피스톤 링의 노출된 표면에 도포하여 코팅을 형성시키는 단계, 및 상부 표면을 분사물의 일부분과 선택적으로 접촉시키는 단계를 포함한다. 이 예시적인 방법은 또한 코팅의 종단 단부와 피스톤 링의 최외경부 사이에서 하부 표면상에 미코팅된 구역 또는 갭을 형성시키는 단계를 포함한다. 미코팅된 구역은 코팅에 의해 코팅되지 않은 상태로 유지되고, 피스톤 링의 반경방향 최외부 표면으로 연장된다. 상부 표면은 분사물의 일부분이 피스톤 링과 접촉하지 못하도록 함으로써 미코팅된 구역의 형성을 용이하게 한다.
일반적으로, 피스톤 링의 측방향 표면, 예컨대 하부 반경방향 연장 표면과 수용 링 홈 사이의 마모 환경은 링의 대체로 수직한 반경방향 최외부 표면과 실린더 라이너의 정합(mating) 주철 표면에 전형적인 것과 비교시 상이하다. 예를 들어, 기계가공된 피스톤 링과 맞물리는 기계가공된 강재 피스톤 링 홈의 재료 특성이 한가지 차이를 제공한다. 두번째 차이는 피스톤의 상하 운동시 홈 표면에 대한 피스톤 링의 왕복 수직 운동에 관계된다. 또한, 링은 반경방향 내향 및 반경방향 외향으로 굽혀져, 피스톤 작동 중 피스톤 링 홈 표면과 맞닿아 문질러진다.
열분사 공정은 일반적으로 용융된 또는 가열된 재료를 표면상에 분사시키는 단계를 포함한다. 열분사 코팅은 일반적으로 확실한 내마모성 표면을 제공하면서, 다른 코팅과 관련된 단점들을 최소화시킨다. 예를 들어, 코팅층 두께는 종래의 마모 코팅에 대해서보다 열분사 코팅에 대해 상당히 클 수 있으며, 전형적으로 5-20 미크론 범위이다. 또한, 열분사 코팅에 사용되는 기재(base material)는 보다 저렴할 수 있다. 또한, 열분사 코팅에 의해 피로 특성이 불리하게 영향받지 않는다. 또한, 열분사 공정과 관련된 잠재적 환경 문제가 종래의 마모 코팅에 대해서보다 적어진다.
본 발명에 의하면, 외부 피스톤 링 표면과는 다른 표면에 증가된 내구성을 제공하고, 대량 제조 환경에서의 생산을 위해 비용-효율적인 피스톤 링이 제공된다.
특허청구범위가 예시된 실시 형태들로 한정되지 않지만, 그것의 다양한 실시예들에 대한 논의를 통해 다양한 태양들의 인식이 최상으로 획득된다. 이제 도면들을 보면, 예시적인 실시 형태들이 상세히 도시된다. 비록 이 도면들이 실시 형태들을 나타내지만, 도면들은 반드시 축적에 맞게 도시되지는 않으며, 실시 형태의 혁신적인 태양을 더욱 양호하게 예시 및 설명하기 위해 과장될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 실시 형태들은 철저한 것으로 의도되지 않거나, 또는 도면들에 도시된 그리고 다음의 상세한 설명에 개시된 정확한 형태 및 구성으로 달리 한정 또는 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 본 발명의 예시적인 실시 형태들이 다음의 도면들을 참조하여 상세히 기술된다.
도 1은 피스톤 링 홈 내에 수용된 예시적인 피스톤 링의 단면도를 도시한다.
도 2A는 분사 코팅을 피스톤 링에 도포하기 위한 예시적인 고정구의 하향투시 사시도를 도시한다.
도 2B는 도 2A에 도시된 예시적인 고정구의 단면도를 도시한다.
도 2C는 도 2B의 일부분의 상세도를 도시한다.
도 2D는 도 2A의 예시적인 고정구를 도시한, 도 2A의 일부분의 상세도를 도시한다.
도 2E는 예시적인 피스톤 링이 고정구 내에 위치된, 도 2D의 상세도를 도시한다.
도 3A는 피스톤 링에 코팅을 도포하기 위한 다른 예시적인 고정구를 도시한다.
도 3B는 피스톤 링에 코팅을 도포하기 위한 또 다른 예시적인 고정구를 도시한다.
도 4는 피스톤 링에 코팅을 도포하기 위한 예시적인 공정 순서도를 도시한다.
이제 도 1을 보면, 분할된 피스톤 링(100)의 단면이 피스톤(200)에 의해 규정된 피스톤 홈(202) 내에 수용된다. 피스톤(200)은 내부 보어 표면 또는 실린더 라이너 표면(204)을 규정하는 엔진 블록(206) 내에 수용된다. 피스톤 링(100)의 하부 표면(102)은 코팅층(104), 예컨대 플라즈마 분사 코팅, 열분사 코팅을 포함한다. 링의 반경방향 최외부 표면(106)은 별도의 마모 코팅(108)을 포함할 수 있는 반면에, 링의 상부 표면(110) 및 반경방향 최내부 표면(114)은 각각 코팅을 구비하지 않는다. 열분사 코팅층(104)은 피스톤 링(100)의 반경방향 최외부 표면(106)에 못미쳐 종단되어, 코팅층(104)의 반경방향 최외부 에지(105)와 반경방향 최외부 표면(106) 사이에 갭, 갭 구역, 또는 미코팅된 구역(G)을 규정한다. 그러나, 이와 대조적으로, 코팅층(104)은 피스톤 링(100)의 반경방향 최내부 표면(114)으로 반경방향 내향 방향으로 연장될 수 있고, 몇몇 경우들에서는 하부 표면(102)에 인접한 반경방향 최내부 표면(114)을 따라 약간 상향으로 연장될 수 있다.
