DE102019217734A1 - Piston ring for a piston of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenring (1) für einen Kolben (6) einer Brennkraftmaschine (7) mit zumindest einem außenliegenden Steg (3).Erfindungswesentlich ist dabei,- dass zumindest auf dem Steg (3) eine wenig verschleißbeständige, gut haftende Beschichtung (4) mit einer Dicke d von 1µm ≤ d ≤ 15µm, vorzugsweise mit einer Dicke d von 2µm ≤ d ≤ 5µm angeordnet ist,- dass für die Beschichtung (4) Zinn, eine zinnhaltige Legierung oder ein Polymer ohne oder mit Festschmierstoffpartikeln und/oder weiteren Füllstoffen verwendet wird.Hierdurch kann eine Einlaufbeschichtung geschaffen werden, die die Abdichtung und den Ölverbrauch verbessert.The present invention relates to a piston ring (1) for a piston (6) of an internal combustion engine (7) with at least one external web (3). It is essential to the invention that - at least on the web (3) a less wear-resistant, well-adhering coating ( 4) is arranged with a thickness d of 1 µm ≤ d ≤ 15 µm, preferably with a thickness d of 2 µm ≤ d ≤ 5 µm, - that for the coating (4) tin, a tin-containing alloy or a polymer with or without solid lubricant particles and / or Other fillers are used to create a running-in coating that improves sealing and oil consumption.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenring für einen Kolben einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem außenliegenden Steg, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Kolben mit zumindest einem solchen Kolbenring sowie eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem solchen Kolben.The present invention relates to a piston ring for a piston of an internal combustion engine with at least one external web, according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a piston with at least one such piston ring and an internal combustion engine with at least one such piston.

Kolbenringe einer Brennkraftmaschine haben die Aufgabe, je nach Ausführungsform, einen auf einer Zylinderwandung vorhandenen Ölfilm möglichst dünn, aber dennoch für eine Schmierung ausreichend zu verteilen. Über derartige Ölabstreifringe wird überschüssiges Öl zurück in einen Kurbelgehäuseraum abgestreift. Daneben gibt es auch noch sogenannte Kompressionsringe, die die Aufgabe haben, einen Brennraum gegenüber dem Kurbelgehäuse möglichst dicht abzudichten und dadurch keinen Übertritt von Verbrennungsgasen (Blowby) in das Kurbelgehäuse zuzulassen.Piston rings of an internal combustion engine have the task, depending on the embodiment, of distributing an oil film present on a cylinder wall as thinly as possible, but still sufficiently for lubrication. Excess oil is scraped back into a crankcase space via such oil control rings. There are also so-called compression rings, which have the task of sealing a combustion chamber as tightly as possible from the crankcase and thereby preventing combustion gases (blowby) from entering the crankcase.

Um bei einem als Kompressionsring ausgebildeten Kolbenring eine möglichst hohe Dichtwirkung zu erzielen, ist es wünschenswert, eine Welligkeit, insbesondere eine hochfrequente Welligkeit des Kolbenrings auszugleichen. In gleicher Weise ist ein derartiger Ausgleich der Welligkeit auch bei einem als Ölabstreifring ausgebildeten Kolbenring von Vorteil, da hiermit der Ölverbrauch signifikant gesenkt werden kann.In order to achieve the highest possible sealing effect in a piston ring designed as a compression ring, it is desirable to compensate for a waviness, in particular a high-frequency waviness, of the piston ring. In the same way, such a compensation of the waviness is also advantageous in the case of a piston ring designed as an oil control ring, since the oil consumption can be significantly reduced in this way.

Aus der EP 0 924 319 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Ölabstreifkolbenringes für Brennkraftmaschinen bekannt. Der Ölabstreifring wird auf der äußeren Umfangsfläche mit einer galvanischen Hartchromschicht mit Feststoffpartikein beschichtet. Auf diese Schicht wird eine galvanische Hartchromschicht aufgetragen, welche an den Flanken der Stege wieder abgetragen wird.From the EP 0 924 319 A1 a method for producing an oil control piston ring for internal combustion engines is known. The outer circumferential surface of the oil control ring is coated with a galvanic hard chrome layer with solid particles. A galvanic hard chrome layer is applied to this layer, which is removed again from the flanks of the webs.

