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WO2009000245A1 - Piston ring - Google Patents

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Publication number
WO2009000245A1
WO2009000245A1 PCT/DE2008/001005 DE2008001005W WO2009000245A1 WO 2009000245 A1 WO2009000245 A1 WO 2009000245A1 DE 2008001005 W DE2008001005 W DE 2008001005W WO 2009000245 A1 WO2009000245 A1 WO 2009000245A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston ring
ring
sections
piston
ring according
Prior art date
Application number
PCT/DE2008/001005
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Issler
Original Assignee
Mahle International Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International Gmbh filed Critical Mahle International Gmbh
Publication of WO2009000245A1 publication Critical patent/WO2009000245A1/en

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Classifications

    • 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
    • F16J9/12—Details
    • F16J9/14—Joint-closures

Definitions

  • the present invention relates to a piston ring for a piston of an internal combustion engine with an annular body, with a ring butt forming butt ends and a ring outer diameter determining annular raceway and the ring inner diameter determining ring inner surface and a method for producing such a piston ring.
  • a generic piston ring has the purpose to seal the combustion chamber in an internal combustion engine against the crankcase and at the same time derive the heat generated during operation in the combustion chamber via its running surface from the piston to the cylinder.
  • the piston ring must be tight against the cylinder wall during piston movement.
  • the butt ends of a piston ring emanating from the ring impact are affected by a high heat load, which leads to an increased radial pressure on the butt ends as a result of the internal stresses occurring in the piston ring.
  • This increased point force in the region of the butt ends causes an increased contact pressure and thus wear of the tread on the butt ends and possibly in adjacent areas a decrease in the radial pressure, which can lead to unwanted leaks between the ring race and the cylinder wall.
  • the solution consists in a piston ring having the features of claim 1.
  • a portion of a material different from the material of the annular body is provided on the annular body in the region of each abutment end, and that the material of the sections has a lower coefficient of thermal expansion than that Material of the ring body.
  • the present invention also relates to a method for producing such a piston ring, in which the piston ring is bent from a strip-shaped semifinished product, wherein the material forming the portion is applied to the strip-shaped semifinished product before the rounding of the piston ring.
  • the basic idea of the present invention therefore consists in compensating the increased radial pressure resulting from the high heat load of the butt ends on the butt ends by providing sections of a separate material in this area.
  • This material differs from the material used for the ring body by its smaller thermal expansion coefficient. This ensures that the high heat load in the region of the butt ends no longer leads to a widening of the butt ends in the direction of the cylinder wall as before, but that the butt ends remain substantially in their desired position.
  • This substantially avoids the increased point force observed in the prior art in the area of the butt ends, so that the radial pressure in adjacent regions of the piston ring no longer decreases, but remains substantially constant. This also no longer leads to increased wear of the running surface in the area of the butt ends or to leaks between the ring running surface and the cylinder wall.
  • the piston ring according to the invention is also easy to produce, in particular with the method according to the invention.
  • the shape and configuration of the sections provided according to the invention are at the discretion of the person skilled in the art as long as the effect according to the invention is achieved.
  • the sections can, for example, at least partially extend over the entire cross section of a respective abutment end of the piston ring, but they can also extend, for example, only over one of the ring inner surface facing partial cross section of a butt end of the piston ring.
  • the sections may, for example, also begin at the respective butt end starting steadily decreasing or stepwise decreasing or even constant partial cross-sections.
  • the sections can occupy 10% to 100% of the total ring width dimension.
  • a further embodiment of the invention provides that the sections, starting from the respective butt end, extend over a circular arc enclosing an angle of 15 to 45 degrees. Such a size is usually sufficient to achieve the effect of the invention.
  • Chromium, molybdenum, tungsten, titanium, carbide materials or an Invar alloy may be considered as materials for the sections, while the annular body is usually made of steel or cast iron.
  • the sections according to the invention can be connected in any way with the ring body, for example by means of plasma or HVOF spraying, laser welding, electroplating, cold spraying, plating, friction welding, gluing, soldering, casting or composite casting.
  • At least the ring running surface of the piston ring according to the invention can be provided with a material of high abrasion resistance.
  • a material of high abrasion resistance examples include chromium, PVD coatings, HVOF coatings or dergL
  • 1a shows an embodiment of the piston ring according to the invention in a plan view
  • FIG. 1b shows the piston ring according to FIG. 1a in section along the line Ib-Ib in FIG. 1a;
  • FIG. 1c shows the piston ring in the illustration according to FIG. 1b with a coating
  • Figure 2a shows a further embodiment of the piston ring according to the invention in a plan view
  • FIG. 2b shows the piston ring according to FIG. 2a in a section along the line IIb-IIb in FIG. 2a
  • FIG. 2c shows the piston ring in the illustration according to FIG. 2b with a coating
  • FIG. 3 shows a semi-finished product for producing a piston ring according to FIG. 2a in a plan view.
