TW201400704A - 活塞環之結構 - Google Patents

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Abstract

本發明是提供一種活塞環之結構，是對組設在引擎內的活塞環表層面為結合以多層式的中間層，而該中間層是包含以在活塞環的基材外層依序結合以硬鉻(Cr)、氮化鉻(CrN)、碳化鈦(TiC)，及在中間層的外周邊再披覆一類鑽碳薄膜(DLC)，以使活塞環的表層面獲有不同硬度層的硬度梯度漸層結構，達到較佳的低摩耗速率、低摩擦係數、及與基材之間具有高鍵結力且符合環保法規的提升正常使用壽命的類鑽碳薄膜活塞環。

Description

活塞環之結構
本發明是提供一種活塞環之結構，主要是對組設在引擎內的活塞環由基材外層為依序結合以多層式的中間層，及在中間層的外周邊再披覆一類鑽碳膜層，以使活塞環的表層面具有不同硬度梯度的漸層結構，達到預期的低摩耗速率、低摩擦係數、及與基材間具有高鍵結力且符合環保法規的長壽命類鑽碳薄膜活塞環設計者。
按，目前組設在車輛引擎內的活塞通常是以二道至三道的摩擦元件〔如：壓縮環、油環、刮油環。通稱活塞環〕。其中的刮油環是採條狀的環形體設計，並裝置在活塞上而與汽缸之間形成密合狀態，以使汽缸裡的機油不至於上溢到燃燒室中，由於汽缸壁的油膜是為油環所供應，而引擎在進氣與動力行程中，刮油環是負責將汽缸壁多餘的機油給刮除，及對傳統的刮油環在整體結構強度及彈性效果是存一定限度，使得在損耗機率相對較高，以致使用壽命縮短，而當刮油環因結構強度不足、彈性效果不佳、表層面未作特殊處理，而有摩損的現象產生時，即造成機油的消耗量大，也是引擎開始吃機油的時候，且當活塞氣密性不佳，相對導致燃燒效率變差，甚至出現活塞上下運作不穩的情況，進而影響引擎動力的不順。
因此，本發明者乃針對上述問題而提出一可作克服的有關活塞環改良並公開在2006年11月11日的證書號：M300746「活塞環之 結構改良」新型案，該活塞環結構是採在活塞環的表層面附著一類鑽碳膜層，藉該類鑽碳膜層以對活塞環的保護，達到具耐久承受活塞於汽缸壁作反覆運動時的衝擊力道，一併防止活塞環遭摩耗，得以提升活塞環的正常使用壽命。
本發明即是依本發明者之前提出組設在引擎內的活塞環來作進一步的改善，以期在該活塞環的基材外層依序結合以多層式的中間層，及在中間層的外周邊再披覆一類鑽碳薄膜，以使活塞環的表層面具有不同硬度梯度的漸層結構，達到較佳的低摩耗速率、低摩擦係數、及與基材間具有高鍵結力且符合環保法規的長壽命類鑽碳薄膜活塞環。
本發明之第一主要目的，是對組設在引擎內的活塞環表層面為結合以多層式的中間層，而該中間層是包含以在活塞環的基材外層依序結合以硬鉻(Cr)、氮化鉻(CrN)、碳化鈦(TiC)，及在中間層的外周邊再披覆一類鑽碳薄膜(DLC)，以使活塞環的表層面獲有不同硬度層的硬度梯度漸層結構，達到較佳的低摩耗速率、低摩擦係數、及與基材之間具有高鍵結力且符合環保法規的提升正常使用壽命的類鑽碳薄膜活塞環。
本發明之第二主要目的，是對組設在引擎內的活塞環表層面為結合以多層式的中間層，而該中間層是包含以在活塞環的基材外層依序結合以氮化鉻(CrN)、碳化鈦(TiC)，及在中間層的外周邊再披覆一類鑽碳薄膜(DLC)，以使活塞環的表層面獲有不同硬度層的硬度梯度漸層結構，達到另一較佳的低摩耗速率、低摩擦係數、及與基材之間具有高鍵結力且符合環保法規的提升正 常使用壽命的類鑽碳薄膜活塞環。
