WO2014107780A1 - Piston ring for use in internal combustion engines and process for manufacturing a piston ring - Google Patents
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- WO2014107780A1 WO2014107780A1 PCT/BR2014/000001 BR2014000001W WO2014107780A1 WO 2014107780 A1 WO2014107780 A1 WO 2014107780A1 BR 2014000001 W BR2014000001 W BR 2014000001W WO 2014107780 A1 WO2014107780 A1 WO 2014107780A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials
Definitions
- the present invention relates to a piston ring for use in internal combustion engines provided with a coating on only part of its outer side surface such that at least the lower portion of the ring (i.e. the one facing the crankshaft side) does not receive any type of coating analogous to that applied to the rest.
- the present invention further relates to a process of manufacturing such a piston ring.
- Internal combustion engines with reciprocating pistons such as engines operating according to the Otto and Diesel cycles, have at least two rings arranged concentrically to the piston (s) to ensure a sealing of the combustion chamber, ensuring burning of the air / fuel mixture and avoiding unwanted burning of lubricating oil.
- three rings are used, the compression ring (closest to the combustion chamber, ie the upper portion of the cylinder), the second channel ring and the oil scraper ring.
- the compression ring which is the object of the present invention, has the primary function of preventing leakage of the air / fuel mixture out of the combustion chamber, which tends to occur mainly in the compression and explosion times of the engine.
- This coating has hardness and toughness properties that, concomitantly, seek to guarantee the ring durability and elasticity under the most varied engine operating situations.
- this prior art document relates to a piston ring whose sliding surface profile comprises a coating applied by physical vapor deposition.
- the sliding surface is provided with a protruding portion which, like the rest, receives the application of said coating. It happens that the protruding portion is higher than that of the applied coating layer and, after application of the coating, it is removed until the height of the region it occupied is the same as the rest of the lateral portion of the ring including the applied coating.
- the present invention is directed to a piston ring, ideally It is intended for use in internal combustion engines, which has an outer side portion (ie facing the cylinder wall) which is not lined at least at its lower end.
- the present invention also relates to a piston ring which, more particularly describing, is a compression ring and has a physically deposited side outer portion coated with steam except for the lower portion, which has no coating.
- the present invention is directed to a piston ring manufacturing process objectified above.
- a piston ring for use in internal combustion engines provided with an annular body defining an outer lateral surface sliding relative to the wall of a cylinder and comprising at least a first annular recess portion and a second, undercut portion, wherein the first undercut portion receives at least one deposited coating layer to achieve the height of the second undercut portion, defining a contact surface.
- a piston ring manufacturing process particularly a piston ring as defined above, comprising the following steps:
- Figure 1 is a schematic view of a piston ring manufactured in accordance with the teachings of the prior art US 7,871,078.
- Figure 2 is a schematic view of the process of manufacturing a first configurative variation of the piston ring according to the teachings of the present invention.
- Figure 3 is a schematic view of the process of manufacturing a second configurative variation of the piston ring according to the teachings of the present invention.
- the present invention relates to a piston ring A for use in internal combustion engines provided with a coating on only part of its extreme side surface, so that when least the lower portion of the ring does not receive any type of coating analogous to that applied.
- ring A has the configuration of a compression ring or first groove, but alternatively it may have the configuration of a second groove ring or an oil scraper ring, yet is included within the scope of protection of the appended claims.
- the piston ring The object of the present invention is provided with an annular body defining an outer side surface 1 which slides relative to the wall of a cylinder when it is mounted on the piston within a cylinder.
- the outer side surface 1 comprises at least a first annular recess portion 2 and a second, undercut portion 3.
- the first annular recess portion 2 is made on the entire outer lateral surface 1 of the ring except for its lower end 7 so as to define beside it the second portion 3 not lowered.
- the first undercut portion 2 causes the second undercut portion 3 to take the form of an annular protrusion defining the maximum diameter of the piston ring.
- the first undercut portion 2 is made by any necessary or desirable mechanical forming tool / process, and the choice of a given technique for carrying it out is indifferent to the definition of the scope of protection of the invention.
- a repellent film 6 is applied in order to prevent the coating from sticking over it.
