JP2000027995A

JP2000027995A - ピストンリング

Info

Publication number: JP2000027995A
Application number: JP10200738A
Authority: JP
Inventors: Setsu Shimura; 節志村; Yoshihiro Teramachi; 嘉浩寺町
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-07-15
Filing date: 1998-07-15
Publication date: 2000-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】極めて薄く形成することが容易でありかつカ
ーボン等のデポジットの剥離性を高めて排出し易くした
被膜を形成したピストンリングの提供。【解決手段】オイルリング２のサイドレール１２，１
４は、アルコキシドとフルオロアルキル基置換アルコキ
シドとを含有する溶液を塗布して焼成することにより形
成された被膜を有している。この被膜は極めて薄くで
き、被膜厚さを均一に形成することが容易であるためオ
イルクラリアランスの設定の見直しは不要である。また
カーボン等のデポジットの剥離性が高く、リング溝から
排出速度も速く、ピストンリング摺動部の固着も防止で
きる。更に、形成されている被膜はサイドレール１２，
１４の基材の表面粗さをほとんど減少させることがない
ので、ピストンに組み込まれた場合でも、エキスパンダ
１６との間に合口の位相差を十分に維持できる摩擦力を
生じ、オイルシール効果を低下させることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のピスト
ンに組み付けられるオイルリング等のピストンリングに
関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の軽量化のためにピストンの高
さを低くする傾向にある。このようにピストンの高さを
低くすると、自ずとピストンリングの厚さを薄くするこ
とを検討しなくてはならない。例えば、図４に示すごと
く、上下一対のサイドレール１０２，１０４とその間に
配置されているエキスパンダ１０６とを備えたオイルリ
ング１００も、その厚さＨを薄幅化することが検討され
ている。

【０００３】このように、薄幅化されたサイドレール１
０２，１０４やエキスパンダ１０６の耐久性や耐摩耗性
の向上・維持のために、従来、窒化層、硬質クロムメッ
キ等の硬質化処理したものをベースにして、表面にフェ
ロックス被膜処理、錫メッキ、銅メッキ、軟質合金メッ
キ、燐酸塩被膜処理、硫化物被膜処理、フッ化樹脂被膜
処理等の軟質被膜処理する技術（特開平５−４４５７５
号公報）が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した被膜
処理は、カーボン等のデポジットの剥離性が低く、オイ
ルリング溝から排出しにくいという問題が存在する。特
に、薄くされたピストンリングの場合、例えば、図４に
示した構成のオイルリング１００では、サイドレール１
０２，１０４やエキスパンダ１０６との間隙１０８，１
１０に入り込んだデポジットの排出速度が遅くなり、最
終的にリング固着に至るおそれがある。

【０００５】このようなリング固着が生じると、ピスト
ンリングにおける重要な性質であるシリンダ内周面への
追随性が低下して、オイル消費の悪化、フリクションの
上昇といった問題が生じる。

【０００６】また、上述した被膜は、厚さ数μｍ〜数十
μｍと厚く形成されてしまい、被膜厚さを均一に形成す
ることが困難であるためオイルクラリアランスの設定も
見直しが必要となる。

【０００７】このような問題はオイルリングばかりでな
く、他のピストンリングにおいても同様である。本発明
は、極めて薄く形成することが容易であり、かつカーボ
ン等のデポジットの剥離性を高めて排出し易くした被膜
を形成したピストンリングの提供を目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のピストン
リングは、内燃機関のピストンに組み付けられる少なく
とも被膜処理下地が金属製または金属化合物製であるピ
ストンリングであって、アルコキシドグループから選択
された１種以上のアルコキシドと、前記アルコキシドグ
ループのアルコキシル基の一部がフルオロアルキル基で
置換されたフルオロアルキル基置換アルコキシドグルー
プから選択された１種以上のフルオロアルキル基置換ア
ルコキシドとを含有する溶液が前記被膜処理下地に塗布
されて焼成されてなる被膜が形成されていることを特徴
とする。

【０００９】このように、本発明のピストンリングは、
アルコキシドとフルオロアルキル基置換アルコキシドと
を含有する溶液を塗布して焼成することにより形成され
た被膜を有している。この被膜は、極めて薄く形成する
ことができ、被膜厚さを均一に形成することが容易であ
るためオイルクラリアランスの設定の見直しは不要であ
る。また、カーボン等のデポジットの剥離性が高く、リ
ング溝から排出速度も速く、ピストンリング摺動部の固
着も防止できる。

