CN102639852A

CN102639852A - 内燃机用油环

Info

Publication number: CN102639852A
Application number: CN2010800453092A
Authority: CN
Inventors: 高云智; 高桥纯一; 村松晓; 小原亮; 宫下哲司; 渡边忠彦
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 2009-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2030-10-06
Also published as: DE112010003953T5; MX336491B; JPWO2011043364A1; WO2011043364A1; MX2012004115A; US9353864B2; CN102639852B; DE112010003953B4; US20120235359A1; BR112012008116A2; JP5463364B2

Abstract

提供一种内燃机用油环，即使发动机长时间运转，也能够防止油泥附着和堆积，结构部件之间不发生粘合，且能够维持优良的油控制功能。在内燃机用油环表面的至少一部分包覆有被表面自由能为40mJ/m²以下且氢结合力为1.0mJ/m²以下的金属覆膜。采用镍、铜、含有镍或铜的合金覆膜作为金属覆膜。

Description

内燃机用油环

技术领域

本发明涉及内燃机用油环，更详细地，涉及这样一种内燃机用油环，其能够有效地防止因发动机的润滑油变性引起的油泥附着、堆积以及由此导致的部件间的粘合。

背景技术

在内燃机中，伴随着发动机长时间的运转，润滑油被加热，由于暴露于窜漏气体中，由此成为在润滑油中混杂有碳氢化合物的未燃烧生成物和油添加剂的变性物的状态。另外，在柴油发动机中，成为在润滑油中还混杂有碳微粒的状态。这些未燃烧生成物、油添加剂变性物和碳微粒子一般总称为“油泥”。若油泥附着甚至堆积于发动机部件上，则会使部件磨损，或堵塞润滑油的通路，从而给油环等发动机部件的功能带来障碍。

这里，参照图1和2，更详细地说明具有代表性的两种油环的结构中的上述问题点。

图1表示带螺旋胀环的油控制环(两片型油环)1的剖面的一部分(右半部分)。此两片型油环1由圆环状的油环主体4和向半径方向外侧推压该油环主体4的螺旋胀环5构成，该油环主体4由在轴向上上下地形成的一对导轨部2和连接两导轨部之间的腹板(web)3构成且具有接缝。在油环主体4的内周面侧形成有内周槽部6，在油环主体4的外周面侧形成有外周槽部8。另外，沿径向贯通的油孔7在周向上隔开预定间隔地形成在腹板3中。

在这样的两片型油环1中，油泥可能堆积在螺旋胀环5的外周面上、螺旋胀环5的螺距之间、以及油环主体4的内周槽部6中，从而堵塞润滑油的通路。油泥还可能堆积在油孔7或外周槽部8中，从而堵塞该油孔7。若油孔7等润滑油通路被堵塞，则不能发挥油控制功能，润滑油的消耗量恐怕会增大。另外，在油泥堆积于螺旋胀环5的螺距之间的情况下，该螺旋胀环5也将失去伸缩性。特别是在采用低张力规格的螺旋胀环5的情况下，将油环主体4向气缸内壁面推压的力由于堆积在螺距之间的油泥而减少，两片型油环1相对于气缸壁面的随动性恐怕会降低。

图2表示钢制组合油控制环(三片型油环)10的剖面的一部分(右半部分)。此三片型油环10由具有接缝的一对圆环状侧轨11和支承该侧轨11的定距胀环12构成。在定距胀环12的内周侧形成有耳部13，在定距胀环12的外周侧形成有用于支承侧轨11的突起部16。另外，平坦的中间部14(底部凹陷)设在连结耳部13与突起部16的部分处。

当将定距胀环12和侧轨11组合到一起时，在耳部13、突起部16、中间部14与侧轨11之间形成有空间15。在三片型油环10中，由于定距胀环12的耳部13的角度，侧轨11受半径方向和轴向的分力推压，从而在气缸壁面和环槽的上下面上发挥密封功能。特别是轴向宽度即h1尺寸减小的窄幅化三片型油环相对于气缸壁面的随动性优良且还具有侧密封功能，所以，即使张力低，也不会增加油耗，能够减少摩擦损失。然而，即使是三片型油环10，特别是油泥也易于堆积在定距胀环12的比耳部13靠外周侧的中间部14与侧轨11之间的空间15内。特别是在窄幅化的情况下，侧轨11可能由于所堆积的油泥而粘合在定距胀环12上。此情况下，侧轨11的与气缸内周面的随动性降低，油耗量容易增大。