- the repellent film 6 is applied to the entire outer side surface 1 or at least part thereof, which, after the annular recess, will form the second, undercut portion 3.
- the repellent film 6 which had been deposited in that region no longer exists, leaving only the second, undercut portion 3, which did not undergo any mechanical forming operation. .
- the outer side surface 1 comprising the first annular recess portion 2 and the second, undercut portion 3
- a coating layer 4 important for the piston exhibits durability and conformability for millions of cycles when operating the internal combustion engine fitted with it.
- the first undercut portion 2 receives at least one coating layer 4 deposited to reach the height of the second undercut portion 3, defining a contact surface 5.
- the coating layer 4 is deposited / applied by the physical vapor deposition (PVD) process. Although it is applied to the entire outer lateral surface 1 of the ring, it will not adhere to the second undercut portion, as there is the repellent film 6. Thus, the coating layer will only be effectively applied. deposited on the first undercut portion 2, and will be until it reaches the height of the second undercut portion 3, crimping, to define a contact surface 5.
- PVD physical vapor deposition
- the coating layer 4 is composed of a ceramic material such as chromium nitride (CrN), although it may vary freely without the resulting invention being no longer within the scope of protection of the claims.
- the repellent film 6 is composed of boron nitride, but it can of course vary, the only requirement being that it effectively functions as a repellent, preventing deposition of coating layer 4 on the second undercut portion.
- film 6 may be applied by any necessary or desirable process.
- a ring A may be designed according to the teachings of the present invention in which there are two portions 3 not recessed, respectively defining lower and upper portions of the side surface 1, so as to define with each other a first recess portion 2 to which the coating is applied. This configurative variation is illustrated in figure 3.
- the manufacturing process of the piston ring A hereinafter described and defined comprises the following steps:
- Step (ii) comprises applying a repellent film 6 which, as mentioned above, has a preferred boron nitride constitution, although it may vary freely.
- step (iii) the annular recess defining the first recess portion 2 is made on the entire outer lateral surface 1 except for its lower end 7.
- the coating layer is applied by the physical vapor deposition (PVD) process and composed of a ceramic material such as chromium nitride (CrN).
- a step (v) of light surface finish is provided for removing the repellent film 6.
Abstract
The present invention relates to a piston ring (A) for use in internal combustion engines, provided with annular body defining an outer lateral surface (1) which slides relative to the cylinder wall and which comprises at least a first recessed annular portion (2) and a non-recessed second portion (3), wherein the first recessed portion (2) receives at least one coating layer (4) deposited so as to reach the height of the second, non-recessed portion (3), thereby defining a contact surface (5). The present invention relates further to a process for manufacturing said piston ring (A).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ANEL DE PISTÃO PARA USO EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA E PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE ANEL DE PISTÃO". Patent Descriptive Report for "PISTON RING FOR USE IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES AND PISTON RING MANUFACTURING PROCESS".
A presente invenção refere-se a um anel de pistão para uso em motores de combustão interna dotado de aplicação de um revestimento em apenas parte de sua superfície lateral externa, de maneira que ao menos a porção inferior do anel (ou seja, aquela voltada para o lado do virabrequim) não receba nenhum tipo de revestimento análogo ao aplicado no restante. The present invention relates to a piston ring for use in internal combustion engines provided with a coating on only part of its outer side surface such that at least the lower portion of the ring (i.e. the one facing the crankshaft side) does not receive any type of coating analogous to that applied to the rest.
A presente invenção refere-se ainda a um processo de fabricação desse anel de pistão. The present invention further relates to a process of manufacturing such a piston ring.
Descrição do estado da técnica Description of the prior art
Os motores de combustão interna dotados de pistões de movimento reciprocante, como os motores que operam segundo os ciclos Otto e Diesel, possuem pelo menos dois anéis dispostos concentricamente ao(s) pistão(ões) de forma a garantir a vedação da câmara de combustão, garantindo a queima da mistura ar/combustível e evitando a queima indesejada de óleo lubrificante. Na imensa maioria dos casos, utilizam-se três anéis, sendo o anel de compressão (o mais próximo da câmara de combustão, ou seja, da porção superior do cilindro), o anel de segundo canalete e o anel raspador de óleo. Internal combustion engines with reciprocating pistons, such as engines operating according to the Otto and Diesel cycles, have at least two rings arranged concentrically to the piston (s) to ensure a sealing of the combustion chamber, ensuring burning of the air / fuel mixture and avoiding unwanted burning of lubricating oil. In the vast majority of cases, three rings are used, the compression ring (closest to the combustion chamber, ie the upper portion of the cylinder), the second channel ring and the oil scraper ring.
