油膜在氣缸壁的那部分的效率。
[0040]發(fā)生這是因為活塞圈作為橋的操作用于傳遞活塞和氣缸套之間的熱，熱從活塞圈通過翼片或者通過傳遞通過存在于通道中的水而被散失，其結(jié)果是熱(因而溫度)在圈的內(nèi)部部分最大，使得內(nèi)部部分膨脹多于外部部分。熱具有的效應(yīng)是活塞圈膨脹，并且該膨脹越大，熱梯度越大。圈的膨脹引起接觸氣缸壁的其自由端部(末端)施加的徑向壓力過度增加，從而不期望地增加在這些位置處圈的磨損率。[0041 ]在自由端部處的磨損對圈的性能具有的有害效應(yīng)為關(guān)于密封燃燒室和/或控制油膜，有必要設(shè)計維持磨損在可接受水平的技術(shù)。在該方案中，與本發(fā)明相反，大多數(shù)可替換方案使用舊的范式，在舊的范式中部分的材料被更改，使得熱膨脹值保持在期望參數(shù)內(nèi)。
[0042]從根據(jù)標準SAE831283測試的性能間接證明了該問題，在該標準中在末端區(qū)域不接觸(創(chuàng)建了間隙-末端徑向間隙)的任何圈承受不同的熱梯度。熱梯度越大，間隙越小，這能夠從圖3和圖4的比較檢查看到。
[0043]圖5圖示出的圖示出了當溫度梯度增加時在測試中間隙相當大的降低。
[0044]圖6示出了，對應(yīng)于對活塞圈沿著其外周的徑向接觸壓力的值，溫度梯度的效應(yīng)的模擬的圖。在該圖中，其中圈(末端)的自由端部被認為是0°測量，能夠清楚地看到的是，當熱梯度為0°C時在間隙(0°)區(qū)域中接觸力的值為零，當梯度增加至20°C、30°C或者當梯度被維持在40°C時接觸力的值相當大地增加。
[0045]在方案中圖8至圖10示出了在每個熱梯度的圈的主體內(nèi)圖6中的圖的值。比較地審查附圖，將清楚地看到，隨著熱梯度的增加，在間隙位置A(0°)處施加至圈的外表面上的壓力的增加。
[0046]由于該情形是煩人的以及不可避免的，因此申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)新的設(shè)計以及設(shè)計范式來解決該問題。不是改變末端區(qū)域的涂層或者改變沿著圈的主體的基本材料以降低末端附近的壓力，申請人已經(jīng)設(shè)計了下述完全新的、創(chuàng)造性的以及有效的方案。
[0047]實質(zhì)上，根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)設(shè)計的活塞圈1被使用于內(nèi)燃機或者壓縮機的活塞中的凹槽(未圖示)并且圖示于圖2的位置，活塞圈1包括面向凹槽的內(nèi)表面2、大致面向燃燒室以及大致與內(nèi)表面2成直角的上表面3以及是大致對置于上表面3的下表面4。
[0048]此外，關(guān)于其幾何學(xué)描述，圈1具有大致環(huán)形形狀并且限定兩個自由端部之間的間隙A，每個自由端部限定了相應(yīng)的橫向終端表面S，如圖11圖示的。
[0049]優(yōu)選地，圈1是壓縮圈(或者在第一凹槽中的圈)并且還包括外表面5，外表面5大致對置于內(nèi)表面2并且面向氣缸襯套。在大多數(shù)應(yīng)用中外表面5接收抗磨耗保護涂層，假設(shè)接觸襯套百萬周期后其將磨損。
[0050]顯而易見地，圈1可以具有其他構(gòu)造，諸如具有在第二凹槽中的圈、活塞壓縮機或者任何其他構(gòu)造中的圈。
[0051]在圈A中間隙的區(qū)域中，每個自由端部限定了提到的終端橫向表面S，實質(zhì)上終端橫向表面S對應(yīng)于部分的橫向截面的輪廓。
[0052]無論其特定構(gòu)造是什么，以及無論用于制造其的基本材料是什么，根據(jù)本發(fā)明圈1的實質(zhì)特性是這樣的事實:鄰近其自由端部(末端)的區(qū)域的至少部分表面設(shè)置有熱絕緣層P的層。對其進行更詳細地描述，熱絕緣涂層P的層設(shè)置在內(nèi)表面和/或上表面和/或下表面
2、3、4的至少部分表面面積中。
[0053]此外，不管其特定構(gòu)造，以及無論用于制造其的基本材料是什么，根據(jù)本發(fā)明圈1的可選特性是，熱絕緣涂層P的層設(shè)置在至少一個終端橫向表面sl。
[0054]可以存在變型的非限制構(gòu)造，在該構(gòu)造中，熱絕緣涂層P的層設(shè)置在內(nèi)表面2的至少部分表面上，設(shè)置在內(nèi)表面2的至少部分表面上以及上表面3的至少部分表面上，或者僅設(shè)置在至少一個終端橫向表面S上，以及這三個可能性的其他可能的組合。
[0055]涂層P的主要特性是其是隔熱的，以防止源自于因空氣燃料混合物的爆炸引起的燃燒氣體的熱引起圈的高熱梯度，從而導(dǎo)致施加在圈的外表面上的壓力在間隙的位置增加至引起圈的那部分更加速磨損的程度。
[0056]優(yōu)選但不是限制性的，涂層P包括的材料通常公知為YSZ或者釔穩(wěn)定的氧化鋯。YSZ是基于氧化鋯的陶瓷，在該應(yīng)用中氧化鋯提供良好性能，其中通過添加氧化釔(γ203，公知為氧化釔)氧化鋯的晶體結(jié)構(gòu)(Zr02，公知為氧化鋯)在周圍環(huán)境溫度保持穩(wěn)定。
[0057]可替換地但不以任何限制性方式，必須使用必要的或者期望的其他陶瓷材料，諸如與鈣、鎂、鈰、鉿或者鋁穩(wěn)定的氧化鋯?？商鎿Q地，局部穩(wěn)定的氧化鋯被本領(lǐng)域技術(shù)人員公知為PSZ(局部穩(wěn)定氧化鋯)，或者可以使用甚至其他類型的材料(可以是或者不是聚合物)，所有這些都包括在附隨的權(quán)利要求保護的范圍內(nèi)。