作为防止油泥附着和堆积在上述的油环上的方法，以往已研究出采用含氟覆膜等的斥液处理。其通过在油环的表面形成斥油性覆膜来防止润滑油中的油泥附着。作为用于斥油处理的含氟覆膜的材料，例如聚四氟乙烯、氟化烷基硅烷等。例如，专利文献1中，提供了这样一种方法，该方法由金属醇盐和烷氧基的一部分被氟代烷基置换得到的氟代烷基置换金属醇盐通过溶胶-凝胶法来形成斥液膜。已知含有氟代烷基的物质具有斥水斥油性。因此，通过设置此氟代烷基存在于表面的覆膜，可给发动机部件赋予斥液性，实现防止油泥的附着和堆积。专利文献2中，公开了一种使含氟覆膜厚膜化以提高防止油泥附着和堆积效果的技术。为了厚膜化，可在将涂层溶剂包覆到基材上之前促进氟代烷基置换醇盐的聚合。

另外，专利文献3中记载了通过在内燃机用部件上包覆具有预定的表面自由能和包覆粗糙度的碳系膜，沉积物(油泥)的弹性变得良好，从而沉积物的堆积和粘合受到抑制，可实现性能劣化较少且高效的持续燃烧运转。这里，作为碳系膜，示出了例如聚丙烯树脂、氟化乙丙烯(FEP)树脂、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化烷氧硅烷等。

作为像这样防止油泥附着和堆积的方法，迄今为止已研究出利用含氟薄膜等对油环的表面进行斥油处理的方法。然而，已确认的是，由于运转中的发动机内暴露在高温下，所以含氟薄膜经长时间的运转而发生热分解，防止油泥附着和堆积的效果下降。而且，担心最终含氟薄膜消失，防止附着和堆积的效果也丧失。因此，目前还没有获得具有这样一种覆膜的内燃机用油环，即使经过长时间的运转，该覆膜仍能够维持防止油泥附着和堆积的效果，且耐热性优良。

专利文献1：JP特开2000-27995号公报

专利文献2：JP特开平10-157013号公报

专利文献3：JP特开2006-291884号公报

发明内容

发明解决的问题

因此，本发明的目的是提供一种内燃机用油环，即使发动机长时间地运转，也能够防止油泥附着和堆积，部件之间不发生粘合，且能够维持优良的油控制功能。

用于解决问题的手段

本发明人鉴于上述目的进行努力研究，结果发现，对于表面自由能和氢结合力低的金属覆膜而言，油泥的附着力大幅度减小，通过将此金属覆膜包覆到油环表面上，即使长时间的运转，也能够维持优良的防止油泥附着和堆积的效果，由此想到本发明。

也就是说，对于本发明的内燃机用油环而言，在油环表面的至少一部分包覆有金属覆膜，其特征在于，金属覆膜表面在60℃下的表面自由能为40mJ/m²以下，且金属覆膜表面在60℃下的氢结合力为1.0mJ/m²以下。

发明效果

本发明中，在内燃机用油环的表面包覆有表面自由能和氢结合力低的金属覆膜。由此，能够大幅度减小油泥在油环表面的附着力、抑制油泥附着、且抑制附着后堆积，进一步地，能够有效地防止油环的结构部件之间发生粘合。另外，本发明中，由于采用耐热性优良的金属覆膜，所以即使长时间的运转，该覆膜也不分解或劣化，从而发挥防止油泥附着和堆积的效果。结果，本发明的油环能够长期维持优良的油控制功能。

具体实施方式

以下，详细地说明本发明的内燃机用油环。

在本发明的内燃机用油环表面包覆的金属覆膜在60℃下的表面自由能为40mJ/m²以下，且在60℃下的氢结合力为1.0mJ/m²以下。只要具备此范围的物理特性，不特别限定材料。

作为可构成金属覆膜的具体金属材料的例子，可以列举镍、铜、含有镍或铜的合金等。

覆膜的形成方法不特别限定，可采用电解电镀、无电解电镀、CVD(化学气相沉积)法、溅射法等。其中，作为在内燃机用油环的定距胀环、螺旋胀环和油环主体这样的复杂形状的结构部件上有效地包覆金属覆膜的方法，电解电镀是优选的。

(表面自由能和氢结合力的测量)

