DE112010003953T5

DE112010003953T5 - Ölring für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112010003953T5
Application number: DE112010003953T
Authority: DE
Inventors: Yunzhi Gao; Junichi Takahashi; Gyo Muramatsu; Ryou Obara; Tetsuji Miyashita; Tadahiko Watanabe
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 2009-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2030-10-07
Also published as: WO2011043364A1; US20120235359A1; MX336491B; JPWO2011043364A1; BR112012008116A2; CN102639852B; JP5463364B2; US9353864B2; MX2012004115A; DE112010003953B4; CN102639852A

Abstract

Ein Ölring für einen Verbrennungsmotor ist vorgesehen, der die Anhaftung und Ablagerung von Ölschlamm verhindern kann, selbst während eines Langzeitbetriebs des Motors, dadurch das Auftreten von Verkleben von Ölringkomponenten aneinander verhindern kann und eine gute Ölsteuer- bzw. Ölabstreiffunktion aufrechterhalten kann. Zumindest ein Teil der Oberfläche des Ölrings für einen Verbrennungsmotor ist mit einer Metallbeschichtung beschichtet, die eine Oberflächenenergie von 40 mJ/m2 und eine Wasserstoffbindungsstärke von 1,0 mJ/m2 oder weniger besitzt. Eine Beschichtung aus Ni, Cu oder einer Legierung, die Ni oder Cu enthält, wird als die Metallbeschichtung verwendet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen Ölring für einen Verbrennungsmotor und insbesondere auf einen Ölring für einen Verbrennungsmotor, der in effektiver Weise die Anhaftung und Ablagerung von Ölschlamm verhindern kann, der durch den Verschleiß von Schmieröl für den Motor erzeugt wird, sowie ein Verkleben der Ölringkomponenten, das durch die Anhaftung und Ablagerung des Ölschlamms verursacht wird.
HINTERGRUND DER TECHNIK
In einem Verbrennungsmotor wird Schmieröl erhitzt und einem Blowby-Gas während des Langzeitbetriebs des Motors ausgesetzt, und unverbrannte Produkte der Kohlenwasserstoffe und denaturierte Produkte der Ölzusätze werden im Schmieröl zurückgehalten. In einem Dieselmotor werden auch Rußpartikel in dem Schmieröl zurückgehalten. Diese unverbrannten Produkte, denaturierten Produkte der Ölzusätze und Rußpartikel werden im Allgemeinen zusammenfassend als „Ölschlamm” bezeichnet. Wenn derartiger Ölschlamm an den Komponenten eines Motors anhaftet und sich dann daran ablagert, können diese Komponenten abgenutzt werden und Stellen des Schmieröls können verkleben, so dass die Funktionen der Motorkomponenten, wie beispielsweise der Ölringe, behindert werden können.
Jetzt auf 1 und 2 Bezug nehmend, wird das obige Problem anhand der Strukturen von zwei typischen Ölringen detaillierter beschrieben.
1 zeigt einen Querschnitt eines Teils (die rechte Hälfte) eines spiralfedergeladenen Ölschlitz- bzw. Ölabstreifrings 1 (ein zweistückiger Ölring). Der zweistückige Ölring 1 umfasst Folgendes: einen ringförmigen Ölringkörper 4 mit einem Endspalt und bestehend aus einem Paar von axial angeordneten oberen und unteren Schienenteilen 2 und einem Gewebe 3, das die Schienenteile 2 verbindet; und einen Spulen- bzw. Wicklungsdehner 5, der den Ölringkörper 4 in seiner radialen Richtung nach außen presst. Eine Innenumfangsnut 6 ist auf der Innenumfangsseite des Ölringkörpers 4 gebildet und eine Außenumfangsnut 8 ist auf der Außenumfangsseite gebildet. Entölungsdurchlässe 7, die voneinander mit vorbestimmten Umfangsintervallen beabstandet sind, sind in dem Gewebe 3 gebildet und gehen radial durch dieses hindurch.
In einem derartigen, zweistückigen Ölring lagert sich der Ölschlamm auf der Außenumfangsoberfläche des Bandringexpanders 5, zwischen den Abständen von diesem und auf der Innenumfangsnut 6 des Ölringkörpers 4 ab. Dies kann bewirken, dass die Durchlässe des Schmieröls verstopft werden. Der Ölschlamm wird ebenfalls auf den Entölungsdurchlässen 7 und auf der Außenumfangsnut 8 abgelagert, und die Entölungsdurchlässe 7 können dadurch verstopft werden. Wenn die Durchlässe des Schmieröls, wie beispielsweise die Entölungsdurchlässe 7 verstopft werden, wird die Funktion der Steuerung des Öls behindert und der Verbrauch von Schmieröl kann ansteigen. Wenn sich der Ölschlamm zwischen den Abständen des Bandringexpanders 5 ablagert, kann die Elastizität des Bandringexpanders 5 verloren gehen. Insbesondere, wenn ein Bandringexpander 5 mit geringer Federkraft verwendet wird, wird die Andruckkraft des Ölringkörpers 4 gegen die Innenwandoberfläche eines Zylinders aufgrund des Ölschlamms, der sich zwischen den Abständen des Bandringexpanders 4 ablagert, verringert, und die Formanpassungsfähigkeit des zweistückigen Ölrings 1 an die Zylinderwandoberfläche kann verringert werden.
2 zeigt einen Querschnitt eines Teils (die rechte Hälfte) eines Expander/Segment-Ölabstreifrings 10 (ein dreistückiger Ölring). Dieser dreistückige Ölring 10 umfasst ein Paar von ringförmigen Seitenschienen 11 mit Endspalten und einem Distanzierungsexpander 12, der die Seitenschienen 11 stützt. Streifen 13 sind auf der Innenumfangsseite des Distanzierungsexpanders 12 vorgesehen, und Außenvorsprungsteile 16, die die Seitenschienen 11 stützen, sind auf der Außenumfangsseite vorgesehen. Flachbettvertiefungen 14 sind in Abschnitten vorgesehen, die die Streifen 13 und die Außenvorsprungsteile 16 verbinden.
Wenn der Distanzierungsexpander 12 mit den Seitenschienen 11 kombiniert wird, werden Räume 15, die von den Streifen 13, den Außenvorsprungsteilen 16, den Basisvertiefungen 14 und den Seitenschienen 11 umgeben sind, gebildet. In dem dreistückigen Ölring 10 werden die Seitenschienen 11 durch die Radial- und Axialkomponentenkräfte, die durch die Winkel der Streifen 13 des Distanzierungsexpanders 12 verursacht werden, angepresst, und üben dadurch eine Abdichtungsfunktion auf die Wandoberfläche eines Zylinders und auf die oberen und unteren Oberflächen einer Kolbenringnut aus. Insbesondere ein schmaler, dreistückiger Ölring mit geringer Axialbreite, d. h. einer verringerten Abmessung h₁, besitzt eine gute Formanpassungsfähigkeit an die Zylinderwandoberfläche und ebenfalls eine Seitabdichtungsfunktion. Daher, selbst wenn die Spannung dieses Ölrings gering ist, kann der Reibungsverlust ohne einen Anstieg des Ölverbrauchs verringert werden. Selbst in einem derartigen dreistückigen Ölring 10, ist es wahrscheinlicher, dass sich Ölschlamm in den Abständen 15 ablagert, die durch die Seitenschienen 11 und die Basisvertiefungen 14 auf der Außenumfangsseite der Streifen 13 des Distanzierungsexpanders 12 umgeben werden. Insbesondere, wenn die Axialbreite des dreistückigen Ölrings klein gemacht wird, kann die Ablagerung von Ölschlamm das Anhaften der Seitenschienen 11 an dem Distanzierungsexpander 12 bewirken. In diesem Fall wird die Formanpassungsfähigkeit der Seitenschienen 11 an die Innenumfangsoberfläche des Zylinders gesenkt, und es ist wahrscheinlich, dass der Ölverbrauch ansteigt.
