活塞環及其制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于內燃機活塞的活塞環(10)，包含涂布有涂層劑(19)的環接觸面(13)、環背(11)以及兩個被間隙(15)隔開的環對接端(14)，其特征在于，在所述環接觸面(13)中，在所述環對接端(14)中的至少一個的區域內設置沿周向延伸的凹槽(16，316)，所述凹槽以與所述經涂布的環接觸面(13)齊平的方式填充有所述涂層劑(19)。本發明還涉及一種制造這種活塞環(10)的方法。
【專利說明】活塞環及其制造方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于內燃機活塞的活塞環，其包含涂布有涂層劑的環接觸面、環背以及兩個被間隙隔開的環對接端。此外本發明還涉及一種制造這種活塞環的方法。

【背景技術】
[0002]在內燃機工作期間，經涂布的活塞環的環接觸面，特別是活塞環的環對接端的區域，容易磨損。這是因為這些環對接端對氣缸壁的抵靠程度加大。針對這種磨損的已知措施是:至少在環對接端的區域內增加涂層的厚度，但這會提高制造成本和材料成本。


【發明內容】

[0003]本發明的目的是，對同類型的活塞環進行進一步研發，從而以盡可能簡單的方式至少減輕環對接端區域內的磨損。
[0004]本發明用以達成上述目的的解決方案是，在所述環接觸面中，在所述環對接端中的至少一個的區域內設置沿周向延伸的凹槽，該凹槽以與所述經涂布的環接觸面齊平的方式填充有涂層劑。
[0005]本發明還涉及一種制造這種活塞環的方法，其中，在所述環接觸面中在所述環對接端中的至少一個的區域內為未涂布的活塞環坯件設置沿周向延伸的凹槽，以及，隨后以某種方式為所述環接觸面涂布涂層劑，從而以與所述經涂布的環接觸面齊平的方式為所述凹槽填充所述涂層劑，以及，隨后進行精加工。
[0006]亦即，根據本發明，在所述環對接端的區域內為所述未涂布的活塞環或活塞環坯件沿其環接觸面設置沿周向延伸的凹槽。隨后為所述環接觸面涂布涂層劑后，該凹槽被所述涂層劑填滿。通常還會對經涂布的環接觸面進行精加工。從而減小所述涂層的層厚，但在所述凹槽的區域內仍保持較剩余環接觸面的區域內更大的層厚。凹槽中留作備用的涂層劑在與氣缸接觸面發生接觸前用作耐磨層。
[0007]本發明的有利改進方案由從屬權利要求給出。
[0008]所述凹槽的長度優選為所述環接觸面的軸向高度的兩倍至十倍，以便可靠地為所述環接觸面的在所述環對接端附近的負荷特別大的區域減負。出于同一原因，所述凹槽的深度為10 μ m至30 μ m，以及/或者，所述凹槽的寬度為所述環接觸面的軸向高度的10%至60%。
[0009]所述凹槽可以在其整個長度上具有恒定的深度，但也可以在其整個長度上具有從所述環對接端出發遞減的深度，視具體要求而定。相應地，所述凹槽可以在其整個長度上具有恒定的寬度或者具有從所述環對接端出發遞減的寬度。
[0010]所述環接觸面的涂層的厚度通常為5 μ m至30 μ m,優選為20 μ m。所述涂層優選構建為PVD (物理氣相沉積)涂層。
[0011]下面結合附圖對本發明的若干實施例進行詳細說明。附圖不按實際比例繪制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的活塞環的坯件的第一實施例的局部為剖面圖的俯視圖；
[0013]圖2為圖1所示坯件在環對接端的區域內的透視詳圖；
[0014]圖3為本發明的活塞環的坯件的另一實施例的俯視圖；
[0015]圖4為圖5所示坯件在環對接端的區域內的透視詳圖；以及
[0016]圖5為對環接觸面的涂布和精加工完畢后，本發明的活塞環的凹槽的縱向剖面圖。

