JP2001280497A - Combination of cylinder made of aluminum alloy and piston ring - Google Patents
Combination of cylinder made of aluminum alloy and piston ringInfo
- Publication number
- JP2001280497A JP2001280497A JP2000090666A JP2000090666A JP2001280497A JP 2001280497 A JP2001280497 A JP 2001280497A JP 2000090666 A JP2000090666 A JP 2000090666A JP 2000090666 A JP2000090666 A JP 2000090666A JP 2001280497 A JP2001280497 A JP 2001280497A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- piston ring
- cylinder
- combination
- weight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Compressor (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関やコンプ
レッサなどに使用されるアルミニウム合金製シリンダと
ピストンリングの組合せに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combination of an aluminum alloy cylinder and a piston ring used in an internal combustion engine or a compressor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、省資源の要求によって自動車の燃
費向上を図るため、軽量化が促進されている。その一つ
として、内燃機関におけるアルミブロック化が挙げられ
る。アルミブロックはＪＩＳ ＡＤＣ１２等のアルミニ
ウム合金で作られ、耐摩耗性及び耐焼付性を向上させる
ために、シリンダ内周面にめっきを施したり、鋳鉄製ラ
イナや特殊なアルミ合金製ライナを鋳包んだり、圧入し
たりしている。一方、ピストンリングと直接摺動するア
ルミニウム合金製シリンダとしては、過共晶アルミニウ
ム−珪素合金（特許第２８６０５３７号や、ＡＡ規格
Ａ３９０合金を参照）からなるシリンダ、あるいはアル
ミニウム合金マトリックス中にセラミックス粒子とアル
ミナ短繊維が分散する複合材（特開平９−１４０４５号
参照）からなるシリンダが知られている。 ＪＩＳ ＡＤＣ１２合金： 成分組成：Ｓｉ９．６〜１２．０ Ｃｕ１．５〜３．５ Ｍｇ０．３以下 Ｚｎ１．０以下 Ｆｅ１．３以下 Ｍｎ０．５以下 Ｎｉ０．５ 以下 Ｓｎ０．３以下 Ａｌ残部（重量％） ＡＡ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規格 Ａ３９０合金： 成分組成：Ｓｉ１６．０〜１８．０ Ｃｕ４．０〜５．０ Ｆｅ０．５０ 以下 Ｍｎ０．１０以下 Ｍｇ０．４５〜０．６５ Ｚｎ０．１０以下 Ｔｉ０．２０以下 その他 各０．１０以下で計０．２０以下 Ａｌ残部（重量％）2. Description of the Related Art In recent years, weight reduction has been promoted in order to improve the fuel efficiency of automobiles due to demand for resource saving. One example is the use of aluminum blocks in internal combustion engines. The aluminum block is made of an aluminum alloy such as JIS ADC12. To improve wear and seizure resistance, the inner surface of the cylinder is plated, or a cast iron liner or a special aluminum alloy liner is cast. , Or press fit. On the other hand, as a cylinder made of an aluminum alloy that slides directly on a piston ring, a hypereutectic aluminum-silicon alloy (Japanese Patent No. 2860537, AA Standard
A cylinder made of a composite material (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-14045) in which ceramic particles and alumina short fibers are dispersed in an aluminum alloy matrix is known. JIS ADC12 alloy: Component composition: Si 9.6 to 12.0 Cu 1.5 to 3.5 Mg 0.3 or less Zn 1.0 or less Fe 1.3 or less Mn 0.5 or less Ni 0.5 or less Sn 0.3 or less Al balance (% by weight) AA (Aluminum Association) standard A390 alloy: Component composition: Si 16.0 to 18.0 Cu 4.0 to 5.0 Fe 0.50 or less Mn 0.10 or less Mg 0.45 to 0.65 Zn 0.10 or less Ti 0.20 or less Others 0.20 or less in total for each 0.10 or less Al balance (% by weight)
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】過共晶アルミニウム−
珪素合金や上記アルミニウム合金の複合材は、鋳造性や
加工性が悪く、かつ、高価である。そして、ピストンリ
ングとの従来の組合せでは、初期なじみ性、耐焼付性、
及び耐摩耗性の向上のため、シリンダ内周面に電解エッ
チング等の処理を施し、アルミ部にオイル溜まりを設け
ることを必要としていた。一方、ＪＩＳ ＡＤＣ１２等
のアルミニウム合金は安価であるが、初期なじみ性、耐
焼付性、及び耐摩耗性が不足しているため、シリンダ内
周面にめっきを施したり、鋳鉄製等のライナを鋳包んだ
り、圧入したりする必要がある。SUMMARY OF THE INVENTION Hypereutectic aluminum
Silicon alloys and composite materials of the above aluminum alloys have poor castability and workability and are expensive. And with the conventional combination with the piston ring, initial conformability, seizure resistance,
In addition, in order to improve the wear resistance, it is necessary to perform a process such as electrolytic etching on the inner peripheral surface of the cylinder and provide an oil reservoir in the aluminum portion. On the other hand, aluminum alloys such as JIS ADC12 are inexpensive, but have insufficient initial conformability, seizure resistance, and abrasion resistance. Therefore, plating is applied to the inner peripheral surface of the cylinder, or a liner made of cast iron or the like is cast. It needs to be wrapped or pressed.