Um die oben beschriebene Anhaftung und Ablagerung von Ölschlamm an einem Ölring zu verhindern, wird in einigen herkömmlichen Verfahren eine Flüssigkeitsabweisungsbehandlung (beispielsweise eine fluorenthaltende Beschichtung) verwendet. Genauer gesagt wird die ölabweisende Beschichtung auf der Oberfläche des Ölrings gebildet, um eine Anhaften des Ölschlamms in dem Schmieröl zu verhindern. Beispiele des Materials für die fluorenthaltende Beschichtung, die zur ölabweisenden Behandlung verwendet werden, umfassen Polytetrafluorethylen und Fluoro-Alkylsilan. Beispielsweise schlägt Patentdokument 1 ein Verfahren zum Bilden eines Flüssigkeitsabweisungsfilms durch ein Sol-Gel-Verfahren unter Verwendung von Metall-Alkoholat und einem Fluoroaklylgruppen-substituiertem Metallalkoholat, das durch Subsituieren der Fluoroalklylgruppe durch einen Teil der Alkoxy-Gruppe (Alkoxyl-Gruppe) in dem Metallalkoholat hergestellt wird. Es ist bekannt, dass ein Material, das eine Fluoroalklyl-Gruppe enthält, eine Wasserabweisungsfähigkeit und Ölabweisungsfähigkeit besitzt. Daher wird durch Vorsehen eines Beschichtungsfilms, der eine Fluoroalkyl-Gruppe auf seiner Oberfläche besitzt, die flüssigkeitsabweisende Eigenschaft auf die Motorkomponenten übertragen, um die Anhaftung und Ablagerung von Ölschlamm zu verhindern. Patentdokument 2 offenbart eine Technik zum Verbessern des Effekts der Verhinderung der Anhaftung und Ablagerung von Ölschlamm durch Verwenden einer fluorenthaltenden Beschichtung mit einer erhöhten Dicke bzw. Stärke. Um die Stärke der Beschichtung zu erhöhen, wird die Polymerisation eines fluoralkylgruppensubstituierten Alkoholats gefördert, bevor eine Beschichtungslösung auf ein Substrat aufgetragen wird.
Patentdokument 3 beschreibt, dass wenn Komponenten eines Verbrennungsmotors mit einem kohlenstoffbasierten Film mit einer vorbestimmten Oberflächenenergie und einer vorbestimme Beschichtungsrauigkeit beschichtet werden, die Abstoßung gegenüber Ablagerungen (Ölschlamm) verbessert wird. Daher werden die Ablagerung von Ablagerungen und das Anhaften unterdrückt und der effiziente Verbrennungsbetrieb ist mit einer geringfügigen Leistungsverschlechterung aufrechterhalten. Polypropylenharze, Perfluoroethylen-Propylen-(FEP-)Harze, Fluoro-Alkylsilane und Ähnliches dienen beispielhaft als kohlenstoffbasierte Filme.
Wie oben beschrieben, wurde zur Verhinderung der Anhaftung und der Ablagerung von Ölschlamm, die Verwendung einer Ölabweisungsbehandlung der Oberfläche eines Ölrings unter Verwendung von beispielsweise einem fluorenthaltenden Dünnfilm erwogen. Da ein Motor jedoch im Betrieb hohen Temperaturen ausgesetzt ist, wurde herausgefunden, dass der fluorenthaltende Dünnfilm während eines Langzeitbetriebs thermisch zersetzt wird, so dass der Effekt der Verhinderung der Anhaftung und der Ablagerung des Ölschlamms verringert wird. Der fluorenthaltende Dünnfilm kann letztlich verschwinden und der Effekt der Verhinderung der Anhaftung und Ablagerung kann dadurch verlorengehen. Daher wurde gegenwärtig noch kein Ölring für einen Verbrennungsmotor erhalten, der eine hoch wärmebestände Beschichtung besitzt, die imstande ist, den Effekt der Verhinderung der Anhaftung und Ablagerung von Ölschlamm selbst während eines Langzeitbetriebs beizubehalten.
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2000-27995 .
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. Hei. 10-157013 .
Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2006-291884 .
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Ölring für einen Verbrennungsmotor vorzusehen, der die Anhaftung und Ablagerung von Ölschlamm selbst während des Langzeitbetriebs des Motors verhindern kann, der dadurch das Auftreten des Verklebens der Ölringkomponenten aneinander verhindern kann, und eine gute Ölsteuerfunktion beibehalten kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Angesichts des obigen Ziels haben die vorliegenden Erfinder umfangreiche Studien durchgeführt und herausgefunden dass da die Anhaftungskraft von Ölschlamm an einer Metallbeschichtung mit einer niedrigen Oberflächenenergie und einer niedrigen Wasserstoffbindungsstärke sehr niedrig ist, die Verwendung einer derartigen Metallbeschichtung zur Beschichtung der Oberfläche eines Ölrings ermöglicht, dass ein starker Effekt der Verhinderung der Anhaftung und der Ablagerung von Ölschlamm selbst während des Langzeitbetriebs aufrechterhalten wird. Demgemäß sind die Erfinder bei der vorliegenden Erfindung angekommen.
Genauer gesagt, ist der Ölring der vorliegenden Erfindung ein Ölring für einen Verbrennungsmotor, in dem zumindest ein Teil der Oberfläche des Ölrings mit einer Metallbeschichtung beschichtet ist, die eine Oberflächenenergie bei 60°C von 40 mJ/m² oder weniger und eine Wasserstoffbindungsstärke bei 60°C von 1,0 mJ/m² oder weniger besitzt.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
In der vorliegenden Erfindung ist die Oberfläche des Ölrings für einen Verbrennungsmotor mit einer Metallbeschichtung mit einer niedrigen Oberflächenenergie und einer niedrigen Wasserstoffbindungsstärke beschichtet. Dies kann die Anhaftungskraft des Ölschlamms an der Oberfläche des Ölrings verringern. Die Anhaftung des Ölschlamms wird dadurch unterdrückt, und die Ablagerung des Ölschlamms nachfolgend zu der Anhaftung kann ebenfalls unterdrückt werden. Demgemäß kann das Auftreten des Klebens der Ölringkomponenten aneinander in effektiver Weise verhindert werden. Zusätzlich besitzt die Metallbeschichtung in der vorliegenden Erfindung eine gute Wärmebeständigkeit. Daher wird selbst beim Langzeitbetrieb die Beschichtung nicht zersetzt oder verschlechtert, und der Effekt der Verhinderung der Anhaftung und Ablagerung des Ölschlamms wird erreicht. Demgemäß kann der Ölring mder vorliegenden Erfindung eine gute Ölsteuer- bzw. Ölabstreiffunktion für eine lange Zeit beibehalten.
BESTER AUSFÜHRUNGSMODUS DER ERFINDUNG
Ein Ölring für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung wird jetzt im Detail beschrieben.
Eine Metallbeschichtung, die die Oberfläche, die die Oberfläche des Ölrings für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung besitzt eine Oberflächenenergie bei 60°C von 40 mJ/m² oder weniger und eine Wasserstoffbindungsstärke bei 60°C von 1,0 mJ/m² oder weniger. Keine besondere Einschränkung wird dem Material für die Metallbeschichtung auferlegt, so lange die obigen physischen Eigenschaften in die obigen Bereiche fallen.
Bestimmte Beispiele des Metallmaterials, das die Metallbeschichtung bilden kann, umfassen, Ni, Cu und Legierungen, die Ni oder Cu enthalten.
Keine besondere Einschränkung wird dem Verfahren des Bildens der Beschichtung auferlegt. Jegliche Galvanotechnik, stromloses Metallisieren, chemische Dampfphasenabscheidung bzw. CVD (CVD = Chemical Vapor Deposition), Sputtern und Ähnliches wird verwendet. Von diesen ist die Galvanotechnik bevorzugt, um mit der Metallbeschichtung Komponenten mit komplizierten Formen, wie beispielsweise den Distanzierungsexpander, einen Bandringexpander, und einen Ölringkörper für einen Ölring eines Verbrennungsmotos in effizienter Weise zu beschichten.
(Messung der Oberflächenenergie und der Wasserstoffbindungsstärke)
Die Oberflächenenergie und Wasserstoffbindungsstärke der Metallbeschichtung kann durch das folgende Verfahren gemessen werden.