O anel de compressão, que é o objeto da presente invenção, tem a função precípua de evitar o vazamento da mistura ar/combustível para fora da câmara de combustão, o que tende a ocorrer sobretudo nos tempos de compressão e explosão do motor. The compression ring, which is the object of the present invention, has the primary function of preventing leakage of the air / fuel mixture out of the combustion chamber, which tends to occur mainly in the compression and explosion times of the engine.
Para possibilitar o correto funcionamento de um anel de compressão ao longo dos milhões ou bilhões de rotações de um motor, ele possui um revestimento em sua superfície lateral externa, voltada para a parede do cilindro. Esse revestimento tem propriedades de dureza e tenacidade que, concomitantemente, buscam garantir ao anel durabilidade e elasticidade sob as mais variadas situações de funcionamento do motor. To enable a compression ring to function properly over the engine's millions or billions of revs, it has a casing on its outer side surface, facing the cylinder wall. This coating has hardness and toughness properties that, concomitantly, seek to guarantee the ring durability and elasticity under the most varied engine operating situations.
Entretanto, descobriu-se que o melhor desempenho do anel de compressão é alcançado quando sua porção inferior, ou seja, aquela volta-
da para o lado do virabrequim, não recebe nenhum tipo de revestimento análogo ao aplicado no restante de sua superfície lateral externa. A partir dessa constatação, uma importante solução tecnológica para a fabricação de um anel de compressão assim constituído foi desenvolvida e revelada na patente US 7.871.078. However, it was found that the best performance of the compression ring is achieved when its lower portion, that is, that facing the crankshaft, it does not receive any type of coating analogous to that applied to the rest of its outer lateral surface. From this finding, an important technological solution for the manufacture of such a compression ring was developed and disclosed in US patent 7,771,078.
Em essência, esse documento de técnica anterior refere-se a um anel de pistão cujo perfil da superfície deslizante compreende um revestimento aplicado por deposição física de vapor. Durante a fabricação do anel, a superfície deslizante é dotada de uma porção protuberante que, assim como o restante, recebe a aplicação do aludido revestimento. Ocorre que a porção protuberante tem altura superior à da camada de revestimento aplicada e, posteriormente à aplicação do revestimento, ela é retirada até que a altura da região que ela ocupava seja a mesma do restante da porção lateral do anel incluindo o revestimento aplicado. In essence, this prior art document relates to a piston ring whose sliding surface profile comprises a coating applied by physical vapor deposition. During the fabrication of the ring, the sliding surface is provided with a protruding portion which, like the rest, receives the application of said coating. It happens that the protruding portion is higher than that of the applied coating layer and, after application of the coating, it is removed until the height of the region it occupied is the same as the rest of the lateral portion of the ring including the applied coating.
Tem-se, assim, uma superfície deslizante com aplicação de revestimento com exceção da porção onde havia a projeção, e que se tornou a porção inferior da superfície lateral. Uma ilustração exemplificativa do anel de pistão revelado na patente norte-americana pode ser encontrado na figura 1 anexa à presente. Thus, there is a sliding surface with coating applied except for the projection portion, which has become the lower portion of the lateral surface. An exemplary illustration of the piston ring disclosed in the U.S. patent can be found in Figure 1 attached hereto.
Ainda que essa solução seja absolutamente funcional e resulte no anel de pistão desejado, ela apresenta alguns inconvenientes de ordem técnica, como o desperdício do material de revestimento aplicado à porção protuberante (que é descartada durante o processo produtivo) e também a dificuldade de se garantir a planicidade da superfície de deslizamento sem a necessidade de se remover, ainda que pouco, parte do revestimento, dada a remoção prévia da porção protuberante. Although this solution is absolutely functional and results in the desired piston ring, it has some technical drawbacks, such as waste of coating material applied to the protruding portion (which is discarded during the production process) and also the difficulty of ensuring the flatness of the sliding surface without the need to remove even a small part of the coating given the previous removal of the protruding portion.
