Kolbenring für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft einen Kolbenring
für Brennkraftmaschinen mit einer verschleißfesten Laufflächenschicht aus Chrom
und einer weiteren, das Einlaufen fördernden Laufflächenschicht.Piston ring for internal combustion engines The invention relates to a piston ring
for internal combustion engines with a wear-resistant running surface layer made of chrome
and another tread layer that promotes running-in.
Bekanntlich sind lichtspaltundichte Kolbenringe nachteilig, da die
abzudichtenden Gase zwischen den Ringen und der Zylinderwand durchtreten können
und zum Ausglühen einzelner Ringteile führen. Letzteres ist besonders für verchromte
Kolbenringe von Nachteil, weil die Chromschicht ihre Verschleißfestigkeit verliert.
Da sich im Gebrauch gezeigt hat, daß nur der oberste, d. h. der dem Brennraum benachbarte
Kolbenring an seiner Lauffläche verchromt sein soll, ist darauf zu achten, daß er
möglichst bald voll zum Tragen kommt, um die vorhin genannten Nachteile des Gasdurchtritts
zu vermeiden. Es wurde daher auch bereits durch einen verhältnismäßig weichen überzug
auf die Chromschicht versucht, die anfänglichen Einlaufschwierigkeiten zu überbrücken.
Unabhängig davon, daß das Aufbringen einer derartigen Schicht, z. B. aus Kupfer,
besondere Schwierigkeiten bereitet, blieb der gewünschte Erfolg .aus, da die Schichten
zu dünn aufgetragen wurden und bald verbraucht waren, ohne den Einlauf der Chromschicht
beschleunigt zu haben.It is known that piston rings which are not leak-proof are disadvantageous because the
gases to be sealed can pass between the rings and the cylinder wall
and lead to the annealing of individual ring parts. The latter is especially for chrome plated
Piston rings are disadvantageous because the chrome layer loses its resistance to wear.
Since it has been shown in use that only the uppermost, i.e. H. the one adjacent to the combustion chamber
If the piston ring is to be chrome-plated on its running surface, make sure that it
as soon as possible comes to full effect to the aforementioned disadvantages of gas penetration
to avoid. It was therefore already covered by a relatively soft coating
on the chrome layer tries to bridge the initial run-in difficulties.
Regardless of the fact that the application of such a layer, e.g. B. made of copper,
causes particular difficulties, the desired success was not achieved because the layers
were applied too thinly and were soon used up without the running-in of the chrome layer
to have accelerated.
Weiterhin ist es bekannt, auf die Chromschicht eines Kolbenringes
ein in einer Trägerschicht gelagertes Schleifmittel aufzutragen. Letzteres sollte
ein Abreiben der Chromschichtknospen beschleunigen, um damit ein schnelles Tragen
der Lauffläche zu erreichen. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß Schleifmittelkörnchen
in den Kurbelwellenraum der Brennkraftmaschine und über den Schmiermittelkreislauf
in die Lagerstellen gelangen und zu einem unerwünscht schnellen Verschleiß der Lager
beitragen.It is also known to apply to the chrome layer of a piston ring
to apply an abrasive stored in a carrier layer. The latter should
A rubbing off of the chrome layer buds accelerate, so that a quick wearing
to reach the tread. However, there is a risk that abrasive grains
into the crankshaft space of the internal combustion engine and via the lubricant circuit
get into the bearings and to an undesirably rapid wear of the bearings
contribute.
Bei einer anderen bekannten Kolbenringausführung ist die Lauffläche
nur auf einem Teil der axialen Ringhöhe mit einer Chromschicht versehen, wobei der
verbleibende Teil aus dem schneller verschleißenden Grundwerkstoff des Ringes, z.
B. aus Grauguß, erhalten bleibt.In another known piston ring design, the running surface is
provided with a chrome layer only on part of the axial ring height, the
remaining part of the faster-wearing base material of the ring, e.g.