【００１０】請求項２記載のピストンリングは、請求項
１の構成において、オイルリングであることを特徴とす
る。このように、特にオイルリングにおいて、請求項１
にて述べた作用効果によりリング摺動部の固着が防止さ
れるので、オイル消費の悪化の防止、フリクションの上
昇防止が可能となる。

【００１１】請求項３記載のピストンリングは、請求項
２記載の構成において、前記オイルリングは、一対のサ
イドレールと、該一対のサイドレールに挟まれたエキス
パンダからなり、前記被膜は、前記一対のサイドレール
および前記エキスパンダのいずれか一方または両方に形
成されていることを特徴とする。

【００１２】このように、特に、一対のサイドレールと
エキスパンダとの組み合わせにおいて、請求項２に述べ
た作用効果が顕著となる。更に、請求項３の構成では、
請求項２の作用効果に加えて、次のような作用効果が存
在する。すなわち、一対のサイドレールにはそれぞれ合
口が存在するため、一対のサイドレールとエキスパンダ
とを組み合わせてオイルリングを構成する場合には、最
もオイルシール効果を高めるために、サイドレールの合
口同士は通常１８０°位相の異なる位置に配置する。し
かし、従来のごとく、表面処理がメッキである場合には
メッキが本質的に厚く形成されることから、メッキ処理
後はサイドレールあるいはエキスパンダの表面粗さが減
少し、サイドレールとエキスパンダとの間の摩擦係数が
低くなる傾向にある。このため、ピストンに取り付けら
れた後に内燃機関の駆動によりオイルリングに生じる周
期的な加速度変化が、合口同士が近づく作用を生じるお
それがある。これを防止するため、従来では表面を粗く
する処理をわざわざ実行している。ところが、本発明の
ような被膜を用いると、非常に薄く生成される性質があ
り、かつこのように薄くても請求項１の作用効果は十分
に存在することから、メッキのようにサイドレールある
いはエキスパンダの表面粗さを減少させることがなく、
わざわざ粗くする処理工程を実行する必要がない。この
ため、少ない行程で、サイドレールとエキスパンダとの
間の摩擦係数を高く維持でき、合口同士が近づくことが
防止できる。

【００１３】請求項４記載のピストンリングは、請求項
１〜３のいずれか記載の構成において、前記アルコキシ
ドグループは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、
Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｐ、Ｓ
ｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、ＬａおよびＮｄのアルコキシドを含
むことを特徴とする。

【００１４】このようなアルコキシドグループから１つ
以上選択されたアルコキシドを用いることにより、ピス
トンリングの被膜処理下地に、極めて薄く形成すること
が容易となり、かつカーボン等のデポジットの剥離性が
高くて排出しやすい被膜を形成することができる。ただ
し、請求項１〜３の作用効果は、請求項４に挙げた元素
のみのアルコキシドに限るものではない。

【００１５】請求項５記載のピストンリングは、請求項
４記載の構成において、前記アルコキシドは、メトキシ
化合物、エトキシ化合物、プロポキシ化合物およびブト
キシ化合物の内の１種以上であることを特徴とする。

【００１６】このようなアルコキシドを用いることによ
り、ピストンリングの被膜処理下地に、極めて薄く形成
することが容易となり、かつカーボン等のデポジットの
剥離性が高くて排出しやすい被膜を形成することができ
る。ただし、請求項４の作用効果は、請求項５に挙げた
アルコキシドのみに限るものではない。

【００１７】なお、前記請求項４，５にて示したアルコ
キシドグループに属するものとして、具体的な例を挙げ
ると、例えば、ＬｉＯＣＨ3，ＮａＯＣＨ3，Ｃｕ（ＯＣ
Ｈ3）2，Ｃａ（ＯＣＨ3）2，Ｓｒ（ＯＣＨ3）2，Ｂａ
（ＯＣＨ3）2，Ｚｎ（ＯＣＨ3）2，Ｂ（ＯＣＨ3）3，Ａ
ｌ（ＯＣＨ3）3，Ａｌ（ＯＣ2Ｈ5）3，Ａｌ（ＯＣ3Ｈ
7）3，Ａｌ（ＯＣ4Ｈ9）3，Ｇａ（ＯＣ2Ｈ5）3，Ｙ（Ｏ
Ｃ4Ｈ9）3，Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4，Ｇｅ（ＯＣ2Ｈ5）4，
Ｐｂ（ＯＣ4Ｈ9）3，ＰＯ（ＯＣＨ3）3，ＰＯ（ＯＣ2Ｈ
5）3，ＰＯ（ＯＣ3Ｈ7）3，ＰＯ（ＯＣ4Ｈ9）3，Ｓｂ
（ＯＣ2Ｈ5）3，ＶＯ（ＯＣ2Ｈ5）3，Ｔａ（ＯＣ3Ｈ7）
5，Ｗ（ＯＣ2Ｈ5）6，Ｌａ（ＯＣ3Ｈ7）3，Ｎｄ（（Ｏ
Ｃ2Ｈ5）3等が挙げられ、更に、これらアルコキシドの
アルコキシ基ＯＲの一部がアルキル基（例えば、メチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基、その他のアルキ
ル基）で置換されたアルキル基置換アルコキシドも含ま
れる。