Até o momento, não havia sido desenvolvida uma tecnologia que proporcionasse um anel de pistão cuja superfície lateral externa não possuísse revestimento ao menos em sua extremidade inferior e cujo processo de fabricação não incorresse nos inconvenientes acima mencionados. To date, no technology had been developed to provide a piston ring whose outer side surface had no coating at least at its lower end and whose manufacturing process did not incur the above mentioned drawbacks.
Objetivos da invenção Objectives of the invention
A presente invenção tem por objetivo um anel de pistão, ideali-
zado para uso em motores de combustão interna, que apresenta uma porção lateral externa (ou seja, voltada para a parede do cilindro) que não seja dotada de revestimento ao menos em sua extremidade inferior. The present invention is directed to a piston ring, ideally It is intended for use in internal combustion engines, which has an outer side portion (ie facing the cylinder wall) which is not lined at least at its lower end.
A presente invenção tem por objetivo também um anel de pistão que, descrevendo mais particularmente, seja um anel de compressão e apresenta porção externa lateral com revestimento aplicado por deposição física de vapor com exceção da porção inferior, que não apresenta o revestimento. The present invention also relates to a piston ring which, more particularly describing, is a compression ring and has a physically deposited side outer portion coated with steam except for the lower portion, which has no coating.
Ainda, a presente invenção tem por objetivo um processo de fabricação do anel de pistão objetivado acima. Further, the present invention is directed to a piston ring manufacturing process objectified above.
Breve descrição da invenção Brief Description of the Invention
Os objetivos da presente invenção são alcançados por um anel de pistão para uso em motores de combustão interna, dotado de um corpo anelar definindo uma superfície lateral externa que desliza em relação à parede de um cilindro e compreende pelo menos uma primeira porção de rebaixo anelar e uma segunda porção, não rebaixada, onde a primeira porção de rebaixo recebe pelo menos uma camada de revestimento depositada de forma a atingir a altura da segunda porção não rebaixada, definindo uma superfície de contato. The objects of the present invention are achieved by a piston ring for use in internal combustion engines, provided with an annular body defining an outer lateral surface sliding relative to the wall of a cylinder and comprising at least a first annular recess portion and a second, undercut portion, wherein the first undercut portion receives at least one deposited coating layer to achieve the height of the second undercut portion, defining a contact surface.
Também, os objetivos da presente invenção são alcançados por um processo de fabricação de anel de pistão, particularmente um anel de pistão tal e qual definido acima, que compreende as seguintes etapas: Also, the objects of the present invention are achieved by a piston ring manufacturing process, particularly a piston ring as defined above, comprising the following steps:
(i) obtenção de um corpo anelar definindo uma superfície lateral externa que desliza em relação à parede de um cilindro; (i) obtaining an annular body defining an outer lateral surface that slides relative to the wall of a cylinder;
(ii) aplicação de pelo menos uma película repelente em pelo menos parte da superfície lateral externa; (ii) applying at least one repellent film on at least part of the outer side surface;
(iii) realização de um rebaixo anelar definindo uma primeira porção de rebaixo e uma segunda porção, não rebaixada; e (iii) realizing an annular recess defining a first recess portion and a second, undercut portion; and
(iv) aplicação de pelo menos uma camada revestimento depositada na primeira porção de rebaixo. (iv) applying at least one coating layer deposited on the first undercut portion.
Descrição resumida dos desenhos Brief Description of the Drawings
A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente des-
crita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram: The present invention will be described in more detail below. based on an exemplary embodiment shown in the drawings. The figures show:
Figura 1 - é uma vista esquemática de um anel de pistão fabricado de acordo com os ensinamentos da patente US 7.871.078 pertencente ao estado da técnica. Figure 1 is a schematic view of a piston ring manufactured in accordance with the teachings of the prior art US 7,871,078.
