(57)【要約】  ピストンリングは、チャンバ６，６’を備えた摺動面２と、上部側面３および下部側面４と、内周面５とを有する本体を備え、少なくともチャンバは、少なくとも１つの摩耗保護層７，７’を備え、摺動面には、少なくとも部分的にＰＶＤ被覆層８，８’が塗布され、本体は、本体が完成した状態で、縁部領域９，１０，９’，１０’側にのみ、すなわちチャンバの領域外にのみＰＶＤ被覆層を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ（６，６’）を備えた摺動面（２）と、上部側面（３）および下部側面（４）と、内周面（５）とを有する本体を備えたピストンリングであって、少なくとも前記チャンバ（６，６’）が、少なくとも１つの摩耗保護層（７，７’）を備え、前記摺動面（２）には、少なくとも部分的にＰＶＤ被覆層（８，８’）が塗布され、前記ピストンリングが完成した状態で、前記本体が、縁部領域（９，１０，９’，１０’）側にのみ、すなわち前記チャンバ（６，６’）の領域外にのみ前記ＰＶＤ被覆層（８，８’）を有するピストリング。
【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０．５〜１０μｍの膜厚を有す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、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４のいずれか１項に記載のピストンリング。
【請求項６】
前記ＰＶＤ被覆層（８，８’）が、コーティングによって、前記本体の前記各縁部領域（９’，１０’）にのみ塗布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ＰＶＤ被覆層（８）が、前記摺動面（２）へ全面的に塗布され、前記チャンバ（６）の領域では除去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８】
前記摩耗保護層（７，７’）が、電気めっきまたは熱によって前記摺動面（２）に塗布されてい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。
【請求項９】
前記摩耗保護層（７，７’）が１０〜１００μｍの膜厚を有することを特徴とする、請求項１から８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、チャンバ（Kammerung）を備えた摺動面（Laufflaeche）と、上部側面および下部側面と、内周面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】
欧州特許出願公開第１４８２０７５号明細書には、ピストンリングの二硫化タングステンからなるコーティングが記載されている。
【０００３】
ピストンリングの下側の摺動端部（Laufkante）の構成は、内燃機関のオイルの経済性（Oelhaushalt）にとって非常に重要である。できるだけ小さい端部を製作して、エンジン作動時にできるだけ良好な剥ぎ落とし効果（Abstreifwirkung）を得ることは、ピストンリングの製造にとっての課題である。このように小さくて鋭い端部は、コーティングされていないリングには比較的容易に形成することができる。しかしながら今日では、内燃機関の第１の溝には、コーティングされたリングが基本的に必要となる。その場合、所望の小さく機能的な端部と、チッピング（ausbrauch-）やクラックのないコーティングされた端部との間で、目的に矛盾が生じる。
【０００４】
コーティングされたリングに比較的鋭い摺動端部を製作するために知られている１つの方法は、全体的にまたは部分的にチャンバ化された（gekammerten）リングを使用することである。このようなリングの欠点は、摺動面のある部分が、原理上保護コーティングを備えていないことであり、このような領域で、母材がシリンダと接触して、いわゆる燃焼痕の形成（Brandspurbindung）が頻繁に発生することである。
【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、オイルの経済性を最適化するために、少なくとも１つのチャンバを備えた摺動面を使用した上で、上述の欠点が生じなくなるように、ピストンリングを改良することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、チャンバを備えた摺動面と、上部側面および下部側面と、内周面とを有する本体を備えたピストンリングであって、少なくともチャンバが、少なくとも１つの摩耗保護層を備え、摺動面には、少なくとも部分的にＰＶＤ被覆層が塗布され、ピストンリングが完成した状態で、本体が、縁部領域側にのみ、すなわちチャンバの領域外にのみＰＶＤ被覆層を有す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】
本発明の主題によって、所望の小さく寸法決めされた機能的な端部を実現しながら、端部の領域でチッピングやクラックがないように、摺動面コーティングを製作することが可能となる。
【００１０】
鋳造材料または鉄鋼材料からなる、部分的または全体的にチャンバ化されたピストンリングに、電気めっきまたは熱によって摩耗保護層を塗布できることが特別に有利である。
【００１１】
本発明によれば、ピストンリングが完成した状態において、各縁部領域にのみ、すなわちチャンバの領域外にのみ、ＰＶＤ被覆層が設けられる。このことは、縁部領域だけにＰＶＤ被覆層を設けるか、あるいは、チャンバと共に摺動面全体をＰＶＤ被覆層で覆った後で、チャンバの領域にあるＰＶＤ被覆層を例えば研磨することによって除去することで実現可能である。
【００１２】
本発明のさらに別の思想によれば、ＰＶＤ層は、周期表のＩＶｂ族からＶＩｂ族の元素の窒化物を基材として構成される。選択的に、以下の元素、すなわちＡｌ，Ｓｉ，Ｃ，Ｏを単独もしくは組み合わせて添加することができる。
【００１３】
ピストンリングの摺動面に塗布される、いわゆるＰＶＤ−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、それはより高温にも耐える。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】
【００１４】
【図１】ＰＶＤ被覆層が蒸着されたチャンバを摺動面側に備えたピストンリングを示す断面図である。
【図２】被覆層が部分的に除去された図１のピストンリングを示す図である。
【図３】ピストンリングの代替の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、断面が長方形の本体を含み、摺動面２と、上部側面３および下部側面４と、内周面５とを有するピストンリング１を示している。摺動面２は、例えばクロムからなる摩耗保護層７が挿入されたチャンバ６を備えている。チャンバ６を含む摺動面２全体に、本例では８μｍの膜厚を有するＣｒＮからなるＰＶＤ被覆層８が蒸着されている。ＰＶＤ被覆層としては、これに代わる材料、例えばＣｒＯＮなども同様に考えられる。
【００１７】
図２は、ピストンリング１が完成した状態を示している。チャンバ６、あるいはそこに与えられた摩耗保護層７は、図１に示したＰＶＤ被覆層８が取り除かれていることがわかる。このことは、チャンバ６の領域にあるＰＶＤ被覆層８を部分的に磨き落とすことで実現されている。したがって、縁部領域９，１０だけがＰＶＤ被覆層８で覆われたままである。これらの縁部領域９，１０が摩耗保護層７に対して半径方向に突出しているため、ピストンリング１の慣らし運転挙動（Einlaufverhalten）にとって有利なオイルリザーバがまず形成されることになる。
【００１８】
図３は、図１の代替例を示している。ここに示したピストンリング１’は、摩耗保護層７’が挿入されたチャンバ６’を同様に含んでいる。本例では、チャンバ６’の領域外にある縁部領域９’，１０’にのみ、ＰＶＤ被覆層８’が設けられている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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