Die Erfindung betrifft einen Kolbenring, insbesondere einen Kompressionskolbenring, gemäß gattungsbildendem Teil des ersten Patentanspruchs.

Kompressionskolbenringe sind dem Brennraum zugewandt und den dort gegebenen Verbrennungsgasen ausgesetzt, wobei der offene Stoß einen Durchtrittsbereich für Verbrennungsgase bildet. Insbesondere bei mit PVD- oder CVD-Schichten versehenen Kolbenringen sind in der Nähe des Stoßes Schichtabplatzer zu verzeichnen.

Die EP 2 499 402 B1 offenbart einen Kolbenring, insbesondere einen Kompressionskolbenring, beinhaltend eine Lauffläche, obere und untere Flankenbereiche, eine innere Umfangsfläche sowie einen Stoß, wobei die Wanddicke des Kolbenrings, über seinen Umfang gesehen, gleich ausgebildet und zumindest die Lauffläche mit einer einzelnen PVD- oder CVD-Schicht versehen ist. Die Lauffläche weist in den stoßnahen Umfangsbereichen, ausgehend von einer jeweiligen Stoßkante des Stoßes, bis zu einem Umfangswinkel < 20° eine höhere Rauigkeit als im übrigen Umfangsbereich der Lauffläche und eine geringere Schichtstärke als die Schichtstärke im übrigen Umfangsbereich der Lauffläche auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Kolbenringdesign bereitzustellen, bei welchem die heißen Verbrennungsgase, welche durch den Stoßspalt strömen, die aufgebrachte Laufflächenschicht nicht beschädigen.

Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings vorzuschlagen, mit welchem ein Kolbenring so bearbeitet werden kann, dass Schichtausbrücke im Betriebszustand weitestgehend vermieden werden können. Diese Aufgabe wird bei einem Kolbenring, insbesondere einem Kompressionskolbenring, dadurch gelöst, dass sich die PVD- oder CVD-Schicht mit vorgebbarer Schichtstärke über eine Umfangslänge von mehr als 95 %, jedoch weniger als 100 % des Kolbenrings erstreckt und definierte Umfangsabschnitte im Bereich des Stoßes schichtfrei ausgebildet sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings, wobei ein mit einem Stoß versehener Kolbenringgrundkörper aus Grauguss oder Stahl bereitgestellt wird, der über eine definierte Umfangslänge eine größere radiale Wandstärke als der stoßseitige Umfangsbereich aufweist, zumindest die gesamte Lauffläche des Kolbenrings bis hin zum Stoß mit mindestens einer PVD- oder CVD-Schicht versehen wird und die PVD- oder CVD- Schicht über einen definierten Umfangsabschnitt im Bereich des Stoßes bis auf das Grundmaterial des Kolbenrings abgetragen wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den zugehörigen verfahrensgemäßen Unteransprüchen zu entnehmen.

Mit dem Erfindungsgegenstand, respektive dem erfindungsgemäßen Verfahren, ist es nun möglich, dass die heißen Verbrennungsgase, welche durch den Stoßspalt strömen, nicht unmittelbar an die verschleißfeste PVD- oder CVD-Schicht, insbesondere die TaC-Schicht, herankommen. Abplatzer im stoßnahen Umfangsbereich des Kolbenrings werden somit vermieden. Da die eigentliche Verschleißschutzschicht nunmehr räumlich von den heißen Verbrennungsgasen im Stoßspalt getrennt ist, wird die Schicht auch nicht einer so hohen thermischen Belastung ausgesetzt, so dass das Risiko von Abplatzern der Schicht aufgrund thermischer Belastung somit reduziert wird. Die PVD- oder CVD-Schicht, insbesondere die TaC-Schicht, weist vorzugsweise eine Schichtstärke zwischen 5 und 30 μιη auf.

Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß wird vorgeschlagen, die radiale Wandstärke des Kolbenrings im fertig bearbeiteten Zustand derart auszubilden, dass die beschichteten Umfangsbereiche des Kolbenrings den nicht beschichteten Umfangsabschnitten entsprechen, so dass, über die gesamte Umfangsfläche des Kolbenrings gesehen, eine identische radiale Wandstärke gegeben ist.

Von Vorteil kann sein, dass die Rauigkeit der beschichteten Umfangsbereiche zu denjenigen der nicht beschichteten Umfangsabschnitte unterschiedlich ist. Hierbei kann es sinnvoll sein, dass die Rauigkeit der beschichteten Umfangsabschnitte in Abhängigkeit vom Grundwerkstoff des Kolbenrings andersartig als die der nicht beschichteten Umfangsabschnitte ist.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 Draufsicht auf einen fertig bearbeiteten Kolbenring;

Figuren 2 und 3 Unterschiedliche Schnitte durch den Kolbenring gemäß Figur 1 .

Figur 1 zeigt einen als Kompressionsring ausgebildeten Kolbenring 1 , beinhaltend eine Lauffläche 2, eine innere Umfangsfläche 3 sowie obere und untere Flankenbereiche 4,5. Der Kolbenring 1 ist im Bereich seiner Lauffläche 2 mit einer, in diesem Beispiel als TaC-Schicht ausgebildeten verschleißfesten Schicht 6 versehen, die in diesem Beispiel eine Schichtstärke von 15 μιη aufweisen soll. Das Grundmaterial des Kolbenrings 1 soll in diesem Beispiel aus Grauguss bestehen.

Der Kolbenring 1 ist des Weiteren mit einem Stoß 7 versehen. Im fertigen Zustand des Kolbenrings 1 ist selbiger beiderseits des Stoßes 7 über eine vorgebbare Umfangslänge I mit einem nicht beschichteten Umfangsabschnitt 8,9 versehen. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass im Bereich des Stoßes 7 durchtretende Verbrennungsgase nicht unmittelbar in den Bereich der TaC-Schicht 6 gelangen können. Schichtabplatzer im Bereich des Stoßes 7 werden somit zumindest reduziert, wenn nicht gar unterbunden.

Im fertig bearbeiteten Zustand weist der Kolbenring 1 eine radiale Wandstärke a auf, die sowohl im beschichteten Bereich als auch im nicht beschichteten Umfangsabschnitt I gleich ist. Die Rauigkeiten beider Bereiche sind jedoch unterschiedlich vorgesehen.

Figur 2 zeigt einen Schnitt A-A durch den beschichtungsfreien Umfangsabschnitt 9 des Kolbenrings 1 . Erkennbar ist neben der Lauffläche 2 die obere Flankenfläche 4 sowie die untere Flankenfläche 5.

Figur 3 zeigt einen Schnitt B-B durch einen beschichteten Bereich des Kolbenrings 1 . Erkennbar ist auch hier die Lauffläche 2, die obere Flankenfläche 4 sowie die untere Flankenfläche 5. Darüber hinaus ist die TaC-Schicht 6 angedeutet.