Figura 2 - é uma vista esquemática do processo de fabricação de uma primeira variação configurativa do anel de pistão de acordo com os ensinamentos da presente invenção. Figure 2 is a schematic view of the process of manufacturing a first configurative variation of the piston ring according to the teachings of the present invention.
Figura 3 - é uma vista esquemática do processo de fabricação de uma segunda variação configurativa do anel de pistão de acordo com os ensinamentos da presente invenção. Figure 3 is a schematic view of the process of manufacturing a second configurative variation of the piston ring according to the teachings of the present invention.
Descrição detalhada das figuras Detailed Description of the Figures
Como pode ser visto nas figuras 2 e 3, a presente invenção refe- re-se a um anel de pistão A para uso em motores de combustão interna dotado de aplicação de um revestimento em apenas parte de sua superfície lateral extrema, de maneira que ao menos a porção inferior do anel não receba nenhum tipo de revestimento análogo ao aplicado. As can be seen from Figures 2 and 3, the present invention relates to a piston ring A for use in internal combustion engines provided with a coating on only part of its extreme side surface, so that when least the lower portion of the ring does not receive any type of coating analogous to that applied.
De maneira preferível, o anel A possui a configuração de um anel de compressão ou de primeiro canalete, mas alternativamente ele pode apresentar a configuração de um anel de segundo canalete ou de um anel raspador de óleo, estando ainda assim incluído no escopo de proteção das reivindicações apensas. Preferably, ring A has the configuration of a compression ring or first groove, but alternatively it may have the configuration of a second groove ring or an oil scraper ring, yet is included within the scope of protection of the appended claims.
Qualquer que seja sua configuração específica, o anel de pistão A objeto da presente invenção é dotado de um corpo anelar definindo uma superfície lateral externa 1 que desliza em relação à parede de um cilindro quando está montado no pistão no interior de um cilindro. A superfície lateral externa 1 compreende pelo menos uma primeira porção de rebaixo 2 anelar e uma segunda porção, não rebaixada 3. Whatever its specific configuration, the piston ring The object of the present invention is provided with an annular body defining an outer side surface 1 which slides relative to the wall of a cylinder when it is mounted on the piston within a cylinder. The outer side surface 1 comprises at least a first annular recess portion 2 and a second, undercut portion 3.
Conforme pode ser visto na figura 2, a primeira porção de rebaixo 2 anelar é efetuada em toda a superfície lateral externa 1 do anel com exceção de sua extremidade inferior 7, de maneira a definir, ao lado dela, a aludida segunda porção 3, não rebaixada.
Em outras palavras, a primeira porção de rebaixo 2 faz com que a segunda porção 3, não rebaixada, assuma a forma de uma protuberância anelar, definindo o diâmetro máximo do anel de pistão. As can be seen from Figure 2, the first annular recess portion 2 is made on the entire outer lateral surface 1 of the ring except for its lower end 7 so as to define beside it the second portion 3 not lowered. In other words, the first undercut portion 2 causes the second undercut portion 3 to take the form of an annular protrusion defining the maximum diameter of the piston ring.
A primeira porção de rebaixo 2 é efetuada por qualquer ferramenta/processo de conformação mecânica necessário ou desejável, sendo que a escolha de uma dada técnica para sua realização é indiferente para a definição do escopo de proteção da invenção. The first undercut portion 2 is made by any necessary or desirable mechanical forming tool / process, and the choice of a given technique for carrying it out is indifferent to the definition of the scope of protection of the invention.
Previamente à realização do rebaixo anelar que define a primeira porção 2, aplica-se uma película repelente 6, com o intuito de evitar que o revestimento adira por sobre ela. A película repelente 6 é aplicada em toda a superfície lateral externa 1 ou ao menos em parte dela, na parte que, após a realização do rebaixo anelar, configurará a segunda porção, não rebaixada, 3. Prior to the realization of the annular recess defining the first portion 2, a repellent film 6 is applied in order to prevent the coating from sticking over it. The repellent film 6 is applied to the entire outer side surface 1 or at least part thereof, which, after the annular recess, will form the second, undercut portion 3.