金属覆膜的表面自由能和氢结合力可通过以下方法来测量。

(1)采用自动接触角计(协和界面科学(株)制Drop Mater 500)分别测量作为对象样品的蒸馏水、乙二醇和1-溴代萘的接触角。这里，测量样品固定在设置有加热器的铝制热台上，利用热电偶测量样品表面的温度并调节其温度至60±2℃。

(2)使用所获得的接触角，通过协和界面科学(株)制的表面自由能分析附加软件(FAMAS)，并依据Young-Dupre公式，可求得表面自由能和氢结合力。

本发明的金属覆膜利用此测量方法获得的60℃下的表面自由能为40mJ/m²以下且60℃下的氢结合力为1.0mJ/m²以下。

本发明的金属覆膜的膜厚优选0.1μm～10μm。通过使金属覆膜的膜厚为0.1μm以上，表面自由能和氢结合力可充分地降低，能够获得优良的防止油泥附着和堆积的效果。另一方面，即使金属覆膜的膜厚大于10μm，也能够获得防止油泥附着和堆积的效果，但有可能由于厚膜化而产生油环的组合张力增大、膜形成时间增加、材料成本上升等不良情况。因而，考虑到这些，上限值优选为10μm。在电解电镀法中，一般可通过调整电镀时间或电流值来控制膜厚。

另外，本发明的金属覆膜的表面粗糙度Ra优选为0.005μm～0.4μm、更优选为0.005μm～0.3μm。通过将金属覆膜的表面粗糙度调整到上述范围，可提高油在覆膜表面的流动性，从而促进油泥排出功能。因此，能获得更优良的防止油泥附着和堆积的效果。为将金属覆膜的表面粗糙度Ra控制在上述范围，最好将构成油环的部件的表面粗糙度Ra调整至0.005μm～0.4μm、优选0.005μm～0.3μm。结构部件的表面粗糙度Ra可通过研磨加工来调整。另外，后述的定距胀环通常通过齿轮成型来制造，不过，也可通过调整此时的齿轮的表面粗糙度来控制定距胀环的表面粗糙度。

本发明的内燃机用油环的结构不特别限定，但适宜采用以下的(1)两片型油环和(2)三片型油环。

(1)两片型油环(带螺旋胀环的油控制环)

图1是表示两片型油环的一部分(右半部分)的剖面图。此油环1由油环主体4和螺旋胀环5构成。油环主体4由一对导轨部2和连结导轨部的腹板3构成且呈具有接缝的圆环状，这对导轨部2具有相对于气缸内壁滑动的抵接面(滑动面)且在轴向上上下分离地设置。在油环主体4的内周面侧形成有内周槽部6，在油环主体4的外周面侧形成有外周槽部8。另外，径向贯通的油孔7隔开预定间隔地形成在腹板3中。螺旋胀环5安装在油环主体4的内周槽部6中，并向半径方向外侧推压主体4。

油环主体4和螺旋胀环5的材质以及对它们实施的表面处理采用公知的材质和处理即可，不特别限定。例如，作为油环主体的材料，可以采用碳素钢、硅铬钢、马氏体系不锈钢、球墨铸铁等。特别地，实施了氮化处理的马氏体系不锈钢、滑动面上形成有硬质镀铬覆膜或利用离子电镀法形成CrN覆膜的碳素钢、硅铬钢能够长期维持优良的耐烧结性，所以优选。另外，作为螺旋胀环的材料，可采用碳素钢、硅铬钢、奥氏体系不锈钢等。根据需要，可通过进行电镀铬、氮化处理等对螺旋胀环赋予耐磨性。

前述两片型油环中，通过将本发明的金属覆膜设在油环主体4和螺旋胀环5的至少一部分或全部上，可获得本发明的效果。例如，也可仅形成在螺旋胀环5上，若形成在螺旋胀环5的至少与油环主体4的内周槽部6对置的表面上，则可获得一定的防止油泥附着和堆积的效果。另外，也可将金属覆膜形成在螺旋胀环5的全部表面上。此情况下，即使在螺旋胀环5的螺距之间、以及油环主体4的内周槽部6与螺旋胀环5之间，也能获得防止油泥附着和堆积的效果，从而能够长期地发挥优良的油控制功能。