【０００４】本発明は、初期なじみ性、耐焼付性、及び
耐摩耗性に優れ、直接摺動できるアルミニウム合金製シ
リンダとピストンリングの組合せを提供することを課題
とする。[0004] It is an object of the present invention to provide a combination of an aluminum alloy cylinder and a piston ring which is excellent in initial conformability, seizure resistance and abrasion resistance and can slide directly.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、次の解決手段を採る。即ち、本発明
は、シリンダとピストンリングの組合せであって、シリ
ンダはＳｉ含有量が７〜２０重量％であるアルミニウム
合金からなり、ピストンリングは外周面にダイヤモンド
ライクカーボンからなる硬質皮膜が形成されていること
を特徴とする。The present invention adopts the following means to solve the above problems. That is, the present invention relates to a combination of a cylinder and a piston ring, wherein the cylinder is made of an aluminum alloy having a Si content of 7 to 20% by weight, and the piston ring has a hard coating made of diamond-like carbon formed on the outer peripheral surface. It is characterized by having.
【０００６】上記ダイヤモンドライクカーボンは、次の
何れかの形態をとる。 １．アモルファス炭素構造 ２．ダイヤモンド構造を一部有するアモルファス炭素構
造 ３．グラファイト構造を一部有するアモルファス炭素構
造[0006] The diamond-like carbon takes one of the following forms. 1. 1. Amorphous carbon structure 2. Amorphous carbon structure partially having a diamond structure Amorphous carbon structure partially having graphite structure
【０００７】前記アルミニウム合金中のＳｉの含有量が
７重量％未満であると、Ｓｉの晶出面積率が５％未満と
なり、耐摩耗性が不足し、Ｓｉの含有量が２０重量％を
越えると、相手攻撃性が高くなり、また加工性も悪く高
価になる。If the content of Si in the aluminum alloy is less than 7% by weight, the crystallization area ratio of Si is less than 5%, the wear resistance is insufficient, and the content of Si exceeds 20% by weight. In this case, the opponent's aggressiveness is increased, and the workability is poor and the cost is high.
【０００８】前記アルミニウム合金としては、例えば、
Ｓｉ７〜１２重量％、Ｃｕ１．０〜５．０重量％、不可
避不純物６．０重量％以下、残部Ａｌからなる亜共晶ア
ルミニウム合金や、Ｓｉ１２〜２０重量％、Ｃｕ３．０
〜５．０重量％、不可避不純物６．０重量％以下、残部
Ａｌからなる過共晶アルミニウム合金がある。上記不可
避不純物としては、Ｍｇ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｓ
ｎ，Ｔｉ等の一種又は二種以上がある。As the aluminum alloy, for example,
7-12% by weight of Si, 1.0-5.0% by weight of Cu, 6.0% by weight or less of inevitable impurities, and a hypoeutectic aluminum alloy consisting of the balance Al, 12-20% by weight of Si, 3.0% of Cu
There is a hypereutectic aluminum alloy consisting of about 5.0% by weight, unavoidable impurities of 6.0% by weight or less, and the balance being Al. Examples of the inevitable impurities include Mg, Zn, Fe, Mn, Ni, and S.
There is one kind or two or more kinds such as n and Ti.