Como parte do material do corpo do anel foi removido, definindo a primeira porção 2, a película repelente 6 que havia sido depositada naquela região não existe mais, restando película somente na segunda porção, não rebaixada 3, que não sofreu nenhuma operação de conformação mecânica. As part of the ring body material was removed by defining the first portion 2, the repellent film 6 which had been deposited in that region no longer exists, leaving only the second, undercut portion 3, which did not undergo any mechanical forming operation. .
Tendo sido efetuado o rebaixo anelar, ou seja, compreendendo a superfície lateral externa 1 a primeira porção de rebaixo 2 anelar e a segunda porção, não rebaixada 3, passa-se à aplicação de uma camada de revestimento 4, importante para que o anel de pistão apresente durabilidade e conformabilidade, por milhões de ciclos, quando da operação do motor de combustão interna com ele equipado. Once the annular recess has been made, that is, the outer side surface 1 comprising the first annular recess portion 2 and the second, undercut portion 3, proceeds to the application of a coating layer 4, important for the piston exhibits durability and conformability for millions of cycles when operating the internal combustion engine fitted with it.
A primeira porção de rebaixo 2 recebe pelo menos uma camada de revestimento 4 depositada de forma a atingir a altura da segunda porção não rebaixada 3, definindo uma superfície de contato 5. The first undercut portion 2 receives at least one coating layer 4 deposited to reach the height of the second undercut portion 3, defining a contact surface 5.
De maneira preferível mas não obrigatória, a camada de revestimento 4 é depositada/aplicada pelo processo de deposição física de vapor (PVD). Embora ela seja aplicada a toda a superfície lateral externa 1 do anel, ela não aderirá à segunda porção, não rebaixada, eis que lá há a película repelente 6. Assim, a camada de revestimento somente será efetiva-
mente depositada na primeira porção de rebaixo 2, e o será até atingir a altura da segunda porção não rebaixada 3, frise-se, para definir uma superfície de contato 5. Preferably but not obligatory, the coating layer 4 is deposited / applied by the physical vapor deposition (PVD) process. Although it is applied to the entire outer lateral surface 1 of the ring, it will not adhere to the second undercut portion, as there is the repellent film 6. Thus, the coating layer will only be effectively applied. deposited on the first undercut portion 2, and will be until it reaches the height of the second undercut portion 3, crimping, to define a contact surface 5.
De maneira ainda mais preferível, a camada de revestimento 4 é composta por um material cerâmico como nitreto de cromo (CrN), muito embora possa variar livremente sem que a invenção resultante deixe de estar incluída no escopo de proteção das reivindicações. A fim de possibilitar que a camada de revestimento 4 não adira à segunda porção não rebaixada 3, a película repelente 6 é composta por nitreto de Boro, mas é evidente que pode variar, sendo que a única exigência é que ela efetivamente funcione como repelente, impedindo a deposição da camada de revestimento 4 na segunda porção não rebaixada. Analogamente, a película 6 pode ser aplicada por qualquer processo necessário ou desejável. Even more preferably, the coating layer 4 is composed of a ceramic material such as chromium nitride (CrN), although it may vary freely without the resulting invention being no longer within the scope of protection of the claims. In order to enable the coating layer 4 to not adhere to the second undercut portion 3, the repellent film 6 is composed of boron nitride, but it can of course vary, the only requirement being that it effectively functions as a repellent, preventing deposition of coating layer 4 on the second undercut portion. Similarly, film 6 may be applied by any necessary or desirable process.
Como a camada de revestimento 4 é depositada até que atinja a altura da segunda porção não rebaixada 3, definindo uma superfície de contato 5, não é necessária nenhuma etapa drástica de conformação mecânica como era necessário nos anéis do estado da técnica, o que torna a fabricação de um anel de acordo com os ensinamentos da presente invenção mais fácil e económico. As the coating layer 4 is deposited until it reaches the height of the second undercut portion 3, defining a contact surface 5, no drastic mechanical conformation step is required as was required in the prior art rings, which makes the Making a ring according to the teachings of the present invention is easier and more economical.