  • Figures 1a and 1b show a first embodiment of a piston ring 10 according to the invention for a piston of an internal combustion engine.
  • the piston ring 10 is made of steel or cast iron and has an annular body 11 with an approximately rectangular cross-section.
  • the piston ring 10 has a ring running surface 12 along its outer circumferential surface, which determines the outer diameter of the piston ring 10.
  • the piston ring 10 also has an inner ring surface 13 defining the inner diameter of the ring.
  • the piston ring 10 has a ring impact 14, which is formed and limited by butt ends 15, 16.
  • the piston ring 10 is provided in the region of its butt ends 15, 16 with portions 17, 18, which are made of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the material of the annular body 11.
  • the sections 17, 18 extend in the embodiment over the entire cross section the butt ends, as shown in Figures 1 b and 1c can be seen.
  • a ring body 11 made of steel or cast iron suitable as a material for the sections, for example, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, hard metal materials or an Invar alloy.
  • the sections 17, 18 are connected to the annular body by plasma or HVOF spraying, laser welding, electroplating, cold spraying, plating, friction welding, gluing, soldering, casting or composite casting, depending on the materials used.
  • the sections 17, 18 extend in the embodiment over an arc of the piston ring 10, which includes an angle ⁇ of 30 degrees.
  • the piston ring 10 is provided with a coating 19 made of a material with high abrasion resistance.
  • a coating 19 made of a material with high abrasion resistance.
  • Figures 2a and 2b show another embodiment of a piston ring 20 according to the invention for a piston of an internal combustion engine.
  • the piston ring 20 is made of steel or cast iron and has an annular body 21 with an approximately rectangular cross-section.
  • the piston ring 20 has a ring running surface 22 along its outer circumferential surface, which determines the outer diameter of the piston ring 20.
  • the piston ring 20 also has an inner ring surface 23 defining the inner diameter of the ring.
  • the piston ring 20 has a ring joint 24, which is formed and limited by butt ends 25, 26.
  • the piston ring 20 is in the region of its butt ends 25, 26 provided with portions 27, 28 which are made of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the material of the annular body 21.
  • the sections 27, 28 extend in the embodiment in each case via one of Ring inner surface 23 facing partial cross-section of each butt end 25, 26 of the piston ring 20, as shown in Figures 2b and 2c can be seen.
  • the sections 27, 28 are approximately wedge-shaped, that is, the sections 27, 28 have at the butt ends 25, 26 continuously decreasing partial cross-sections.
  • the sections can also be formed with stepwise reducing partial cross sections or have a constant partial cross section throughout.
  • the sections can be at the respective butt end over the entire Extending cross-section, similar to how it is shown in Figure 1a and starting therefrom have steadily or stepwise decreasing partial cross-sections.
  • a ring body 21 made of steel or cast iron suitable as a material for the sections for example, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, hard metal materials or an Invar alloy.
  • the sections 27, 28 are connected to the ring body by plasma or HVOF spraying, laser welding, electroplating, cold spraying, plating, friction welding, gluing, soldering, casting or composite casting, depending on the materials used.
  • the sections 27, 28 extend in the embodiment over an arc of the piston ring 20, which includes an angle ⁇ of 30 degrees.
  • the piston ring 20 on the running surface is provided with a coating 29 made of a material with high abrasion resistance.
  • a coating 29 made of a material with high abrasion resistance.
  • FIG 3 shows schematically a strip-shaped semifinished product 30, as it is used in a conventional manner for the production of piston rings.
  • the semi-finished product 30 is provided in the embodiment for producing a piston ring 20 according to FIG 2a and has a base body 31 which is provided in its end regions with the sections 27, 28.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

The invention relates to a piston ring (10, 20) for a piston of an internal combustion engine, comprising a ring body (11, 21), with joint ends (15, 16; 25, 26) forming a piston ring joint (14, 24) and a ring running surface (12, 22) defining the ring outer diameter and a ring inner surface (13, 23) defining the ring inner diameter. According to the invention, a section (17, 18; 27, 28) made from a material different from the material of the ring body (11, 21) is provided on the ring body (11, 21) in the region of each piston ring joint end (15, 16; 25, 26) and the material of said sections (17, 18; 27, 28) has a lower thermal expansion coefficient than the material of the ring body (11, 21).

Description

Kolbenring piston ring
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenring für einen Kolben eines Verbrennungsmotors mit einem Ringkörper, mit einen Ringstoß bildenden Stoßenden sowie einer den Ringaußendurchmesser bestimmenden Ringlauffläche und einer den Ringinnendurchmesser bestimmenden Ringinnenfläche sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kolbenrings.The present invention relates to a piston ring for a piston of an internal combustion engine with an annular body, with a ring butt forming butt ends and a ring outer diameter determining annular raceway and the ring inner diameter determining ring inner surface and a method for producing such a piston ring.