另一方面，本发明中，金属覆膜可仅形成在油环主体4的内周面上。除螺旋胀环5之外，油泥还易于附着和堆积在油环主体4的内周槽部6，所以，通过将金属覆膜形成在油环主体4的内周面，能够获得优良的防止油泥附着和堆积的效果。此时，更优选为，在油环主体4的内周面和螺旋胀环5上都形成金属覆膜。

进而，也可在油环主体4的包含油孔7的壁面在内的、除滑动面以外的全部表面上形成金属覆膜。由于油泥还易于附着到油孔7的壁面上，通过前述结构，可进一步提高防止油泥附着和堆积的效果。通过在油环主体4的全部表面和螺旋胀环5上都形成金属覆膜，能够获得更优良的效果。

(2)三片型油环(钢制组合油控制环)

图2是表示三片型油环的一部分(右半部分)的剖面图。此油环10由具有接缝的一对圆环状侧轨11和支承该侧轨11的定距胀环12构成。在定距胀环12的内周侧设有耳部13，在定距胀环12的外周侧设有用于支承侧轨11的突起部16。另外，在耳部13与突起部16连结的连结部分，设有平坦的中间部14。当将定距胀环12和侧轨11组合到一起时，在耳部13、突起部16、中间部14与侧轨11之间形成有空间15。

侧轨11和定距胀环12的材质以及对它们实施的表面处理采用公知的材质和处理即可，不特别限定。作为定距胀环12，若采用对SUS304等奥氏体系不锈钢进行了氮化处理的材料，则耳部的耐磨性优良，所以优选。作为侧轨11，适宜采用在由一般使用的弹簧钢构成的母材的外周面上设置硬质镀铬覆膜或利用离子电镀法的CrN覆膜获得的侧轨、对由马氏体系不锈钢构成的母材进行氮化处理获得的侧轨等。

油泥易于堆积在空间15中，该空间15形成在位于定距胀环12的耳部13和突起部16之间的中间部14、和侧轨11的与定距胀环12对置的表面之间。因此，若将金属覆膜形成在侧轨11的与定距胀环12对置的表面、或者定距胀环12的上下表面，则可获得防止油泥附着和堆积的效果。另外，若将金属覆膜形成在侧轨11和定距胀环12的全部表面即三片型油环的全部表面，则能够进一步提高防止油泥附着和堆积在油环上的效果。

实施例

以下，基于实施例更具体地说明本发明，但本发明不限于这些实施例。

[试验例1]

(实施例1)

预备不锈钢(SUS304)制平板，并对其进行表面研磨以使其表面粗糙度Ra(中心线平均粗糙度)为0.02μm±0.01μm，然后在丙酮中对其进行脱脂处理。接着，将脱脂处理后的板材浸渍在含有300g/L的氯化镍和30g/L的硼酸的60℃电镀液中，以10A/dm²的电流密度通电90秒，在表面形成镀镍覆膜以作为评价用样品。测量所获得样品在60℃下的表面自由能和氢结合力。结果表示在表1中。而且，镀镍覆膜的膜厚约为0.5μm，覆膜形成后的表面粗糙度Ra为0.02μm。

另外，本说明书中，表面粗糙度用中心线平均粗糙度Ra表示，作为利用以下方法测得的值。

·表面粗糙度测量机：(株)东京精密制SURFCOM 1400D

·JIS规格：JIS B0601-1982

·截取值λ_c：0.08mm

·评价长度(3λ_c以上)：0.25mm

(实施例2)

与实施例1一样，对不锈钢(SUS304)制平板进行表面研磨以使其表面粗糙度Ra为0.02μm±0.01μm，然后对其进行脱脂处理。将所得到的板材浸渍在含有220g/L的硫酸铜、60g/L的硫酸和50mg/L的氯离子的电镀液中，以3A/dm²的阴极电流密度和2A/dm²的阳极电流密度施加电流70秒，在表面形成镀铜覆膜以作为评价用样品。与实施例1一样，测量所获得的样品在60℃下的表面自由能和氢结合力。结果表示在表1中。而且，镀铜覆膜的膜厚约0.5μm，覆膜形成后的表面粗糙度Ra为0.02μm。

(比较例1)

与实施例1一样，对不锈钢(SUS304)制平板进行表面研磨以使其表面粗糙度Ra为0.02μm±0.01μm，并在丙酮中对其进行脱脂处理。不进行随后的电镀处理，以制作未形成有覆膜的比较样品。

(比较例2)