B. made of gray cast iron is retained.
Schließlich hat man bei verchromten Kolbenringen für schlitzgesteuerte
Zweitaktbrennkraftmaschinen die Chromschicht im Bereich der Ringenden durch eine
entsprechende Wärmebehandlung weichgemacht. Durch die Verminderung der Chromschichthärte
über die gesamte axiale Ringhöhe wurde die Radialspannung der Ringenden im Bereich
von 25 bis 65° beiderseits des Ringstoßes herabgesetzt und damit die Gefahr des
Ringbrechens durch Hereinspringen der Ringenden in die Spülschlitze des Zylinders
bzw. eine Beschädigung der Spülschlitzkanten verhindert. Aufgabe der Erfindung ist
es, das Einlaufverhalten verchromter Kolbenringe derart zu verbessern bzw. zu beschleunigen,
daß nach einer vergleichsweise kurzen Betriebszeit bereits eine schmale Zone der
verchromten Lauffläche auf dem gesamten Ringumfang zum Tragen kommt.After all, when it comes to chrome-plated piston rings, one has slot-controlled piston rings
Two-stroke internal combustion engines replace the chrome layer in the area of the ring ends with a
corresponding heat treatment plasticized. By reducing the hardness of the chrome layer
Over the entire axial ring height, the radial tension of the ring ends was in the area
from 25 to 65 ° on both sides of the ring joint and thus the risk of
Ring breaking by jumping into the ring ends into the rinsing slots of the cylinder
or damage to the flushing slot edges is prevented. The object of the invention is
to improve or accelerate the running-in behavior of chrome-plated piston rings in such a way that
that after a comparatively short operating time already a narrow zone of the
chrome-plated running surface on the entire circumference of the ring comes into play.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die nur über
einen geringen Umfang der axialen Ringhöhe sich erstreckenden, das Einlaufen fördernde
Laufflächenschicht aus der vorhandenen, verschleißfesten Laufflächenschicht aus
Chrom durch an sich bekanntes Weichmachen derselben gebildet ist. Die das Einlaufen
fördernde Laufflächenschicht kann dabei aus einer Anzahl einzelner Stellen bestehen,
die auf dem Ringumfang verteilt angeordnet sind. Denkbar ist es aber auch, daß die
das Einlaufen fördernde Laufflächenschicht aus einem durchgehenden, über den gesamten
Ringumfang verlaufenden Streifen besteht. Vorzugsweise ist die Laufflächenschicht
aus Chrom nur im Bereich ihrer Oberfläche weichgemacht, um nach dem Einlaufen des
Kolbenringes eine über die axiale Ringhöhe gleichmäßig harte und dem weiteren Verschleiß
entgegenwirkende Laufflächenschicht zu erhalten.This object is achieved in that the only over
a small amount of the axial ring height extending, the running-in promoting
Tread layer from the existing, wear-resistant tread layer
Chromium is formed by plasticizing the same known per se. The breaking in
promotional running surface layer can consist of a number of individual points,
which are arranged distributed on the circumference of the ring. But it is also conceivable that the
the running-in promoting tread layer made of a continuous, over the entire
The circumference of the ring is made of strips. Preferably the tread layer is
made of chromium only softened in the area of its surface to be removed after the
Piston ring is evenly hard over the axial ring height and is subject to further wear
to obtain counteracting tread layer.
Der Umfang des Weichmachens soll in einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung in Abhängigkeit von der dem Ringkörper eigenen jeweiligen Radialspannung
vorgesehen sein, d. h. an den Stellen geringerer Radialpressung zwischen Kolbenring
und Zylinder ist die das Einlaufen fördernde Laufflächenschicht breiter ausgeführt,
bzw. es liegen die weichgemachten Stellen dichter nebeneinander als an den Stellen
hoher Radialpressung. Die verbleibenden harten Chromstege, die von Beginn des Betriebes
mit der Zylinderwand in Berührung stehen, sind dann einer gleich großen Flächenpressung
unterworfen.The extent of the softening is intended in a further embodiment of the
Invention as a function of the respective radial tension inherent in the ring body
be provided, d. H. at the points of lower radial pressure between the piston ring
and cylinder, the running surface layer that promotes running-in is made wider,
or the softened points are closer to one another than at the points
high radial pressure. The remaining hard chrome bars from the start of operation
are in contact with the cylinder wall, are then an equal surface pressure
subject.
Die Zeichnung stellt einige Ausführungsbeispiele dar. Es zeigt F i
g. 1 einen Kolbenring nach der Erfindung in Schrägansicht,
F i g.
2 bis 4 Teilquerschnitt von Kolbenringen nach der Erfindung.The drawing shows some exemplary embodiments. It shows F i
G. 1 a piston ring according to the invention in an oblique view,
F i g.
2 to 4 partial cross-sections of piston rings according to the invention.
In den Abbildungen ist der Kolbenring mit 1 bezeichnet. Er besteht
aus dem gußeisernen Grundkörper 2 - und der verschleißfesten Laufflächenschicht
3 aus Chrom, welche auf die Lauffläche des Kolbenringes 1 elektrolytisch aufgebracht
ist. Die Kolbenringe 1 nach den F i g. 1 und 2 weisen eine Anzahl mittels eines
Schweißbrenners weichgemachter Stellen 4 in der Laufflächenschicht 3 -aus Chrom
auf. Dagegen sind bei den Kolbenringen 1 nach F i g. 3 und 4 schmale, über den Ringumfang
durchlaufende Streifen 5 einer weichen Laufflächenschicht 3 aus Chrom vorhanden.The piston ring is denoted by 1 in the figures. He exists
from the cast iron base body 2 - and the wear-resistant running surface layer
3 made of chrome, which is applied electrolytically to the running surface of the piston ring 1
is. The piston rings 1 according to FIGS. 1 and 2 indicate a number by means of a
Welding torch plasticized points 4 in the tread layer 3 - made of chrome
on. In contrast, the piston rings 1 according to FIG. 3 and 4 narrow, over the circumference of the ring
continuous strips 5 of a soft tread layer 3 made of chrome are present.
Durch die vorliegende Erfindung wird erreicht, daß die an sich harte
und verschleißfeste Laufflächenschicht 3 aus Chrom im Bereich der weichgemachten
Stellen 4 bzw. des weichgemachten Streifens 5 zunächst schneller abgerieben wird
und sich verhältnismäßig schnell der Zylinderwandung anpaßt. Erst dann wird die
volle Dichtwirkung eines lichtspaltdichten Kolbenringes erreicht. Nach dem Abrieb
der weichen Laufflächenschichtkommt die gesamte harte Laufflächenschicht 3 aus Chrom
zum Tragen, so daß der Verschleiß im weiteren Betrieb nur sehr langsam fortschreitet.The present invention achieves that the inherently hard
and wear-resistant tread layer 3 made of chrome in the area of the plasticized
Place 4 or the plasticized strip 5 is initially rubbed off faster
and adapts to the cylinder wall relatively quickly. Only then will the
full sealing effect of a light-gap-tight piston ring is achieved. After the abrasion
of the soft tread layer comes the entire hard tread layer 3 made of chrome
to wear, so that the wear progresses only very slowly in further operation.