Aus der DE 692 04 515 T2 ist ein kombinierter Ölabstreifring mit einem im wesentlichen I-förmigen Querschnitt bekannt, bestehend aus einer oberen Schiene, einer unteren Schiene und aus einem Steg, der die obere Schiene und die untere Schiene miteinander verbindet, sowie einer Expander-Feder, um den Ölabstreifring nach außen zu spannen. Dabei ist jede der äußeren Umfangs-Gleit-Oberflächen von über den Umfang verlaufenden, äußeren, vorspringenden Bereichen in der genannten oberen Schiene und der genannten unteren Schiene durch eine nitrierte Oberfläche mit einer Härte von Hv 900 oder mehr gebildet.From the DE 692 04 515 T2 a combined oil control ring with a substantially I-shaped cross-section is known, consisting of an upper rail, a lower rail and a web which connects the upper rail and the lower rail to one another, and an expander spring around the oil control ring to the outside to tension. At this time, each of the outer circumferential sliding surfaces of circumferential outer protruding portions in said upper rail and said lower rail is formed by a nitrided surface having a hardness of Hv 900 or more.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Kolbenring der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere sein Abdichtverhalten verbessert und dadurch den Ölverbrauch und das Blowby reduziert.The present invention is therefore concerned with the problem of specifying an improved or at least an alternative embodiment for a piston ring of the generic type, which in particular improves its sealing behavior and thereby reduces oil consumption and blowby.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zum Ausgleich von Oberflächenwellen, insbesondere zum Ausgleich einer bearbeitungsbedingten hochfrequenten Oberflächenwelligkeit an einer mit einer Zylinderwandung in Kontakt stehenden Oberfläche eines Kolbenrings, eine Einlaufbeschichtung vorzusehen, welche vergleichsweise weich ist und welche sich einläuft, das heißt an mit der Zylinderwandung in Verbindung stehenden lokalen Wellenbergen abnutzt, während sie in nicht direkt mit der Zylinderwandung in Verbindung stehenden Wellentälern verbleibt, so dass ein Oberflächenausgleich der bearbeitungsbedingten Welligkeit höherer Ordnung erfolgt und dadurch das Dichtverhalten bzw. das Abstreifverhalten des Kolbenrings verbessert wird. Der abgetragene Anteil der Beschichtung kann sich dabei in bearbeitungsbedingten Nuten, beispielsweise Nuten vom Honen einer Zylinderlauffläche, anlagern und dort ebenfalls für einen Oberflächenausgleich sorgen, wodurch das Abdichtverhalten eines als Kompressionsrings ausgebildeten Kolbenring, als auch ein Abstreifverhalten eines als Ölabstreifring ausgebildeten Kolbenrings verbessert wird. Erfindungsgemäß ist hierzu zumindest auf dem Steg, das heißt auf der direkt mit einer Zylinderwandung in Kontakt stehenden Reibfläche, eine Beschichtung mit einer Dicke d von 1 µm ≤ d ≤ 15µm, vorzugsweise mit einer Dicke d von 2µm ≤ d ≤ 5µm angeordnet, wobei für die Beschichtung Blei, Zinn, eine zinnhaltige Legierung oder ein Polymer ohne oder mit darin eingelagerten Festschmierstoffpartikeln eingesetzt werden kann. Sämtliche hier aufgeführten Materialien der Beschichtung sind weicher als der Kolbenring selbst oder eine Zylinderwandung bzw. eine Zylinderlauffläche, wodurch ein lokaler Abtrag der Beschichtung beim Motoreinlauf und damit eine Oberflächennivellierung der Kolbenringlauffläche erfolgt. Dabei ist selbstverständlich klar, dass die Beschichtung in Bereichen mit geringer lokaler Pressung, das heißt mit geringerer lokaler Reibung, erhalten bleibt und als eine die Abdichtung bzw. die Ölabstreifung sicherstellende Funktionsschicht dient. In Bereichen mit höherer lokaler Pressung, das heißt höherer Reibung, nützt sich diese weiche und zugleich sehr dünne Schicht während der ersten Arbeitshübe des Kolbens, das heißt während dem Einlaufen der Brennkraftmaschine, vergleichsweise schnell ab, wobei der Abtrag der Beschichtung - wie erwähnt - nur an diesen Bereichen mit lokaler hoher Reibung, das heißt Wellenbergen, erfolgt, während er in Bereichen mit geringerer lokaler Reibung, das heißt in Wellentälern des Kolbenrings, nicht erfolgt. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Kolbenring vergleichsweise rasch flächig an einer Zylinderwandung anliegt und dadurch das Dichtverhalten bzw. das Ölabstreifverhalten verbessert wird. Die abgetragene Beschichtung des Kolbenrings setzt sich dabei vorzugsweise in Honrillen der Zylinderwandung, beispielsweise einer Zylinderlaufbuchse, fest und sorgt somit zusätzlich für eine verbesserte Abdichtung bzw. ein verbessertes Ölabstreifverhalten und damit einem geringeren Ölverbrauch.The present invention is based on the general idea of providing a running-in coating which is comparatively soft and which runs in, i.e. on with, to compensate for surface waves, in particular to compensate for a machining-related high-frequency surface waviness on a surface of a piston ring that is in contact with a cylinder wall Local wave peaks connected to the cylinder wall wears, while it remains in wave troughs that are not directly connected to the cylinder wall, so that a surface compensation of the processing-related waviness of a higher order takes place and the sealing behavior or the wiping behavior of the piston ring is improved as a result. The removed portion of the coating can accumulate in machining-related grooves, for example grooves from the honing of a cylinder running surface, and also ensure surface compensation there, which improves the sealing behavior of a piston ring designed as a compression ring and the wiping behavior of a piston ring designed as an oil control ring. According to the invention, a coating with a