專利名稱：活塞環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及活塞環(huán)，更具體地說，涉及一種壓縮活塞環(huán)。
背景技術(shù)：
活塞環(huán)特別是內(nèi)燃機中壓縮活塞環(huán)的運行表面，由于熱和機械沖擊，在環(huán)連接端， 經(jīng)受特別的壓力。由此在該位置將特別地導(dǎo)致過度磨損及可能的熱負載和隨后的腐蝕。因此，對于活塞環(huán)特別是壓縮活塞環(huán)的使用周期，該連接區(qū)域是最必要的薄弱點之一。提供具有硬質(zhì)涂層的活塞環(huán)是所熟知的。然而，通常這不能防止在環(huán)連接端區(qū)域中的偏心現(xiàn)象(partial phenomenon) 0可優(yōu)化徑向壓力分布，以此可減小連接壓力從而緩解連接區(qū)域。徑向截面薄弱區(qū)域的引入，優(yōu)選的在第一和第四象限中，可使得特別的壓力緩解。然而，所有的方法未完全改進連接負載現(xiàn)象，特別是在具有軸向低高度(low height) 的活塞環(huán)的例子中。US1278015公開了一種活塞環(huán)，其實施為在連接區(qū)域較薄。在活塞環(huán)的運行表面使用錫進行涂敷，該錫層可實施為在連接區(qū)域比剩余的圓周區(qū)域薄。根據(jù)JP00120866A所熟知的活塞環(huán)，其包括運行表面、上部和下部側(cè)面區(qū)域及內(nèi)圓周面區(qū)域。在具有截面薄弱區(qū)域的連接端的區(qū)域中設(shè)置內(nèi)圓周表面區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于降低過度的連接磨損，特別在軸向構(gòu)造為具有低高度的活塞環(huán)的例子中，以提供潤滑改進的運行表面形貌，從而以該方式實現(xiàn)活塞環(huán)改進的使用周期。通過一種活塞環(huán)特別是壓縮活塞環(huán)實現(xiàn)本發(fā)明的目的，其包括運行表面、上部和下部側(cè)面區(qū)域、內(nèi)圓周表面和連接部；其中，在整個圓周，活塞環(huán)的壁厚均相等且至少在運行表面上設(shè)置有單一的PVD或CVD層，以便在靠近連接部的圓周區(qū)域中比在運行表面的剩余圓周區(qū)域中，運行表面層的層厚比運行表面的剩余圓周區(qū)域中的層厚更薄?？蓮膹膶贆?quán)利要求中得到本發(fā)明的目的的有利改進。通過本發(fā)明的目的可在靠近連接部的高負載區(qū)域中比活塞環(huán)特別是軸向構(gòu)造為具有低高度的壓縮活塞環(huán)的剩余圓周區(qū)域中，可導(dǎo)致不同的表面質(zhì)量。連接部中的粗糙度為0. 8 1. 2 μ m，同時在磨平狀態(tài)(lapped state)時，剩余的運行表面的粗糙度< 0. 08 μ m。因為層厚減少的靠近連接部的活塞環(huán)的圓周區(qū)域不受活塞環(huán)的圓周區(qū)域的處理的影響，該靠近連接部的圓周區(qū)域比剩余的圓周表面更粗糙。通過這種方法，在靠近連接部的區(qū)域中，可實現(xiàn)更佳的油存儲?？上胂蟮?，為實現(xiàn)不同的表面質(zhì)量，在靠近連接部的圓周區(qū)域中和活塞環(huán)的剩余區(qū)域中，使用不同的磨蝕方法(abrasion method)，從而以目標方式生成不同的運行表面形貌。在該例子中，研磨(lapping)表示為磨蝕方法。根據(jù)本發(fā)明的進一步概念并通過起始于各自連接邊緣且包括<20°的圓周角，特別是<10°的圓周角的部分，定義靠近連接部的各自區(qū)域。涂覆在活塞環(huán)上的運行表面的實行以便在靠近連接部的區(qū)域中，可保持該表面，甚至在引擎操作中的典型的安裝過程后，且不會由于已有的燃燒條件，經(jīng)受磨平 (smoothing)0類似于現(xiàn)有技術(shù)，在涂覆之前，降低靠近連接部的活塞環(huán)的圓周區(qū)域的特別應(yīng)用是可取的。熟知的010(^、(^訊、多層、0^、11、或別的基于硬質(zhì)材料的層可用作PVD層。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1是依據(jù)本發(fā)明的活塞環(huán)的俯視圖；圖2是靠近圖1所示的活塞環(huán)連接的一個端部區(qū)域的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式圖1示出依據(jù)本發(fā)明的活塞環(huán)1，在該例子中其形成為壓縮活塞環(huán)。該活塞環(huán)1包括外運行表面2、內(nèi)圓周表面3、及上部和下部側(cè)面區(qū)域4。另外，該活塞環(huán)1具有連接部5。 活塞環(huán)1的壁厚D實施為在整個圓周長度內(nèi)，基本相等。在該例子中，運行表面2具有PVD 層6，例如CrN層。從圖1可以得出，在每個例子中，靠近連接部的圓周區(qū)域7、8形成于連接部5的區(qū)域中，在該例子中，其起始于各自的連接邊緣9、10并延伸至10°的圓周角a。層厚s實施為在靠近連接部的各自區(qū)域7、8外相等。在該例子中可設(shè)置為30 μ m。相比較，在該例子中可將靠近連接部的區(qū)域7、8中的壁厚s'減少8 μ m，即壁厚為 22 μ m。這些值為設(shè)置值并可根據(jù)各個使用例子，進行不同設(shè)置。在涂敷運行表面2后，通過例如研磨對層s進行圓周處理(peripheralprocessing)。