코팅의 반경방향 최외부 에지(105)와 피스톤 링(100)의 반경방향 최외부 표면(106) 사이의 미코팅된 구역(G)은 피스톤 링(100)이 수용 피스톤 홈(202)으로부터 외향으로 연장되기 때문에, 피스톤 링 코팅과 함께 피스톤 홈의 그것의 정합 표면의 성능에 영향을 주지 않고서 구현가능하다. 도 1에 도시된 바와 같이, 코팅층(104)의 반경방향 최외부 에지(105)는 미코팅된 구역(G)이 항상 보어 표면(204)으로부터 이격된 코팅층(104)을 형성할 것이기 때문에, 피스톤(200)의 작동 중 보어 표면(204)과 접촉할 수 없다. 피스톤 링(100)의 반경방향 최외부 표면(106)은 피스톤(200)의 왕복 운동 중 보어 표면(204)을 따라 활주 또는 문질러질 것인 반면에, 코팅층(104)의 반경방향 최외부 에지(105)는 필연적으로 미코팅된 구역(G)에 의해 보어 표면(204)으로부터 이격될 것이다.
피스톤 링의 반경방향 최외부 하부 원주방향 에지(107)는 코팅층(104)으로 덮이지 않는다. 이는 유리하게도 피스톤 링(100)과 보어 표면(204) 사이의 일관된 계면을 제공하고, 코팅층이 최외부 표면(106) 및/또는 반경방향 최외부 원주방향 에지(107)로 전반적으로 연장되는 피스톤 링과 비교시, 엔진 작동 중, 엔진의 표면, 예컨대 보어 표면(204)으로부터 오일을 긁어내는 피스톤 링(100)의 능력을 개선시킨다. 바꾸어 말하면, 열분사 코팅층(104)으로 코팅되지 않은 반경방향 최외부 하부 원주방향 에지(107)를 제공함으로써, 피스톤 링(100)은 더욱 효과적으로 보어 표면(204)으로부터 오일을 긁어내고 엔진의 연소 챔버 내로의 오일의 누출을 방지한다.
반경방향 최외부 하부 원주방향 에지(107)는 하부 표면(102)과 반경방향 최외부 표면(106) 사이의 비교적 예리한 전이부를 규정할 수 있다. 예를 들어, 도 1에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 하부 표면(102)과 반경방향 최외부 표면(106)은 대체로 서로에 수직하다. 반경방향 최외부 표면(106)이 대체로 수직할 수 있지만, 하부 표면(102)은 수평선에 대해 작은 각도를 규정할 수 있어, 표면(106, 102)은 정확한 직각을 규정하는 것이 아니라, 수평선에 대해 하부 표면(102)에 의해 규정된 작은 각도를 무시하면 대체로 서로에 수직하다. 따라서, 반경방향 최외부 하부 원주방향 에지(107)는 특히 피스톤 링(100)이 보어 표면(204)에 대해 하향 방향으로 운동할 때, 보어 표면(204)으로부터 오일을 긁어내는 피스톤 링(100)의 효과를 증가시키도록 비교적 예리하다. 반경방향 최외부 하부 원주방향 에지(107)는 하부 표면(102)으로부터 반경방향 최외부 표면(106)으로 곧장 전이부를 형성하고, 하부 표면(102)과 반경방향 최외부 표면(106) 사이에서, 두 표면(102, 106) 사이의 전이부를 달리 "매끈하게(soften)" 하거나 "라운딩되게" 할 임의의 표면 기복, 예컨대 챔퍼(chamfer)를 포함하지 않는다. 따라서, 반경방향 최외부 원주방향 에지(107)의 반경은 대체로 최소치일 수 있고, 바람직하게는 작동 중 보어 표면(204)으로부터 오일을 긁어내는데 효과적인 최대치 이하이다.
따라서, 코팅층(104)은 피스톤 링(100)과 피스톤 홈(202)의 하부 표면(208) 사이의 계면을 제공한다. 이와 동시에, 코팅층(104), 특히 반경방향 최외부 에지(105)는 보어 표면(204)과 접촉하거나 또는 달리 접속되지 않는다. 따라서, 미코팅된 구역(G)은 코팅층(104)과 보어 표면(204)의 상호작용을 방지하여, 피스톤의 왕복 운동이 코팅층(104), 특히 반경방향 최외부 에지(105)를 벗겨내거나 또는 마모시키지 못하도록 한다. 전술된 바와 같이, 별도의 마모 코팅(108)이 피스톤 링(100)의 반경방향 최외부 표면(106)에 도포될 수 있다.
전술된 바와 같이, 반경방향 최외부 에지(105)는 바람직하게는 관련 반경방향 피스톤 링 표면, 예컨대 반경방향 최외부 표면(106)에 못미쳐 종단된다. 이와 대조적으로, 피스톤 링(100)의 반경방향 최내부 표면(114)은 일반적으로 비-기능적 표면이고, 예컨대 피스톤 홈(202)의 반경방향 내부 표면(210)과 최내부 표면(114)의 상호작용으로부터, 어떠한 현저한 마모도 반경방향 최내부 표면(114)에 초래하지 않을 수 있다. 따라서, 반경방향 최내부 표면(114)의 일부분이 예컨대 코팅층(104)의 열분사 중에 코팅층(104)의 일부를 수용하는 경우, 그것은 피스톤 링(100) 성능에 불리하게 영향을 미치지 않을 것이다.