Ein gattungsgemäßer Kolbenring hat den Zweck, in einem Verbrennungsmotor den Brennraum gegen das Kurbelgehäuse abzudichten und zugleich die während des Betriebs im Brennraum entstehende Wärme über seine Lauffläche vom Kolben zum Zylinder abzuleiten. Um diese Aufgabe zu erfüllen, muss der Kolbenring während der Kolbenbewegung dicht an der Zylinderwand anliegen. Nun sind insbesondere die vom Ringstoß ausgehenden Stoßenden eines Kolbenrings von einer hohen Wärme- belastung betroffen, was infolge der im Kolbenring auftretenden inneren Spannungen zu einem erhöhten Radialdruck auf die Stoßenden führt. Diese erhöhte Punktkraft im Bereich der Stoßenden bewirkt eine erhöhte Anpresskraft und damit Verschleiß der Lauffläche an den Stossenden sowie ggf. in benachbarten Bereichen ein Nachlassen des Radialdrucks, was zu nicht gewollten Undichtigkeiten zwischen der Ringlauffläche und der Zylinderwand führen kann.A generic piston ring has the purpose to seal the combustion chamber in an internal combustion engine against the crankcase and at the same time derive the heat generated during operation in the combustion chamber via its running surface from the piston to the cylinder. To accomplish this task, the piston ring must be tight against the cylinder wall during piston movement. In particular, the butt ends of a piston ring emanating from the ring impact are affected by a high heat load, which leads to an increased radial pressure on the butt ends as a result of the internal stresses occurring in the piston ring. This increased point force in the region of the butt ends causes an increased contact pressure and thus wear of the tread on the butt ends and possibly in adjacent areas a decrease in the radial pressure, which can lead to unwanted leaks between the ring race and the cylinder wall.
Um diesem Mangel zu begegnen, ist bei bekannten Kolbenringen dieser Art vorgeschlagen worden, die auftretenden unregelmäßigen Radialdrücke durch eine bestimmte Formgebung des Kolbenrings, also durch eine Schwächung oder Verstärkung seines Querschnitts, insbesondere im Bereich des Ringstoßes, zu unterdrücken. Bekannte Ausführungsformen dieser Art sind in der deutschen Patentschrift DE 100 41 802 C1 und der europäischen Patentanmeldung EP 0253 069 A1 beschrieben. Doch auch derart gestaltete Kolbenringe können dieses Problem nicht völlig zufriedenstellend lösen. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kolbenring so zu gestalten, dass während des Betriebs ein möglichst gleichmäßiger Radialdruck über den gesamten Umfang des Kolbenrings gegeben ist.In order to counteract this deficiency, it has been proposed in known piston rings of this type to suppress the irregular radial pressures which occur due to a specific shaping of the piston ring, that is to say by weakening or reinforcing its cross-section, in particular in the region of the ring impact. Known embodiments of this type are described in German Patent DE 100 41 802 C1 and European Patent Application EP 0253 069 A1. However, such designed piston rings can not solve this problem completely satisfactory. The invention is therefore based on the problem to make a generic piston ring so that during operation as uniform as possible radial pressure over the entire circumference of the piston ring is given.
Die Lösung besteht in einem Kolbenring mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass am Ringkörper im Bereich jedes Stoßendes jeweils ein Abschnitt aus einem vom Werkstoff des Ringkörpers verschiedenen Werkstoff vorgesehen ist, und dass der Werkstoff der Abschnitte einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als der Werkstoff des Ringkörpers. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kolbenrings, bei dem der Kolbenring aus einem streifenförmigen Halbzeug rundgebogen wird, wobei der den Abschnitt bildende Werkstoff vor dem Rundbiegen des Kolbenrings auf das streifenförmige Halbzeug aufgebracht wird.The solution consists in a piston ring having the features of claim 1. According to the invention, a portion of a material different from the material of the annular body is provided on the annular body in the region of each abutment end, and that the material of the sections has a lower coefficient of thermal expansion than that Material of the ring body. The present invention also relates to a method for producing such a piston ring, in which the piston ring is bent from a strip-shaped semifinished product, wherein the material forming the portion is applied to the strip-shaped semifinished product before the rounding of the piston ring.