Компрессионное поршневое кольцо

Изобретение относится к компрессионному поршневому кольцу. Кольцо имеет рабочую поверхность, внутреннюю периферийную поверхность, а также проходящие между ними верхнюю и нижнюю боковые поверхности, причем в зоне нижней боковой поверхности со стороны рабочей поверхности выполнена небольшая конусность < 30' осевой высотой 10-30% по отношению ко всей высоте рабочей поверхности, которая переходит в проходящую в направлении верхней боковой поверхности конусность, составляющую 90-200', и причем на всей рабочей поверхности осаждено тонкое износостойкое покрытие толщиной от 0,1 до < 20 мкм, в частности 4-6 мкм. Изобретение повышает надежность компрессионного поршневого кольца. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к компрессионному поршневому кольцу.

В ЕР 2206909 А1 раскрыт поршневой узел для двигателей внутреннего сгорания, включающий в себя первое и второе компрессионные кольца, причем второе компрессионное кольцо имеет со стороны зазора насечку. Рабочая поверхность может быть выполнена при этом конической.

Из ЕР 1413806 А1 известно стальное поршневое кольцо, имеющее рабочую поверхность другого геометрического контура, внутреннюю периферийную поверхность, верхнюю и нижнюю боковые поверхности. Выполненная скругленной зона перехода рабочей поверхности в нижнюю боковую поверхность снабжается выемкой приблизительно квадратного или скругленного контура.

Общеизвестно, что у хромированных поршневых колец предусматриваются верхние и нижние кромки на рабочих поверхностях или скругления, благодаря которым можно избежать сколов износостойких покрытий.

В основе изобретения лежит задача создания компрессионного поршневого кольца, которое имело бы задаваемую геометрию рабочей поверхности, причем независимо от нанесенного износостойкого покрытия не должны возникать сколы в зонах перехода рабочей поверхности в боковые поверхности. Выполнение кромок на рабочих поверхностях должно быть при этом излишним.

Эта задача решена посредством компрессионного поршневого кольца, имеющего рабочую поверхность, внутреннюю периферийную поверхность, а также проходящие между ними верхнюю и нижнюю боковые поверхности, причем в зоне нижней боковой поверхности со стороны рабочей поверхности выполнена небольшая конусность < 30' осевой высотой 10-30% по отношению ко всей высоте рабочей поверхности, которая переходит в проходящую в направлении верхней боковой поверхности конусность, составляющую 90-200', и причем на всей рабочей поверхности осаждено тонкое износостойкое покрытие толщиной от 0,1 до < 20 мкм, в частности от 4 до 6 мкм.

Предпочтительные варианты осуществления объекта изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы.

В то время как конусность имеет угол β 90-200', небольшая конусность имеет угол α ≤ 20'. Небольшая конусность проходит предпочтительно по осевой высоте 10-30% от всей рабочей поверхности компрессионного поршневого кольца.

Толщина износостойкого (тонкого) покрытия составляет, согласно другой идее изобретения, от 0,1 до < 20 мкм. Предпочтительные толщины покрытия лежат в диапазоне 4-6 мкм.

У износостойких покрытий помимо хромовых покрытий могут применяться также покрытия, нанесенные химическим осаждением из паровой фазы, физическим осаждением из паровой фазы, и/или алмазоподобные покрытия. Все видам покрытий присуще то, что они могут наноситься по тонкопленочной технологии.

Выполненная на рабочей поверхности небольшая конусность в зоне нижней боковой поверхности служит для улучшения характера световой щели.

Рабочая поверхность компрессионного поршневого кольца должна быть снабжена предпочтительно хромовым покрытием толщиной < 10 мкм.

Как сказано выше, хромовые покрытия при их осаждении в зонах перехода боковых поверхностей в рабочую поверхность обуславливают возникновение выступов. Чтобы можно было улавливать их, до сих пор в этих зонах перехода на рабочих поверхностях выполнялись проходящие в радиальном направлении кромки, к которым затем прирабатывается хромовое покрытие.

