DE3506746A1

DE3506746A1 - Kolbenring

Info

Publication number: DE3506746A1
Application number: DE19853506746
Authority: DE
Inventors: Sjuji Omiya Saitama Samejima; Takeshi Urawa Saitama Tsuchiya
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1984-03-07
Filing date: 1985-02-26
Publication date: 1985-09-19
Also published as: JPH0151899B2; GB2155588B; JPS60188660A; GB8504794D0; GB2155588A; DE3506746C2

Description

Kolbenring

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenring für eine Brennkraftmaschine, insbesondere auf einen Kolbenring für die Verwendung in einer Brennkraftmaschine, welche mit stark verbleitem Kraftstoff arbeitet oder stark korrosiven Einflüssen ausgesetzt ist.

Angesichts des Problems der Umweltverschmutzung wird gegenwärtig zwar die Verwendung von bleifreiem Kraftstoff gefördert und vorangetrieben, gleichwohl werden jedoch

noch überall Brennkraftmaschinen betrieben, welche mit 15

stark verbleitem Kraftstoff arbeiten. Um in einer solchen mit stark verbleitem Kraftstoff arbeitenden Brennkraftmaschine einem übermäßigen Verschleiß der Kolbenringe vorzubeugen, wird die äußere Umfangsfläche der Kolbenringe mit einer dicken Chromplattierung versehen, welche stark korrosiv wirkenden Einflüssen, z.B. dem Angriff durch HCl, zu widerstehen vermag.

Dabei ist bisher jedoch im Hinblick auf Produktivität und Kosten kein befriedigender Nutzen erzielbar.

In diesem Zusammenhang wurden ferner auch Kolbenringe entwickelt, deren Gleitflächen durch Nitrieren gehärtet sind. Unter ungünstigen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine kann jedoch an solchen Kolbenringen ein übermäßiger Verschleiß, insbesondere Rauhabnutzung auftreten. Die US-PS 4 407 515 der Anmelderin beschreibt einen kombinierten Ölring, dessen Expansionsbereich und Tragstege einer Weichnitrierbehandlung unterworfen wurden.

Ferner beschreibt die US-Patentanmeldung 571 630 der An-35

melderin einen Kolbenring mit einem Ringkörper aus Gußeisen oder Stahl, welcher über seine gesamte Oberfläche mit einer weichnitrierten Schicht und an seiner äußeren

Umfangsfläche mit einer aufgespritzten oder -gesprühten Schicht versehen ist.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Kolbenrings, bei welchem die vorstehend angeführten Mangel bekannter Kolbenringe beseitigt sind.

Gemäß der Erfindung hat ein Kolbenring einen Ringkörper aus Stahl oder Gußeisen. Auf der gesamten Oberfläche des Ringkörpers ist eine nitrierte Schicht ausgebildet. Die nitrierte Schicht setzt sich zusammen aus einer Diffusionsschicht und einer über dieser liegenden Verbundschicht. An der äußeren Umfangsfläche des Ringkörpers ist wenig-, stens die Verbundschicht entfernt. Auf der dadurch freigelegten Diffusionsschicht oder Oberfläche des Ringkörpers ist eine plattierte oder aufgespritzte Schicht aufgebracht.

Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Kolbenrings der genannten Art, bei welchem die gesamte Oberfläche eines Ringkörpers aus Stahl oder Gußeisen mit einer nitrierten Schicht versehen wird, welche sich aus einer Diffusionsschicht und eienr Verbundschicht zusammensetzt. Anschließend wird an der äußeren Umfangsfläche des Ringkörpers wenigstens die Verbundschicht entfernt, worauf dann die dadurch freigelegte Oberfläche des Ringkörpers oder der Diffusionsschicht mit einer plattierten oder aufgespritzten Schicht versehen wird.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Kolbenrings in einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Kolbenrings in einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Em in einer ersten Aus!uhiungslorm der Er¹I ladung in Fig. dargestellter Kolbenring hat einen im Schnitt dargestellten Ringkörper 20 aus Gußeisen oder Stahl, welcher an seienr gesamten Oberfläche mit einer nitrierten Schicht 2 versehen ist. Die nitrierte Schicht 2 setzt sich zusammen aus einer Diffusionsschicht 22 und einer über dieser liegenden Verbundschicht 21. An der äußeren Umfangsfläche 11 des Ringkörpers 20 ist die Verbundschicht 21 durch Abschleifen od. dergl. entfernt, um die Diffusionsschicht 22 freizulegen, da zwischen der Verbundschicht und einer auf diese plattierten oder aufgespritzten Schicht keine ausreichend feste stoffschlüssige Verbindung erzielbar wäre. Auf der auf diese Weise freigelegten Diffusionsschicht 22 wird dann eine plattierte oder aufgespritzte Schicht 3 erzeugt.