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, den von der hohen Wärmebelastung der Stoßenden herrührenden erhöhten Radialdruck auf die Stoßenden dadurch auszugleichen, dass in diesem Bereich Abschnitte aus einem separaten Werkstoff vorgesehen sind. Dieser Werkstoff unterscheidet sich von dem für den Ringkörper verwendeten Werkstoff durch seinen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten. Damit wird erreicht, dass die hohe Wärmebelastung im Bereich der Stoßenden nicht mehr wie bisher zu einem Aufweiten der Stoßenden in Richtung der Zylinderwand führt, sondern dass die Stoßenden im Wesentlichen in ihrer gewünschten Position verbleiben. Damit wird die im Stand der Technik beobachtete erhöhte Punktkraft im Bereich der Stoßenden im Wesentlichen vermieden, so dass auch der Radialdruck in benachbarten Bereichen des Kolbenrings nicht mehr nach- lässt, sondern im Wesentlichen konstant bleibt. Damit kommt es auch nicht mehr zu erhöhtem Laufflächenverschleiß im Bereich der Stossenden oder zu Undichtigkeiten zwischen der Ringlauffläche und der Zylinderwand. Der erfindungsgemäße Kolbenring ist auch einfach herstellbar, insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.The basic idea of the present invention therefore consists in compensating the increased radial pressure resulting from the high heat load of the butt ends on the butt ends by providing sections of a separate material in this area. This material differs from the material used for the ring body by its smaller thermal expansion coefficient. This ensures that the high heat load in the region of the butt ends no longer leads to a widening of the butt ends in the direction of the cylinder wall as before, but that the butt ends remain substantially in their desired position. This substantially avoids the increased point force observed in the prior art in the area of the butt ends, so that the radial pressure in adjacent regions of the piston ring no longer decreases, but remains substantially constant. This also no longer leads to increased wear of the running surface in the area of the butt ends or to leaks between the ring running surface and the cylinder wall. The piston ring according to the invention is also easy to produce, in particular with the method according to the invention.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Form und Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgesehenen Abschnitte liegen im Belieben des Fachmanns, solange die erfindungsgemäße Wirkung erzielt wird. Die Abschnitte können sich bspw. zumindest teilweise über den gesamten Querschnitt jeweils eines Stoßendes des Kolbenrings erstrecken, sie können sich aber auch bspw. nur über einen der Ringinnenfläche zugewandten Teilquerschnitt eines Stoßendes des Kolbenrings erstrecken. Die Abschnitte können bspw. auch beim jeweiligen Stoßende beginnend sich stetig verringernde oder sich stufenförmig verringernde oder aber auch konstante Teilquerschnitte aufweisen. In vorteilhafter Weise können die Abschnitte 10% bis 100% der Abmessung der gesamten Ringbreite einnehmen.Advantageous developments emerge from the subclaims. The shape and configuration of the sections provided according to the invention are at the discretion of the person skilled in the art as long as the effect according to the invention is achieved. The sections can, for example, at least partially extend over the entire cross section of a respective abutment end of the piston ring, but they can also extend, for example, only over one of the ring inner surface facing partial cross section of a butt end of the piston ring. The sections may, for example, also begin at the respective butt end starting steadily decreasing or stepwise decreasing or even constant partial cross-sections. Advantageously, the sections can occupy 10% to 100% of the total ring width dimension.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich die Abschnitte ausgehend vom jeweiligen Stoßende über einen Kreisbogen erstrecken, der einen Winkel von 15 bis 45 Grad einschließt. Eine derartige Größe ist in der Regel ausreichend, um die erfindungsgemäße Wirkung zu erzielen.A further embodiment of the invention provides that the sections, starting from the respective butt end, extend over a circular arc enclosing an angle of 15 to 45 degrees. Such a size is usually sufficient to achieve the effect of the invention.
Als Werkstoffe für die Abschnitte kommen bspw. Chrom, Molybdän, Wolfram, Titan, Hartmetallwerkstoffe oder eine Invar-Legierung in Betracht, während der Ringkörper in der Regel aus Stahl oder Gusseisen hergestellt ist.Chromium, molybdenum, tungsten, titanium, carbide materials or an Invar alloy may be considered as materials for the sections, while the annular body is usually made of steel or cast iron.
Die erfindungsgemäßen Abschnitte können abhängig von den im Einzelfall verwendeten Werkstoffen auf beliebige Weise mit dem Ringkörper verbunden sein, bspw. mittels Plasma- oder HVOF-Spritzen, Laserschweißen, galvanischen Auftrag, Kaltspritzen, Plattieren, Reibschweißen, Kleben, Löten, Gießen oder Verbundgießen.Depending on the materials used in the individual case, the sections according to the invention can be connected in any way with the ring body, for example by means of plasma or HVOF spraying, laser welding, electroplating, cold spraying, plating, friction welding, gluing, soldering, casting or composite casting.