【０００９】上記アルミニウム合金製シリンダとピスト
ンリングの組合せによれば、充分な初期なじみ性、耐焼
付性、及び耐摩耗性を得ることができる。従って、ＪＩ
ＳＡＤＣ１２等の亜共晶アルミニウム合金製シリンダを
使用しても、鋳鉄製ライナや特殊なアルミ合金製ライナ
の鋳包みや圧入を不用とし、安価なアルミニウム合金製
シリンダとピストンリングの組合せを提供できる。ま
た、ＡＡ規格 Ａ３９０合金等の過共晶アルミニウム合
金製シリンダを使用する場合も、内周面をホーニング仕
上げすることで、充分な初期なじみ性、耐焼付性、及び
耐摩耗性を得られるので、シリンダ内周面に電解エッチ
ング等の処理を施す必要がない。According to the combination of the above-mentioned aluminum alloy cylinder and piston ring, sufficient initial break-in, seizure resistance and wear resistance can be obtained. Therefore, JI
Even when a cylinder made of a hypoeutectic aluminum alloy such as SADC12 is used, it is not necessary to cast-in or press-fit a cast iron liner or a special aluminum alloy liner, and it is possible to provide an inexpensive combination of an aluminum alloy cylinder and a piston ring. Also, when using a cylinder made of hypereutectic aluminum alloy such as AA standard A390 alloy, sufficient initial conformability, seizure resistance, and abrasion resistance can be obtained by honing the inner peripheral surface. There is no need to perform processing such as electrolytic etching on the inner peripheral surface of the cylinder.
【００１０】ダイヤモンドライクカーボンからなる硬質
皮膜は、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，及びＶの
群から選ばれた１又は２以上の元素の炭化物が分散し、
前記元素の含有比率が５〜４０原子％であり、皮膜硬度
がＨＶ７００〜２０００の範囲にあるのが、耐焼付性や
耐摩耗性の点で好ましい。なお、本発明の作用効果を失
わない範囲で微量の未炭化の金属が分散していてもよ
い。In the hard coating made of diamond-like carbon, carbides of one or more elements selected from the group consisting of Si, Ti, W, Cr, Mo, Nb, and V are dispersed,
It is preferable that the content ratio of the element is 5 to 40 atomic% and the film hardness is in the range of HV 700 to 2000 in terms of seizure resistance and abrasion resistance. Note that a small amount of uncarbonized metal may be dispersed within a range that does not impair the effects of the present invention.
【００１１】Ｓｉ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，及び
Ｖの含有量はＥＰＭＡで測定可能である。原子比率の合
計が５原子％を下回ると、耐焼付性や耐摩耗性や硬度が
低下し、４０原子％を上回ると、耐焼付性や密着性の低
下が起きる。皮膜硬度がＨＶ７００を下回ると、耐摩耗
性が低下し、ＨＶ２０００を上回ると、耐焼付性の低下
や皮膜の割れ、欠けを生じやすい。原子比率の合計を１
０〜３０原子％、皮膜硬度をＨＶ９００〜１２００の範
囲とすることがより好ましい。The contents of Si, Ti, W, Cr, Mo, Nb, and V can be measured by EPMA. If the total atomic ratio is less than 5 atomic%, seizure resistance, abrasion resistance and hardness decrease, and if it exceeds 40 atomic%, seizure resistance and adhesion deteriorate. When the film hardness is lower than HV700, the abrasion resistance is reduced. When the film hardness is higher than HV2000, seizure resistance is reduced, and the film is liable to crack or chip. Total atomic ratio is 1
More preferably, the film hardness is in the range of 0 to 30 atomic% and the HV is in the range of 900 to 1200 HV.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態を示し
ており、（ａ）はシリンダを示す縦断面図、（ｂ）はピ
ストンリングの一部分を示す縦断面図である。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which (a) is a longitudinal sectional view showing a cylinder, and (b) is a longitudinal sectional view showing a part of a piston ring.
【００１３】シリンダ１は、Ｓｉ含有量が７〜２０重量
％で、Ｓｉの晶出面積率が５％以上であるアルミニウム
合金、例えば次のアルミニウム合金から形成され、内周
面をホーニング仕上げされている。 （１）Ｓｉ７〜１２重量％、Ｃｕ１．０〜５．０重量
％、不可避不純物６．０重量％以下、残部Ａｌからな
り、Ｓｉの晶出面積率が５％以上である亜共晶アルミニ
ウム合金。あるいは、（２）Ｓｉ１２〜２０重量％、Ｃ
ｕ３．０〜５．０重量％、不可避不純物６．０重量％以
下、残部Ａｌからなり、Ｓｉの晶出面積率が８％以上で
ある過共晶アルミニウム合金。The cylinder 1 is made of an aluminum alloy having a Si content of 7 to 20% by weight and a crystallization area ratio of Si of 5% or more, for example, the following aluminum alloy, and the inner peripheral surface thereof is honed. I have. (1) Hypoeutectic aluminum alloy comprising 7 to 12% by weight of Si, 1.0 to 5.0% by weight of Cu, 6.0% by weight or less of unavoidable impurities, the balance being Al, and having a crystallization area ratio of Si of 5% or more. . Alternatively, (2) Si 12 to 20% by weight, C
A hypereutectic aluminum alloy comprising 3.0 to 5.0% by weight of u, 6.0% by weight or less of inevitable impurities, the balance being Al, and having a crystallization area ratio of Si of 8% or more.