【００１８】また、被膜形成方法としては、ゾルゲル法
が挙げられる。ゾルゲル法とは、金属等の有機もしくは
無機化合物を溶液とし、溶液中で前記化合物の加水分解
・重縮合反応を進ませてゾルをゲルとして固化し、ゲル
の加熱によって酸化物固体を製造する方法である。

【００１９】なお、この内、アルミニウムアルコキシド
（例えば、Ａｌ(ＯＣＨ3)3、Ａｌ(ＯＣ2Ｈ5)3、Ａｌ(Ｏ
Ｃ3Ｈ7)3、Ａｌ(ＯＣ4Ｈ9)3等）は、前記ゾルゲル法に
より酸化アルミニウムとなる。この酸化アルミニウム
は、特に、ピストンリングの被膜処理下地がアルミニウ
ム、アルミニウム合金あるいはアルミニウム化合物とし
て製造されている場合には、ピストンリングとの結合性
が高いので、得られる被膜の密着性が一層高くなる。

【００２０】また、燐アルコキシド（例えば、ＰＯ(Ｏ
ＣＨ3)3，ＰＯ(ＯＣ2Ｈ5)3，ＰＯ(ＯＣ3Ｈ7)3，ＰＯ(Ｏ
Ｃ4Ｈ9)3等）は、ピストンリングの被膜処理下地がアル
ミニウム、アルミニウム合金あるいはアルミニウム化合
物として製造されている場合には、ピストンリングの表
面と被膜の界面において燐酸アルミニウムを形成し、こ
の結果、一層密着性を高めることができる。また、燃料
中に含まれるアルカリ成分は被膜にダメージを与え劣化
させるが、この燐イオンはこのアルカリ成分をトラップ
し、劣化を防ぐ作用効果がある。

【００２１】また、アルキル基置換アルコキシドは、こ
れを用いた場合には、ゾルゲル法により形成した被膜内
にアルキル基が残存し、このアルキル基に由来する靱性
が被膜に付与される。この結果として熱的環境に起因す
る被膜への応力の影響が緩和され、密着性が一層向上す
る。このアルキル基置換アルコキシドの量は、アルコキ
シド全体の５モル％以上であることが好ましい。

【００２２】上述したアルミニウムアルコキシド、燐ア
ルコキシドおよびアルキル基置換アルコキシドは、その
少なくとも１種を用いることにより、これらを含まない
被膜に比較して、上述したごとく密着性は一層向上する
が、これらの組合せ、特にそのすべてを用いることが好
ましい。

【００２３】また、本発明に用いるアルコキシドとし
て、これらアルミニウムアルコキシド、燐アルコキシド
およびアルキル基置換アルコキシドのいずれかのみを用
いてもよいが、加水分解速度の制御等の理由により、他
のアルコキシド、例えばシリコンアルコキシド等に混合
することが好ましい。

【００２４】フルオロアルキル基置換アルコキシドは、
上記アルコキシドのアルコキシル基の一部がフルオロア
ルキル基で置換されているものである。このフルオロア
ルキル基の存在により、得られた被膜に撥水性が付与さ
れ、カーボン等のデポジットの付着が防止される。フル
オロアルキル基置換アルコキシドの量は多いほどその効
果は高いが、逆に多くなり過ぎると被膜の強度が低下す
る傾向が生じる。したがって、その量はアルコキシド全
体の量の０．３〜３０モル％であることが好ましい。