Schließlich kann in an sich bekannter Weise zumindest die Ringlauffläche des erfindungsgemäßen Kolbenrings mit einem Werkstoff hoher Abriebfestigkeit versehen sein. Beispiele hierfür sind Chrom, PVD-Überzüge, HVOF-Schichten oder dergLFinally, in a manner known per se, at least the ring running surface of the piston ring according to the invention can be provided with a material of high abrasion resistance. Examples include chromium, PVD coatings, HVOF coatings or dergL
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in einer schematischen, nicht maßstabsgetreuen Darstellung: Figur 1a ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kolbenrings in einer Draufsicht;An embodiment of the present invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. In a schematic, not to scale representation: 1a shows an embodiment of the piston ring according to the invention in a plan view;
Figur 1 b den Kolbenring gemäß Figur 1a im Schnitt entlang der Linie Ib - Ib in Figur 1a;FIG. 1b shows the piston ring according to FIG. 1a in section along the line Ib-Ib in FIG. 1a;
Figur 1c den Kolbenring in der Darstellung gemäß Figur 1b mit einem Überzug;FIG. 1c shows the piston ring in the illustration according to FIG. 1b with a coating;
Figur 2a ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kolbenrings in einer Draufsicht;Figure 2a shows a further embodiment of the piston ring according to the invention in a plan view;
Figur 2b den Kolbenring gemäß Figur 2a im Schnitt entlang der Linie IIb - IIb in Figur 2aFIG. 2b shows the piston ring according to FIG. 2a in a section along the line IIb-IIb in FIG. 2a
Figur 2c den Kolbenring in der Darstellung gemäß Figur 2b mit einem Überzug;FIG. 2c shows the piston ring in the illustration according to FIG. 2b with a coating;
Figur 3 ein Halbzeug zur Herstellung eines Kolbenrings gemäß Figur 2a in einer Draufsicht.3 shows a semi-finished product for producing a piston ring according to FIG. 2a in a plan view.
Die Figuren 1a und 1b zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbenrings 10 für einen Kolben eines Verbrennungsmotors. Der Kolbenring 10 ist aus Stahl oder Gusseisen hergestellt und weist einen Ringkörper 11 mit in etwa rechteckigen Querschnitt auf. Der Kolbenring 10 weist entlang seiner Außenum- fangsfläche eine Ringlauffläche 12 auf, die den Außendurchmesser des Kolbenrings 10 bestimmt. Der Kolbenring 10 weist ferner eine den Ringinnendurchmesser bestimmende Ringinnenfläche 13 auf. Schließlich weist der Kolbenring 10 einen Ringstoß 14 auf, der von Stoßenden 15, 16 gebildet und begrenzt wird.Figures 1a and 1b show a first embodiment of a piston ring 10 according to the invention for a piston of an internal combustion engine. The piston ring 10 is made of steel or cast iron and has an annular body 11 with an approximately rectangular cross-section. The piston ring 10 has a ring running surface 12 along its outer circumferential surface, which determines the outer diameter of the piston ring 10. The piston ring 10 also has an inner ring surface 13 defining the inner diameter of the ring. Finally, the piston ring 10 has a ring impact 14, which is formed and limited by butt ends 15, 16.
Der Kolbenring 10 ist im Bereich seiner Stoßenden 15, 16 mit Abschnitten 17, 18 versehen, die aus einem Werkstoff hergestellt sind, der einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als der Werkstoff des Ringkörpers 11. Die Abschnitte 17, 18 erstrecken sich im Ausführungsbeispiel über den gesamten Querschnitt der Stoßenden, wie aus den Figuren 1 b und 1c ersichtlich ist. Für einen Ringkörper 11 aus Stahl oder Gusseisen eignen sich als Werkstoff für die Abschnitte bspw. Chrom, Molybdän, Wolfram, Titan, Hartmetallwerkstoffe oder einer Invar-Legierung. Die Abschnitte 17, 18 sind je nach den verwendeten Werkstoffen mittels Plasma- oder HVOF-Spritzen, Laserschweißen, galvanischen Auftrag, Kaltspritzen, Plattieren, Reibschweißen, Kleben, Löten, Gießen oder Verbundgießen mit dem Ringkörper verbunden. Die Abschnitte 17, 18 erstrecken sich im Ausführungsbeispiel über einen Kreisbogen des Kolbenrings 10, der einen Winkel α von 30 Grad einschließt.The piston ring 10 is provided in the region of its butt ends 15, 16 with portions 17, 18, which are made of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the material of the annular body 11. The sections 17, 18 extend in the embodiment over the entire cross section the butt ends, as shown in Figures 1 b and 1c can be seen. For a ring body 11 made of steel or cast iron suitable as a material for the sections, for example, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, hard metal materials or an Invar alloy. The sections 17, 18 are connected to the annular body by plasma or HVOF spraying, laser welding, electroplating, cold spraying, plating, friction welding, gluing, soldering, casting or composite casting, depending on the materials used. The sections 17, 18 extend in the embodiment over an arc of the piston ring 10, which includes an angle α of 30 degrees.