【００１４】一方、ピストンリング２は、その全表面に
下地層３としてガス窒化層が５〜１５０μｍの厚さで形
成されており、外周面の下地層３上に硬質皮膜４が１〜
３０μｍの厚さで形成されている。硬質皮膜４は、Ｓ
ｉ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，及びＶの群から選ば
れた１又は２以上の元素の炭化物が分散しているダイヤ
モンドライクカーボンから形成されている。Ｓｉ，Ｔ
ｉ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，及びＶの群から選ばれた１
又は２以上の元素の含有比率は５〜４０原子％であり、
皮膜硬度はＨＶ７００〜２０００の範囲にある。On the other hand, the piston ring 2 has a gas nitrided layer having a thickness of 5 to 150 μm as an underlayer 3 on the entire surface thereof, and a hard coating 4 on the underlayer 3 on the outer peripheral surface.
It is formed with a thickness of 30 μm. The hard coating 4 is made of S
It is formed from diamond-like carbon in which carbides of one or more elements selected from the group consisting of i, Ti, W, Cr, Mo, Nb, and V are dispersed. Si, T
1 selected from the group consisting of i, W, Cr, Mo, Nb, and V
Or the content ratio of two or more elements is 5 to 40 atomic%,
The film hardness is in the range of HV 700-2000.
【００１５】なお、下地層３は、窒化層に代えて、図２
（ａ）に示すように、Ｃｒめっき皮膜、あるいは窒化ク
ロム（ＣｒＮ、Ｃｒ２Ｎ）や窒化チタン（ＴｉＮ）等の
イオンプレーティング皮膜を外周面に形成してもよい。
Ｃｒメッキ皮膜の場合、Ｃｒめっき皮膜厚さは５〜１５
０μｍ、イオンプレーティング皮膜の場合、イオンプレ
ーティング皮膜の厚さは１〜１５０μｍとするのがよ
い。The underlayer 3 is replaced with a nitride layer as shown in FIG.
As shown in (a), a Cr plating film or an ion plating film such as chromium nitride (CrN, Cr 2 N) or titanium nitride (TiN) may be formed on the outer peripheral surface.
In case of Cr plating film, Cr plating film thickness is 5-15
In the case of an ion plating film, the thickness of the ion plating film is preferably 1 to 150 μm.
【００１６】また、窒化層、Ｃｒめっき皮膜、イオンプ
レーティング皮膜等の下地層３を形成せずに、図２
（ｂ）に示すように、硬質皮膜４をピストンリング２の
外周面に５〜３０μｍの厚さで直接形成することもでき
る。皮膜厚さが５μｍを下回ると耐摩耗性が充分でな
く、３０μｍを上回ると密着性が低下し、皮膜の割れ、
欠けを発生することがある。Further, without forming an underlayer 3 such as a nitride layer, a Cr plating film, an ion plating film, etc., as shown in FIG.
As shown in (b), the hard coating 4 can be directly formed on the outer peripheral surface of the piston ring 2 with a thickness of 5 to 30 μm. If the film thickness is less than 5 μm, the abrasion resistance is not sufficient.
Chipping may occur.
【００１７】硬質皮膜４は反応性イオンプレーティング
法、スパッタリング法、あるいはプラズマＣＶＤ法等に
よって被覆することができる。例えば、真空チャンバ内
でピストンリングを回転させつつ不活性ガスを導入し、
イオンボンバードメントでピストンリング表面を清浄化
した後、炭素の供給源であるメタン等の炭化水素ガスを
チャンバに導入し、ピストンリング近傍をプラズマ状態
に保つと同じに、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，
及びＶの群から選ばれた１又は２以上の元素を蒸発させ
る反応性イオンプレーティング法で、上記硬質皮膜４を
ピストンリング２に被覆することができる。この際、反
応ガス中の炭化水素ガス分圧を調整することによってＳ
ｉ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，及びＶの群から選ば
れた１又は２以上の原子を炭化物として析出させること
ができる。Ｓｉ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，及びＶ
の群から選ばれた１又は２以上の元素の含有比率は、こ
れらの蒸発速度及び反応ガス圧力を調整することによっ
て調整できる。The hard coating 4 can be coated by a reactive ion plating method, a sputtering method, a plasma CVD method or the like. For example, introducing an inert gas while rotating a piston ring in a vacuum chamber,
After cleaning the surface of the piston ring by ion bombardment, a hydrocarbon gas such as methane, which is a carbon supply source, is introduced into the chamber, and the vicinity of the piston ring is kept in a plasma state. , Mo, Nb,
The hard coating 4 can be coated on the piston ring 2 by a reactive ion plating method for evaporating one or more elements selected from the group consisting of V and V. At this time, by adjusting the partial pressure of the hydrocarbon gas in the reaction gas, S
One or more atoms selected from the group consisting of i, Ti, W, Cr, Mo, Nb, and V can be precipitated as carbides. Si, Ti, W, Cr, Mo, Nb, and V
The content ratio of one or more elements selected from the group can be adjusted by adjusting the evaporation rate and the reaction gas pressure.