因為層S'比層s小，在靠近連接部的區(qū)域7、8中，在圓周處理過程中，不會產(chǎn)生材料磨損。因此，通過這種方式，靠近連接部的區(qū)域7、8外與靠近連接部的各自區(qū)域7、8中相比，將生成不同的表面質(zhì)量。在該例子中，將不對具有材料厚度s'的CrN涂層作進一步的表面處理，以便其保持涂敷狀態(tài)。因此，與剩余的圓周表面相比，在該位置提供更好的粗糙度。同樣，對于該例子進行如下設(shè)置 在各自的連接區(qū)域中0. 9 μ m。剩余研磨運行表面區(qū)域的粗糙度< 0. 05 μ m。通過在靠近連接部的區(qū)域7、8中增加粗糙度，可實現(xiàn)更佳的油存儲能力。圖2示出靠近連接部的端區(qū)域7的部分結(jié)構(gòu)示意圖?？煽闯鐾膺\行表面2、內(nèi)圓周表面3和上部側(cè)面區(qū)域4。進一步地，可看出不同的層厚度s和s'。對于活塞環(huán)1的均勻壁厚D，層厚s'在靠近連接部的區(qū)域7中具有一些凹陷，并因此不會經(jīng)受隨后的運行表面 2的圓周處理。在此，通過凹槽11形成層厚s變換成層厚s'。
權(quán)利要求
1.一種活塞環(huán)，特別是壓縮活塞環(huán)，其特征在于，包括運行表面O)、上部和下部側(cè)面區(qū)域G)、內(nèi)圓周表面(3)和連接部(5)；其中，在整個圓周，活塞環(huán)(1)的壁厚(D)均相等且至少在運行表面( 上設(shè)置有單一的PVD或CVD層(6)，以便在靠近連接部的且起始于連接部(5)的各自的連接邊緣(9、10)及延伸至圓周角(α) <20°的圓周區(qū)域(7、8)中比在運行表面( 的剩余圓周區(qū)域中，運行表面層(6)具有更佳的粗糙度，及其層厚(s') 比運行表面⑵的剩余圓周區(qū)域中的層厚(s)更薄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于，層厚(s)為20 50μ m且在靠近連接部的區(qū)域(7、8)減少1 10 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的活塞環(huán)，其特征在于，通過設(shè)置凹槽(11)，在靠近連接部的各自的區(qū)域(7、8)中，將壁厚(s)變換成壁厚(s')。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一所述的活塞環(huán)，其特征在于，層厚減少的圓周區(qū)域(7、8)的粗糙度的范圍為0.8 1.2 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的活塞環(huán)，其特征在于，層厚減少的圓周區(qū)域(7、8)外的粗糙度< 0. 08 μ m。
6.一種制造活塞環(huán)的方法，其特征在于，包括以下步驟提供一活塞環(huán)，特別是壓縮活塞環(huán)，其包括運行表面O)、上部和下部側(cè)面區(qū)域、內(nèi)圓周表面C3)和連接部(5)；其中，在整個圓周，活塞環(huán)(1)的壁厚(D)均相等；使用單一的PVD或CVD層(6)，涂敷至少運行表面( ，以便在靠近連接部的且起始于連接部(5)的各自的連接邊緣(9、10)及延伸至圓周角(α) <20°的圓周區(qū)域(7、8)中比在運行表面( 的剩余圓周區(qū)域中，運行表面層(6)具有更佳的粗糙度，及其層厚(s') 比運行表面O)的剩余圓周區(qū)域中的層厚(s)更薄；及對運行表面( 進行圓周處理，以便在剩余的圓周區(qū)域中比靠近連接部的圓周區(qū)域 (7,8)中，運行表面層(6)具有較小的粗糙度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，不同層厚的比例(s s')為以便在涂敷之后的運行表面( 或運行表面層(6)的圓周處理過程中，靠近連接部的活塞環(huán)(1)的各自區(qū)域(7、8)不經(jīng)受圓周處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，在運行表面( 或運行表面層(6)的處理過程中，減少壁厚的圓周區(qū)域(7、8)保持涂敷狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6 8任一所述的方法，其特征在于，圓周處理包括研磨。
10.根據(jù)權(quán)利要求6 9任一所述的方法，其特征在于，圓周處理一方面在靠近連接部的圓周區(qū)域(7、8)中且另一方面在剩余的圓周區(qū)域中的操作方法，使用不同的材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種活塞環(huán)，其包括運行表面、上部和下部側(cè)面區(qū)域、內(nèi)圓周表面和連接部；其中，在整個圓周，活塞環(huán)的壁厚均相等且至少在運行表面上設(shè)置有單一的PVD或CVD層，以便在靠近連接部的圓周區(qū)域中比在運行表面的剩余圓周區(qū)域中，運行表面層的層厚比運行表面的剩余圓周區(qū)域中的層厚更薄。
文檔編號F16J9/26GK102575768SQ201080042794
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者克里斯蒂安·赫伯斯特-德德里希斯, 塞巴斯蒂安·布萊辛斯基, 彼得-克勞斯·埃塞爾, 拉爾夫·拉姆斯 申請人:聯(lián)邦摩高布爾沙伊德公司