(1) Eine Zielprobe wird für die Kontaktwinkel mit destilliertem Wasser, Ethylenglykol und 1-Bormonapthalen unter Verwendung eines automatischen Kontaktwinkelmessers (Drop Master 500, Produkt der Kyowa Interface Science Co., Ltd.) gemessen. Währen der Messung wird die Messprobe an einem aus Aluminium bestehenden Heiztisch befestigt, der mit einer Erwärmungsvorrichtung ausgestattet ist, und die Temperatur der Probenoberfläche wird durch ein Thermopaar gemessen und auf 60 ± 2°C angepasst.
(2) Die Oberflächenenergie und Wasserstoffbindungsstärke kann aus den gemessenen Kontaktwinkeln unter Verwendung der beigefügten Oberflächenenergieanalysesoftware (FAMAS), einem Produkt der Kyowa Interface Science Co., Ltd., gemäß der Young-Dupre-Gleichung bestimmt werden.

Die Metallbeschichtung in der vorliegenden Erfindung besitzt eine Oberflächenenergie bei 60°C von 40 mJ/m² oder weniger und eine Wasserstoffbindungsstärke bei 60°C von 1,0 mJ/m² oder weniger, wie durch das obige Messverfahren gemessen.
Vorzugsweise beträgt die Dicke bzw. Stärke der Metallbeschichtung in der vorliegenden Erfindung 0,1 μm bis 10 μm. Wenn die Dicke der Metallbeschichtung 0,1 μm oder mehr beträgt, sind die Oberflächenenergie und die Wasserstoffbindungsstärke ausreichend niedrig und ein starker Effekt der Verhinderung der Anhaftung und Ablagerung von Ölschlamm wird dadurch erhalten. Wenn die Dicke der Metallbeschichtung größer als 10 μm ist, wird ein Effekt der Verhinderung der Anhaftung und Ablagerung von Ölschlamm erhalten. Jedoch die große dicke kann zu Problemen führen, wie beispielsweise einem Anstieg in der kombinierten Spannkraft des Ölrings, einem Anstieg in der Beschichtungsbildungszeit und einem Anstieg der Materialkosten. Unter Berücksichtigung des Obigen beträgt die Obergrenze bevorzugt 10 μm. Bei der Galvanotechnik kann die Dicke der Beschichtung im Allgemeinen durch das Anpassen der Beschichtungszeit und eines Stromwerts gesteuert werden.
Die Oberflächenrauigkeit Ra der Metallbeschichtung in der vorliegenden Erfindung beträgt vorzugsweise 0,005 μm bis 0,4 μm und noch bevorzugterer Weise 0,005 μm bis 0,3 μm. Durch Anpassen der Oberflächenrauigkeit der Metallbeschichtung innerhalb des obigen Bereichs, wird das Fließvermögen des Öls auf der Oberfläche der Beschichtung verbessert, und die Funktion des Austritts des Ölschlamms wird verbessert. Dies verbessert den Effekt der Verhinderung der Anhaftung und Ablagerung des Ölschlamms weiter. Um die Oberflächenrauigkeit Ra der Metallbeschichtung innerhalb des obigen Bereichs zu steuern, ist es erwünscht, die Oberflächenrauigkeit Ra der Glieder, die den Ölring bilden, auf 0,005 μm bis 0,4 μm und bevorzugterer Weise auf 0,005 μm bis 0,3 μm anzupassen. Die Oberflächenrauigkeit Ra der konstituierenden Glieder kann durch Polieren angepasst werden. Der Distanzierungsexpander, der später beschrieben wird, wird im Allgemeinen durch Zahnradformen hergestellt. Die Oberflächenrauigkeit des Distanzierungsexpanders kann ebenfalls durch Anpassen der Oberflächenrauigkeit des Getriebes gesteuert werden.
Keine besondere Einschränkung wird dem Aufbau des Ölrings für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung auferlegt. Jedoch werden (1) ein zweistückiger Ölring und (2) ein dreistückiger Ölring, die unten beschrieben sind, vorzugsweise verwendet.
(1) Zweistückiger Ölring (schraubenfedervorgespannter Ölabstreifring)
1 ist eine Querschnittansicht, die einen Teil (die rechte Hälfte) eines zweistöckigen Ölrings zeigt. Dieser Ölring 1 umfasst einen Ölringkörper 4 und einen Bandringexpander 5. Der Ölringkörper 4 umfasst Folgendes: ein Paar von axial beabstandeten, oberen und unteren Schienenteilen 2, die jeweils einen Baden (Gleitoberfläche) besitzen, der auf der Innenwand eines Zylinders gleitet; und ein Gewebe 3, das die Schienenteile verbindet. Der Ölringkörper 4 besitzt eine ringförmige Form mit einem Endspalt. Eine Innenumfangsnut 6 ist auf der Innenumfangsseite des Ölringkörpers 4 gebildet, und eine Außenumfangsnut 8 ist auf der Außenumfangsseite gebildet. Entölungsdurchlässe 7, die mit vorbestimmten Intervallen voneinander beabstandet sind, sind in dem Gewebe 3 gebildet und gehen radial durch dieses hindurch. Der Bandringexpander 5 ist an der Innenumfangsnut 6 des Ölringkörpers 4 angebracht und presst den Hauptkörper 4 radial nach außen.
Keine besondere Einschränkung wird den Materialien des Ölringkörpers 4 und des Bandringexpanders 5 und der Oberflächenbehandlung dafür auferlegt, und bekannte Materialien und irgendeine bekannte Oberflächenbehandlung können verwendet werden. Beispielsweise wird entweder Kohlenstoffstahl, Silizium-Chromstahl, martensitischer, rostfreier Stahl, Gusseisen mit Kugelgraphit oder Ähnliches als Material für den Ölringkörper verwendet. Insbesondere martensitischer, rostfreier Stahl, der einem Nitrierhärten ausgesetzt wurde, oder Kohlenstoffstahl und Silizium-Chromstahl, die mit einer CrN-Beschichtung durch Ionenplattierung oder Hartverchromen beschichtet wurden (die Beschichtung wird auf der Gleitoberfläche gebildet), sind bevorzugt, da eine hohe Abriebsfestigkeit für eine lange Zeit aufrechterhalten werden kann. Kohlenstoffstahl, Silizium-Chromstahl, austentischer, rostfreier Stahl oder Ähnliches wird als Material für den Bandringexpander verwendet. Wenn notwendig, kann der Bandringexpander der Verchromung, dem Nitrierhärten oder eine anderen Behandlung unterzogen werden, um diesem ein Verschleißfestigkeit zu verleihen.