Pode-se, caso necessário ou desejável, remover a película repelente 6 presente na porção não rebaixada 3 após a deposição da camada de revestimento 4, em uma operação de acabamento superficial leve, mas isso é feito por meio de uma operação simples de brushing, não sendo necessária a realização de procedimentos mais complexos e custosos como usina- gem, retífica ou lapidação. It may be necessary or desirable to remove the repellent film 6 present in the undercut portion 3 after deposition of the coating layer 4 in a light surface finishing operation, but this is done by a simple brushing operation, More complex and costly procedures such as machining, grinding or stoning are not required.
Ainda que a concretização preferível da presente invenção apresente a porção não rebaixada 3 como aquela que define a porção inferior da superfície lateral externa 1 do anel, pode-se conceber um anel A de acordo com os ensinamentos da presente invenção no qual há duas porções 3 não rebaixadas, respectivamente definindo porções inferior e superior da superfície lateral 1 , de maneira a definirem, entre si, uma primeira porção de rebaixo 2 à qual o revestimento é aplicado. Essa variação configurativa está
ilustrada na figura 3. Although the preferred embodiment of the present invention has the undercut portion 3 as defining the lower portion of the outer side surface 1 of the ring, a ring A may be designed according to the teachings of the present invention in which there are two portions 3 not recessed, respectively defining lower and upper portions of the side surface 1, so as to define with each other a first recess portion 2 to which the coating is applied. This configurative variation is illustrated in figure 3.
É ainda uma invenção nova e dotada de atividade inventiva o processo de fabricação do anel de pistão A ora descrito e definido. Em essência, o processo de fabricação do anel compreende as seguintes etapas: It is still a new invention and inventive activity the manufacturing process of the piston ring A hereinafter described and defined. In essence, the ring manufacturing process comprises the following steps:
(i) obtenção de um corpo anelar definindo uma superfície lateral externa 1 que desliza em relação à parede de um cilindro, por qualquer modo de conformação necessário ou desejável; (i) obtaining an annular body defining an outer side surface 1 sliding relative to the wall of a cylinder by any necessary or desirable conformation mode;
(ii) aplicação de pelo menos uma película repelente 6 em pelo menos parte da superfície lateral externa 1 ; (ii) applying at least one repellent film 6 on at least part of the outer side surface 1;
(iii) realização de um rebaixo anelar definindo uma primeira porção de rebaixo 2 e uma segunda porção, não rebaixada 3; e (iii) realizing an annular recess defining a first recess portion 2 and a second, undercut portion 3; and
(iv) aplicação de pelo menos uma camada revestimento 4 depositada na primeira porção de rebaixo 2. (iv) applying at least one coating layer 4 deposited on the first recess portion 2.
A etapa (ii) compreende a aplicação de uma película repelente 6 que, como mencionado anteriormente, apresenta constituição preferível de nitreto de boro, muito embora possa variar livremente. Step (ii) comprises applying a repellent film 6 which, as mentioned above, has a preferred boron nitride constitution, although it may vary freely.
Também conforme comentado anteriormente, na etapa (iii), o rebaixo anelar que define a primeira porção de rebaixo 2 é efetuado em toda a superfície lateral externa 1 com exceção de sua extremidade inferior 7. Also as discussed above, in step (iii), the annular recess defining the first recess portion 2 is made on the entire outer lateral surface 1 except for its lower end 7.
Cumpre ainda notar que, na etapa (iv), a camada revestimento é aplicada pelo processo de deposição física de vapor (PVD) e composta por um material cerâmico como nitreto de cromo (CrN). It is further noted that in step (iv), the coating layer is applied by the physical vapor deposition (PVD) process and composed of a ceramic material such as chromium nitride (CrN).
Opcionalmente, é provida ainda uma etapa (v), de acabamento superficial leve para remoção da película repelente 6. Optionally, a step (v) of light surface finish is provided for removing the repellent film 6.
Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.
Having described a preferred embodiment example, it should be understood that the scope of the present invention encompasses other possible variations, being limited only by the content of the appended claims, including the possible equivalents thereof.