thickness d of 1 μm d 15 μm, preferably with a thickness d of 2 μm d 5 μm, is arranged for this purpose at least on the web, that is to say on the friction surface in direct contact with a cylinder wall, with for the coating can be used with lead, tin, a tin-containing alloy or a polymer with or without solid lubricant particles embedded therein. All of the coating materials listed here are softer than the piston ring itself or a cylinder wall or cylinder running surface, which results in local removal of the coating during engine run-in and thus leveling the surface of the piston ring running surface. It is of course clear that the coating is retained in areas with low local pressure, that is to say with lower local friction, and serves as a functional layer ensuring the seal or the oil wiping off. In areas with higher local pressure, i.e. higher friction, this soft and at the same time very thin layer wears out comparatively quickly during the first working strokes of the piston, i.e. during the running-in of the internal combustion engine in these areas with local high friction, that is wave crests, takes place, while it takes place in areas with lower local Friction, that is, in the shaft troughs of the piston ring, does not take place. In this way it can be achieved that the piston ring lies flat against a cylinder wall comparatively quickly and the sealing behavior or the oil wiping behavior is improved as a result. The removed coating of the piston ring preferably settles in honing grooves in the cylinder wall, for example a cylinder liner, and thus additionally ensures improved sealing or improved oil wiping behavior and thus lower oil consumption.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Kolbenring als Ölabstreifring oder als Kompressionsring ausgebildet. Besonders die Ausführungsform als Ölabstreifring bietet den großen Vorteil, dass aufgrund des abrasiven Einlaufverhaltens und damit dem Oberflächenausgleich des Kolbenrings in Bezug auf eine Zylinderlauffläche ein für die Schmierung erforderlicher Ölfilm vergleichsweise dünn gehalten und viel Öl wieder zurück in das Kurbelgehäuse abgestreift werden kann, wodurch der Ölverbrauch einer mit einem solchen Kolbenring ausgestatteten Brennkraftmaschine reduziert werden kann. In ähnlicher Weise ist selbstverständlich ein derartiger Vorteil auch bei einem als Kompressionsring ausgebildeten Kolbenring erzielbar, wobei hier das erste Augenmerk auf einer verbesserten Dichtwirkung und damit einem erhöhten Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine liegt.In an advantageous development of the solution according to the invention, the piston ring is designed as an oil control ring or as a compression ring. The embodiment as an oil control ring in particular offers the great advantage that, due to the abrasive running-in behavior and thus the surface compensation of the piston ring in relation to a cylinder running surface, an oil film required for lubrication can be kept comparatively thin and a lot of oil can be wiped back into the crankcase, which reduces oil consumption an internal combustion engine equipped with such a piston ring can be reduced. In a similar way, such an advantage can of course also be achieved with a piston ring designed as a compression ring, the first focus here being on an improved sealing effect and thus an increased efficiency of the internal combustion engine.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Beschichtung Zinn auf und ist mit einem galvanischen Verfahren oder mit einem chemischen Verfahren auf dem außenliegenden Steg bzw. auf der außenliegenden und mit einer Zylinderlauffläche in Verbindung stehenden Fläche des Kolbenrings aufgebracht. Mittels galvanischer Verfahren können metallische Elemente elektrochemisch auf einer Oberfläche aufgetragen und fixiert werden, wobei derartige galvanische Verfahren langjährig erprobt, qualitativ äußerst hochwertig und zudem kostengünstig sind. Prinzipiell wird bei derartigen galvanischen Verfahren durch ein elektrolytisches Bad Strom geleitet, wobei sich im Pluspol, das heißt an der Anode, das Metall befindet, welches aufgebracht werden soll, hier als beispielsweise Zinn, während am Minuspol, das heißt an der Kathode, der zu beschichtende Kolbenring angeordnet ist. Mittels elektrischem Strom lagern sich nun Metallionen, also in diesem Fall Zinn, durch Reduktion auf dem Kolbenring ab. Der große Vorteil eines derartigen Verfahrens ist, dass der zu beschichtende Kolbenring gleichmäßig beschichtet wird, wobei beispielsweise eine Beschichtung an nicht gewünschten Flächen durch eine Abdeckung verhindert werden kann.In an advantageous further development of the solution according to the invention, the coating comprises tin and is applied to the external web or to the external surface of the piston ring connected to a cylinder running surface using a galvanic process or a chemical process. By means of galvanic processes, metallic elements can be applied and fixed electrochemically on a surface, such galvanic processes being tried and tested for many years, being of extremely high quality and also inexpensive. In principle, in such galvanic processes, current is passed through an electrolytic bath, with the metal that is to be applied in the positive pole, that is to say on the anode, here as tin, for example, while on the negative pole, that is to say on the cathode, which is to coating piston ring is arranged. By means of an electric current, metal ions, in this case tin, are deposited on the piston ring by reduction. The great advantage of such a method is that the piston ring to be coated is coated evenly, it being possible, for example, to prevent coating on undesired surfaces by means of a cover.