In dem zweistückigen Ölring wird die Metallbeschichtung in der vorliegenden Erfindung auf zumindest einem Teil oder dem gesamten Ölringkörper 4 und dem Bandringexpander 5 gebildet, um den Effekt der vorliegenden Erfindung zu erzielen. Beispielweise kann die Metallbeschichtung nur auf dem Bandringexpander 5 gebildet sein. Wenn die Metallbeschichtung zumindest auf der Oberfläche des Bandringexpanders 5 gebildet ist, die zu der Innenumfangsnut 6 des Ölringkörpers 4 weist, kann der Effekt der Verhinderung des Anhaltens und der Ablagerung des Ölschlamms zu einem gewissen Grad erzielt werden. Die Metallbeschichtung kann auf der gesamten Oberfläche des Bandringexpanders 5 gebildet werden. In einem derartigen Fall wird der Effekt der Verhinderung des Anhaftens und der Ablagerung des Ölschlamms ebenfalls zwischen den Abständen des Bandringexpanders 5 und zwischen dem Bandringexpander 5 und der Innenumfangsnut 6 des Ölringkörpers 4 erzielt, und daher kann eine gute Ölabstreiffunktion für eine lange Zeit aufrechterhalten werden.
In der vorliegenden Erfindung könnte die Metallbeschichtung nur auf der Innenumfangsoberfläche des Ölringkörpers 4 gebildet werden. Ölschlamm neigt dazu, einfach an der Innenumfangsnut 6 des Ölringkörpers 4, ebenso wie dem Bandringexpander 5, anzuhaften und sich auf diesen abzulagern. Daher wird durch Bilden der Metallbeschichtung auf der Innenumfangsoberfläche des Ölringkörpers 4 ein hoher Effekt der Verhinderung der Anhaftung und der Ablagerung des Ölschlamms erhalten. In diesem Fall ist es erwünschter, die Metallbeschichtung auf der Innenumfangsoberfläche des Ölringkörpers 4 und ebenfalls auf dem Bandringexpander 5 zu bilden.
Die Metallbeschichtung kann auf der gesamten Oberfläche des Ölringkörpers 4 einschließlich der Wandoberflächen der Entölungsdurchlässe 7 mit Ausnahme der Gleitoberfläche gebildet werden. Der Ölschlamm neigt dazu, einfach ebenfalls an den Wandoberflächen der Entölungsdurchlässe 7 anzuhaften. Daher wird mit dem obigen Aufbau der Effekt der Verhinderung der Anhaftung und Ablagerung des Ölschlamms weiter verbessert. Wenn die Metallbeschichtung auf der gesamten Oberfläche des Ölringkörpers 4 und ebenfalls auf dem Bandringexpander 5 gebildet wird, wird ein besserer Effekt erhalten.
(2) Dreistückiger Ölring (Expander/Segment-Ölabstreifring)
2 ist eine Querschnittansicht, die einen Teil (die rechte Hälfte) eines dreistückigen Ölrings zeigt. Dieser Ölring 10 umfasst Folgendes: ein Paar von ringförmigen Seitenschienen 11 von denen jede einen Endspalt und einen Distanzierungsexpander 12 besitzt, der die Seitenschienen 11 stützt. Streifen 13 sind auf der innenumfangsseite des Distanzierungsexpanders 12 vorgesehen, und Außenvorsprungsteile 16, die die Seitenschienen 11 stützen, sind auf der Außenumfangsseite vorgesehen. Flachbettvertiefungen 14 sind in Abschnitten vorgesehen, die die Streifen 13 und die Außenvorsprungsteile 16 verbinden. Nachdem der Distanzierungsexpander 12 mit den Seitenschienen 11 kombiniert wird, werden Räume 15 gebildet, die von den Streifen 13, den Außenvorsprungsteilen 16, den Basisvertiefungen 14 und den Seitenschienen 11 umgeben sind.
Keine besondere Einschränkung wird den Materialien für die Seitenschienen 11 und den Distanzierungsexpander 12 und der Oberflächenbehandlung für diese auferlegt, und jegliche bekannten Materialien und jegliche bekannte Oberflächenbehandlung kann verwendet werden. Ein Material, das durch Nitrierhärten austenitischen, rostfreien Stahls, wie beispielsweise SUS304 vorbereitet wird, wird vorzugsweise für den Distanzierungsexpander 12 verwendet, da die Streifen eine gute Verschleißfestigkeit besitzen können. Ein Material, welches durch Bilden auf einer Außenumfangsoberfläche eines Basismaterials, wie Allgemeinen verwendeter Federstahl, eine CrN-Beschichtung durch Ionenplattierung oder einer Hartverchromung, ein Material, das vorbereitet wird, indem ein Basismaterial bestehend aus martensitischem, rostfreiem Stahl, dem Nitrierhärten unterzogen wird, und ähnliche Materialien sind für die Seitenschienen 11 geeignet.
Der Olschlamm lagert sich in einfacher Weise in den Zwischenräumen 15 ab, die zwischen den Oberflächen der Seitenschienen 11 gebildet sind, die zu dem Distanzierungsexpander 12 und den Basisvertiefungen 14 weisen, die sich zwischen den Streifen 13 und den Außenvorsprungsteilen 16 des Distanzierungsexpanders 12 erstrecken. Daher wird durch Formen einer Metallbeschichtung auf den Oberflächen der Seitenschienen 11, die zu dem Distanzierungsexpander 12 weisen, oder auf den oberen und unteren Oberflächen des Distanzierungsexpanders 12, der Effekt des Verhinderns der Anhaftung und Ablagerung des Ölschlamms erzielt. Wenn die Metallbeschichtung auf den gesamten Oberflächen der Seitenschienen 11 und des Distanzierungsexpanders 12 gebildet wird, d. h. der gesamten Oberfläche des dreistückigen Ölrings, wird der Effekt der Verhinderung des Anhaftens und der Ablagerung des Ölschlamms weiter verbessert.
BEISPIELE
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung genauer mittels Beispielen beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Beispiele beschränkt.
[Testbeispiel 1]
(Beispiel 1)
Eine flache Platte, die aus rostfreiem Stahl (SUS304) besteht, wurde vorbereitet und die Oberfläche der flachen Platte wurde so poliert, dass die Oberflächenrauigkeit Ra (durchschnittliche Mittellinienrauigkeit) 0,02 μm ± 0,01 μm betrugt und dann in Aceton entfettet wurde. Dann wurde die entfettete Platte in ein Plattierungsbad bei 60°C eingetaucht, das 300 g/L von Nickelchlorid und 30 g/L von Borsäure enthält, und ein Strom wurde mit einer Stromdichte von 10 A/dm² für 90 Sekunden angelegt, um eine Ni-Plattierung auf der Oberfläche zu bilden. Die resultierende Platte wurde als eine Bewertungsprobe verwendet. Die erhaltene Probe wurde bezüglich Oberflächenenergie und Wasserstoffbindungsstärke bei 60°C gemessen. Die Ergebnisse sind in Tab. 1 gezeigt. Die Dicke der Ni-Plattierung betrug ungefähr 0,5 μm und die Oberflächenrauigkeit Ra nach dem Bilden der Beschichtung betrug 0,02 μm.
In dieser Beschreibung ist die „Oberflächenrauigkeit” die Mittelliniendurchschnittsrauigkeit Ra und ist ein Wert, der durch das folgende Verfahren gemessen wird.