Bei der in Fig. 2 in einer Schnittansicht dargestellten zweiten Ausführungsform ist an der äußeren Umfangsfläche 11 des Ringkörpers 20 die gesamte nitrierte Schicht 2 einschließlich der Diffusions- und der Verbundschicht entfernt, und eine plattierte oder aufgespritzte Schicht 3 ist auf der freigelegten äußeren Umfangsfläche des Ringkörpers 20 ausgebildet.

Die plattierte Schicht kann etwa aus Chrom oder aus einer Dispersion von diskreten Teilchen in einer mit dem Material des Zylinders oder der Zylinderbuchse kompatiblen Plattierungsmatrix gebildet sein, während die aufgespritzte schicht aus einem Eisenwerkstoff oder Molybdän gebildet sein kann.

Wie vorstehend beschrieben, wird in einer Ausführungsform der Erfindung nach Entfernen einer Verbundschicht an der äußeren Umfangsfläche eines Kolbenrings eine plattierte oder aufgespritzte Schicht auf einer Diffusionsschicht gebildet, wodurch einer durch die Reibung zwischen der Verbundschicht und einer Zylinderwand hervorgerufenen übermäßigen Abnutzung, insbesondere Rauhabnutzung, vorgebeugt ist.

BAD ORIO^JAL

In einer anderen Ausführungsform wird nicht nur die Verbundschicht, sondern auch die Diffusionsschicht an der äußeren Umfangsflache des Kolbenrings entfernt, worauf eine plattierte oder aufgespritzte Schicht auf dem dadurch freigelegten Basismetall des Kolbenringkörpers gebildet wird. Dadurch verbessert sich die Verschleißfestigkeit der Gleitfläche des Kolbenrings beträchtlich im Vergleich zu einem Kolbenring, bei welchem eine auf einer Diffusionsschicht ausgebildete dünne harte Schicht auf der Zylinderwand gleitet.

In beiden Ausführungsformen verhindern die an den Seitenflächen des Kolbenrings vorhandenen nitrierten Schichten einen übermäßigen Verschleiß durch wiederholten Aufprall auf den Wandungen der Kolbennut. Darüber hinaus erhöht sich die Verschleißfestigkeit der Gleitfläche durch den durch die Kombination einer nitrierten Schicht mit einer plattieren oder aufgespritzten Schicht herbeigeführten synergetischen Effekt.

Leerseite

Claims

Patentansprüche:

^,Kolbenring, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Stahl oder Gußeisen geformter Ringkörper (20) über seine gesamten Oberflächen mit einer nitrierten Schicht (2) versehen ist, welche sich aus einer Diffusionsschicht und einer über dieser liegenden Verbundschicht (22 bzw. 21) zusammensetzt, daß an der äußeren Umfangsflache (11) des Ringkörpers wenigstens die Verbundschicht entfernt ist und daß auf der äußeren Umfangsflache des Ringkörpers eine plattierte oder aufgespritzte Schicht (3) gebildet ist.
2. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der äußeren Umfangsflache (11) des Ringkörpers (20) allein die Diffusionsschicht (22)

vorhanden ist und daß die plattierte oder aufgespritzte Schicht (3) auf der Diffusionsschicht gebildet ist.
3. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die plattierte oder aufgespritzte Schicht (3) unmittelbar auf der äußeren Umfangsflache (11) des Ringkörpers (20) ausgebildet ist.
4. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß sie plattierte Schicht (3) aus Chrom gebildet ist.
5. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die plattierte Schicht (3) aus einer Dispersion von diskreten Teilchen in eienr Plattierungsmatrix gebildet ist.
6. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die aufgespritzte Schicht (3) aus einem Eisenwerkstoff gebildet ist.
7. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η _ zeichnet, daß die aufgespritzte Schicht (3) aus Molybdän gebildet ist.
8. Verfahren zum Herstellen eines Kolbenrings, dadurch gekennzeichnet, daß auf den gesamten Oberflächen eines Ringkörpers aus Stahl oder Gußeisen eine nietrierte Schicht gebildet wird, welche sich aus einer Diffusionsschxcht und einer darüber liegenden Verbundschicht zusammensetzt, daß an der äußeren Umfangsflache des Ringkörpers wenigstens die Verbundschicht der nitrierten Schicht entfernt wird und daß auf der freigelegten äußeren Umfangsfläche des Ringkörpers eine plattierte oder aufgespritzte Schicht gebildet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Verbund- als auch die

1 Diffusionsschicht der nitrierten Schicht an der äußeren Uinfangsfläche des Ringkörpers entfernt werden.