Claims
1. Anel de pistão para uso em motores de combustão interna, dotado de um corpo anelar definindo uma superfície lateral externa (1) que desliza em relação à parede de um cilindro, caracterizado pelo fato de que a superfície lateral externa (1) compreende pelo menos uma primeira porção de rebaixo (2) anelar e uma segunda porção, não rebaixada (3), onde a primeira porção de rebaixo (2) recebe pelo menos uma camada de revestimento (4) depositada de forma a atingir a altura da segunda porção não rebaixada (3), definindo uma superfície de contato (5). 1. Piston ring for use in internal combustion engines with an annular body defining an outer side surface (1) sliding relative to the wall of a cylinder, characterized in that the outer side surface (1) comprises at least least one first annular recess portion (2) and a second, undercut portion (3), wherein the first recess portion (2) receives at least one depositing layer (4) so as to reach the height of the second portion undercut (3) by defining a contact surface (5).
2. Anel de pistão de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento (4) depositada na primeira porção de rebaixo (2) é aplicada pelo processo de deposição física de vapor (PVD). Piston ring according to claim 1, characterized in that the coating layer (4) deposited on the first recess portion (2) is applied by the physical vapor deposition (PVD) process.
3. Anel de pistão de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento (4) é composta por um material cerâmico como nitreto de cromo (CrN). Piston ring according to Claim 1 or 2, characterized in that the coating layer (4) is composed of a ceramic material such as chromium nitride (CrN).
4. Anel de pistão de acordo com a reivindicação 1 , 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a segunda porção (3), não rebaixada, sofre uma operação de acabamento superficial leve para remoção de uma película repelente (6). Piston ring according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the second undercut portion (3) undergoes a light surface finishing operation to remove a repellent film (6).
5. Anel de pistão de acordo com a reivindicação 1 , 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a segunda porção (3), não rebaixada, não sofre nenhuma operação de acabamento superficial. Piston ring according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the second undercut portion (3) does not undergo any surface finishing operation.
6. Anel de pistão de acordo com a reivindicação 1 , 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a segunda porção, não rebaixada (3), define a extremidade inferior (7). Piston ring according to Claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the second, undercut portion (3) defines the lower end (7).
7. Processo de fabricação de anel de pistão, particularmente um anel de pistão tal como definido nas reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: Piston ring manufacturing process, particularly a piston ring as defined in claims 1 to 6, characterized in that it comprises the following steps:
(i) obtenção de um corpo anelar definindo uma superfície lateral externa (1) que desliza em relação à parede de um cilindro; (i) obtaining an annular body defining an outer lateral surface (1) sliding relative to the wall of a cylinder;
(ii) aplicação de pelo menos uma película repelente (6) em pelo
menos parte da superfície lateral externa (1); (ii) applying at least one repellent film (6) on at least least part of the outer lateral surface (1);
(iii) realização de um rebaixo anelar definindo uma primeira porção de rebaixo (2) e uma segunda porção, não rebaixada (3); e (iii) realizing an annular recess defining a first recess portion (2) and a second, undercut portion (3); and
(iv) aplicação de pelo menos uma camada revestimento (4) depositada na primeira porção de rebaixo (2). (iv) applying at least one coating layer (4) deposited on the first undercut portion (2).
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a etapa (ii) compreende a aplicação de uma película repelente (6) à base de nitreto de boro. Process according to Claim 7, characterized in that step (ii) comprises applying a boron nitride-based repellent film (6).
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a película repelente (6) é aplicada a toda a superfície lateral externa (1). Process according to Claim 8, characterized in that the repellent film (6) is applied to the entire outer lateral surface (1).
10. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, na etapa (iii), o rebaixo anelar que define a primeira porção de rebaixo (2) é efetuado em toda a superfície lateral externa (1) com exce- ção de sua extremidade inferior (7). Process according to Claim 7, characterized in that, in step (iii), the annular recess defining the first recess portion (2) is made on the entire outer lateral surface (1) except from its lower end (7).
11. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, na etapa (iv), a camada revestimento é aplicada pelo processo de deposição física de vapor (PVD) e composta por um material cerâmico como nitreto de cromo (CrN). Process according to Claim 7, characterized in that, in step (iv), the coating layer is applied by the physical vapor deposition process (PVD) and composed of a ceramic material such as chromium nitride (CrN). .
12. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma etapa (v) de acabamento superficial leve para remoção da película repelente (6).
Process according to Claim 7, characterized in that it further comprises a light surface finishing step (v) for removing the repellent film (6).
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