일반적으로, 열분사 코팅층(104)이 열분사 토치를 사용하여 피스톤 링(100)의 하부 표면(102)에 도포될 수 있다. 몇몇 경우들에서는, 본드 코팅(미도시)을 하부 표면(102)에 도포한 다음에 코팅층(104)을 도포하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 경우들에서는, 코팅층(104)을 직접 도포하는 것이 바람직할 수 있다. 일반적으로, 열분사 절차는 균일하게 도포된, 즉 대체로 균일한 두께를 갖는 코팅층(104)을 형성한다. 또한, 그러한 균일한 두께는 일반적으로 예컨대 코팅층(104)을 비교적 두꺼운 층(적용가능하다면, 가능한 두께의 삽입 범위)으로 도포할 때에도 가능하다. 예를 들어, 열분사 재료는 100 미크론에 달하는 두께를 가질 수 있고, 원하는 경우에는 심지어 그보다 두꺼울 수 있다. 일 실시예에서, 코팅층(104)에 대해 25-75 미크론의 두께가 사용된다. 흔히 비교적 두꺼운 코팅층(104)이 바람직한데, 왜냐하면 코팅층(104)의 도포 후 연삭(grinding) 또는 평활화(smoothing) 작업을 통해 코팅층(104)의 노출된 외부 부분을 제거시키는 것이 바람직할 수 있기 때문이다. 따라서, 코팅층(104)은 작동 중 그것의 정합 피스톤 홈 표면, 예컨대 하부 표면(208)을 우발적으로 마멸시키지 않는다. 또한, 열분사 공정은 일반적으로 본드 코팅 및 내마모성 코팅 둘 다의 사용을 가능하게 하기 때문에, 보다 저렴한 기재가 사용될 수 있다. 또한, 열분사 코팅은 잠재적인 링 피로 문제를 최소화시키는데 기여한다.
광범위한 가능한 마모 코팅이 코팅층(104)에 사용될 수 있다. 가능한 마모 코팅의 대표적인 예는 다음을 포함한다:
- 몰리브덴계
- 니켈계
- 크롬계
- 텅스텐계
- 철계(iron based)
- 코발트계
- 구리계
- 탄화물(크롬, 텅스텐, 티타늄, 바나듐 등을 포함)
- 산화물(크롬, 알루미늄, 티타늄 등을 포함)
- 질화물(크롬, 알루미늄, 티타늄 등을 포함)
또한, 가능한 본드 코팅의 대표적인 예는 다음을 포함한다:
- 몰리브덴계
- 니켈계
- 크롬계
- 텅스텐계
- 철계
- 코발트계
- 구리계
편리한 임의의 다른 유형의 마모 및 본드 코팅이 사용될 수 있다.
일반적으로, 하부 링 표면(102)의 원하는 부분을 정확하게 코팅시키기 위해, 피스톤 링(100)은 분사시 분사된 재료가 단지 링(100)의 원하는 표면(들)과만 접촉하도록 마스킹될 수 있다.
이제 도 2A, 도 2B, 도 2C, 및 도 2D를 보면, 피스톤 링(100)을 코팅시키기 위한 제1 예시적 접근방안이 도시된다. 고정구 조립체(300)는 카운터 보어(304)를 구비한, 대체로 L자형 단면을 갖는 제1 실린더형 구성요소(302)를 포함한다. 도 2B에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 제1 실린더형 구성요소(302)의 카운터 보어(304)는, 제1 주연부(308)로부터 반경방향 내향으로 연장되고 제1 주연부(308)보다 작은 반경을 갖는 제2 주연부(310)에서 종단되는 레지(ledge)(306)를 포함한다. 제1 실린더형 구성요소는 편리한 임의의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 일반적으로 금속성인 재료가 열분사 공정에 고유한 고온에 저항하는데 바람직할 수 있다.
카운터 보어(304)는 피스톤 링, 예컨대 도 2B에 도시된 바와 같은 피스톤 링(100)이 삽입될 수 있되, 피스톤 링(100)의 반경방향 최외부 표면(106)이 제1 실린더형 구성요소(302)의 제1 주연부(308)와 대체로 접촉하는 상태로 삽입될 수 있도록 하는 치수를 갖는다. 도 2B에 도시된 바와 같이, 피스톤 링(100)의 최내부 표면(114)을 규정하는 직경 D1이 카운터 보어(304)의 제2 주연부(310)를 규정하는 직경 D2보다 작도록, 피스톤 링(100)의 반경방향 최내부 표면(114)을 제1 실린더형 구성요소(302)의 제2 주연부(310)에 대해 반경방향 내부에 배치시키는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 피스톤 링(100)의 일부분은 일반적으로 카운터 보어 레지(306) 위에 걸쳐져, 제2 주연부(310)를 넘어 반경방향 내향으로 연장된다. 제2 주연부(310)를 넘어 반경방향 내향으로의 피스톤 링(100)의 연장은 대체로 예컨대 피스톤 링(100)과 관련된 열분사 작업과 같은 분사 작업과 관련되는 과잉분사물이 그렇지 않을 경우 이 과잉분사물이 바람직하지 못하게 고착될 수 있는 제1 실린더형 구성요소(302)의 부분과 접촉하지 못하도록 한다.
도 2B에 도시된 바와 같이, 피스톤 링(100)의 상부 또는 노출된 표면은 도 1을 참조하여 위에서 논의된 하부 표면(102)이다. 따라서, 피스톤 링(100)은 카운터 보어(304) 내에서 일반적으로 "전도되어(upside down)" 배치된다.