【００２５】これらのアルコキシドおよびフルオロアル
キル基置換アルコキシドに水（加水分解用）、アルコー
ル（均質溶液調製用）、酸もしくは塩基（触媒作用）を
加えることで、溶液が調製される。アルコールとして
は、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、
ブタノール等が用いられる。触媒として用いられる酸と
しては、塩酸、硫酸、酢酸、フッ酸が例示される。塩基
としては、処理後に揮発によって除去できるアンモニア
が用いられる。また、この溶液にゾルゲル法において公
知の添加剤、例えばアセチルアセトン等を加えてもよ
い。

【００２６】こうして製造した溶液を、ピストンリング
に塗布する。塗布法は、ディッピング、スピンコート、
スプレー等の公知の塗布方法を用いることができる。塗
布膜の厚さは特に制限はないが、請求項６に示したごと
く、焼成後に、被膜の厚さが、例えば、１０ｎｍ〜１０
０ｎｍとなるように塗布する。溶液に対するアルコキシ
ドおよびフルオロアルキル基置換アルコキシドの濃度を
調整するのみで、あるいは塗布方法も調整することで、
焼成後に被膜の厚さが１０ｎｍ〜１００ｎｍとなるよう
に塗布することは極めて容易である。

【００２７】次いで、この塗布膜を焼成する。通常、こ
の焼成工程の前に水や溶媒を除去する乾燥工程が行われ
る。この乾燥工程において、フルオロアルキル基が塗膜
の表面上に濃縮する。その結果、得られる被膜の表面上
に多くのフルオロアルキル基が偏在し、撥水性に大きく
寄与する。焼成工程はゾルゲル法における一般的な方法
によって行ってよく、大気中もしくは非酸化性雰囲気中
で２００〜５００℃において行われる。大気中で焼成を
行う場合は、フルオロアルキル基の分解を防ぐため３５
０℃以下で行うことが好ましい。

【００２８】これらの工程により、本発明の被膜が得ら
れる。厚くなり過ぎなければ、さらに、この被膜の上に
フッ素樹脂を被覆してもよい。本発明の被膜はフルオロ
アルキル基を含んでおり、さらにフルオロアルキル基が
表面に偏在しているため、フッ素樹脂とのなじみがよ
く、より密着性の高いフッ素樹脂被膜が得られる。

【００２９】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、上述し
た発明が適用されたオイルリング２が用いられている内
燃機関のピストン４とシリンダ６とを示し、図２はオイ
ルリング２の一部を示す破断斜視図である。

【００３０】図１に示したごとく、ピストン４には、そ
の外周面４ａの全周にわたって、３本のリング溝４ｂ，
４ｃ，４ｄが設けられている。これらのリング溝４ｂ，
４ｃ，４ｄにはそれぞれ、上からトップリング８、セカ
ンドリング１０およびオイルリング２の合計３本のピス
トンリングが配置されている。

【００３１】オイルリング２は、一対のサイドレール１
２，１４と１つのエキスパンダ１６とから構成されてい
る。各サイドレール１２，１４は図３の斜視図に示すご
とく、一部に合口１２ａ，１４ａを形成したリング状の
金属板である。この２つの合口１２ａ，１４ａは、オイ
ルリング２として組み合わされて、ピストン４のリング
溝４ｄに配置される際には、エキスパンダ１６を間にし
て、１８０°の位相差（図３の配置状態）で配置されて
いる。また、エキスパンダ１６は、その内周側に存在す
る環状に配列された突出部１６ａにより、これら一対の
サイドレール１２，１４をシリンダ６側に付勢してい
る。このことにより、サイドレール１２，１４の外周側
がシリンダ６の内周面６ａに摺動状態で接触して、クラ
ンク室側のオイルが燃焼室側に侵入するのを阻止してい
る。

【００３２】なお、オイルリング２を構成する金属とし
ては、アルミニウム合金、ステンレス鋼、鋼等が用いら
れる。上述したサイドレール１２，１４には、外面全体
に被膜が形成されている。この被膜の形成のための処理
例を次に示す。

【００３３】［処理例１］下記成分テトラエトキシシラン１６０ｇアルミニウムトリブトキシド３８ｇＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 ５．４６ｇエタノール４２６．５ｇアセチルアセトン５０ｇを１リットルのビーカーに入れ、２０分間攪拌混合した。次いでさらに水８３ｇ０．１Ｎ塩酸水溶液１０４ｇを加え、２時間攪拌混合した。混合後、この溶液を密封
容器に移し、２５℃において２４時間放置した。