【００１８】以下、本発明のアルミニウム合金製シリン
ダとピストンリングの組合せが、耐摩耗性と耐焼付性に
優れていることを、往復動摩擦試験機による摩耗試験と
焼付試験によって示す。Hereinafter, the combination of the aluminum alloy cylinder and the piston ring of the present invention having excellent wear resistance and seizure resistance will be shown by a wear test and a seizure test using a reciprocating friction tester.
【００１９】１．摩耗試験 （１）往復動摩擦試験機 図３は、試験に使用した往復動摩擦試験機の構成を示
す。ピン状の上試験片１０は固定ブロック１１により保
持され、上方から油圧シリンダ１２により下向きの荷重
が加えられて、下試験片１３に押接される。一方、平盤
形状の下試験片１３は可動ブロック１４により保持さ
れ、クランク機構１５により往復動させられる。１６
は、ロードセルである。1. Wear test (1) Reciprocating friction tester FIG. 3 shows the configuration of a reciprocating friction tester used for the test. The pin-shaped upper test piece 10 is held by a fixed block 11, and a downward load is applied from above by a hydraulic cylinder 12 to be pressed against a lower test piece 13. On the other hand, the flat plate-shaped lower test piece 13 is held by a movable block 14 and reciprocated by a crank mechanism 15. 16
Is a load cell.
【００２０】（２）試験条件 荷重 ：２９．４Ｎ 速度 ：３００ｃｐｍ 時間 ：３０ｍｉｎ 潤滑油 ：１０Ｗエンジンオイル(2) Test conditions Load: 29.4 N Speed: 300 cpm Time: 30 min Lubricating oil: 10 W engine oil
【００２１】 （３）試験片 上試験片（ピストンリング相当材）： ピストンリング用鋼製の上試験片の表面に表１に示す硬質皮膜を形成した。 下試験片（シリンダ相当材）： １７×１７×７０（ｍｍ） 表面粗さ：１．０μｍＲｚ （材質）ＪＩＳ ＡＤＣ１２合金： 成分組成：Ｓｉ１１％ Ｃｕ２．５％ Ｍｇ０．２％ Ｆｅ０．８％ Ｍｎ０．２％ Ａｌ残部（重量％） Ｓｉの晶出面積率：１０％ （材質）ＡＡ規格 Ａ３９０合金： 成分組成：Ｓｉ１７％ Ｃｕ４．０％ Ｍｇ０．５％ Ｆｅ０．４５％ Ｍｎ０．０８％ Ａｌ残部（重量％） Ｓｉの晶出面積率：１８％(3) Specimen Upper specimen (material equivalent to piston ring): A hard coating shown in Table 1 was formed on the surface of an upper specimen made of steel for a piston ring. Lower specimen (cylinder equivalent material): 17 × 17 × 70 (mm) Surface roughness: 1.0 μmRz (Material) JIS ADC12 alloy: Component composition: Si11% Cu2.5% Mg0.2% Fe0.8% Mn0. 2% Al balance (% by weight) Crystallized area ratio of Si: 10% (Material) AA standard A390 alloy: Component composition: Si 17% Cu 4.0% Mg 0.5% Fe 0.45% Mn 0.08% Al balance (weight) %) Crystallized area ratio of Si: 18%
【００２２】（４）硬質皮膜の形成方法前述した反応性
イオンプレーティング法で形成した。(4) Method of forming hard coating The hard coating was formed by the above-described reactive ion plating method.
【００２３】（５）試験結果 図４に示す。なお、摩耗量比は、比較例２（上試験片）
とＪＩＳ ＡＤＣ１２合金（下試験片）との組合せを１
としている。本発明は、比較例に比べて、耐摩耗性が良
好であることを示している。そして、ダイヤモンドライ
クカーボンからなる硬質皮膜は、タングステン炭化物や
シリコン炭化物を所定量含有することによって、耐摩耗
性が向上することを示している。(5) Test Results FIG. 4 shows the results. The wear amount ratio is shown in Comparative Example 2 (upper test piece).