도 2C에 도시된 바와 같이, 카운터 보어(304)의 제1 주연부(308)는 피스톤 링(100)의 노출된 하부 표면(102) 위로 수직으로 거리 H만큼 연장되어, 립(lip) 부분(312)을 형성한다. 제1 실린더형 구성요소(302)의 립 부분(312)이 제1 실린더형 구성요소(302)와 일체인 것으로, 또는 대체로 단품(single piece)으로 형성되는 것으로 도시되지만, 립 부분(312)은 대안적으로 제1 실린더형 구성요소(302)로부터 선택적으로 제거가능한 별개의 제2 실린더형 섹션으로서 형성될 수 있다. 선택적으로 제거가능한 립 부분(312)은 고정구 조립체(300)의 세정 및 유지관리를 단순화시키는데 바람직할 수 있다. 예를 들어, 열분사 재료는 반복된 분사 사이클 후 고정구(300)의 상부 표면(314) 상에 축적될 수 있어, 미코팅된 구역(G)의 반경방향 범위를 바람직하지 못하게 증가시킨다. 따라서, 축적된 분사된 재료를 상부 표면(314)으로부터 제거시키는 것이 필요할 수 있다. 립 부분(312)이 제1 실린더형 구성요소(302)로부터 선택적으로 제거가능한 경우에, 상부 표면(314)은 세정 또는 교체를 위해 제1 실린더형 구성요소(302)로부터 전체적으로 쉽게 제거될 수 있다.
일반적으로, 제1 실린더형 구성요소(302)가 링(100)에 의해 규정된 회전축 A-A를 중심으로 회전될 때, 코팅 재료가 고정구(300)를 사용하여 도포될 수 있다. 예를 들어, 전체 제1 실린더형 구성요소(302)가 회전되어 또한 링(100)을 그것의 축 A-A를 중심으로 회전시키도록, 모터(미도시)가 스핀들 상의 제1 실린더형 구성요소(302)를 구동시킬 수 있다. 분사 토치(390)가 제1 실린더형 구성요소(302)에 대해 상승된 위치로 유지되고, 전후 분사 운동을 피스톤 링(100)에 제공하기 위해, 예를 들어 링(100)에 대해 반경방향으로 진동할 수 있다.
일단 링(100)이 카운터 보어(304) 내에 배치되면, 링(100)은 초기에 링(100)에 대한 코팅의 점착력을 증진시키기 위해 그리트 블라스팅(grit blasting) 절차를 받을 수 있다. 전형적으로, 제1 실린더형 구성요소(302)는 축 A-A를 중심으로 회전되는 반면에, 블라스트 노즐(미도시)은 링 및 제1 실린더형 구성요소 위의 위치로 이동되어, 그리트가 링에 분사된다.
일단 선택적인 그리트 블라스팅이 수행되면, 링(100)과 제1 실린더형 구성요소(302)는 분사 부스(spray booth) 내로 이동될 수 있다. 전술된 바와 같이, 열분사 또는 플라즈마 코팅 작업이 내마모성 코팅 또는 본드 코팅 및 내마모성 코팅의 조합물을 도포할 수 있다. 원하는 경우에 양 코팅에 대해 동일한 열분사 토치, 예컨대 분사 토치(390)가 사용될 수 있다. 분사 토치(390)는 도 2A 및 도 2B에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 링 위에 그리고 수직 방향에 대해 각도 α로 위치된다. 또한, 분사 토치(390)는 토치(390)의 노즐로부터 배출되는 재료가 링(100)의 최외부 직경부(106)로부터 내경부, 즉 링(100)의 축 A-A와 링(100)의 최내부 표면(114)을 향해 비스듬히 분사되도록 위치된다. 따라서, 분사물은 분사 토치(390)로부터 링(100)을 향해 곧장 아래로 배향되지 않고, 수직선 및 링 회전축 A-A에 대해 각도 α로 배향된다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 고정구 조립체는 그렇지 않을 경우 링의 원하지 않는 부분[즉, 미코팅된 구역(G)]과 충돌할 수 있는 분사된 재료가 그 대신에 립 부분(312) 형태의 링이 아닌 구성요소와 접촉하도록, 립 부분(312) 및/또는 상부 표면(314)에 의해 마스킹 기능을 수행한다. 따라서, 카운터 보어(304)의 수직 깊이와 립(312) 및/또는 상부 표면(314)의 측방향 범위는 립 부분(312) 및/또는 상부 표면(314)에 의해 제공되는 "차폐(shadow)"의 측방향 범위를 규정한다. 예를 들어, 도 2C에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 상부 표면(102)에 대한 카운터 보어(304)의 높이 H는 적어도 부분적으로, 미코팅된 구역(G)의 측방향 폭을 규정한다. 따라서, 립 부분(312)은 마스크로서 작용하여, 대체로 분사된 재료가 링(100)의 미코팅된 구역(G)과 접촉하거나 그것에 고착되지 못하도록 한다. 일반적으로, 코팅층(104)의 두께는 코팅층(104)의 반경방향 범위를 따라 일정하게 유지될 것이지만, 코팅층(104)의 도포 방법에 따라 어떤 변동을 받을 수 있다.