与实施例1一样，对不锈钢(SUS304)制平板进行表面研磨以使其表面粗糙度Ra为0.02μm±0.01μm，并在丙酮中对其进行脱脂处理。此后，将脱脂处理后的板材放入马弗炉中，在利用氨气和氮气的混合气体以每分钟2L的流速流经该板材的同时，在550℃下进行30分钟的处理，从而在样品的所有表面形成氮化层，以其作为比较样品。

(比较例3)

与实施例1一样，对不锈钢(SUS304)制平板进行表面研磨以使其表面粗糙度Ra为0.02μm±0.01μm，并在丙酮中对其进行脱脂处理。然后，将脱脂处理后的板材浸渍在后述的处理溶液中，在室温下使其干燥后在250℃的电炉中进行1个小时的热处理。通过以上处理，制作平板表面包覆有含氟薄膜的样品。

处理溶液这样调配而成，将300g正硅酸乙酯、9g十七氟-1，1，2，2-四氢癸基三乙氧基硅烷以及648g乙醇倒入烧杯中，搅拌20分钟后加入123g水和158g的0.1N盐酸，再搅拌2个小时，然后在密封状态下在25℃放置24小时。

与实施例1一样，测量比较例1、2和3各自的表面自由能和氢结合力。结果表示在表1中。

(油泥附着试验)

采用在发动机运转中使用的混有油泥的劣质润滑油作为试验用油。将此试验用劣质油倒入油槽中，并调整油温至80℃。另外，将立式电炉的炉内温度设定为190℃。将预先测量好质量的样品固定在垂直移动机构的移动部上并浸渍于油槽中1分钟，然后提起并放入电炉中进行4分钟的热处理，以此作为一个循环。重复进行油槽中的浸渍和电炉中的热处理的循环35小时。处理结束后，取出样品并利用丙酮洗净。洗净后，在电炉中在120℃下干燥一小时并在干燥器中冷却至室温，测量其后样品的质量。通过油泥附着试验前后的质量差来求得各样品的油泥附着量。另外，对100小时处理后的样品也同样地测量油泥附着量。各样品的油泥附着试验的结果表示在表1中。另外，以35小时试验后的比较例1的每单位面积的油泥附着量作为100，各样品的油泥附着量用相对值表示。

在未形成覆膜的比较例1中，表面自由能和氢结合力都高，35小时后，大量油泥附着于几乎所有表面上。100小时后，油泥附着量进一步增加。在进行了气体氮化处理的比较例2中，表面自由能和氢结合力与比较例1相比都上升，油泥附着量也增加。另外，在包覆有含氟覆膜的比较例3中，表面自由能和氢结合力与比较例1和2相比下降，35小时后的油泥附着量也大幅度减少。然而，已确认的是，若继续进行试验，100小时后，尽管油泥附着量少于比较例1和2，但大量油泥附着。这被认为是由于随着时间经过，含氟覆膜热分解，使得防止附着和堆积的效果大幅度下降。

另一方面，对于本发明的包覆有镀镍覆膜的实施例1而言，表面自由能为30mJ/m²左右，高于比较例3但低于比较例1和2，氢结合力是与比较例3相同的0.0mJ/m²。实施例1的35小时后的油泥附着量与比较例3相比进一步减少，100小时后的油泥附着量也被抑制为较低，可见防止附着和堆积的效果得以维持。另外，在包覆有镀铜覆膜的实施例2中，表面自由能与实施例1相比进一步下降，35小时后和100小时后的油泥附着量与实施例1相比也进一步减少。这被认为是由于本发明的覆膜为耐热性优良的金属覆膜，所以能够长期维持较高的防止油泥附着和堆积的效果。

[表1]

[试验例2]

(实施例3～5及比较例4)

对不锈钢(SUS304)制平板进行表面研磨以使其表面粗糙度Ra分别为0.1μm(实施例3)、0.3μm(实施例4)、0.35μm(实施例5)和0.45μm(比较例4)，然后在丙酮中对其进行脱脂处理。接着，将脱脂处理后的板材浸渍在与实施例1同样的电镀液中，且在与实施例1同样的条件下形成镀镍覆膜以作为评价用样品。测量各样品的金属覆膜的表面粗糙度Ra以及60℃下的表面自由能和氢结合力，结果表示在表2中。而且，镀镍覆膜的膜厚约0.5μm。另外，与实施例1一样，求得35小时后的油泥附着量，结果也表示在表2中。