Zweckmäßigerweise ist die Beschichtung mit Graphit oder mit anderen Stoffen (Partikeln, Fasern) angereichert und im Sprühverfahren, insbesondere im Spritzgrafitierverfahren, aufgebracht. Alternativ kann auch durch ein Druckverfahren (z.B. Siebdruck, Tampondruck, Rollendruck) ein Stapel von Kolbenringen gleichzeitig beschichtet werden. Solche Beschichtungen besitzen selbstschmierende Eigenschaften und weisen daher günstige Laufeigenschaften unter Mangelschmierung und Notlaufeigenschaften auf.The coating is expediently enriched with graphite or with other substances (particles, fibers) and applied using the spraying process, in particular using the injection-molding process. Alternatively, a stack of piston rings can be coated at the same time using a printing process (e.g. screen printing, pad printing, roller printing). Such coatings have self-lubricating properties and therefore have favorable running properties with insufficient lubrication and emergency running properties.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Kolben mit zumindest einem in den vorherigen Absätzen beschriebenen Kolbenring auszustatten. Hierdurch können die Vorteile auf den Kolben und zugleich auch auf eine mit einem solchen Kolben laufende Brennkraftmaschine übertragen werden, wodurch deren Wirkungsgrad gesteigert und deren Ölverbrauch reduziert werden kann.The present invention is further based on the general idea of equipping a piston with at least one piston ring described in the previous paragraphs. As a result, the advantages can be transferred to the piston and at the same time also to an internal combustion engine running with such a piston, whereby its efficiency can be increased and its oil consumption reduced.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawing and from the associated description of the figures based on the drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.A preferred exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.