– Oberflächenrauigkeitsmesser: SURFCOM 1400D (Produkt der TOKYO SEIMITSU Co., Ltd.)
– Japanischer Industriestandard: JIS B0601-1982
– Schwellenwert λc: 0,08 mm
– Bewertungslänge (3λc oder länger): 0,25 mm

(Beispiel 2)
Wie in Beispiel 1 wurde die Oberfläche einer flachen Platte, die aus rostfreiem Stahl (SUS304) besteht poliert, so dass die Oberflächenrauigkeit Ra 0,02 μm ± 0,01 μm betrug und wurde dann entfettet. Die erhaltene Platte wurde in ein Plattierungsbad getaucht, das 220 g/L von Kupfersulfat, 60 g/L von Schwefelsäure; und 50 g/L von Chlor-Ionen enthält und wurde dann einem Strom bei einer Kathodenstromdichte von 3 A/dm² und einer Anodenstromdichte von 2 A/dm² für 70 Sekunden ausgesetzt, um eine Cu-Plattierung auf der Oberfläche zu bilden. Die resultierende Platte wurde als eine Bewertungsprobe verwendet. Die Oberflächenenergie und Wasserstoffbindungsstärke bei 60°C der erhaltenen Probe wurden wie in Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Dicke der Cu-Plattierung betrug ungefähr 0,5 μm, und die Oberflächenrauigkeit Ra nach dem Bilden der Beschichtung betrug 0,02 μm.
(Vergleichsbeispiel 1)
Wie in Beispiel 1 wurde die Oberfläche einer flachen Platte, die aus rostfreiem Stahl (SUS304) besteht, so poliert, dass die Oberflächenrauigkeit Ra 0,02 μm ± 0,01 μm betrug und wurde dann in Aceton entfettet. Die resultierende Platte wurde nicht beschichtet bzw. plattiert und eine Vergleichsprobe, die keine darauf gebildete Beschichtung besitzt, wurde hergestellt.
(Vergleichsbeispiel 2)
Wie in Beispiel 1 wurde die Oberfläche einer flachen Platte, die aus rostfreiem Stahl (SUS304) besteht, so poliert, dass die Oberflächenrauigkeit Ra 0,02 μm ± 0,01 μm betrug und wurde dann in Aceton entfettet. Die entfettete Platte wurde in einen Muffelofen gesetzt und bei 550°C für 30 Minuten in einem Fluss einer Gasmischung von Ammoniak und Stickstoff bei einer Flussrate von 2 L/min behandelt, um eine Nitridschicht auf der gesamten Oberfläche der Probe zu bilden. Die resultierende Probe wurde als eine Vergleichsprobe verwendet.
(Vergleichsbeispiel 3)
Wie in Beispiel 1 wurde die Oberfläche einer flachen Platte, die aus rostfreiem Stahl (SUS304) besteht, so poliert, dass die Oberflächenrauigkeit Ra 0,02 μm ± 0,01 μm betrug und wurde dann in Aceton entfettet. Dann wurde die entfettete Platte in eine Behandlungslösung, die unten beschrieben ist, getaucht, bei Raumtemperatur getrocknet und einer Wärmebehandlung in einem elektrischen Ofen bei 250°C für 1 Stunde ausgesetzt. Eine Probe mit einem fluorenthaltenden Dünnfilm, der auf der flachen Platte gebildet war, wurde durch die obige Behandlung gebildet.
Die Behandlungslösung wurde durch Anordnen von 300 g Tetraethoxysilan, 9 g von Heptadecafluoro-1,1,2,2-Tetrahydradecyltriethocysilan, und 648 g Ethanol in einem Messbecher, Verrühren der Mischung für 20 Minuten, Hinzufügen von 123 g Wasser und 158 g von 0,1 N Salzsäure, Verrühren der resultierenden Mischung für 2 Stunden und dann Ermöglichen, dass die Mischung bei 25°C für 24 Stunden in einem abgedichteten Zustand steht, vorbereitet.
Die Oberflächenenergie und Wasserstoffbindungsstärke wurden für die Vergleichsbeispiele 1, 2 und 3 in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
(Ölschlammanhaftungstest)
Abgebautes Schmieröl, das für den Betrieb eines Motors verwendet wurde und das Ölschlamm enthält, wurde als Testöl verwendet. Das abgebaute Testöl wurde in ein Ölbad gesetzt und die Öltemperatur wurde auf 80°C angepasst. Die Temperatur innerhalb eines vertikalen, elektrischen Ofens wurde auf 190°C eingestellt, Ein Probe, von der das Gewicht im Voraus gemessen wurde, wurde an einem Bewegungsabschnitt eines Vertikalbewegungsmechanismus befestigt, in das Ölbad für 1 Minute getaucht, aus dem Ölbad gezogen, in dem elektrischen Ofen angeordnet, und dann der Wärmebehandlung für 4 Minuten ausgesetzt. Diese Prozedur wurde als ein Zyklus definiert. Dieser Zyklus des Tauchens in das Ölbad und der Wärmebehandlung in dem elektrischen Ofen wurde für 35 Stunden wiederholt. Nach der Beendigung der Verarbeitung wurde die Probe entfernt und mit Aceton gewaschen. Dann wurde die gewaschene Probe in einem elektrischen Ofen bei 120°C für 1 Stunde getrocknet und auf Raumtemperatur in einem Exsikkator abgekühlt. Dann wurde das Gewicht der Probe gemessen. Die Menge des Ölschlamms, der an der Probe haftet, wurde aus der Differenz vor und nach dem Ölschlammanhaftungstest bestimmt. Die Menge der Ölschlammanhaftung an einer Probe, die für 100 Stunden behandelt wurde, wurde ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse des Olschlammanhaftungstests für jede der Proben sind in Tab. 1 gezeigt. Die Menge der Ölschlammanhaftung an einer Probe ist als ein relativer Wert dargestellt, wenn die Menge des Ölschlamms pro Einheitsbereich, der an der Probe des Vergleichsbeispiels 1 nach dem 35-Stunden-Test haftet, auf 100 eingestellt wird.
Im Vergleichsbeispiel 1, in dem keine Beschichtung gebildet wurde, waren die Oberflächenenergie und ebenfalls die Wasserstoffbindungsstärke hoch, und es wurde herausgefunden, dass eine große Menge des Ölschlamms an im Wesentlichen der gesamten Oberfläche nach 35 Stunden haftet. Nach 100 Stunden stieg die Menge des anhaftenden Ölschlamms weiter an. In Vergleichsbeispiel 2, in dem ein Gasnitrierhärten ausgeführt wurde, waren die Oberflächenenergie und die Wasserstoffbindungsstärke größer als die in Vergleichsbeispiel 1, und die Menge des anhaftenden Ölschlamms war ebenfalls größer. Im Vergleichsbeispiel 3, in dem die Probe mit einer fluorenthaltenden Beschichtung beschichtet wurde, waren die Oberflächenenergie und die Wasserstoffbindungsstärke kleiner als die in den Vergleichsbeispielen 1 und 2, und die Menge des anhaftenden Ölschlamms nach 35 Stunden war signifikant geringer. Wenn jedoch der Test fortgesetzt wurde, wurde herausgefunden, dass eine große Menge des Ölschlamms, wenngleich weniger als die in den Vergleichsbeispielen 1 und 2, nach 100 Stunden anhaftet. Dies kann sein, da die fluorenthaltende Beschichtung im Verlauf der Zeit thermisch abgebaut wurde und daher der Effekt der Verhinderung des Anhaftens und der Ablagerung signifikant verringert wurde.