【００３４】こうして得られたアルコキシド溶液にサイ
ドレールを浸漬し、引上げ速度３０ｍｍ／ｍｉｎにて引
上げ、サイドレール表面上にアルコキシドのウエット塗
膜を形成した。次いでこの塗膜を２５０℃において１時
間焼成し、被膜を形成した。

【００３５】［処理例２］下記成分テトラエトキシシラン１６０ｇアルミニウムトリブトキシド３８ｇ燐トリメトキシド９ｇＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 ５．４６ｇエタノール４２６．５ｇを１リットルのビーカーに入れ、２０分間攪拌混合した。次いでさらに水８３ｇ０．１Ｎ塩酸水溶液１０４ｇを加え、２時間攪拌混合した。混合後、この溶液を密封
容器に移し、２５℃において２４時間放置した。

【００３６】こうして得られたアルコキシド溶液を用
い、処理例１と同様にしてサイドレール表面上に被膜を
形成した。［処理例３］下記成分テトラエトキシシラン１２０ｇアルミニウムトリブトキシド３８ｇＣＨ3Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 ３３ｇ燐トリメトキシド９ｇＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 ５．４６ｇエタノール４２６．５ｇを１リットルのビーカーに入れ、２０分間攪拌混合した。次いでさらに水８３ｇ０．１Ｎ塩酸水溶液１０４ｇを加え、２時間攪拌混合した。混合後、この溶液を密封
容器に移し、２５℃において２４時間放置した。

【００３７】こうして得られたアルコキシド溶液を用
い、処理例１と同様にしてサイドレール表面上に被膜を
形成した。［処理例４］下記成分テトラエトキシシラン２００ｇＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣＨ3）3 ５．４６ｇエタノール４２６．５ｇを１リットルのビーカーに入れ、２０分間攪拌混合した。次いでさらに水８３ｇ０．１Ｎ塩酸水溶液１０４ｇを加え、２時間攪拌混合した。混合後、この溶液を密封
容器に移し、２５℃において２４時間放置した。

【００３８】こうして得られたアルコキシド溶液を用
い、処理例１と同様にしてサイドレール表面上に被膜を
形成した。上記処理例１〜４において被膜を形成したサ
イドレール１２，１４および被膜を全く形成していない
サイドレールをピストンに組み付けたトヨタ製直列４気
筒ガソリンエンジンを用いて、１０００時間までの耐久
試験を行い、サイドレール頂面の堆積重量を測定した。

【００３９】その結果、上記処理例１〜４において被膜
を形成したサイドレール１２，１４は、何らの処理をし
ていないサイドレールにおいて同様に耐久試験した場合
に比較して、処理例１は約１／３、処理例２，３は１／
１０以下、処理例４は約２／３の堆積重量であった。

【００４０】この結果より、いずれの処理例においても
未処理のサイドレールに比較してデポジットの付着量が
少ないことがわかる。なお、処理例４においては５００
時間前後から堆積量が増加し、処理例１においては８０
０時間前後から堆積量が増加した。これは、被膜の剥離
あるいはオイル中のアルカリ成分によるＳｉ−Ｏ鎖の切
断が理由であると考えられる。すなわち、処理例４と比
較し処理例１においてはアルミニウムアルコキシドを含
んでおり、サイドレール１２，１４の基材とのなじみが
よく、密着性が向上していると考えられる。また処理例
１の劣化に関しては被膜の剥離と被膜表面からのフルオ
ロアルキル基の遊離が考えられる。すなわち、処理例
２，３においては燐アルコキシドを添加したことによ
り、燐酸アルミニウムが基材と被膜の界面に形成され被
膜の密着性が向上し、さらに燐イオンによるアルカリ
（土類）元素のトラップによりオイル中に存在するアル
カリ（土類）元素イオンによるＳｉ−Ｏ鎖の切断を防止
したため１０００時間の耐久試験の後においても、特に
顕著な効果を保持していたと考えられる。

【００４１】また、処理例１〜４のすべてにおいて、被
膜の厚さは１００ｎｍ以下であった。このため、表面粗
さは基材の粗さをほとんど変更することがなく、図３に
示したごとくの配置を維持するために必要な、エキスパ
ンダ１６との間での摩擦は十分であった。

【００４２】以上説明した本実施の形態１によれば、以
下の効果が得られる。（イ）．サイドレール１２，１４は、上述のごとく形成
された被膜により、カーボン等のデポジットの剥離性が
高く、リング溝４ｄから排出し易いので、堆積量が多く
ならず、オイルリング２の固着も防止できる。