Combination with JIS ADC12 alloy (lower test piece)
And The present invention shows that the abrasion resistance is better than the comparative example. The hard coating made of diamond-like carbon shows that wear resistance is improved by containing a predetermined amount of tungsten carbide or silicon carbide.
【００２４】２．焼付試験 （１）往復動摩擦試験機 上記摩耗試験で使用したものと同じ。2. Seizure test (1) Reciprocating friction tester Same as that used in the wear test.
【００２５】（２）試験条件 荷重 ：１９．６Ｎ 速度 ：２００ｃｐｍ 時間 ：焼き付くまで 潤滑油 ：１０Ｗエンジンオイル滴下後、拭き取り(2) Test conditions Load: 19.6 N Speed: 200 cpm Time: Until burn-in Lubricating oil: 10 W After dripping engine oil, wipe off
【００２６】（３）試験片 上試験片（ピストンリング相当材）：上記摩耗試験で使
用したものと同じ。 下試験片（シリンダ相当材） ：上記摩耗試験で使
用したものと同じ。(3) Test piece Upper test piece (a material equivalent to a piston ring): The same as that used in the above-mentioned wear test. Lower test piece (cylinder equivalent material): Same as that used in the above wear test.
【００２７】（４）硬質皮膜の形成方法 上記摩耗試験と同じ。(4) Method of forming hard film Same as the above wear test.
【００２８】（５）試験結果 図５に示す。なお、焼き付くまでの摺動距離比は、比較
例２（上試験片）とＪＩＳ ＡＤＣ１２合金（下試験
片）との組合せを１としている。本発明は、比較例に比
べて、耐焼付性が良好であることを示している。そし
て、ダイヤモンドライクカーボンからなる硬質皮膜は、
タングステン炭化物やシリコン炭化物を所定量含有する
ことによって、耐焼付性が向上することを示している。(5) Test Results FIG. 5 shows the results. The sliding distance ratio before burning is set to 1 for the combination of Comparative Example 2 (upper test piece) and JIS ADC12 alloy (lower test piece). The present invention shows that seizure resistance is better than that of Comparative Examples. And the hard coating made of diamond-like carbon,
It shows that seizure resistance is improved by containing a predetermined amount of tungsten carbide or silicon carbide.
【００２９】[0029]
【表１】 [Table 1]
【００３０】なお、上記試験は、ダイヤモンドライクカ
ーボン中にタングステン炭化物あるいはシリコン炭化物
を単独で含む硬質皮膜をピストンリングに被覆した例を
示したが、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，及びＶ
の群から選ばれた１又は２以上の元素の炭化物を含む場
合も、同様の効果を得ることができる。The above test shows an example in which the piston ring is coated with a hard coating containing only tungsten carbide or silicon carbide in diamond-like carbon. However, Si, Ti, W, Cr, Mo, Nb, and V
A similar effect can be obtained also when a carbide of one or more elements selected from the group is included.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように本発明のアルミニウ
ム合金製シリンダとピストンリングの組合せによれば、
直接摺動しても、充分な初期なじみ性、耐焼付性、及び
耐摩耗性を具備する。As described above, according to the combination of the aluminum alloy cylinder and the piston ring of the present invention,
Even if it slides directly, it has sufficient initial conformability, seizure resistance, and abrasion resistance.
【図１】本発明の一実施形態を示し、（ａ）はシリンダ
を示す縦断面図、（ｂ）はピストンリングの一部分を示
す縦断面図である。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which (a) is a longitudinal sectional view showing a cylinder, and (b) is a longitudinal sectional view showing a part of a piston ring.
【図２】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれピストンリングの
一部分を示す縦断面図である。FIGS. 2A and 2B are longitudinal sectional views each showing a part of a piston ring.
【図３】往復動摩擦試験機の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a reciprocating friction tester.
【図４】摩耗試験の試験結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing test results of a wear test.
【図５】焼付試験の試験結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing test results of a seizure test.
１ シリンダ ２ ピストンリング ３ 下地層 ４ 硬質皮膜 １０ 上試験片 １１ 固定ブロック １２ 油圧シリンダ １３ 下試験片 １４ 可動ブロック １５ クランク機構 １６ ロードセル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder 2 Piston ring 3 Underlayer 4 Hard film 10 Upper test piece 11 Fixed block 12 Hydraulic cylinder 13 Lower test piece 14 Movable block 15 Crank mechanism 16 Load cell
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｂ 39/00 Ｆ０４Ｂ 39/00 Ｚ Ａ １０７ １０７Ｊ Ｆ１６Ｊ 10/00 Ｆ１６Ｊ 10/00 Ａ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) F04B 39/00 F04B 39/00 Z A 107 107J F16J 10/00 F16J 10/00 A
Claims (5)
って、シリンダはＳｉ含有量が７〜２０重量％であるア
ルミニウム合金からなり、ピストンリングは外周面にダ
イヤモンドライクカーボンからなる硬質皮膜が形成され
ていることを特徴とするアルミニウム合金製シリンダと
ピストンリングの組合せ。1. A combination of a cylinder and a piston ring, wherein the cylinder is made of an aluminum alloy having a Si content of 7 to 20% by weight, and the piston ring has a hard coating made of diamond-like carbon formed on an outer peripheral surface thereof. A combination of an aluminum alloy cylinder and a piston ring.
