(57)【要約】ピストンリングは、実質的に環状の摺動面と、上部側面および下部側面と、内周面と、画定された合い口隙間を備えた合い口開口部とを有する本体を備え、各合い口面における摺動面側合い口端部の移行部が、鋭い端部として構成され、摺動面が、少なくとも前記各摺動面側合い口端部まで、１０μｍ以下の少なくとも１つのＰＶＤ被覆層を備えている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に環状の摺動面（２，２’）と、上部側面（４，４’）および下部側面（３，３’）と、内周面と、画定された合い口隙間（ａ）を備えた合い口開口部（５）とを有する本体を備え、各合い口面（７，７’）における摺動面側合い口端部（６，６’）の移行部が、鋭い端部として構成され、前記摺動面（２，２’）が、少なくとも前記各摺動面側合い口端部（６，６’）まで、１０μｍ以下の少なくとも１つのＰＶＤ被覆層（８，８’）を備えているピストンリング。
【請求項２】
前記ＰＶＤ被覆層（８，８’）が、ＣｒＮおよびＣｒＯＮの少なくとも一方を基材として構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のピストンリング。
【請求項３】
前記ＰＶＤ層（８，８’）が、周期表のＩＶｂ族からＶＩｂ族の元素の窒化物を基材として、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃ、およびＯの少なくとも１つが添加されて構成されているか、または、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃ、およびＯのいずれも添加されずに構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のピストンリング。
【請求項４】
前記ＰＶＤ被覆層（８，８’）が、摩擦および磨耗の少ないＰＶＤ−ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）層として構成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のピストンリング。
【請求項５】
前記ＰＶＤ被覆層（８，８’）が０．５〜８μｍの膜厚を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のピストンリング。
【請求項６】
ねずみ鋳鉄または鋳鋼からなる前記本体が、摺動面側に少なくとも１つの摩耗保護層（９’）を有し、該摩耗保護層上に、前記ＰＶＤ被覆層（８’）が蒸着されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のピストンリング。
【請求項７】
前記摩耗保護層（９’）が、電気めっき、熱、または窒化によって前記摺動面（２’）に塗布されていることことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のピストンリング。
【請求項８】
前記摩耗保護層（９’）が３０μｍ以下の膜厚を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のピストンリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実質的に環状の摺動面（umlaufende Laufflaeche）と、上部側面および下部側面と、内周面と、画定された合い口隙間（Stossspiel）を備えた合い口開口部（Stossoeffnung）とを有する本体を備えたピストンリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
合い口開口部から流れ込むガスの量には、合い口隙間に加えて、合い口端部の破損（Stosskantenbruch）の程度が重大な影響を及ぼす。このため、これら両方の特性量をできるだけ小さくしなければならない。合い口隙間の大きさが、特にピストンリングの原材料の熱膨張や切断工程のプロセス安定性に左右されるのに対して、合い口端部の破損の程度については、摺動面コーティングの耐チッピング性（Ausbruchsicherheit）、あるいは摩耗保護層のクラック形成傾向が非常に重要となる。
【０００３】
それぞれの摺動面コーティングが電気的または熱的な噴射プロセスで塗布されるどうか、あるいは、それが窒化処理によって生成された耐磨耗性の表面層であるかどうかに関わらず、耐チッピング性あるいはクラック形成の傾向は、塗布または形成された層の膜厚に極めて決定的に左右される。
【０００４】
摩耗保護を十分なものにするためには摺動面側でより厚い層が必要となるが、耐チッピング性あるいは低いクラック形成傾向のためにはより薄い層のほうが好ましいため、目的に矛盾が生じることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、これまでとは種類の異なる摺動面コーティングが合い口端部のチッピング（Stosskantenausbrueche）を回避するために提供されるように、ピストンリングを改良することにあり、このことは合い口開口部の領域における構造上の変更を伴なうことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、実質的に環状の摺動面と、上部側面および下部側面と、内周面と、画定された合い口隙間を備えた合い口開口部とを有する本体を備え、各合い口面における摺動面側合い口端部の移行部が、鋭い端部として構成され、摺動面が、少なくとも各摺動面側合い口端部まで、１０μｍ以下の少なくとも１つのＰＶＤ被覆層を備えているピストンリングによって達成される。