시간이 지남에 따라, 분사된 재료는 고정구(300)의 상부 표면(314) 상에 축적될 수 있어, 상부 표면(314)에 의해 형성된 "차폐"가 미코팅된 구역(G)의 측방향 범위를 증가시키지 못하도록 하기 위해 상부 표면(314)으로부터 주기적으로 제거될 필요가 있을 수 있다. 또한, 전술된 바와 같이, 립 부분(312)은 립 부분(312)의 세정 또는 교체를 단순화시키기 위해 제1 실린더형 구성요소(302)로부터 선택적으로 제거가능할 수 있다. 그러한 제거가능한 립 부분(312)은 비유사 재료로 형성될 수 있고, 심지어 우선 대체로 상부 표면(314) 상에서의 분사된 재료의 축적에 저항하는 어떤 유형의 이형제(release agent)를 포함할 수 있다.
이제 도 2D 및 도 2E를 보면, 제1 실린더형 구성요소(302)의 카운터 보어(304)는 기계가공된 중단부(interruption) 또는 홈(360)을 포함할 수 있다. 이 홈(360)은 제1 실린더형 구성요소(302)의 적어도 일부분에서 하향으로 수직으로 연장되고, 피스톤 링(100) 내의 분할부(split) 아래에 위치될 수 있다. 따라서, 피스톤 링(100)의 자유 단부(170, 172)는 링(100)이 고정구(300) 내에 배치될 때 홈(360) 위에 배치된다. 따라서, 홈(360)은 분사된 재료가 피스톤 링(100)과 바로 접촉하는 표면, 예컨대 제1 실린더형 구성요소(302)의 레지(306)에 고착되지 않고서, 피스톤 링(100) 내의 분할부에 의해 규정된 갭, 예컨대 자유 단부(170, 172) 사이의 갭을 통해 유동하도록 한다. 따라서, 홈(360), 또는 그에 관한 제1 실린더형 구성요소(302)의 레지(306) 내의 임의의 홈, 중단부, 또는 함입부(depression)는 임의의 이탈된 코팅 재료가 원하지 않는 표면, 예컨대 자유 단부(170, 172)의 대면 표면들에 고착되지 않고서 자유 단부(170, 172) 사이에서 링(100)으로부터 탈락되도록 한다.
이제 도 3A 및 도 3B를 보면, 열분사 코팅 고정구의 대안적인 실시예들이 도시된다. 도 3A를 참조하면, 일 실시예는 고정구 조립체(300)와 분사 토치(390) 사이에서, 고정구 조립체(300)에 부착되는 마스크 플레이트(400)를 포함한다. 따라서, 립 부분(312)보다는, 마스크 플레이트의 상부 표면(402)이 대체적으로 분사 토치(390)로부터 분사된 재료를 차단한다. 마스크 플레이트(400)는 제1 실린더형 구성요소(302)와 함께 회전하도록 그것에 고정될 수 있고, 심지어 제1 실린더형 구성요소(302)의 풋프린트(footprint)를 모사한 실린더형 형상을 가질 수 있다. 제1 실린더형 구성요소(302)가 회전축 A-A를 중심으로 회전될 때, 분사 토치(390)는 고정구 조립체(300)에 대해 전술된 바와 같이, 코팅을 피스톤 링(100)의 노출된 하부 표면(102)을 향해 분사한다. 그러나, 분사된 재료를 차단하는 립 부분(312)과는 대조적으로, 마스크(400)는 대체로 코팅 재료가 전술된 미코팅된 구역(G)을 규정하는 링(100)의 표면(102)의 부분에 도달하지 못하도록 한다. 립 부분(312)의 선택적으로 제거가능한 실시예와 유사하게, 마스크 플레이트(400)는 유리하게도 마스크 플레이트(400)의 선택적 제거를 가능하게 하여, 또한 마스크 플레이트(400)의 상부 표면(402) 상에서의 분사된 재료의 축적을 방지하는데 유용할 수 있는 바와 같이, 세정 또는 교체를 위한 마스크 플레이트(400)의 제거를 가능하게 한다. 마스크 플레이트(400)가 분사된 재료를 통과시켜 고정구(300) 및/또는 피스톤 링(100) 상에 충돌하도록 하는, 직경 D3을 갖는 대체로 둥근 개구를 구비하는 것으로 도시되지만, 마스크 플레이트(400)는 상이하게 형상화될 수 있고, 심지어 피스톤 링(100)의 코팅층(104) 내에 미코팅된 구역(G)을 생성하기 위해 에지 또는 다른 장애물을 제공하도록 단순히 분사 토치(390) 아래에 위치되는 플레이트일 수 있다. 또한, 도 3A에 도시된 바와 같이, 피스톤 링(100)을 수용하는 스페이서 링(420)이 제공될 수 있다. 스페이서 링(420)은 고정구의 주연부 표면(308)보다 작은 외경을 갖는 피스톤 링과 함께 고정구(300)의 사용을 가능하게 할 수 있다. 피스톤 링(100)을 고정구(300) 내에 위치시킴으로써, 스페이서 링(420)은 부분적으로 피스톤 링(100)의 미코팅된 구역(G)의 반경방향 범위를 규정할 수 있다.
도 3B를 참조하면, 제1 실린더형 구성요소(302)에 고정되지 않은 마스크 플레이트(450)를 사용하는 다른 대안적인 접근방안이 도시된다. 오히려, 마스크 플레이트(450)는 제1 실린더형 구성요소(302) 위에 고정된 위치로 위치된다. 마스크 플레이트(450)는 전술된 바와 같이 스핀들 상에서 회전되는 제1 실린더형 구성요소(302)와 함께 회전되지 않는다. 마스크 플레이트(450)는 피스톤 링(100)에 대해 편심되어 위치되는 대체로 원형의 개구(454)를 규정한다. 이 개구(454)는 도 3B에 도시된 바와 같이, 피스톤 링(100)의 노출된 부분(190)으로 지향되는 분사된 재료가 피스톤 링(100)의 다른 부분에 도달하지 않도록, 피스톤 링(100)의 내경, 즉 최내부 반경방향 표면(114)들 사이의 직경보다 작은 직경을 갖는다. 열분사 작업 중, 제1 실린더형 구성요소(302)는 전체 링(100)이 점차적으로 노출 구역(190)에서 드러내어져서 분사물이 링(100)의 노출된 부분과 충돌하도록 회전될 수 있다. 또한, 분사 토치가 링(100)의 종축 A-A에 대해 비스듬하게 배치될 수 있어, 전술된 바와 같이, 완성된 링(100)의 코팅층(104) 내에 미코팅된 구역(G)을 생성한다.