[表2]

可见60℃下的表面自由能和氢结合力分别在本发明的规定范围即40mJ/m²以下和1.0mJ/m²以下的覆膜能够获得优良的防止油泥附着和堆积的效果(实施例1以及3～5)。另一方面，对于超出前述范围的覆膜而言，油泥附着量急剧地增加(比较例4)。在实施例1以及3～5中，覆膜的表面粗糙度越小，越能获得更好的防止油泥附着和堆积的效果。

[试验例3]

(实施例6～11以及比较例5、6)

与实施例1一样，对不锈钢(SUS304)制平板进行表面研磨以使其表面粗糙度Ra为0.02μm±0.01μm，随后在丙酮中对其进行脱脂处理。接着，将脱脂处理后的板材浸渍在与实施例1同样的电镀液中以形成镀镍覆膜。此时，调整电流值和电镀时间以使各膜厚分别为0.01μm(比较例5)、0.05μm(比较例6)、0.1μm(实施例6)、0.5μm(实施例7)、1.0μm(实施例8)、5.0μm(实施例9)、8.0μm(实施例10)和10μm(实施例11)，形成镀镍覆膜以作为评价用样品。测量各样品的金属覆膜的膜厚以及60℃下的表面自由能和氢结合力，结果表示在表3中。而且，镀镍覆膜的表面粗糙度约0.02μm。另外，与实施例1一样，求得35小时后的油泥附着量，结果也表示在表3中。

[表3]

可见60℃下的表面自由能和氢结合力分别在本发明的规定范围即40mJ/m²以下和1.0mJ/m²以下的覆膜能够获得优良的防止油泥附着和堆积的效果(实施例6～11)。另一方面，对于超出前述范围的覆膜而言，油泥附着量急剧地增加(比较例5、6)。

[试验例4]

利用以下方法制造三片型油环(参照图2)的结构部件并组装，将所得到的油环安装到内燃机中并对防止油泥附着和堆积的效果进行评价。

(实施例12)

(1)侧轨的制作

调整由17Cr马氏体不锈钢构成的线材的表面粗糙度，然后采用线材电镀装置以3m/min的速度一边卷取线材、一边进行镀镍处理。电镀液采用氨基磺酸镍。所得到的电镀膜的厚度约为2μm，60℃下的表面自由能为37mJ/m²且氢结合力为0.3mJ/m²。将处理后的线材成型为圆后，利用离子电镀法在其外周面包覆氮化铬覆膜，接着切断以形成侧轨。

(2)定距胀环的制作

通过齿轮成型将宽2.3mm、厚0.3mm且端部圆弧状的定距胀环用轧制带材(SUS304材)成型为上下方向波形。其后，在线材的一个端部通过沿上下方向剪断来形成耳部，接着以耳部处于内周侧的方式成型切断为环状，从而成型定距胀环。

(3)三片型油环的制作

使制作好的侧轨和定距胀环组合到一起而成为三片型油环。环的公称直径(d1)为71mm，组合后的公称宽度(h1)为1.5mm，组合后的厚度(a1)为1.9mm，张力为8.1N。

(实施例13)

(1)侧轨的制作

与实施例12同样地制作侧轨。

(2)定距胀环的制作

调整宽2.3mm、厚0.3mm且端部圆弧状的定距胀环用轧制带材(SUS304材)的表面粗糙度，然后采用线材电镀装置以3m/min的速度一边卷取线材、一边进行镀镍处理。电镀液采用氨基磺酸镍。所得到的镀镍膜的厚度约为5μm，60℃下的表面自由能为38mJ/m²且60℃下的氢结合力为0.4mJ/m²。

通过齿轮成型将处理后的线材成型为上下方向波形。其后，在线材的一个端部通过沿上下方向剪断来形成耳部，接着以耳部处于内周侧的方式成型切断为环状，从而成型定距胀环。

(3)三片型油环的制作

使制作好的侧轨和定距胀环组合到一起而成为三片型油环。环的公称直径(d1)为71mm，组合后的公称宽度(h1)为1.5mm，组合后的厚度(a1)为1.9mm，张力为8.0N。

(比较例7)

除了不对侧轨进行镀镍处理外，其它全部与实施例12相同地制作侧轨和定距胀环，并将它们组合到一起而成为三片型油环。d1、h1、a1是与实施例12相同的值，张力为8.1N。

(实机试验)