Aus Figur 1c ist ersichtlich, dass der Kolbenring 10 mit einer Beschichtung 19 aus einem Werkstoff mit hoher Abriebfestigkeit versehen ist. Derartige Beschichtungen sowie Verfahren zu ihrer Herstellung sind an sich bekannt.From Figure 1c it can be seen that the piston ring 10 is provided with a coating 19 made of a material with high abrasion resistance. Such coatings and processes for their preparation are known per se.
Die Figuren 2a und 2b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbenrings 20 für einen Kolben eines Verbrennungsmotors. Der Kolbenring 20 ist aus Stahl oder Gusseisen hergestellt und weist einen Ringkörper 21 mit in etwa rechteckigen Querschnitt auf. Der Kolbenring 20 weist entlang seiner Außenum- fangsfläche eine Ringlauffläche 22 auf, die den Außendurchmesser des Kolbenrings 20 bestimmt. Der Kolbenring 20 weist ferner eine den Ringinnendurchmesser bestimmende Ringinnenfläche 23 auf. Schließlich weist der Kolbenring 20 einen Ringstoß 24 auf, der von Stoßenden 25, 26 gebildet und begrenzt wird.Figures 2a and 2b show another embodiment of a piston ring 20 according to the invention for a piston of an internal combustion engine. The piston ring 20 is made of steel or cast iron and has an annular body 21 with an approximately rectangular cross-section. The piston ring 20 has a ring running surface 22 along its outer circumferential surface, which determines the outer diameter of the piston ring 20. The piston ring 20 also has an inner ring surface 23 defining the inner diameter of the ring. Finally, the piston ring 20 has a ring joint 24, which is formed and limited by butt ends 25, 26.
Der Kolbenring 20 ist im Bereich seiner Stoßenden 25, 26 mit Abschnitten 27, 28 versehen, die aus einem Werkstoff hergestellt sind, der einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als der Werkstoff des Ringkörpers 21. Die Abschnitte 27, 28 erstrecken sich im Ausführungsbeispiel jeweils über einen der Ringinnenfläche 23 zugewandten Teilquerschnitt jedes Stoßendes 25, 26 des Kolbenrings 20, wie aus den Figuren 2b und 2c ersichtlich ist. Im Ausführungsbeispiel sind die Abschnitte 27, 28 in etwa keilförmig ausgebildet, d.h. die Abschnitte 27, 28 weisen bei den Stoßenden 25, 26 beginnend sich stetig verringernde Teilquerschnitte auf. Die Abschnitte können selbstverständlich auch mit sich stufenförmig verringernden Teilquerschnitten ausgebildet oder durchgehend einen konstanten Teilquerschnitt aufweisen. Schließlich können die Abschnitte sich am jeweiligen Stoßende über den gesamten Querschnitt erstrecken, ähnlich wie es in Figur 1a dargestellt ist und davon ausgehend sich stetig oder stufenförmig verringernde Teilquerschnitte aufweisen.The piston ring 20 is in the region of its butt ends 25, 26 provided with portions 27, 28 which are made of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the material of the annular body 21. The sections 27, 28 extend in the embodiment in each case via one of Ring inner surface 23 facing partial cross-section of each butt end 25, 26 of the piston ring 20, as shown in Figures 2b and 2c can be seen. In the exemplary embodiment, the sections 27, 28 are approximately wedge-shaped, that is, the sections 27, 28 have at the butt ends 25, 26 continuously decreasing partial cross-sections. Of course, the sections can also be formed with stepwise reducing partial cross sections or have a constant partial cross section throughout. Finally, the sections can be at the respective butt end over the entire Extending cross-section, similar to how it is shown in Figure 1a and starting therefrom have steadily or stepwise decreasing partial cross-sections.
Für einen Ringkörper 21 aus Stahl oder Gusseisen eignen sich als Werkstoff für die Abschnitte bspw. Chrom, Molybdän, Wolfram, Titan, Hartmetallwerkstoffe oder einer Invar-Legierung. Die Abschnitte 27, 28 sind je nach den verwendeten Werkstoffen mittels Plasma- oder HVOF-Spritzen, Laserschweißen, galvanischen Auftrag, Kaltspritzen, Plattieren, Reibschweißen, Kleben, Löten, Gießen oder Verbundgießen mit dem Ringkörper verbunden. Die Abschnitte 27, 28 erstrecken sich im Ausführungsbeispiel über einen Kreisbogen des Kolbenrings 20, der einen Winkel α von 30 Grad einschließt.For a ring body 21 made of steel or cast iron suitable as a material for the sections, for example, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, hard metal materials or an Invar alloy. The sections 27, 28 are connected to the ring body by plasma or HVOF spraying, laser welding, electroplating, cold spraying, plating, friction welding, gluing, soldering, casting or composite casting, depending on the materials used. The sections 27, 28 extend in the embodiment over an arc of the piston ring 20, which includes an angle α of 30 degrees.