In Beispiel 1, in dem die Probe mit der Ni-Plattierung in der vorliegenden Erfindung beschichtet wurde, betrug die Oberflächenenergie ungefähr 30 mJ/m², was höher als die in dem Vergleichsbeispiel 3, aber niedriger als die in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 war, und die Wasserstoffbindungsstärke betrug 0,0 mJ/m², was das gleiche wie die im Vergleichsbeispiel 3 war. Die Menge des anhaftenden Ölschlamms in Beispiel 1 nach 35 Stunden war niedriger als die in Vergleichsbeispiel 3, und die Menge des anhaftenden Ölschlamms nach 100 Stunden war immer noch geringer. Dies zeigte, dass der Effekt der Verhinderung des Anhaftens und der Ablagerung aufrechterhalten wurde. In Beispiel 2, in dem die Probe mit der Cu-Plattierung beschichtet wurde, war die Oberflächenenergie geringer als die in Beispiel 1, und die Mengen des anhaftenden Ölschlamms nach 35 Stunden und 100 Stunden war niedriger als die in Beispiel 1. Dies kann sein, da die Beschichtungen, die in der vorlegenden Erfindung verwendet werden, Metallbeschichtungen waren und eine hohe Wärmebeständigkeit hatten. Daher wurde ein hoher Effekt der Verhinderung des Anhaftens und der Ablagerung des Ölschlamms für eine lange Zeit aufrechterhalten. [Tabelle 1]

Nr.	Oberflächenenergie (60°C)/mJ/m²	Wasserstoffbindungsstärke (60°C)/mJ/m²	Menge des anhaftenden Ölschlamms
Nr.	Oberflächenenergie (60°C)/mJ/m²	Wasserstoffbindungsstärke (60°C)/mJ/m²	Nach 35 Std.	Nach 100 Std.
Beispiel 1	31,1	0,0	6,4	26,3
Beispiel 2	22,5	0,0	5,6	20,7
Vergleichs	59,8	1,6	100	325
Vergleichsbeispiel 2	70,6	2,1	100	495
Vergleichsbeispiel 3	17,0	0,0	29,8	285

[Testbeispiel 2]
(Beispiele 3 bis 5 und Vergleichsbeispiel 4)

Die Oberflächen der flachen Platten, die aus rostfreiem Stahl (SUS304) bestehen, wurden so poliert, dass die Oberflächenrauigkeit RA 0,1 μm (Beispiel 3), 0,3 μm (Beispiel 4), 0,35 μm (Beispiel 5), und 0,45 μm (Vergleichsbeispiel 4) betrug und wurden dann in Aceton entfettet. Jede entfettete Platte wurde in ein Plattierungsbad ähnlich dem in Beispiel 1 getaucht, um eine Ni-Plattierung unter den Bedingungen zu bilden, die ähnlichen denen in Beispiel 1 waren, und die beschichtete Platte wurde als eine Bewertungsprobe verwendet. Die Metallbeschichtung auf jeder Probe wurde hinsichtlich der Oberflächenrauigkeit Ra, der Oberflächenenergie bei 60°C und der Wasserstoffbindungsstärke bei 60°C gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Die Dicke der Ni-Plattierung betrug ungefähr 0,5 μm. Wie in Beispiel 1 wurde der Betrag des anhaftenden Ölschlamms nach 35 Stunden bestimmt, und die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 2 gezeigt. [Tabelle 2]

Nr.	Oberflächenrauigkeit der Ni-Plattierung μm	Obflächenenergie (60°C)/mJ/m²	Wasserstoffbindungsstärke (60°C)/mJ/m²	Menge des anhaftenden Ölschlamms (nach 35 Std.)
Beispiel 1	0,02	31,1	0,0	6,4
Beispiel 3	0,12	33,6	0,0	6,9
Beispiel 4	0,28	35,4	0,2	8,5
Beispiel 5	0,35	38,9	0,3	9,4
Vergleichsbeispiel 4	0,44	51,5	1,2	31,9

Es wurde herausgefunden, dass wenn eine Beschichtung eine Oberflächenenergie bei 60°C von 40 mJ/m² oder weniger und eine Wasserstoffbindungsstärke bei 60°C von 1,0 mJ/m² oder weniger hatte, welches die Bereiche sind, die in der vorliegenden Erfindung definiert sind, ein starker Effekt der Verhinderung der Anhaftung und Ablagerung des Ölschlamms erhalten wurde (Beispiel 1 und 3 bis 5). Jedoch in der Beschichtung, in der die Oberflächenenergie und Wasserstoffbindungsstärke außerhalb der obigen Bereiche war (Vergleichsbeispiel 4), stieg die Menge des anhaftenden Ölschlamms signifikant an. In den Beispielen 1 und 3 bis 5 war der erhaltene Effekt der Verhinderung der Anhaftung und Ablagerung des Ölschlamms umso besser he kleiner die Oberflächenrauigkeit der Beschichtung war.
(Testbeispiel 3)
(Beispiele 6 bis 11 und Vergleichsbeispiele 5 und 6)

Wie in Beispiel 1 wurden die Oberflächen flacher Platten, die aus rostfreiem Stahl (SUS304) bestanden, so poliert, dass die Oberflächenrauigkeit Ra 0,02 μm ± 0,01 μm betrug und wurden dann in Aceton entfettet. Dann wurde jede entfettete Platte in ein Plattierungsbad ähnlich dem eingetaucht, das in Beispiel 1 verwendet wurde, um eine Ni-Plattierung zu bilden. Während des Plattierens wurden ein Stromwert und die Plattierungszeit so gesteuert, dass die Dicke der gebildeten Ni-Plattierung 0,01 μm (Vergleichsbeispiel 5), 0,05 μm (Vergleichsbeispiel 6), 0,1 μm (Beispiel 6), 0,5 μm (Beispiel 7), 1,0 μm (Beispiel 8), 5,0 μm (Beispiel 9), 8,0 μm (Beispiel 10) und 10 μm (Beispiel 11) betrug. Jede beschichtete Platte wurde als eine Bewertungsprobe verwendet. Die Dicke der Metallbeschichtung, die Oberflächenenergie bei 60°C und die Wasserstoffbindungsstärke bei 60°C jeder Probe wurden gemessen, und die Ergebnisse sind in Tab. 3 gezeigt. Die Oberflächenrauigkeit jeder Ni-Plattierung betrug ungefähr 0,02 μm. Die Menge des anhaftenden Ölschlamms nach 35 Stunden wurde wie in Beispiel 1 bestimmt und die Ergebnisse sind ebenfalls in Tab. 3 gezeigt. Tabelle 3