Die einzige 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Kolbenring in einem erfindungsgemäßen Kolben einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.The only 1 shows a sectional view through a piston ring according to the invention in a piston according to the invention of an internal combustion engine according to the invention.

Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßer Kolbenring 1, der beispielsweise als Ölabstreifring 2 oder als Kompressionsring, hier als Ölabstreifring 2 ausgebildet sein kann, zumindest einen außenliegenden Steg 3 auf. Erfindungsgemäß ist nun auf dem zumindest einen Steg 3 eine Beschichtung 4 mit einer Dicke d von 1 µm ≤ d ≤ 15µm, vorzugsweise mit einer Dicke d von 2µm ≤ d ≤ 5µm angeordnet. Die Beschichtung 4 weist dabei Blei, Zinn, eine zinnhaltige Legierung oder ein Polymer mit Festschmierstoffpartikeln auf.According to the 1 , has a piston ring according to the invention 1 , for example as an oil control ring 2 or as a compression ring, here as an oil control ring 2 can be formed, at least one external web 3 on. According to the invention is now on the at least one web 3 a coating 4th with a thickness d of 1 µm d 15 µm, preferably with a thickness d of 2 µm d 5 µm. The coating 4th contains lead, tin, a tin-containing alloy or a polymer with solid lubricant particles.

Die Beschichtung 4 ist dabei im Vergleich zum Material des Kolbenrings 1 und/oder zum Material einer Zylinderwandung 5 deutlich weicher und wird dadurch beim Einlaufen eines mit dem erfindungsgemäßen Kolbenring 1 ausgestatteten und ebenfalls erfindungsgemäßen Kolbens 6 mittels Reibung abgetragen, zumindest an direkt mit der Zylinderwandung 5 in Kontakt tretenden Bereichen der Beschichtung 4, beispielsweise Wellenbergen, während die Beschichtung 4 in nicht direkt mit der Zylinderwandung 5 in Kontakt tretenden Wellentälern nicht abgetragen wird. Hierdurch lässt sich insbesondere eine bearbeitungsbedingte Welligkeit höherer Ordnung vergleichsweise leicht ausgleichen, wobei das Material der Beschichtung 4, welches lokal abgetragen wird, zugleich in Vertiefungen der Zylinderwandung 5, beispielsweise Honrillen angelagert werden kann und hierdurch zu einem Oberflächenausgleich bzw. Höhenausgleich an der Zylinderwandung 5 beiträgt. Beide Effekte, das heißt sowohl der Höhenausgleich an der Beschichtung 4 als auch der Höhenausgleich an der Zylinderwandung 5 verbessern dabei eine Abdichtung, sofern es sich beim Kolbenring 1 um einen Kompressionsring handelt, als auch eine Abstreifwirkung, sofern es sich beim Kolbenring 1 um einen Ölabstreifring 2 handelt. Die verbesserte Abdichtung bei einem als Kompressionsring ausgebildeten Kolbenring 1 verbessert dabei den Wirkungsgrad einer mit einem derartigen Kolben 6 ausgestatteten Brennkraftmaschine 7, da ein unerwünschter Übertritt von dem im Brennraum entstehenden Verbrennungsgas in das Kurbelgehäuse zumindest reduziert werden kann.The coating 4th is compared to the material of the piston ring 1 and / or the material of a cylinder wall 5 significantly softer and is thereby when running in a piston ring according to the invention 1 equipped and also piston according to the invention 6th by means of friction removed, at least directly with the cylinder wall 5 areas of the coating that come into contact 4th , for example wave crests, during the coating 4th in not directly with the cylinder wall 5 in contact with wave troughs is not removed. In this way, in particular, a processing-related waviness of a higher order can be compensated comparatively easily, with the material of the coating 4th , which is locally removed, at the same time in depressions in the cylinder wall 5 , for example honing grooves can be deposited and thereby to a surface compensation or height compensation on the cylinder wall 5 contributes. Both effects, i.e. both the height compensation on the coating 4th as well as the height compensation on the cylinder wall 5 improve a seal if it is the piston ring 1 is a compression ring, as well as a wiping effect, provided it is the piston ring 1 around an oil control ring 2 acts. The improved sealing in a piston ring designed as a compression ring 1 improves the efficiency of a piston with such a piston 6th equipped internal combustion engine 7th , since an undesired transfer of the combustion gas produced in the combustion chamber into the crankcase can at least be reduced.