Aus Figur 2c ist ersichtlich, dass der Kolbenring 20 an der Lauffläche mit einer Be- schichtung 29 aus einem Werkstoff mit hoher Abriebfestigkeit versehen ist. Derartige Beschichtungen sowie Verfahren zu ihrer Herstellung sind an sich bekannt.It can be seen from FIG. 2c that the piston ring 20 on the running surface is provided with a coating 29 made of a material with high abrasion resistance. Such coatings and processes for their preparation are known per se.
Figur 3 zeigt schematisch ein streifenförmiges Halbzeug 30, wie es in an sich bekannter Weise zur Herstellung von Kolbenringen verwendet wird. Das Halbzeug 30 ist im Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines Kolbenrings 20 gemäß Figur 2a vorgesehen und weist einen Grundkörper 31 auf, der in seinen Endbereichen mit den Abschnitten 27, 28 versehen ist. Figure 3 shows schematically a strip-shaped semifinished product 30, as it is used in a conventional manner for the production of piston rings. The semi-finished product 30 is provided in the embodiment for producing a piston ring 20 according to FIG 2a and has a base body 31 which is provided in its end regions with the sections 27, 28.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kolbenring (10, 20) für einen Kolben eines Verbrennungsmotors mit einem Ringkörper (11 , 21), mit einen Ringstoß (14, 24) bildenden Stoßenden (15, 16; 25, 26) sowie einer den Ringaußendurchmesser bestimmenden Ringlauffläche (12, 22) und einer den Ringinnendurchmesser bestimmenden Ringinnenfläche (13, 23), dadurch gekennzeichnet, dass am Ringkörper (11 , 21) im Bereich jedes Stoßendes (15, 16; 25, 26) jeweils ein Abschnitt (17, 18; 27, 28) aus einem vom Werkstoff des Ringkörpers (11 , 21 ) verschiedenen Werkstoff vorgesehen ist, und dass der Werkstoff der Abschnitte (17, 18; 27, 28) einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als der Werkstoff des Ringkörpers (11 , 21 ).1. Piston ring (10, 20) for a piston of an internal combustion engine with an annular body (11, 21), with a ring joint (14, 24) forming butt ends (15, 16, 25, 26) and a ring outer diameter determining ring tread (12, 22) and a ring inner diameter defining ring inner surface (13, 23), characterized in that on the annular body (11, 21) in the region of each butt end (15, 16, 25, 26) each have a portion (17, 18; 27, 28) from a material of the annular body (11, 21) different material is provided, and that the material of the sections (17, 18, 27, 28) has a lower coefficient of thermal expansion than the material of the annular body (11, 21).
2. Kolbenring nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (17, 18) sich zumindest teilweise über den gesamten Querschnitt eines Stoßendes (15, 16) des Kolbenrings (10) erstrecken.2. Piston ring according to claim 1, characterized in that the portions (17, 18) extend at least partially over the entire cross section of a butt end (15, 16) of the piston ring (10).
3. Kolbenring nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (27, 28) sich jeweils über einen der Ringinnenfläche zugewandten Teilquerschnitt eines Stoßendes (25, 26) des Kolbenrings (20) erstrecken.3. Piston ring according to claim 1, characterized in that the sections (27, 28) each extend over one of the ring inner surface facing partial cross-section of a butt end (25, 26) of the piston ring (20).
4. Kolbenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abschnitt (17, 18; 27, 28) beim Stoßende (15, 16; 25, 26) beginnend sich stetig oder stufenförmig verringernde Teilquerschnitte aufweist.4. Piston ring according to one of the preceding claims, characterized in that each section (17, 18, 27, 28) at the butt end (15, 16, 25, 26) starting from steadily or stepwise decreasing partial cross sections.
5. Kolbenring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abschnitt (17, 18; 27, 28) beim Stoßende (15, 16; 25, 26) beginnend konstante Teilquerschnitte aufweist.5. Piston ring according to one of claims 1 to 3, characterized in that each section (17, 18, 27, 28) at the butt end (15, 16, 25, 26) beginning to have constant partial cross-sections.
6. Kolbenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Abschnitte (17, 18; 27, 28) ausgehend vom jeweiligen Sto- ßende (15, 16; 25, 26) über einen Kreisbogen erstrecken, der einen Winkel (α) von 15 bis 45 Grad einschließt.6. Piston ring according to one of the preceding claims, characterized in that the sections (17, 18, 27, 28), starting from the respective Sto extending (15, 16, 25, 26) over a circular arc, which encloses an angle (α) of 15 to 45 degrees.
7. Kolbenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (17, 18; 27, 28) 10% bis 100% der Abmessung der gesamten Ringbreite einnehmen.7. Piston ring according to one of the preceding claims, characterized in that the sections (17, 18; 27, 28) occupy 10% to 100% of the dimension of the entire ring width.
8. Kolbenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (17, 18; 27, 28) mittels Plasma- oder HVOF-Spritzen, Laserschweißen, galvanischen Auftrag, Kaltspritzen, Plattieren, Reibschweißen, Kleben, Löten, Gießen oder Verbundgießen mit dem Ringkörper (11 , 21 ) verbunden sind.8. Piston ring according to one of the preceding claims, characterized in that the sections (17, 18, 27, 28) by means of plasma or HVOF spraying, laser welding, electroplating, cold spraying, plating, friction welding, gluing, soldering, casting or composite casting with the ring body (11, 21) are connected.
9. Kolbenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff für die Abschnitte (17, 18; 27, 28) Chrom, Molybdän, Wolfram, Titan, Hartmetallwerkstoffe oder einer Invar-Legierung vorgesehen ist.9. Piston ring according to one of the preceding claims, characterized in that as material for the sections (17, 18, 27, 28) chromium, molybdenum, tungsten, titanium, carbide materials or an Invar alloy is provided.
10. Kolbenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (11 , 21) aus Stahl oder Gusseisen hergestellt ist.10. Piston ring according to one of the preceding claims, characterized in that the annular body (11, 21) is made of steel or cast iron.
11. Kolbenring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest seine Ringlauffläche (12, 22) mit einem Werkstoff hoher Abriebfestigkeit versehen ist, wie Chrom, PVD-Überzug, HVOF-Überzug oder dergl..11. Piston ring according to one of the preceding claims, characterized in that at least its ring running surface (12, 22) is provided with a material of high abrasion resistance, such as chromium, PVD coating, HVOF coating or the like ..
12. Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , bei dem der Kolbenring (10, 20) aus einem streifenförmigen Halbzeug (30) rundgebogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der die Abschnitte (17, 18; 27, 28) bildende Werkstoff vor dem Rundbiegen des Kolbenrings (10, 20) auf das streifenförmige Halbzeug (30) aufgebracht wird. 12. A method for producing a piston ring (10, 20) according to one of claims 1 to 11, wherein the piston ring (10, 20) from a strip-shaped semifinished product (30) is bent around, characterized in that the sections (17, 18 27, 28) is applied to the strip-shaped semifinished product (30) before the round bending of the piston ring (10, 20).
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010047836B4 (en) * 2010-10-07 2014-09-04 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Method for producing a piston ring
DE102011076453B4 (en) * 2011-05-25 2013-08-01 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Piston ring with composite coating
DE102012002443A1 (en) * 2012-02-08 2013-08-08 Mahle International Gmbh Piston ring for an internal combustion engine
BR102013019686B1 (en) * 2013-08-01 2020-11-03 Mahle Metal Leve S/A piston ring and its manufacturing process
CN104358621A (en) * 2014-09-30 2015-02-18 仪征亚新科双环活塞环有限公司 Piston ring with variable radial thickness
CN109268166B (en) * 2018-08-23 2020-06-23 贵州吉利发动机有限公司 Piston ring

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4497102A (en) * 1983-07-01 1985-02-05 Nippon Piston Ring Co., Ltd. Process for manufacturing a piston ring
DE3444456C1 (en) * 1984-12-06 1985-12-19 M.A.N.-B & W Diesel GmbH, 8900 Augsburg Slotted piston ring, especially for heavy-oil two-stroke large engines
EP0253069A1 (en) * 1986-04-14 1988-01-20 Friedhelm Stecher Tribologically optimized piston ring
JPH0666371A (en) * 1992-08-19 1994-03-08 Kawasaki Heavy Ind Ltd Engine piston ring
DE10041802C1 (en) * 2000-08-25 2002-02-28 Federal Mogul Burscheid Gmbh Compression piston ring

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1241836A (en) * 1916-04-18 1917-10-02 Louis De F Munger Piston-ring.
GB781957A (en) * 1954-09-01 1957-08-28 Heinz Teves Piston ring for internal combustion engines, compressors or other reciprocating engines
DE19741598A1 (en) * 1997-09-20 1999-03-25 Schaeffler Waelzlager Ohg Sealing ring between rotary and fixed component

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4497102A (en) * 1983-07-01 1985-02-05 Nippon Piston Ring Co., Ltd. Process for manufacturing a piston ring
DE3444456C1 (en) * 1984-12-06 1985-12-19 M.A.N.-B & W Diesel GmbH, 8900 Augsburg Slotted piston ring, especially for heavy-oil two-stroke large engines
EP0253069A1 (en) * 1986-04-14 1988-01-20 Friedhelm Stecher Tribologically optimized piston ring
JPH0666371A (en) * 1992-08-19 1994-03-08 Kawasaki Heavy Ind Ltd Engine piston ring
DE10041802C1 (en) * 2000-08-25 2002-02-28 Federal Mogul Burscheid Gmbh Compression piston ring

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