Nr.	Dicke der Ni-Plattierung μm	Obflächenenergie (60°C)/mJ/m²	Wasserstoffbindungsstärke (60°C)/mJ/m²	Menge des anhaftenden Ölschlamms (nach 35 Std.)
Vergleichsbeispiel 5	0,01	60,3	2,2	36,1
Vergleichsbeispiel 6	0,05	49,7	1,6	22,3
Beispiel 6	0,1	36,9	0,3	6,6
Beispiel 7	0,5	31,0	0,0	6,1
Beispiel 8	1,0	32,0	0,0	5,6
Beispiel 10	8,1	35,5	0,0	2,9
Beispiel 11	10	33,9	0,0	5,1

Es wurde herausgefunden, dass wenn eine Beschichtung eine Oberflächenenergie bei 60°C von 40 mJ/m² oder weniger und eine Wasserstoffbindungsstärke bei 60°C von 1,0 mJ/m² oder weniger aufweist, was die Bereiche waren die in der vorliegenden Erfindung definiert sind, ein starker Effekt der Verhinderung der Anhaftung und Ablagerung des Ölschlamms erhalten wird (Beispiele 6 bis 11). Wenn jedoch in den Beschichtungen, in denen die Oberflächenenergie und die Wasserstoffbindungsstärke außerhalb der obigen Bereiche lagen (Vergleichsbeispiele 5 und 6), stieg der Betrag des anhaftenden Ölschlamms signifikant an.
(Testbeispiel 4)
Die Komponenten des dreistückigen Ölrings (siehe 2) wurden durch das folgende Verfahren hergestellt und zusammengebaut. Der erhaltene Ölring wurde an einem Verbrennungsmotor angebracht und der Effekt der Verhinderung der Anhaftung und Ablagerung des Ölschlamms wurde bewertet.
(Beispiel 12)
(1) Herstellung der Seitenschienen
Ein Draht eines 12Cr martensitischen, rostfreien Stahls, von dem die Oberflächenrauigkeit angepasst worden war, wurde mit Ni unter Verwendung einer Drahtbeschichtungsvorrichtung beschichtet, während der Draht mit einer Wickelgeschwindigkeit von 3 m/min gewickelt wurde. Ein Nickelsulfamatbad wurde als ein Beschichtungs- bzw. Plattierungsbad verwendet. Die Dicke der erhaltenen Plattierung betrug ungefähr 2 μm. Die Oberflächenenergie bei 60°C betrug 37 mJ/m² und die Wasserstoffbindungsstärke bei 60°C betrug 0,3 mJ/m². Der verarbeitete Draht wurde in einen perfekten Kreis geformt und seine Außenoberfläche wurde mit einer Chromnitridbeschichtung durch Ionenplattierung beschichtet. Dann wurde der geformte Draht geschnitten, um eine Seitenschiene zu bilden.
(2) Herstellung eines Distanzierungsexpanders
Ein gerollter Streifen (bestehend aus SUS304) für einen Distanzierungsexpander der eine Breite von 2,3 mm, eine Dicke von 0,3 mm und eine R-förmige Kante hatte, wurde in eine vertikal wellige Form zahnradgeformt. Dann wurden Streifen an einem Ende des geformten Drahts durch vertikales Abscheren gebildet und der resultierende Draht wurde in eine Ringform mit den Streifen auf der Innenumfangsseite geformt und wurde dann geschnitten, um den Distanzierungsexpander zu bilden.
(3) Herstellung des dreistückigen Ölrings
Die hergestellten Seitenschienen und der Distanzierungsexpander wurden kombiniert, um einen dreistückigen Ölring zu bilden. Der nominale Durchmesser (d1) des Rings betrug 71 mm, die kombinierte, nominale Breite (h1) betrug 1,5 mm und die kombinierte Dicke (a1) betrug 1,9 mm, und die Spannkraft betrug 8,1 N.
(Beispiel 13)
(1) Herstellung der Seitenschienen
Die Seitenschienen wurden wie in Beispiel 12 hergestellt.
(2) Herstellung des Distanzierungsexpanders
Ein gerollter Streifen (bestehend aus SUS304) für einen Distanzierungsexpander, der eine Breite von 2,3 mm, eine Dicke von 0,3 mm und eine R-förmige Kante besaß, wurde mit Ni unter Verwendung einer Drahtbeschichtungsvorrichtung beschichtet, während der Draht mit einer Wickelgeschwindigkeit von 3 m/min gewickelt wurde. Ein Nickelsufamatbad wurde als ein Plattierungsbad verwendet. Die Dicke der erhaltenen Ni-Plattierung betrug ungefähr 5 μm. Die Oberflächenenergie bei 60°C betrug 38 mJ/m² und die Wasserstoffbindungsstärke bei 60°C betrug 0,4 mJ/m².
Der verarbeitete Draht wurde in eine vertikal gewellte Form zahnradgeformt. Dann wurden Streifen an einem Ende des geformten Drahts durch vertikale Abscherung gebildet, und der resultierende Draht wurde in eine Ringform mit den Steifen auf der Innenumfangsseite geformt und wurde dann geschnitten, um einen Distanzierungsexpander zu bilden.
(3) Herstellung eines dreistückigen Ölrings
Die hergestellten Seitenschienen und der Distanzierungsexpander wurden kombiniert, um einen dreistückigen Ölring zu bilden. Der nominale Durchmesser (d1) des Rings betrug 71 mm, die kombinierte, nominale Breite (h1) betrug 1,5 mm, die kombinierte Dicke (a1) betrug 1,9 mm und die Spannkraft betrug 8,0 N.
(Vergleichsbeispiel 7)
Die Seitenschienen und ein Distanzierungsexpander, die in Beispiel 12 hergestellt wurden, mit der Ausnahme dass die Seitenschienen nicht mit Ni beschichtet wurden, wurden kombiniert, um einen dreistückigen Ölring zu bilden. Die Werte von d1, h1 und a1 waren die gleichen wie die in Beispiel 12 und die Spannkraft betrug 8,1 N.
(Test an realem Motor)
Die dreistückigen Ölringe, die in den Beispielen 12 und 13 und dem Vergleichsbeispiel 7 erhalten wurden, wurden an ersten bis dritten Zylindern eines 1-L-Drei-Zylinder-Motors angebracht. Ein Test, in dem ein gemusterter Betrieb wiederholt wurde, wurde an dem obigen, realen Motor ausgeführt. Nach 250 Stunden wurden vorbestimmte Bewertungsaspekte gemäß dem folgenden Bewertungsverfahren bewertet. Der Test an dem realen Motor wurde insgesamt drei Mal unter den gleichen Betriebsbedingungen wiederholt, wobei die Ölringe der Beispiele 12 und 13 und des Vergleichsbeispiels 7 an unterschiedlichen Zylindern angebracht wurden. Oberste Ringe und zweite ringe mit den folgenden Spezifikationen wurden verwendet.
a. Oberste Ringe