[0058]不管其具體成分，涂層P可以依靠任何方法而被應(yīng)用，諸如用于應(yīng)用于任何涂層的方法，呈涂料形式或者任何其他形式。
[0059]涂層P可以應(yīng)用至內(nèi)表面2的一部分(或者所有)以防止來自燃燒氣體的任何熱的傳遞，可以應(yīng)用至上表面3的一部分以為了相同目的，在活塞中的凹槽具有的溫度高于圈的溫度的情形下，可以應(yīng)用至下表面4的一部分。
[0060]應(yīng)用涂層P至內(nèi)表面2和/或上表面3和/或下表面4和/或終端橫向表面S將反射存在于那里的熱，從而防止熱被圈的主體吸收，在鄰近圈的自由端部(末端)的區(qū)域中這尤其重要。以該方式熱梯度降低，結(jié)果，在間隙的位置，不存在施加至圈的外表面上的壓力的不期望增加。
[0061]當應(yīng)用時，涂層P被應(yīng)用至內(nèi)表面2以降低來自于空氣燃料混合物的熱氣體的熱傳遞至活塞圈。當涂層P被用于上表面3時能夠?qū)崿F(xiàn)相同目的，上表面3面向燃燒室因此至少部分地接觸熱氣體。
[0062]最終，在活塞中的凹槽具有的溫度高于圈的溫度的情形下，涂層P可以應(yīng)用至下表面4，因此熱絕緣對降低圈中的溫度梯度是有用的。
[0063]通過根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的活塞圈1，幾乎不存在任何降低剝落的現(xiàn)象，但是由于降低了圈的溫度所以降低了磨損，圈溫度的降低還起作用于降低活塞凹槽的磨損。除此之外，還降低了氣缸壁的磨損以及降低了潤滑油的作業(yè)溫度，從而降低其惡化率。
[0064]本發(fā)明還是新穎的以及吸引之處在于，用于制造該活塞圈1的方法，該方法包括應(yīng)用熱絕緣涂層P至圈的內(nèi)表面和/或上表面和/或下表面2、3、4的至少一部分表面的階段。
[0065]優(yōu)選地或者可能的，方法還包括應(yīng)用熱絕緣涂層P至一個終端橫向表面S的至少一部分表面的階段。
[0066]現(xiàn)在已經(jīng)描述了優(yōu)選實施例，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的范圍覆蓋了其他可能的變型，僅限于包括可能等同結(jié)構(gòu)的附隨權(quán)利要求的內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1.一種活塞圈，其用于使用在內(nèi)燃機或者壓縮機的活塞中，所述活塞圈具有大致環(huán)形形狀，所述環(huán)形形狀限定了面向凹槽的內(nèi)表面(2)、面向所述燃燒室以及大致與所述內(nèi)表面(2)成直角的上表面(3)以及大致對置于第二表面(3)的下表面(4)，所述圈的特征在于，熱絕緣涂層(P)至少設(shè)置在所述內(nèi)表面、所述上表面或者所述下表面(2、3、4)的一部分上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞圈，其特征在于，形成間隙(A)，從而創(chuàng)建兩個自由端部，每個所述自由端部限定相應(yīng)的終端橫向表面(S)，所述熱絕緣涂層(P)的層至少設(shè)置在一個所述終端橫向表面(S)的一部分表面上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的活塞圈，其特征在于，所述熱絕緣涂層(P)的層是陶瓷涂層。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的活塞圈，其特征在于，所述熱絕緣涂層(P)的層是包括穩(wěn)定氧化鋯的陶瓷涂層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的活塞圈，其特征在于，所述熱絕緣涂層(P)的層是陶瓷YSZ涂層。6.—種用于制造權(quán)利要求1至5限定的活塞圈的方法，其特征在于，所述方法包括應(yīng)用熱絕緣涂層(P)至所述圈的內(nèi)表面、上表面或者下表面(2、3、4)的至少一部分表面上的階段。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括應(yīng)用熱絕緣涂層(P)至所述圈的一個所述終端橫向表面(S)的至少一部分表面上的額外階段。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種活塞圈，其用于使用在內(nèi)燃機或者壓縮機的活塞中，所述活塞圈具有大致環(huán)形形狀，所述環(huán)形形狀限定了面向凹槽的內(nèi)表面(2)、面向燃燒室以及大致與內(nèi)表面(2)成直角的上表面(3)以及大致對置于第二表面(3)的下表面(4)，絕熱涂層(P)至少設(shè)置在內(nèi)表面、上表面或者下表面(2、3、4)的一部分上。
【IPC分類】F16J9/14, F16J9/26
【公開號】CN105452736
【申請?zhí)枴緾N201480045448
【發(fā)明人】安東尼奧·愛德華多·梅雷萊斯·托馬尼克, 丹尼爾·洛佩斯
【申請人】馬勒金屬立夫有限公司, 馬勒國際有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年7月31日
【公告號】DE112014003548T5, US20160169387, WO2015015283A2, WO2015015283A3