【具體實施方式】
[0017]圖1和圖2示出本發明的活塞環10的坯件10’的第一實施例。坯件10’以已知方式具有設置有斜面Ila的環背11、兩個環側面12以及環接觸面13。此外，坯件10’還具有兩個界定間隙15或環接縫的自由環對接端14。
[0018]本發明的坯件10’在其環接觸面13中的環對接端14的區域內各具一沿周向延伸的凹槽16。凹槽16的尺寸取決于坯件10’或成品活塞環10的尺寸，以及取決于內燃機工作中對活塞環10的要求，并且由本領域技術人員決定。在圖1和圖2所示實施例中，每個凹槽16均具有恒定深度和恒定寬度。凹槽16的長度通常為環接觸面13的軸向高度的兩倍至十倍。凹槽16的深度通常為10 μ m至30 μ m。凹槽16的寬度通常為環接觸面13的軸向高度的10%至60%。
[0019]本發明的活塞環10與坯件10’的區別在于，環接觸面13涂布有涂層劑，以及，凹槽16被所述涂層劑填滿，即與經涂布的環接觸面齊平。為清楚起見，圖1和圖2中未示出該涂層劑。
[0020]圖3和圖4示出本發明的活塞環的坯件310’的另一實施例。坯件310’大致與圖1和圖2所示還件10’相同，因此,相同的結構元件用同一附圖標記表示,并相應參照對圖1和圖2的描述。
[0021]主要區別在于，本發明的坯件310’在其環接觸面13中的環對接端14的區域內各具一沿周向延伸的凹槽316，其以環接觸端14為出發點具有遞減的深度和遞減的寬度。當然，凹槽316也可以僅具有遞減的深度，或者僅具有遞減的寬度。與上文針對圖1和圖2所示實施例所描述的相同，凹槽316的尺寸取決于坯件310’或所述成品活塞環的尺寸，以及取決于內燃機工作中對所述活塞環的要求。該處述及的數字范圍即深度或寬度的減小范圍。
[0022]本發明的活塞環與坯件310’的區別在于，環接觸面13涂布有涂層劑，以及，凹槽316被所述涂層劑填滿，即與經涂布的環接觸面齊平。為清楚起見，圖3和圖4中未示出該涂層劑。
[0023]圖5示出由圖1、2或者圖3、4所示活塞環坯件10’、310’所制成的活塞環10。在這之前例如采用PVD法為活塞環10沿其環接觸面13涂布涂層劑19。從而為凹槽16、316填充涂層劑19。隨后以已知方式對經涂布的環接觸面13進行了精加工。在本實施例中，經過精加工的活塞環10的接觸面13上的涂層19的厚度為20 μ m。結果是，凹槽16、316以與經涂布的環接觸面13齊平的方式填充有涂層劑19，且所產生的涂層在凹槽16、316的區域內的層厚大于剩余環接觸面13的區域內的層厚。
【權利要求】
1.一種用于內燃機活塞的活塞環(10)，包含涂布有涂層劑(19)的環接觸面(13)、環背(11)以及兩個被間隙(15)隔開的環對接端(14)，其特征在于，在所述環接觸面(13)中，在所述環對接端(14)中的至少一個的區域內設置沿周向延伸的凹槽(16，316)，所述凹槽以與所述經涂布的環接觸面(13)齊平的方式填充有所述涂層劑(19)。
2.根據權利要求1所述的活塞環，其特征在于，所述填充過的凹槽(16，316)中的所述涂層劑(19)的表面相對所述環接觸面(13)上的所述涂層劑(19)的表面有所凹進。
3.根據權利要求1所述的活塞環，其特征在于，所述凹槽(16，316)的長度為所述環接觸面(13)的軸向高度的兩倍至十倍。
4.根據權利要求1所述的活塞環，其特征在于，所述凹槽(16，316)的深度為ΙΟμπι至30 μ m0
5.根據權利要求1所述的活塞環，其特征在于，所述凹槽(16)在其整個長度上具有恒定的深度。
6.根據權利要求1所述的活塞環，其特征在于，所述凹槽(316)在其整個長度上具有從所述環對接端(14)出發遞減的深度。
7.根據權利要求1所述的活塞環，其特征在于，所述凹槽(16，316)的寬度為所述環接觸面(13)的軸向高度的10%至60%。
8.根據權利要求1所述的活塞環，其特征在于，所述凹槽(16)在其整個長度上具有恒定的覽度。
9.根據權利要求1所述的活塞環，其特征在于，所述凹槽(316)在其整個長度上具有從所述環對接端(14)出發遞減的寬度。
10.根據權利要求1所述的活塞環，其特征在于，所述環接觸面(13)上的所述涂層(19)的厚度為5 μ m至30 μ m。
11.根據權利要求1所述的活塞環，其特征在于，所述涂層(19)構建為PVD涂層。
12.一種制造用于內燃機活塞的活塞環(10)的方法，所述活塞環包含涂布有涂層劑(19)的環接觸面(13)、環背(11)以及兩個被間隙(15)隔開的環對接端(14)，其特征在于，在所述環接觸面(13)中為未涂布的活塞環坯件(10’，110’，210’，310’，410’，510’)在所述環對接端(14)中的至少一個的區域內設置沿周向延伸的凹槽(16，316)，隨后以某種方式為所述環接觸面(13)涂布涂層劑(19)，從而以與所述經涂布的環接觸面(13)齊平的方式為所述凹槽(16，316)填充所述涂層劑(19)，以及，最后對所述經涂布的環接觸面(13)進行精加工。
【文檔編號】F16J9/26GK104160188SQ201280071306
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2012年5月16日 優先權日:2012年2月8日
【發明者】沃爾夫岡·伊斯勒 申請人:馬勒國際公司