【００４３】（ロ）．形成されている被膜は、極めて薄
く形成でき、かつ容易に形成できる。したがって、被膜
厚さを均一に形成することが容易となり、オイルクラリ
アランスの設定の見直しが不要となる。

【００４４】（ハ）．形成されている被膜はサイドレー
ル１２，１４の基材の表面粗さをほとんど減少させるこ
とがないので、ピストン４に組み込まれた場合でも、エ
キスパンダ１６との間に合口１２ａ，１４ａの位相差を
十分に維持できる摩擦力を生じ、オイルシール効果を低
下させることがない。

【００４５】［その他の実施の形態］・前記実施の形態１において、アルコキシドとフルオロ
アルキル基置換アルコキシドとを含有する溶液による被
膜形成は、サイドレール１２，１４のみになされていた
が、エキスパンダ１６にも同様にアルコキシドとフルオ
ロアルキル基置換アルコキシドとを含有する溶液による
被膜を形成してもよい。このようにすると更にデポジッ
トの堆積が抑制される。また、サイドレール１２，１４
は被膜処理せずに、エキスパンダ１６のみ被膜処理して
もよい。

【００４６】・前記実施の形態１の処理例１〜４に示し
たアルコキシドおよびフルオロアルキル基置換アルコキ
シドの組み合わせ以外にも、課題を解決するための手段
の項で述べたアルコキシドグループからの１種以上とフ
ルオロアルキル基置換アルコキシドグループからの１種
以上を組み合わせて用いてもよく、実施の形態１の場合
と同様な効果が得られる。

【００４７】・前記実施の形態１において、オイルリン
グ２はアルミニウム合金、ステンレス鋼、鋼等であった
が、これ以外に、アルミナ等の金属化合物でもよい。・前記実施の形態１ではオイルリング２に対する被膜形
成であったが、トップリング８やセカンドリング１０に
対しても、少なくとも被膜処理下地が金属製または金属
化合物製であれば、実施の形態１の場合にオイルリング
２に対して行ったと同様な被膜形成をおこなって、ピス
トン４に組み込んでもよく、実施の形態１に示した
（イ）および（ロ）と同じ作用効果が得られる。

【００４８】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明の実施の形態には、特許請求の範囲に記載
した技術的事項以外に次のような各種の技術的事項の実
施形態を有するものであることを付記しておく。

【００４９】（１）．内燃機関のピストンに組み付けら
れる少なくとも被膜処理下地がアルミニウム製、アルミ
ニウム合金製またはアルミニウム化合物製であるピスト
ンリングであって、燐アルコキシドを少なくとも含むア
ルコキシドグループから選択された１種以上のアルコキ
シドと、前記アルコキシドグループのアルコキシル基の
一部がフルオロアルキル基で置換されたフルオロアルキ
ル基置換アルコキシドグループから選択された１種以上
のフルオロアルキル基置換アルコキシドとを含有する溶
液が前記被膜処理下地に塗布されて焼成されてなる被膜
が形成されていることを特徴とするピストンリング。

【００５０】（２）．内燃機関のピストンに組み付けら
れる少なくとも被膜処理下地がアルミニウム製、アルミ
ニウム合金製またはアルミニウム化合物製であるピスト
ンリングであって、アルミニウムアルコキシドを少なく
とも含むアルコキシドグループから選択された１種以上
のアルコキシドと、前記アルコキシドグループのアルコ
キシル基の一部がフルオロアルキル基で置換されたフル
オロアルキル基置換アルコキシドグループから選択され
た１種以上のフルオロアルキル基置換アルコキシドとを
含有する溶液が前記被膜処理下地に塗布されて焼成され
てなる被膜が形成されていることを特徴とするピストン
リング。

【００５１】（３）．内燃機関のピストンに組み付けら
れる少なくとも被膜処理下地が金属製または金属化合物
製であるピストンリングであって、アルコキシル基の一
部がアルキル基で置換されたアルキル基置換アルコキシ
ドを少なくとも含むアルコキシドグループから選択され
た１種以上のアルコキシドと、前記アルコキシドグルー
プのアルコキシル基の一部がフルオロアルキル基で置換
されたフルオロアルキル基置換アルコキシドグループか
ら選択された１種以上のフルオロアルキル基置換アルコ
キシドとを含有する溶液が前記被膜処理下地に塗布され
て焼成されてなる被膜が形成されていることを特徴とす
るピストンリング。

