活塞环及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于内燃机活塞的活塞环(10)，包含涂布有涂层剂(19)的环接触面(13)、环背(11)以及两个被间隙(15)隔开的环对接端(14)，其特征在于，在所述环接触面(13)中，在所述环对接端(14)中的至少一个的区域内设置沿周向延伸的凹槽(16，316)，所述凹槽以与所述经涂布的环接触面(13)齐平的方式填充有所述涂层剂(19)。本发明还涉及一种制造这种活塞环(10)的方法。
【专利说明】活塞环及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于内燃机活塞的活塞环，其包含涂布有涂层剂的环接触面、环背以及两个被间隙隔开的环对接端。此外本发明还涉及一种制造这种活塞环的方法。
【背景技术】
[0002]在内燃机工作期间，经涂布的活塞环的环接触面，特别是活塞环的环对接端的区域，容易磨损。这是因为这些环对接端对气缸壁的抵靠程度加大。针对这种磨损的已知措施是:至少在环对接端的区域内增加涂层的厚度，但这会提高制造成本和材料成本。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是，对同类型的活塞环进行进一步研发，从而以尽可能简单的方式至少减轻环对接端区域内的磨损。
[0004]本发明用以达成上述目的的解决方案是，在所述环接触面中，在所述环对接端中的至少一个的区域内设置沿周向延伸的凹槽，该凹槽以与所述经涂布的环接触面齐平的方式填充有涂层剂。
[0005]本发明还涉及一种制造这种活塞环的方法，其中，在所述环接触面中在所述环对接端中的至少一个的区域内为未涂布的活塞环坯件设置沿周向延伸的凹槽，以及，随后以某种方式为所述环接触面涂布涂层剂，从而以与所述经涂布的环接触面齐平的方式为所述凹槽填充所述涂层剂，以及，随后进行精加工。
[0006]亦即，根据本发明，在所述环对接端的区域内为所述未涂布的活塞环或活塞环坯件沿其环接触面设置沿周向延伸的凹槽。随后为所述环接触面涂布涂层剂后，该凹槽被所述涂层剂填满。通常还会对经涂布的环接触面进行精加工。从而减小所述涂层的层厚，但在所述凹槽的区域内仍保持较剩余环接触面的区域内更大的层厚。凹槽中留作备用的涂层剂在与气缸接触面发生接触前用作耐磨层。
[0007]本发明的有利改进方案由从属权利要求给出。
[0008]所述凹槽的长度优选为所述环接触面的轴向高度的两倍至十倍，以便可靠地为所述环接触面的在所述环对接端附近的负荷特别大的区域减负。出于同一原因，所述凹槽的深度为10 μ m至30 μ m，以及/或者，所述凹槽的宽度为所述环接触面的轴向高度的10%至60%。
[0009]所述凹槽可以在其整个长度上具有恒定的深度，但也可以在其整个长度上具有从所述环对接端出发递减的深度，视具体要求而定。相应地，所述凹槽可以在其整个长度上具有恒定的宽度或者具有从所述环对接端出发递减的宽度。
[0010]所述环接触面的涂层的厚度通常为5 μ m至30 μ m,优选为20 μ m。所述涂层优选构建为PVD (物理气相沉积)涂层。
[0011]下面结合附图对本发明的若干实施例进行详细说明。附图不按实际比例绘制。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的活塞环的坯件的第一实施例的局部为剖面图的俯视图；
[0013]图2为图1所示坯件在环对接端的区域内的透视详图；
[0014]图3为本发明的活塞环的坯件的另一实施例的俯视图；
[0015]图4为图5所示坯件在环对接端的区域内的透视详图；以及
[0016]图5为对环接触面的涂布和精加工完毕后，本发明的活塞环的凹槽的纵向剖面图。
【具体实施方式】
[0017]图1和图2示出本发明的活塞环10的坯件10’的第一实施例。坯件10’以已知方式具有设置有斜面Ila的环背11、两个环侧面12以及环接触面13。此外，坯件10’还具有两个界定间隙15或环接缝的自由环对接端14。
[0018]本发明的坯件10’在其环接触面13中的环对接端14的区域内各具一沿周向延伸的凹槽16。凹槽16的尺寸取决于坯件10’或成品活塞环10的尺寸，以及取决于内燃机工作中对活塞环10的要求，并且由本领域技术人员决定。在图1和图2所示实施例中，每个凹槽16均具有恒定深度和恒定宽度。凹槽16的长度通常为环接触面13的轴向高度的两倍至十倍。凹槽16的深度通常为10 μ m至30 μ m。凹槽16的宽度通常为环接触面13的轴向高度的10%至60%。
[0019]本发明的活塞环10与坯件10’的区别在于，环接触面13涂布有涂层剂，以及，凹槽16被所述涂层剂填满，即与经涂布的环接触面齐平。为清楚起见，图1和图2中未示出该涂层剂。
[0020]图3和图4示出本发明的活塞环的坯件310’的另一实施例。坯件310’大致与图1和图2所示还件10’相同，因此,相同的结构元件用同一附图标记表示,并相应参照对图1和图2的描述。