量％、Ｃｕ１．０〜５．０重量％、不可避不純物６．０
重量％以下、残部Ａｌからなる亜共晶アルミニウム合金
であることを特徴とする請求項１記載のアルミニウム合
金製シリンダとピストンリングの組合せ。2. The aluminum alloy contains 7 to 12% by weight of Si, 1.0 to 5.0% by weight of Cu, and unavoidable impurities of 6.0.
2. A combination of a cylinder and a piston ring made of an aluminum alloy according to claim 1, wherein the alloy is a hypoeutectic aluminum alloy comprising at most wt.
重量％、Ｃｕ３．０〜５．０重量％、不可避不純物６．
０重量％以下、残部Ａｌからなる過共晶アルミニウム合
金であることを特徴とする請求項１記載のアルミニウム
合金製シリンダとピストンリングの組合せ。3. The method according to claim 1, wherein the aluminum alloy is Si12-20.
5.% by weight, Cu 3.0 to 5.0% by weight, inevitable impurities 6.
2. The combination of a cylinder and a piston ring made of an aluminum alloy according to claim 1, wherein the alloy is a hypereutectic aluminum alloy containing 0% by weight or less and the balance being Al.
げされていることを特徴とする請求項１，２，又は３記
載のアルミニウム合金製シリンダとピストンリングの組
合せ。4. The combination of an aluminum alloy cylinder and a piston ring according to claim 1, wherein the inner peripheral surface of the cylinder is honed.
ｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，及びＶの群から選ばれた１又は２以上
の元素の炭化物が分散し、前記元素の含有比率が５〜４
０原子％であり、皮膜硬度がＨＶ７００〜２０００の範
囲にあることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載
のアルミニウム合金製シリンダとピストンリングの組合
せ。5. The hard coating is made of Si, Ti, W, C
Carbides of one or more elements selected from the group consisting of r, Mo, Nb, and V are dispersed, and the content ratio of the elements is 5-4.
The combination of an aluminum alloy cylinder and a piston ring according to any one of claims 1 to 4, wherein the combination is 0 atom% and the coating hardness is in the range of HV 700 to 2,000.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090666A JP2001280497A (en) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | Combination of cylinder made of aluminum alloy and piston ring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090666A JP2001280497A (en) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | Combination of cylinder made of aluminum alloy and piston ring |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001280497A true JP2001280497A (en) | 2001-10-10 |
Family
ID=18606243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000090666A Pending JP2001280497A (en) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | Combination of cylinder made of aluminum alloy and piston ring |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001280497A (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003269555A (en) * | 2002-03-19 | 2003-09-25 | Tsubakimoto Chain Co | Wear-resistant tensioner |
| JP2006194389A (en) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Showa Corp | Hydraulic shock absorber for vehicle |
| JP2006328463A (en) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Toyota Motor Corp | Sliding member |
| JP2008057478A (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Combination of cylinder liner and piston ring |
| DE112007000470T5 (en) | 2006-02-28 | 2009-01-15 | Kabushiki Kaisha Riken | Slide |
| CN102661264A (en) * | 2012-04-27 | 2012-09-12 | 赛屋（天津）涂层技术有限公司 | Wear-resistant compressor piston and preparation method thereof |
| JP2013076466A (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-25 | Federal Mogul Burscheid Gmbh | Slide element including dlc coating |
| WO2013137060A1 (en) | 2012-03-14 | 2013-09-19 | 株式会社リケン | Combination of cylinder and piston ring |
| WO2013146393A1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | カヤバ工業株式会社 | Sliding members and piston pump motor |
| WO2015041215A1 (en) | 2013-09-20 | 2015-03-26 | 株式会社リケン | Combination of cylinder bore and piston ring |
| KR20210102645A (en) * | 2020-02-12 | 2021-08-20 | 엘지전자 주식회사 | Compressor |
-
2000
- 2000-03-29 JP JP2000090666A patent/JP2001280497A/en active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003269555A (en) * | 2002-03-19 | 2003-09-25 | Tsubakimoto Chain Co | Wear-resistant tensioner |
| JP2006194389A (en) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Showa Corp | Hydraulic shock absorber for vehicle |
| JP2006328463A (en) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Toyota Motor Corp | Sliding member |