Ist der erfindungsgemäße Kolbenring 1 als Ölabstreifring 2 ausgebildet, so führt die beim Einlaufen erfolgende Abtragung der Beschichtung 4 an lokalen Bereichen und damit der Oberflächenausgleich bzw. der Höhenausgleich an der Beschichtung 4 bzw. durch das Absetzen in den Honrillen der Zylinderwandung 5 erfolgende Höhenausgleich zu einem besonders dünnen Ölschmierfilm, wodurch der Ölverbrauch der Brennkraftmaschine 7 reduziert werden kann.Is the piston ring according to the invention 1 as an oil control ring 2 formed, the removal of the coating that takes place during running-in results 4th on local areas and thus the surface compensation or the height compensation on the coating 4th or by settling in the honing grooves in the cylinder wall 5 taking place height compensation to a particularly thin oil lubricating film, whereby the oil consumption of the internal combustion engine 7th can be reduced.

Die Zinn aufweisende Beschichtung 4 kann beispielsweise mit einem galvanischen Verfahren oder mit einem chemischen Verfahren aufgebracht werden, wodurch eine gleichmäßige und qualitativ hochwertige Beschichtung 4 auf den Kolbenring 1 möglich ist. Eine Polymer-Beschichtung 4 kann beispielsweise in einem Sprühverfahren, Spritzverfahren oder in einem Druckverfahren aufgebracht werden, wodurch ebenfalls eine zuverlässig haftende und qualitativ hochwertige Beschichtung 4 auf den Kolbenring 1, insbesondere auf dessen mit einer späteren Zylinderwandung 5 in Kontakt tretende Lauffläche der Stege 3 möglich ist.The tin-containing coating 4th can for example be applied with a galvanic process or with a chemical process, whereby a uniform and high quality coating 4th on the piston ring 1 is possible. A polymer coating 4th can be applied, for example, in a spraying process, spraying process or in a printing process, which also results in a reliably adhering and high-quality coating 4th on the piston ring 1 , especially on the one with a later cylinder wall 5 contact surface of the webs 3 is possible.

Mit dem erfindungsgemäßen Kolbenring 1 bzw. einem mit einem solchen erfindungsgemäßen Kolbenring 1 ausgestatteten erfindungsgemäßen Kolben 6, lässt sich eine Höhennivellierung an den mit einer späteren Zylinderwandung 5 in Kontakt tretenden Bereichen vergleichsweise einfach im Rahmen einer Einlaufphase erreichen, wodurch eine verbesserte Abdichtung bzw. eine verbesserte Ölabstreifung erreicht werden können. Hierdurch lässt sich der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 7 steigern bzw. bei einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Kolbenrings 1 als Ölabstreifring 2 der Ölverbrauch reduzieren.With the piston ring according to the invention 1 or one with such a piston ring according to the invention 1 equipped piston according to the invention 6th , a height leveling can be done on those with a later cylinder wall 5 areas which come into contact can be achieved comparatively easily in the course of a running-in phase, whereby an improved seal or improved oil wiping can be achieved. This allows the efficiency of the internal combustion engine according to the invention 7th increase or in an embodiment of the piston ring according to the invention 1 as an oil control ring 2 reduce oil consumption.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 0924319 A1 [0004]EP 0924319 A1 [0004]
  • DE 69204515 T2 [0005]DE 69204515 T2 [0005]