보다 작은 고정구 또는 다른 유형이나 구성의 제거가능한 마스크를 비롯한 다른 마스킹 접근방안이 가능하다. 그러나, 각각의 접근방안에서, 미코팅된 구역(G)은 분사된 코팅 재료의 반경방향 최외부 에지와 피스톤 링의 반경방향 최외부 표면 사이에 형성된다. 따라서, 적어도 링(100)의 하부 표면의 작은 부분 또는 미코팅된 구역(G)이 미코팅된 상태로 유지된다.
일단 코팅층(104)이 도포되고, 링(100)이 고정구로부터 제거되면, 마스크 상의 임의의 잉여 코팅은 예컨대 코팅층(104)을 원하는 두께 또는 표면 평활도로 연삭하거나 샌딩(sanding)함으로써 쉽게 제거될 수 있다. 만일 추가적인 코팅 두께가 요망되면, 링이 제거되기 전에 1회를 초과하는 코팅 작업이 수행될 수 있어, 링(100) 상의 코팅층(104)의 전체 두께를 증가시킨다.
본 명세서에 기술된 바와 같은 고정구 조립체는 대량 제조 환경에서 다양한 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 링(100)으로의 코팅층(104)의 도포 후, 링(100)은 제거될 수 있고, 이어서 다른 링(100)이 코팅층(104)의 도포를 위해 고정구 내로 삽입될 수 있다. 대안적으로, 고정구 조립체는 각각 링(100)을 수용하는 복수의 제1 실린더형 구성요소(302)를 구비하는 이송 기구를 포함할 수 있고, 이때 분사 작업은 그리트 블라스팅 및 하나 이상의 코팅 작업(예컨대, 본드 코팅 작업 및 내마모성 코팅 작업 둘 다) 둘 다를 포함하여 상이한 스테이션에서 수행된다.
이제 도 4를 보면, 피스톤 링을 형성시키기 위한 예시적인 공정(800)이 도시된다. 이 공정(800)은 선택적인 단계(802)에서 시작될 수 있다. 단계(802)에서, 열분사 코팅과는 별개인 표면 코팅이 피스톤 링에 도포될 수 있다. 예를 들어, 마모 코팅이 피스톤 링(100)의 반경방향 최외부 표면(106)에 도포될 수 있다. 공정(800)은 이어서 단계(804)로 진행될 수 있다. 단계(802)가 존재하지 않는 예시적인 공정에서, 이 공정은 단계(804)에서 시작될 수 있다.
단계(804)에서, 피스톤 링이 고정구 조립체 내로 삽입된다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 상부 표면(314)과, 피스톤 링(100)을 수용하는 카운터 보어(304)를 포함하는 고정구 조립체(300) 내로 피스톤 링(100)이 삽입될 수 있다. 공정(800)은 이어서 단계(806)로 진행될 수 있다.
단계(806)에서, 코팅이 피스톤 링의 외경부로부터 링의 내경부를 향해 피스톤 링을 향하여 분사된다. 예를 들어, 분사물이 카운터 보어(304)의 외부 주연부, 예컨대 제1 주연부(308)로부터 내부 주연부, 예컨대 제2 주연부(310)를 향해 비스듬히 지향되도록, 분사 토치(390)가 열분사 코팅을 피스톤 링(100)을 향해 지향시킬 수 있다. 공정(800)은 이어서 단계(808)로 진행된다.
단계(808)에서, 분사물은 피스톤 링의 노출된 표면에 도포되어 코팅층을 형성한다. 전술된 바와 같이, 분사 토치(390)가 열분사물을 피스톤 링(100)의 하부 표면(102) 상으로 지향시킬 수 있어, 코팅층(104)을 형성한다. 공정(800)은 이어서 단계(810)로 진행될 수 있다.
단계(810)에서, 상부 표면은 분사물의 일부분과 선택적으로 접촉된다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 고정구(300)의 상부 표면(314)은 대체로 분사 토치(390)로부터 분사물의 일부분을 차단시킬 수 있다. 공정(800)은 이어서 단계(812)로 진행된다.
단계(812)에서, 코팅의 종단 단부와 피스톤 링의 최외부 직경부 사이에서 피스톤 링의 하부 표면상에 미코팅된 구역이 형성된다. 전술된 바와 같이, 대체로 코팅층(104)에 의해 코팅되지 않은 미코팅된 구역(G)이 형성될 수 있고, 이때 미코팅된 구역은 피스톤 링(100)의 반경방향 최외부 표면(106)으로 연장된다. 따라서, 상부 표면(314)은 상부 표면과 접촉하는 분사물의 부분이 피스톤 링(100)과 접촉하지 못하도록 함으로써 미코팅된 구역(G)의 형성을 용이하게 한다. 미코팅된 구역(G)을 형성하기 위해, 분사물은 피스톤 링(100)의 회전축, 예컨대 전술된 축 A-A에 대해 비스듬히, 예컨대 각도 α로 지향될 수 있다. 각도 α는 일반적으로 미코팅된 구역(G)의 반경방향 범위 또는 폭을 규정하도록 상부 표면(314)과 협동한다. 상부 표면(314)의 높이 H(도 2C 참조)는 추가적으로 미코팅된 구역(G)의 반경방향 범위 또는 폭을 부분적으로 규정할 수 있다. 또한, 분사물은 대체로 피스톤 링(100)의 전체 원주 주위로 도포될 수 있고, 미코팅된 구역은 또한 피스톤 링(100)의 전체 원주 주위로 연장될 수 있다. 공정(800)은 이어서 단계(814)로 진행될 수 있다.