本發明設計的活塞環之結構其一實施形態〔如第一圖〕，主要是對組設在引擎內的活塞環(1)〔在此的活塞環是以刮油環作為實施〕為包含一環體(11)、及一彈簧(12)所構成，其中的圈狀彈簧(12)是緊貼套設在環體(11)的凹置部(111)，在藉由環體(11)一端形成的具伸張的缺口(112)，以利彈簧(12)能呈平穩覆設在環體(11)靠內周邊，一併在環體(11)的靠外周邊是凹入一截凹環槽(113)、而在凹環槽(113)的層面之間設有複數道的透孔(114)、及在凹環槽(113)的兩側周緣各設有抵制段(115)，以使活塞環(1)的整體質量輕、摩擦係數小，並與汽缸壁之間能具有良好的密合接觸。
本發明的改良部位是在：該活塞環(1)〔如第二、三圖〕的表層面為結合以多層式的中間層(1)，而該中間層(17)是包含以在活塞環(1)的基材(13)外層依序結合以硬鉻(Cr)(14)、氮化鉻(CrN)(15)、碳化鈦(TiC)(16)，及在中間層(17)的外周邊再披覆一類鑽碳薄膜(DLC)(18)，使得構成的活塞環(1)表層面獲有不同硬度層的硬度梯度漸層結構〔亦即硬度是從外表面到基材界面呈逐步降低〕，以達到較佳的低摩耗速率、低摩擦係數、及與基材(13)之間具有高鍵結力且符合環保法規的提升正常使用壽命的類鑽碳薄膜活塞環(1)。
另，本發明設計的活塞環其二實施形態〔如第四、五圖〕，則是為對組設在引擎內的活塞環(1')〔在此的活塞環亦是以刮油環作為實施〕表層面為結合以多層式的中間層(17)，而該中間層(17) 是包含以在活塞環(1)的基材(13)外層依序結合以氮化鉻(CrN)(15)、碳化鈦(TiC)(16)，及在中間層(17)的外周邊再披覆一類鑽碳薄膜(DLC)(18)，使得構成的活塞環(1')表層面獲有不同硬度層的硬度梯度漸層結構〔亦即硬度是從外表面到基材界面呈逐步降低〕，而達到另一較佳的低摩耗速率、低摩擦係數、及與基材(13)之間具有高鍵結力且符合環保法規的提升正常使用壽命的類鑽碳薄膜活塞環(1')。
〔本發明〕
(1、1')‧‧‧活塞環
(11)‧‧‧環體
(111)‧‧‧凹置部
(112)‧‧‧缺口
(113)‧‧‧凹槽部
(114)‧‧‧透孔
(115)‧‧‧抵制段
(12)‧‧‧彈簧
(13)‧‧‧基材
(14)‧‧‧硬鉻
(15)‧‧‧氮化鉻
(16)‧‧‧碳化鈦
(17)‧‧‧中間層
(18)‧‧‧類鑽碳薄膜
第一圖：本發明活塞環的外觀圖
第二圖：本發明活塞環在與汽缸壁作接觸時的部分截面圖
第三圖：第二圖的A部位詳圖
第四圖：本發明活塞環另一實施在與汽缸壁作接觸時的部分截面圖
第五圖：第四圖的B部位詳圖
(1)‧‧‧活塞環
(12)‧‧‧彈簧
(13)‧‧‧基材
(14)‧‧‧硬鉻
(15)‧‧‧氮化鉻
(16)‧‧‧碳化鈦
(17)‧‧‧中間層
(18)‧‧‧類鑽碳薄膜

Claims (2)

  1. 一種活塞環之結構，是含括在活塞環表層面為結合以多層式的中間層，而該中間層是包含以在活塞環的基材外層依序結合以硬鉻(Cr)、氮化鉻(CrN)、碳化鈦(TiC)，及在中間層的外周邊再披覆一類鑽碳薄膜(DLC)；以使活塞環的表層面獲有不同硬度層的硬度梯度漸層結構，達到較佳的低摩耗速率、低摩擦係數、及與基材之間具有高鍵結力且符合環保法規的提升正常使用壽命的類鑽碳薄膜活塞環。
  2. 一種活塞環之結構，是含括在活塞環表層面為結合以多層式的中間層，而該中間層是包含以在活塞環的基材外層依序結合以氮化鉻(CrN)、碳化鈦(TiC)，及在中間層的外周邊再披覆一類鑽碳薄膜(DLC)；以使活塞環的表層面獲有不同硬度層的硬度梯度漸層結構，達到另一較佳的低摩耗速率、低摩擦係數、及與基材之間具有高鍵結力且符合環保法規的提升正常使用壽命的類鑽碳薄膜活塞環。
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