Claims (9)

Kolbenring (1) für einen Kolben (6) einer Brennkraftmaschine (7) mit zumindest einem außenliegenden Steg (3), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest auf dem Steg (3) eine Beschichtung (4) mit einer Dicke d von 1 µm ≤ d ≤ 15µm, vorzugsweise mit einer Dicke d von 2µm ≤ d ≤ 5µm angeordnet istPiston ring (1) for a piston (6) of an internal combustion engine (7) with at least one external web (3), characterized in that at least on the web (3) a coating (4) with a thickness d of 1 µm d 15 μm, preferably with a thickness d of 2 μm ≤ d ≤ 5 μm Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenring (1) als Ölabstreifring (2) ausgebildet ist.Piston ring after Claim 1 , characterized in that the piston ring (1) is designed as an oil control ring (2). Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenring (1) als Kompressionsring ausgebildet ist.Piston ring after Claim 1 , characterized in that the piston ring (1) is designed as a compression ring. Kolbenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) Zinn aufweist und mit einem galvanischen Verfahren oder mit einem chemischen Verfahren aufgebracht ist.Piston ring according to one of the preceding claims, characterized in that the coating (4) comprises tin and is applied using a galvanic process or a chemical process. Kolbenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) ein Polymer aufweist und im Sprühverfahren, insbesondere im Spritzgrafitier-Verfahren, aufgebracht ist.Piston ring according to one of the preceding claims, characterized in that the coating (4) has a polymer and is applied using the spraying process, in particular using the injection-molding process. Kolbenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) ein Polymer aufweist und in einem Druckverfahren aufgebracht ist.Piston ring according to one of the preceding claims, characterized in that the coating (4) has a polymer and is applied in a printing process. Kolbenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Beschichtung (4) Zinn, eine zinnhaltige Legierung oder eine Polymermatrix ohne oder mit Festschmierstoffpartikeln oder/und weiteren Füllstoffen verwendet wird.Piston ring according to one of the preceding claims, characterized in that tin, a tin-containing alloy or a polymer matrix with or without solid lubricant particles and / or other fillers is used for the coating (4). Kolben (6) für eine Brennkraftmaschine (7) mit zumindest einem Kolbenring (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Piston (6) for an internal combustion engine (7) with at least one piston ring (1) according to one of the preceding claims. Brennkraftmaschine (7) mit einem Kolben (6) nach Anspruch 8.Internal combustion engine (7) with a piston (6) after Claim 8 .
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19720779C1 (en) * 1997-05-17 1998-10-01 Ae Goetze Gmbh Cast iron piston ring
DE19752720A1 (en) * 1997-11-28 1999-06-10 Federal Mogul Burscheid Gmbh Process for producing an oil scraper ring
DE102004057560A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-01 Mahle International Gmbh Piston ring, useful for a combustion engine, comprises a bearing surface, which is provided with a plastic coating (made of polyamidimidimide and/or polyetheretherketone with stored particles)
DE102010001434A1 (en) * 2010-02-01 2011-08-04 Federal-Mogul Burscheid GmbH, 51399 Oil control piston ring
DE102012010756A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Method for producing an oil scraper piston ring

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19720779C1 (en) * 1997-05-17 1998-10-01 Ae Goetze Gmbh Cast iron piston ring
DE19752720A1 (en) * 1997-11-28 1999-06-10 Federal Mogul Burscheid Gmbh Process for producing an oil scraper ring
DE102004057560A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-01 Mahle International Gmbh Piston ring, useful for a combustion engine, comprises a bearing surface, which is provided with a plastic coating (made of polyamidimidimide and/or polyetheretherketone with stored particles)
DE102010001434A1 (en) * 2010-02-01 2011-08-04 Federal-Mogul Burscheid GmbH, 51399 Oil control piston ring
DE102012010756A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Method for producing an oil scraper piston ring

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