【０００７】
本発明の主題の有利な発展例は、従属請求項に記載されている。
【０００８】
ＰＶＤ（物理気相成長）コーティングとは、気相からの蒸着によってピストンリングの摺動面のコーティングを行う方法である。この場合、蒸着されるコーティング材料は、イオン化した粒子流として存在している。
【０００９】
ＰＶＤ法によって蒸着された被覆層は、ＣｒＮ，ＣｒＯＮ，ＴｉＮ，ＳｉＮ、またはＳｉＣを基材として構成されているのが好ましく、これらは非常に硬質であり、したがって摩耗が少ない。このため、このような種類の１０μｍ以下の層を、本体上に直接蒸着することができ、また一方では、その上に塗布された摩耗保護層に蒸着することができる。
【００１０】
これによって得られる別の利点は、それぞれの摩耗保護層も、従来と比べてその膜厚を薄くできることであり、好ましくは１５μｍ以下、特に５〜１０μｍの膜厚が求められる。
【００１１】
小さく寸法決めされたＰＶＤ被覆層のために、ピストンリングの合い口部で非常に鋭い端部を構成することが可能となり、それにより、摺動面層の耐チッピング性が、特に重要な合い口領域で増大するように、これまでの従来技術とは異なり、合い口端部のチッピングを大幅に低減することができる。
【００１２】
本発明の方策によって、ＰＶＤ被覆層が、単独で、または、電気めっき、熱、または窒化によって生成される非常に薄い摩耗保護層の被覆層として、膜厚が非常に薄い場合であっても、現代の内燃機関での負荷に対して十分な摩耗保護を保証するため、冒頭に述べた目的の矛盾が克服される。
【００１３】
本発明のさらに別の思想によれば、ＰＶＤ被覆層を、周期表のＩＶｂ族からＶＩｂ族の元素の窒化物を基材として得ることができる。このことは、選択的に、元素Ａｌ，Ｓｉ，Ｃ、およびＯの少なくとも１つを添加して、またはいずれも添加せずに行うことができる。
【００１４】
ピストンリングの摺動面にＰＶＤ法で塗布される、いわゆるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）コーティングが特別に有利である。特に、それによって、摩擦係数が低い耐摩耗性の表面が形成される。さらには、ＤＬＣ層は、本体への良好な付着性と高い耐破損性とを有している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】鋼鉄、鋳鋼、またはねずみ鋳鉄からなるピストンリングの２つのピストンリング半体を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の主題について、図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１７】
唯一の図面は、鋼鉄、鋳鋼、またはねずみ鋳鉄からなるピストンリング１，１’の２つのピストンリング半体を示す平面図である。摺動面２，２’と、内周面３，３’と、上部側面４，４’と、画定された合い口隙間ａを備えた合い口開口部５とを見ることができる。合い口面７，７’における摺動面側合い口端部６，６’の移行部は、鋭い端部として構成されている。
【００１８】
本例では、ピストンリング１は、ＣｒＮを基材として構成され、単に１０μｍの膜厚を有するＰＶＤ被覆層８を備えている。例えばＣｒＯＮのような別の材料も同様に考えられ、当業者であれば、使用事例に応じて適切な材料を選択することができる。
【００１９】
ピストンリング１’は、その摺動面２’に摩耗保護層９’を有しており、その上にＰＶＤ被覆層８’が蒸着されている。摩耗保護層９’は、本例では３０μｍの膜厚を有する窒化層であるものとし、それに対して、ＰＶＤ被覆層８’はＣｒＯＮを基材として構成されている。ＰＶＤ被覆層８’は、本例では８μｍの膜厚を有している。この場合にも、前述したように、代替のＰＶＤ被覆層が考えられる。必要に応じて電気めっきまたは熱によって摺動面２’に塗布することができる摩耗保護層９’についても、同じことが言える。
【００２０】
端部が鋭く構成された摺動面側合い口端部６，６’を、薄いＰＶＤ被覆層８，８’単独、または、同様に薄く寸法決めされた摩耗保護層９’と組み合わされた薄いＰＶＤ被覆層８，８’と組み合せることで、合い口端部の破損の程度が、この領域で最小限になること、あるいは完全に排除されることが可能となる。それにより、ＰＶＤ被覆層８，８’の耐チッピング性あるいは摩耗保護層９’のクラック形成傾向が、これまで使用されていた摩耗保護層と比べて増大することになる。
【図１】
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【国際調査報告】
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