【００５２】（４）．アルコキシドグループから選択さ
れた１種以上のアルコキシドと、前記アルコキシドグル
ープのアルコキシル基の一部がフルオロアルキル基で置
換されたフルオロアルキル基置換アルコキシドグループ
から選択された１種以上のフルオロアルキル基置換アル
コキシドとを混合しアルコキシド溶液を形成する工程、
前記溶液を内燃機関のピストンに組み付けられる少なく
とも被膜処理下地が金属製または金属化合物製であるピ
ストンリングに塗布し塗膜を形成する工程、および前記
塗膜を焼成し被膜を形成する工程からなる、ピストンリ
ングに被膜を形成する方法。

【００５３】（５）．アルミニウムアルコキシドを少な
くとも含むアルコキシドグループから選択された１種以
上のアルコキシドと、前記アルコキシドグループのアル
コキシル基の一部がフルオロアルキル基で置換されたフ
ルオロアルキル基置換アルコキシドグループから選択さ
れた１種以上のフルオロアルキル基置換アルコキシドと
を混合しアルコキシド溶液を形成する工程、前記溶液を
内燃機関のピストンに組み付けられる少なくとも被膜処
理下地がアルミニウム製、アルミニウム合金製またはア
ルミニウム化合物製であるピストンリングに塗布し塗膜
を形成する工程、および前記塗膜を焼成し被膜を形成す
る工程からなる、ピストンリングに被膜を形成する方
法。

【００５４】（６）．燐アルコキシドを少なくとも含む
アルコキシドグループから選択された１種以上のアルコ
キシドと、前記アルコキシドグループのアルコキシル基
の一部がフルオロアルキル基で置換されたフルオロアル
キル基置換アルコキシドグループから選択された１種以
上のフルオロアルキル基置換アルコキシドとを混合しア
ルコキシド溶液を形成する工程、前記溶液を内燃機関の
ピストンに組み付けられる少なくとも被膜処理下地がア
ルミニウム製、アルミニウム合金製またはアルミニウム
化合物製であるピストンリングに塗布し塗膜を形成する
工程、および前記塗膜を焼成し被膜を形成する工程から
なる、ピストンリングに被膜を形成する方法。

【００５５】（７）．アルコキシル基の一部がアルキル
基で置換されたアルキル基置換アルコキシドを少なくと
も含むアルコキシドグループから選択された１種以上の
アルコキシドと、前記アルコキシドグループのアルコキ
シル基の一部がフルオロアルキル基で置換されたフルオ
ロアルキル基置換アルコキシドグループから選択された
１種以上のフルオロアルキル基置換アルコキシドとを混
合しアルコキシド溶液を形成する工程、前記溶液を内燃
機関のピストンに組み付けられる少なくとも被膜処理下
地が金属製または金属化合物製であるピストンリングに
塗布し塗膜を形成する工程、および前記塗膜を焼成し被
膜を形成する工程からなる、ピストンリングに被膜を形
成する方法。

【００５６】

【発明の効果】請求項１記載のピストンリングは、アル
コキシドとフルオロアルキル基置換アルコキシドとを含
有する溶液を塗布して焼成することにより形成された被
膜を有している。この被膜は、通常極めて薄く形成され
るものであり、被膜厚さを均一に形成することが容易で
あるためオイルクラリアランスの設定の見直しは不要で
ある。また、カーボン等のデポジットの剥離性が高く、
リング溝から排出速度も速く、ピストンリング摺動部の
固着も防止できる。

【００５７】請求項２記載のピストンリングは、請求項
１の構成において、オイルリングであることとしてい
る。このように、特にオイルリングにおいて、請求項１
にて述べた効果によりリング摺動部の固着が防止される
ので、オイル消費の悪化の防止、フリクションの上昇防
止が可能となる。

【００５８】請求項３記載のピストンリングにおいて
は、請求項２記載の構成において、前記オイルリング
は、一対のサイドレールと、該一対のサイドレールに挟
まれたエキスパンダからなり、前記被膜は、前記一対の
サイドレールおよび前記エキスパンダのいずれか一方ま
たは両方に形成されている。このように、特に、一対の
サイドレールとエキスパンダとの組み合わせにおいて、
請求項２に述べた効果が顕著となる。