선택적인 단계(814)에서, 카운터 보어의 립 부분이 선택적으로 제거된다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 립 부분(312)은 일반적으로 세정 및/또는 교체를 위한 립 부분(312)의 제거를 가능하게 하기 위해, 카운터 보어(304)의 분리가능한 부품일 수 있다. 또한, 립 부분(312)은 일반적으로 상부 표면(314)을 규정할 수 있다.
단계(816)로 진행되어, 상부 표면을 규정하는 마스크가 카운터 보어에 또는 그것 위에 부착된다. 예를 들어, 카운터 보어(304)를 규정하는 제1 실린더형 구성요소(302)에 마스크 플레이트(400)가 부착되어 그것과 함께 회전될 수 있다. 대안적으로, 열분사물이 예컨대 분사 토치(390)를 사용하여 도포되는 동안에 회전될 수 있는 제1 실린더형 구성요소(302) 위에 마스크 플레이트(450)가 고정된 위치로 배치될 수 있다. 공정(800)은 이어서 선택적인 단계(818)로 진행될 수 있다.
단계(818)에서, 카운터 보어는 분사물이 선택적으로 상부 표면과 접촉하는 동안에 피스톤 링의 회전축을 중심으로 회전될 수 있다. 예를 들어, 카운터 보어(304)는 카운터 보어(304)가 피스톤 링(100)에 의해 규정된 회전축 A-A를 중심으로 회전되도록, 제1 실린더형 구성요소(302)를 스핀들 상에서 회전시킴으로써 회전될 수 있다. 공정(800)은 이어서 종료될 수 있다.
이상 전술된 예시적인 피스톤 링(100)이 고정구(300)와, 미코팅된 구역(G)을 생성하기 위해 분사물의 적어도 일부분의 마스킹 또는 선택적 차단을 수반하는 분사 공정을 사용하여 제조되는 것으로 기술되었지만, 미코팅된 구역(G)과 함께 피스톤 링(100)을 제조하는 다른 방법이 사용될 수 있다. 단지 일례로서, 미코팅된 구역, 예컨대 미코팅된 구역(G)이 초기에 열분사 재료로 코팅된 다음에, 미코팅된 구역(G)을 생성하기 위해 예컨대 연삭, 샌딩 등과 같은 것에 의해 제거될 수 있다.
본 명세서에서의 "한가지 실시예", "일 실시예", "한가지 실시 형태", 또는 "일 실시 형태"에 대한 언급은 그 실시예와 함께 기술된 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 한가지 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 본 명세서의 여러 부분에서의 어구 "한가지 실시예에서"는 반드시 매번 그것이 보여주는 동일한 실시예를 지칭하지는 않는다.
본 명세서에 기술된 공정, 시스템, 방법, 발견적 방법 등에 대해서, 비록 그러한 공정 등의 단계들이 특정 순서에 따라 일어나는 것으로 기술되었지만, 그러한 공정은 기술된 단계들이 본 명세서에 기술된 순서와는 다른 순서로 수행되면서 실시될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 몇몇 단계들이 동시에 수행될 수 있고, 다른 단계들이 추가될 수 있거나, 또는 본 명세서에 기술된 몇몇 단계들이 생략될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 바꾸어 말하면, 본 명세서의 공정의 설명은 몇몇 실시 형태들을 설명하기 위해 제공되고, 결코 청구된 발명을 제한하도록 해석되어서는 안된다.
따라서, 위의 설명은 제한적이 아닌 예시적인 것으로 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 제공된 실시예들과는 다른 많은 실시 형태들과 응용예들이 위의 설명으로부터 본 기술 분야의 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명의 범주는 위의 설명을 기준으로 결정되어야 하는 것이 아니라, 그 대신에 첨부된 특허청구범위와 함께 그러한 특허청구범위를 갖는 동등물의 전체 범주를 기준으로 결정되어야 한다. 본 명세서에서 논의된 기술 분야에서 향후 개발이 이루어질 것이고, 개시된 시스템 및 방법은 그러한 향후 개발과 통합될 것으로 예기되고 의도된다. 요약하면, 본 발명은 수정 및 변경될 수 있고 오로지 다음의 특허청구범위에 의해서만 한정되는 것으로 이해되어야 한다.