| JP4638769B2 (en) * | 2005-05-25 | 2011-02-23 | トヨタ自動車株式会社 | Sliding member |
| DE112007000470T5 (en) | 2006-02-28 | 2009-01-15 | Kabushiki Kaisha Riken | Slide |
| US8123227B2 (en) | 2006-02-28 | 2012-02-28 | Kabushiki Kaisha Riken | Sliding member |
| JP2008057478A (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Combination of cylinder liner and piston ring |
| KR101801400B1 (en) * | 2011-09-29 | 2017-12-20 | 페데랄-모굴 부르샤이트 게엠베하 | Sliding Element with DLC Coating |
| JP2013076466A (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-25 | Federal Mogul Burscheid Gmbh | Slide element including dlc coating |
| US10036345B2 (en) | 2012-03-14 | 2018-07-31 | Kabushiki Kaisha Riken | Combination of cylinder and piston ring |
| WO2013137060A1 (en) | 2012-03-14 | 2013-09-19 | 株式会社リケン | Combination of cylinder and piston ring |
| WO2013146393A1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-03 | カヤバ工業株式会社 | Sliding members and piston pump motor |
| RU2597323C2 (en) * | 2012-03-30 | 2016-09-10 | КейУайБи Корпорейшн | Sliding members and piston pump/motor |
| KR20140078746A (en) * | 2012-03-30 | 2014-06-25 | 카야바 고교 가부시기가이샤 | Sliding members and piston pump motor |
| KR101886476B1 (en) * | 2012-03-30 | 2018-08-07 | 케이와이비 가부시키가이샤 | Sliding members and piston pump motor |
| CN102661264B (en) * | 2012-04-27 | 2014-10-01 | 赛屋（天津）涂层技术有限公司 | Wear-resistant compressor piston and preparation method thereof |
| CN102661264A (en) * | 2012-04-27 | 2012-09-12 | 赛屋（天津）涂层技术有限公司 | Wear-resistant compressor piston and preparation method thereof |
| WO2015041215A1 (en) | 2013-09-20 | 2015-03-26 | 株式会社リケン | Combination of cylinder bore and piston ring |
| JP2015059544A (en) * | 2013-09-20 | 2015-03-30 | 株式会社リケン | Combination of cylinder bore and piston ring |
| KR20210102645A (en) * | 2020-02-12 | 2021-08-20 | 엘지전자 주식회사 | Compressor |
| KR102390579B1 (en) * | 2020-02-12 | 2022-04-26 | 엘지전자 주식회사 | Compressor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3885375B2 (en) | piston ring | |
| JP2000120870A (en) | Piston ring | |
| JP5452734B2 (en) | Process for manufacturing slide elements with a coating, in particular piston rings, and slide elements | |
| JP3355306B2 (en) | piston ring | |
| JPWO2009069703A1 (en) | Combination structure of piston ring and cylinder liner of internal combustion engine | |
| JP5564099B2 (en) | Combination of cylinder and piston ring | |
| JP4334354B2 (en) | Piston ring with PVD coating layer | |
| JP2008241032A (en) | Piston ring and its manufacturing method | |
| JP2007284706A (en) | Sliding material | |
| JP2001280497A (en) | Combination of cylinder made of aluminum alloy and piston ring | |
| JP4901207B2 (en) | piston ring | |
| JP2003113941A (en) | Piston ring and combination structure of piston ring and ring groove of piston | |
| JP2001271741A (en) | Shoe for swash plate compressor and swash plate compressor | |
| JP2006057674A (en) | Sliding member and piston ring | |
| JP4374153B2 (en) | piston ring | |
| JP4725229B2 (en) | Combination sliding member, and internal combustion engine and plain bearing mechanism using the same | |
| JP2003343353A (en) | Cylinder and piston-ring combination of internal combustion engine | |
| JP4374154B2 (en) | piston ring | |
| JP3266439B2 (en) | Piston ring and method of manufacturing the same | |
| JP2003042294A (en) | Piston ring | |
| JP4374160B2 (en) | piston ring | |
| JP2006207691A (en) | Hard film coated sliding member | |
| JP6896040B2 (en) | Combination of piston and piston ring for internal combustion engine | |
| JP2004176848A (en) | Combination of amorphous hard carbon coated member and ferrous member | |
| JPH06235096A (en) | Sliding member |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060525 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060627 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060824 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061219 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070208 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20070226 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20070413 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080916 |