【００５９】更に、請求項３の構成では、請求項２の効
果に加えて、本発明のような被膜が用いられているの
で、被膜は非常に薄く生成される性質があり、かつこの
ように薄くても請求項１の効果は十分に存在することか
ら、メッキのようにサイドレールあるいはエキスパンダ
の表面粗さを減少させることがなく、わざわざ粗くする
処理工程を実行する必要がない。このため、少ない行程
で、サイドレールとエキスパンダとの間の摩擦係数を高
く維持でき、合口同士が近づくことが防止できる。

【００６０】請求項４記載のピストンリングにおいて
は、請求項１〜３のいずれか記載の構成において、前記
アルコキシドグループは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐ
ｂ、Ｐ、Ｓｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、ＬａおよびＮｄのアルコ
キシドを含む。このようなアルコキシドグループから１
つ以上選択されたアルコキシドを用いることにより、ピ
ストンリングの被膜処理下地に、極めて薄く形成するこ
とが容易となり、かつカーボン等のデポジットの剥離性
が高くて排出しやすい被膜を形成することができる。

【００６１】請求項５記載のピストンリングにおいて
は、請求項４記載の構成において、前記アルコキシド
は、メトキシ化合物、エトキシ化合物、プロポキシ化合
物およびブトキシ化合物の内の１種以上である。このよ
うなアルコキシドを用いることにより、ピストンリング
の被膜処理下地に、極めて薄く形成することが容易とな
り、かつカーボン等のデポジットの剥離性が高くて排出
しやすい被膜を形成することができる。

【００６２】請求項６記載のピストンリングにおいて
は、請求項１〜５のいずれか記載の構成において、前記
被膜の厚さは、１０ｎｍ〜１００ｎｍであることとして
いる。溶液に対するアルコキシドおよびフルオロアルキ
ル基置換アルコキシドの濃度を調整するのみで、あるい
は塗布方法も調整することで、焼成後に被膜の厚さが１
０ｎｍ〜１００ｎｍとなるように塗布することは極めて
容易であり、上述した効果を生じさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１におけるピストンリングの配置
を説明する縦断面図。

【図２】実施の形態１におけるオイルリングの構成説
明のための斜視図。

【図３】一対のサイドレールの合口の配置説明図。

【図４】従来のオイルリングの説明図。

【符号の説明】

２…オイルリング、４…ピストン、４ａ…外周面、４
ｂ，４ｃ，４ｄ…リング溝、６…シリンダ、６ａ…内周
面、８…トップリング、１０…セカンドリング、１２，
１４…サイドレール、１２ａ，１４ａ…合口、１６…エ
キスパンダ、１６ａ…突出部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J043 AA12 BA06 CA06 CB30 DA10 DA11 3J044 AA18 BA01 BB14 BB27 BB40 CB31 DA09 DA17 4K022 AA02 AA48 BA02 BA04 BA08 BA16 BA17 BA20 BA23 BA24 BA25 BA27 BA28 DA06 DB24 DB26 DB29 4K026 AA02 AA04 AA09 BA02 BA03 CA16 CA37 DA02 EB11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関のピストンに組み付けられる少
なくとも被膜処理下地が金属製または金属化合物製であ
るピストンリングであって、アルコキシドグループから選択された１種以上のアルコ
キシドと、前記アルコキシドグループのアルコキシル基
の一部がフルオロアルキル基で置換されたフルオロアル
キル基置換アルコキシドグループから選択された１種以
上のフルオロアルキル基置換アルコキシドとを含有する
溶液が前記被膜処理下地に塗布されて焼成されてなる被
膜が形成されていることを特徴とするピストンリング。
【請求項２】オイルリングであることを特徴とする請
求項１記載のピストンリング。
【請求項３】前記オイルリングは、一対のサイドレー
ルと、該一対のサイドレールに挟まれたエキスパンダか
らなり、前記被膜は、前記一対のサイドレールおよび前
記エキスパンダのいずれか一方または両方に形成されて
いることを特徴とする請求項２記載のピストンリング。
【請求項４】前記アルコキシドグループは、Ｌｉ、Ｎ
ａ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、
Ｙ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｐ、Ｓｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｌａ
およびＮｄのアルコキシドを含むことを特徴とする請求
項１〜３のいずれか記載のピストンリング。
【請求項５】前記アルコキシドは、メトキシ化合物、
エトキシ化合物、プロポキシ化合物およびブトキシ化合
物の内の１種以上であることを特徴とする請求項４記載
のピストンリング。
【請求項６】前記被膜の厚さは、１０ｎｍ〜１００ｎ
ｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載
のピストンリング。