특허청구범위에 사용되는 모든 용어는 본 명세서에서 그와 반대로 명시되지 않는 한, 본 기술 분야의 당업자에 의해 이해되는 바와 같은 그것들의 가장 광범위한 합당한 구성과 그것들의 통상적 의미가 부여되는 것으로 의도된다. 특히, "어떤 하나(a)", "그(the)", "상기(said)" 등과 같은 단수형 관사의 사용은 특허청구범위가 그와 반대로 명백한 제한을 기술하지 않는 한, 지시된 요소들 중 하나 이상을 기술하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 피스톤 링 102: 피스톤 링의 하부 표면
104: 코팅층 105: 반경방향 최외부 에지
106: 반경방향 최외부 표면 107: 반경방향 최외부 하부 원주방향 에지
108: 마모 코팅 110: 피스톤 링의 상부 표면
114: 반경방향 최내부 표면 200: 피스톤
202: 피스톤 홈 204: 실린더 라이너 표면
206: 엔진 블록 208: 피스톤 홈의 하부 표면

Claims (19)

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  7. 피스톤 링을 고정구 조립체 내에 삽입시키는 단계로서, 상기 고정구 조립체는 상부 표면과, 상기 피스톤 링을 수용하는 카운터 보어를 포함하는 단계;
    코팅을 상기 피스톤 링의 외경부로부터 상기 링의 내경부를 향해 상기 피스톤 링을 향하여 분사시키는 단계;
    상기 피스톤 링의 노출된 표면에 분사물을 도포하여 상기 코팅을 형성시키는 단계;
    상기 상부 표면을 분사물의 일부분과 선택적으로 접촉시키는 단계; 및
    상기 코팅의 종단 단부와 상기 피스톤 링의 최외부 직경부 사이에서 하부 표면상에 미코팅된 구역을 형성시키는 단계로서, 상기 미코팅된 구역은 상기 코팅에 의해 코팅되지 않고, 상기 미코팅된 구역은 반경방향 최외부 표면으로 연장되며, 상기 상부 표면은 분사물의 일부분이 상기 피스톤 링과 접촉하지 못하도록 함으로써 상기 미코팅된 구역의 형성을 용이하게 하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 링에 코팅을 도포하기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 카운터 보어의 립 부분을 선택적으로 제거하는 단계로서, 상기 립 부분은 상기 상부 표면을 규정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 링에 코팅을 도포하기 위한 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    열분사 코팅과는 별개의 표면 코팅을 상기 최외부 표면에 도포하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 링에 코팅을 도포하기 위한 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 카운터 보어에 마스크를 부착시키는 단계로서, 상기 마스크는 상기 상부 표면을 규정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 링에 코팅을 도포하기 위한 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 상부 표면을 분사물과 선택적으로 접촉시키는 동안에 상기 카운터 보어를 상기 피스톤 링의 회전축을 중심으로 회전시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 링에 코팅을 도포하기 위한 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 코팅을 분사시키는 단계는 분사물을 상기 피스톤 링의 회전축에 대해 비스듬히 지향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 링에 코팅을 도포하기 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 분사물의 각도는 상기 피스톤 링 상의 상기 미코팅된 구역의 반경방향 범위를 규정하도록 상기 상부 표면과 협동하는 것을 특징으로 하는 피스톤 링에 코팅을 도포하기 위한 방법.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 미코팅된 구역을 상기 피스톤 링의 전체 원주 주위로 연장되는 것으로서 확립시키는 것을 특징으로 하는 피스톤 링에 코팅을 도포하기 위한 방법.
  15. 상부 표면 및 카운터 보어를 규정하는 부재로서, 상기 카운터 보어는 외부 주연부 및 내부 주연부를 구비하고, 상기 외부 주연부는 상기 상부 표면으로부터 하향으로 연장되는, 부재;
    상기 카운터 보어 내에 수용되는 피스톤 링으로서,
    반경방향으로 연장되는 상부 표면;
    반경방향으로 연장되는 하부 표면;
    상기 상부 표면과 상기 하부 표면 사이에서 연장되는 반경방향 최내부 표면;
    상기 상부 표면과 상기 하부 표면 사이에서 연장되는 반경방향 최외부 표면을 포함하는 피스톤 링; 및
    상기 외부 주연부로부터 상기 내부 주연부를 향해 열분사물을 지향시키도록 구성되는 분사 토치로서, 분사물은 상기 피스톤 링의 상기 하부 표면과 충돌하고, 상기 외부 주연부는 열분사물이 상기 상부 표면에 의해 적어도 부분적으로 차단되어, 상기 피스톤 링의 상기 반경방향 최외부 표면의 반경방향 내부에서 종단되는 코팅층을 상기 하부 표면상에 형성하여서, 상기 열분사 코팅과 상기 반경방향 최외부 표면 사이에 미코팅된 구역을 형성하도록 상기 피스톤 링 위에서 연장되며, 따라서 상기 반경방향 최외부 표면에 인접한 상기 하부 표면의 일부분이 미코팅되고, 상기 일부분은 상기 반경방향 최외부 표면으로 연장되는, 분사 토치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 링 조립체 고정구.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 카운터 보어는 립 부분을 포함하고, 상기 립 부분은 열분사물이 상기 립 부분에 의해 적어도 부분적으로 차단되도록 상기 상부 표면을 규정하며, 상기 립 부분은 상기 카운터 보어로부터 선택적으로 제거가능한 것을 특징으로 하는 피스톤 링 조립체 고정구.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 립 부분은 상기 립 부분으로부터 상기 열분사 코팅의 제거를 용이하게 하도록 구성되는 이형제를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 링 조립체 고정구.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 부재는 상기 피스톤 링의 회전축을 중심으로 선택적으로 회전가능한 것을 특징으로 하는 피스톤 링 조립체 고정구.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 분사 토치는 열분사물을 상기 외부 주연부로부터 상기 내부 주연부를 향해 각도를 이루어 비스듬히 지향시키도록 구성되고, 상기 각도는 상기 미코팅된 구역의 반경방향 범위를 규정하도록 상기 상부 표면과 협동하는 것을 특징으로 하는 피스톤 링 조립체 고정구.
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