[0021]主要区别在于，本发明的坯件310’在其环接触面13中的环对接端14的区域内各具一沿周向延伸的凹槽316，其以环接触端14为出发点具有递减的深度和递减的宽度。当然，凹槽316也可以仅具有递减的深度，或者仅具有递减的宽度。与上文针对图1和图2所示实施例所描述的相同，凹槽316的尺寸取决于坯件310’或所述成品活塞环的尺寸，以及取决于内燃机工作中对所述活塞环的要求。该处述及的数字范围即深度或宽度的减小范围。
[0022]本发明的活塞环与坯件310’的区别在于，环接触面13涂布有涂层剂，以及，凹槽316被所述涂层剂填满，即与经涂布的环接触面齐平。为清楚起见，图3和图4中未示出该涂层剂。
[0023]图5示出由图1、2或者图3、4所示活塞环坯件10’、310’所制成的活塞环10。在这之前例如采用PVD法为活塞环10沿其环接触面13涂布涂层剂19。从而为凹槽16、316填充涂层剂19。随后以已知方式对经涂布的环接触面13进行了精加工。在本实施例中，经过精加工的活塞环10的接触面13上的涂层19的厚度为20 μ m。结果是，凹槽16、316以与经涂布的环接触面13齐平的方式填充有涂层剂19，且所产生的涂层在凹槽16、316的区域内的层厚大于剩余环接触面13的区域内的层厚。
【权利要求】
1.一种用于内燃机活塞的活塞环(10)，包含涂布有涂层剂(19)的环接触面(13)、环背(11)以及两个被间隙(15)隔开的环对接端(14)，其特征在于，在所述环接触面(13)中，在所述环对接端(14)中的至少一个的区域内设置沿周向延伸的凹槽(16，316)，所述凹槽以与所述经涂布的环接触面(13)齐平的方式填充有所述涂层剂(19)。
2.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述填充过的凹槽(16，316)中的所述涂层剂(19)的表面相对所述环接触面(13)上的所述涂层剂(19)的表面有所凹进。
3.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述凹槽(16，316)的长度为所述环接触面(13)的轴向高度的两倍至十倍。
4.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述凹槽(16，316)的深度为ΙΟμπι至30 μ m0
5.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述凹槽(16)在其整个长度上具有恒定的深度。
6.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述凹槽(316)在其整个长度上具有从所述环对接端(14)出发递减的深度。
7.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述凹槽(16，316)的宽度为所述环接触面(13)的轴向高度的10%至60%。
8.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述凹槽(16)在其整个长度上具有恒定的览度。
9.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述凹槽(316)在其整个长度上具有从所述环对接端(14)出发递减的宽度。
10.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述环接触面(13)上的所述涂层(19)的厚度为5 μ m至30 μ m。
11.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述涂层(19)构建为PVD涂层。
12.一种制造用于内燃机活塞的活塞环(10)的方法，所述活塞环包含涂布有涂层剂(19)的环接触面(13)、环背(11)以及两个被间隙(15)隔开的环对接端(14)，其特征在于，在所述环接触面(13)中为未涂布的活塞环坯件(10’，110’，210’，310’，410’，510’)在所述环对接端(14)中的至少一个的区域内设置沿周向延伸的凹槽(16，316)，随后以某种方式为所述环接触面(13)涂布涂层剂(19)，从而以与所述经涂布的环接触面(13)齐平的方式为所述凹槽(16，316)填充所述涂层剂(19)，以及，最后对所述经涂布的环接触面(13)进行精加工。
【文档编号】F16J9/26GK104160188SQ201280071306
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2012年5月16日 优先权日:2012年2月8日
【发明者】沃尔夫冈·伊斯勒 申请人:马勒国际公司