将实施例12、13和比较例7的三片型油环分别安装到1升三缸发动机的第一个气缸至第三个气缸中。采用此发动机重复模式运转来进行实机试验。250小时后依据以下评价方法测量各评价项目。另外，安装有实施例12、13和比较例7的油环的气缸被替换，在同一运转条件下进行合计三次实机试验。这里，顶环和第二环采用以下规格。

a.顶环

材质：SWOSC-V，外周面经氮化铬离子电镀处理

尺寸：d1＝71mm、h1＝1.0mm、a1＝2.3mm

b.第二环

材质：SWOSC-V，全部表面经磷酸锌处理

尺寸：d1＝71mm、h1＝1.0mm、a1＝2.3mm

(4)评价方法

实机试验结束后，进行以下评价。

a.侧轨接缝间隙的测量

实机试验结束后，在活塞处于从气缸中抽出的状态下，测量三片型油环的上下侧轨的接缝间隙(f₂)，并求得与实机试验前安装在活塞上的状态下的接缝间隙(f₁)的比(f₂/f₁)。求出上下各侧轨的f₂/f₁，并算出三次实机试验的平均值。

b.油泥附着量的测量

运转后紧接着测量油环质量，算出其与预先测量的组装前的油环质量的差，并以三次实机试验的平均值作为油泥附着量。

(5)评价结果

图3和图4中分别表示了实施例12、13和比较例7的实机试验后的接缝间隙和油泥附着量。而且，接缝间隙以比较例7的f₂/f₁为100，油泥附着量以比较例7的碳泥附着量为100，用相对值表示。

由图3可见，与比较例7的实机试验后的接缝间隙相比，实施例12的接缝间隙大了1.5倍左右。这被认为是因为在未进行镀镍的比较例7中，侧轨由于油泥的堆积而受限制，即使在活塞从气缸中抽出的状态下，接缝也难以恢复(扩大)到原始状态。与此相对，在对侧轨进行镀镍的实施例12中，认为由于油泥的附着和堆积减少，油环的限制减小，与比较例7相比更接近运转前状态而扩大。另外可见，在对侧轨和定距胀环两者都进行镀镍的实施例13中，与实施例12相比，接缝间隙进一步扩大，更接近原始状态，且防止油泥附着和堆积的效果进一步提高。

根据图4，实施例12和13的油泥附着量分别减少至比较例7的50％和30％左右，通过镀镍获得的防止油泥附着和堆积的效果已得到确认。

附图说明

图1是表示带螺旋胀环的油控制环(两片型油环)的一例的剖面图，且表示该油控制环的一部分(右半部分)。

图2是表示钢制组合油控制环(三片型油环)的一例的剖面图，且表示该油控制环的一部分(右半部分)。

图3是表示实机试验前后的侧轨的接缝间隙的变化的图表(以比较例7为100的相对值)。

图4是表示实机试验后的油环上的油泥附着量的图表(以比较例7为100的相对值)。

符号说明

1带螺旋胀环的油控制环(两片型油环)

2导轨部

3腹板

4油环主体

5螺旋胀环(coil expander)

6内周槽部

7油孔

8外周槽部

10钢制组合油控制环(三片型油环)

11侧轨

12定距胀环(spacer expander)

13耳部

14中间部

15空间

16突起部

h1轴向宽度

Claims

1.一种内燃机用油环，在油环表面的至少一部分包覆有金属覆膜，其特征在于，所述金属覆膜的表面在60℃下的表面自由能为40mJ/m²以下，并且，所述金属覆膜的表面在60℃下的氢结合力为1.0mJ/m²以下。

2.根据权利要求1所述的内燃机用油环，其特征在于，所述金属覆膜是含有从镍、铜、含镍或铜的合金中所选的一种的金属覆膜。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机用油环，其特征在于，所述金属覆膜的膜厚为0.1μm～10μm。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机用油环，其特征在于，所述金属覆膜的表面粗糙度(Ra)为0.005μm～0.4μm。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的内燃机用油环，其特征在于，所述内燃机用油环由油环主体和安装于所述油环主体的内周槽部的螺旋胀环构成，所述油环主体由在轴向的上下位置形成的一对导轨部和连结所述导轨部的腹板构成，且所述油环主体具有接缝。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的内燃机用油环，其特征在于，所述内燃机用油环由定距胀环和被所述定距胀环支承的上下一对的侧轨构成。