Material: SWOSC-V, die Außenumfangsoberfläche wurde mit Chromnitrid innenplattiert
Abmessungen: d1 = 71 mm, h1 = 1,0 mm, a1 = 2,3 mm

b. Zweite Ringe

Material: SWOSC-V, die gesamte Oberfläche wurde mit Zinkphosphat behandelt
Abmessungen: d1 = 71 mm, h1 = 1,0 mm, a1 = 2,3 mm

(4) Auswertungsverfahren
Nach dem Abschluss jedes Tests an dem realen Motor wurden die folgenden Auswertungen ausgeführt.
a. Messung der Größe des freien Spalts der Seitenschienen
Nach dem Abschluss jedes Tests an dem realen Motor wurden die Kolben aus den Zylindern herausgezogen und die Größe (f₂) des freien Spalts von jeder der oberen und unteren Seitenschienen von jedem dreistückigen Ölring wurden gemessen, und das Verhältnis von f₂ zu der Größe f₁ des freien Spalts von jeder der Seitenschienen, die an den Kolben angebracht waren, vor dem Test an dem realen Motor (das Verhältnis (f₂/f₁)) wurde bestimmt. f₂/f₁ wurde für jede der oberen und unteren Seitenschienen bestimmt und der Durchschnittswert für die drei Wiederholungen des Tests an dem realen Motor wurde bestimmt.
b. Messung der Menge des anhaftenden Ölschlamms
Die Masse von jedem Ölring unmittelbar nach dem Betrieb wurde gemessen, und der Unterschied zu der Masse des Ölrings, die vor der Anbringung gemessen wurde, wurde berechnet. Der Durchschnittswert für die drei Wiederholungen des Tests an dem realen Motor wurde als die Menge des anhaftenden Ölschlamms verwendet.
(5) Auswertungsergebnisse
3 und 4 zeigen die Größe des freien Spalts und die Menge des anhaftenden Ölschlamms nach dem Test an dem realen Motor für jedes der Beispiele 12 und 13 und des Vergleichsbeispiels 7. Die Größe des freien Spalts nach dem Test ist ein relativer Wert, wenn f₂/f₁ in dem Vergleichsbeispiel 7 auf 100 eingestellt wird, und die Menge des anhaftenden Ölschlamms ist ein relativer Wert, wenn die Menge des anhaftenden Kohlenstoffschlamms im Vergleichsbeispiel 7 auf 100 eingestellt wird.
Wie aus der 3 gesehen werden kann, war die Größe des freien Spalts in Beispiel 12 nach dem Test an dem realen Motor ungefähr 1,5 Mal größer als die im Vergleichsbeispiel 7. Dies kann daran liegen, dass n Vergleichsbeispiel 7, in dem keine Ni-Plattierung ausgeführt wurde, die Ablagerung des Ölschlamms die Seitenschienen beschränkte, sich zu bewegen. Daher, selbst nachdem der Kolben aus dem Zylinder herausgezogen wurde, kehrte der Endspalt nicht einfach zu dem ursprünglichen Zustand zurück (der Endspalt wurde nicht einfach geweitet). In Beispiel 12 jedoch, in dem die Seitenschienen mit Ni beschichtet wurden, wurde die Menge des anhaftenden und abgelagerten Ölschlamms gesenkt und daher wurde der Grad der Einschränkung des Ölrings gesenkt. Daher war verglichen mit dem Zustand in Vergleichsbeispiel 7 der Zustand des geweiteten Endspalts dichter an dem Zustand vor dem Betrieb. In Beispiel 13, in dem die Seitenschienen und ebenfalls der Distanzierungsexpander mit Ni beschichtet wurden, wurde die Größe des freien Spalts nach dem Test weiter als in dem Beispiel 12 vergrößert und war dichter an der ursprünglichen Größe, und es wurde herausgefunden, dass der Effekt der Verhinderung der Anhaftung und Ablagerung des Ölschlamms weiter verbessert wurde.
Wie aus 4 erkannt werden kann, wurden die Mengen des anhaftenden Ölschlamms in den Beispielen 12 und 13 um ungefähr 50% bzw. ungefähr 30% verglichen mit der in Vergleichsbeispiel 7 verringert. Es wurde herausgefunden, dass die Ni-Plattierung den Effekt der Verhinderung der Anhaftung und der Ablagerung des Ölschlamms lieferte.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittansicht, die einen Teil (die rechte Hälfte) eines Beispiels eines spiralfedergeladenen Ölabstreifrings (ein zweistückiger Ölring) zeigt.
2 ist eine Querschnittansicht, die einen Teil (die rechte Hälfte) eines Beispiels eines Expander-/Segment-Ölabstreifrings (ein dreistückiger Ölring) zeigt.
3 ist ein Diagramm, das eine Veränderung in der Größe der freien Spalte der Seitenschienen vor und nach einem Test an einem realen Motor (ein relativer Wert, wenn die Veränderung in Vergleichsbeispiel 7 auf 100 eingestellt wird) zeigt.
4 ist ein Diagramm, das die Menge des Ölschlamms zeigt, der an einem Ölring nach dem Test an dem realen Motor (ein relativer Wert, wenn die Menge in Vergleichsbeispiel 7 auf 100 eingestellt wird) zeigt.
Bezugszeichenliste

1: spiralfedergeladener Ölabstreifring (zweistückiger Ölring)
2: Schienenteil
3: Gewebe
4: Ölringkörper Bandringexpander
6: Innenumfangsnut
7: Entölungsdurchlass
8: Außenumfangsnut
10: Expander-/Segment-Ölabstreifring (dreistückiger Ölring)
11: Seitenschiene
12: Distanzierungsexpander
13: Streifen
14: Basisvertiefung
15: Raum
16: Außenvorsprungsteil
h₁: axiale Breite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000-27995 [0010]
JP 10-157013 [0010]
JP 2006-291884 [0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Japanischer Industriestandard: JIS B0601-1982 [0034]

Claims

Ölring für einen Verbrennungsmotor, in dem zumindest ein Teil einer Oberfläche des Ölrings mit einer Metallbeschichtung beschichtet wird, wobei eine Oberfläche der Metallbeschichtung eine Oberflächenenergie bei 60°C von 40 mJ/m² oder weniger und eine Wasserstoffbindungsstärke bei 60°C von 1,0 mJ/m² oder weniger besitzt.
Ölring für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei die Metallbeschichtung ein Material enthält, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Ni, Cu und Legierungen besteht, die entweder Ni oder Cu enthalten.
Ölring für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Dicke der Metallbeschichtung 0,1 bis 10 μm beträgt.
Ölring für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Oberflächenrauigkeit Ra der Metallbeschichtung 0,005 bis 0,4 μm beträgt.
Ölring für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Ölring für einen Verbrennungsmotor Folgendes aufweist: einen Ölringkörper, der ein Paar von axial angeordneten oberen und unteren Schienenteilen und ein Gewebe aufweist, das die Schienenteilen verbindet, wobei der Ölringkörper einen Endspalt besitzt; und einen Bandringexpander, der an einer Innenumfangsnut des Ölringkörpers angebracht ist.
Ölring für einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Ölring für einen Verbrennungsmotor Folgendes aufweist: einen Distanzierungsexpander; und ein Paar von oberen und unteren Seitenschienen, die durch den Distanzierungsexpander gestützt werden.