Поскольку в объекте изобретения такие кромки больше не нужны, можно уменьшить общую высоту поршневого кольца.

Другое преимущество в том, что зоны перехода верхней/нижней боковой поверхности в рабочую поверхность износостойкого покрытия выполнены, в частности, чуть скругленными путем крацевания.

Благодаря объекту изобретения также можно позиционировать положение точки разворота максимально близко к нижней кромке рабочей поверхности, так что можно лучше контролировать расход масла.

Изобретение в качестве примера представлено на чертеже и описано ниже.

На единственной фигуре изображено компрессионное поршневое кольцо 1 с рабочей поверхностью 2, внутренней периферийной поверхностью 3, верхней 4 и нижней 5 боковыми поверхностями. Выполненная конической рабочая поверхность 2 включает в себя начинающуюся в зоне нижней боковой стороны 4 небольшую конусность α, которая переходит в проходящую в направлении верхней боковой поверхности 3 конусность β. Для наглядности конусности α, β показаны преувеличенными.

Небольшая конусность α имеет высоту h около 15% от общей высоты Н компрессионного поршневого кольца 1. Во встроенном состоянии компрессионного поршневого кольца 1 небольшая конусность α служит для улучшения характера световой щели. В этом примере компрессионное поршневое кольцо 1 должно быть выполнено в виде чугунного или стального кольца, причем, разумеется, возможны также стальные литые поршневые кольца.

В этом примере небольшая конусность α должна составлять 20', а конусность - 150'. Рабочая поверхность 2 по всей своей высоте Н снабжена износостойким тонким покрытием 6. В этом примере износостойкое покрытие 6 должно быть выполнено в виде хромового покрытия толщиной 8 мкм. В зонах 7, 8 перехода, с одной стороны, верхней боковой поверхности 4 в рабочую поверхность 2, а, с другой стороны, нижней боковой поверхности 5 в рабочую поверхность 2 можно, при необходимости, выполнить скругление износостойкого покрытия 6. Это может осуществляться, при необходимости, крацеванием или т.п.

Благодаря настоящему изобретению создается согласованная с соответствующим углом закручивания компрессионного поршневого кольца 1 конусность рабочей поверхности, так что по всей периферии достигается равномерное положение точки разворота. Положение точки разворота решающим образом управляет функциональным поведением поршневого кольца в двигателе. В компрессионном поршневом кольце 1 точка Р разворота должна быть предусмотрена со стороны рабочей поверхности в зоне нижней боковой поверхности 5.

1. Компрессионное поршневое кольцо (1), содержащее рабочую поверхность (2), внутреннюю периферийную поверхность (3), а также проходящие между ними верхнюю (4) и нижнюю (5) боковые поверхности, причем в зоне нижней боковой поверхности (5) со стороны рабочей поверхности выполнена небольшая конусность (α) < 30' осевой высотой 10-30% по отношению ко всей высоте (Н) рабочей поверхности, которая переходит в проходящую в направлении верхней боковой поверхности (4) конусность, составляющую от 90 до 200', и причем на всей рабочей поверхности (2) осаждено тонкое износостойкое покрытие (6) толщиной от 0,1 до < 20 мкм, в частности от 4 до 6 мкм.

2. Кольцо по п. 1, отличающееся тем, что износостойкое покрытие (6) выполнено в виде покрытия, нанесенного химическим осаждением из паровой фазы, физическим осаждением из паровой фазы, и/или алмазоподобного покрытия.

3. Кольцо по п. 1 или 2, отличающееся тем, что зоны (7, 8) перехода износостойкого покрытия (6) верхней (4)/нижней (5) боковой поверхности в рабочую поверхность (2) выполнены скругленными, в частности, крацеванием.

4. Кольцо по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что предназначено для использования в качестве второго компрессионного поршневого кольца в зоне поршня двигателя внутреннего сгорания.