JP2005344884A - ピストン及びその製造方法 - Google Patents
ピストン及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005344884A JP2005344884A JP2004167563A JP2004167563A JP2005344884A JP 2005344884 A JP2005344884 A JP 2005344884A JP 2004167563 A JP2004167563 A JP 2004167563A JP 2004167563 A JP2004167563 A JP 2004167563A JP 2005344884 A JP2005344884 A JP 2005344884A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ring groove
- piston
- outer peripheral
- ring
- peripheral end
- 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
Images
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
【課題】リング溝の耐久性をより容易に向上することのできるピストン及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ピストンの外周に、その外周端部が本来の寸法よりも幅狭となるようにリング溝11を粗成形した後、その幅狭に形成された外周端部の溝幅を本来の寸法に仕上げるべく、リング溝11にロール加工を施す。ロール加工において、本来の寸法よりも幅狭とされた外周端部は、塑性変形によって表面層が圧縮され、加工硬化による硬化層が形成される。これにより、最も摩耗し易い外周端部の表面を容易且つ的確に硬化させて、リング溝11の摩耗に対する耐久性を向上することができる。
【選択図】 図2
【解決手段】ピストンの外周に、その外周端部が本来の寸法よりも幅狭となるようにリング溝11を粗成形した後、その幅狭に形成された外周端部の溝幅を本来の寸法に仕上げるべく、リング溝11にロール加工を施す。ロール加工において、本来の寸法よりも幅狭とされた外周端部は、塑性変形によって表面層が圧縮され、加工硬化による硬化層が形成される。これにより、最も摩耗し易い外周端部の表面を容易且つ的確に硬化させて、リング溝11の摩耗に対する耐久性を向上することができる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、ピストンリング装着用のリング溝が外周に形成されたピストン及びそうしたピストンを製造する方法に関し、特にリング溝の耐久性を向上するための構造及び製造方法の改良に関する。
内燃機関のピストンには、燃焼室の気密保持やオイルの燃焼室への侵入を防止するためのピストンリングが取り付けられている。ピストンリングは、ピストン外周に形成されたリング溝(リンググルーブ)に装着される。一般に内燃機関では、2種類のピストンリング、すなわち上記気密保持の役割を主として担うコンプレッションリングとシリンダ壁面の余剰したオイルを掻き落とす役割を主として担うオイルリングとが設けられている。
機関運転中の高温高圧の環境下でピストンが動作されると、リング溝がピストンリングに叩かれたり、凝着したりすることでリング溝が摩耗する。この摩耗は、リング溝の外周端部から進行し、リング溝を図5のような外周端部の広がったラッパ形状としてしまう。こうしたリング溝の摩耗は、ピストンリングにがたつきを生じさせ、気密性の低下やピストンリングの凝着を招いてしまう。特にトップリングのリング溝は、燃焼室内の燃焼圧がリングに直接作用して極めて高い面圧を受けることから、摩耗が進行し易くなっている。
そこで従来、摩耗へのリング溝の耐久性を向上させる技術として、例えば特許文献1に記載のものが知られている。同文献では、リング溝をめっき層によって被覆するとともに、そのめっき層をレーザー照射によって局所的に加熱して、リング溝表面に硬化層を形成するようにしている。
こうしてリング溝表面に硬化層を形成すれば、リング溝の耐久性は確かに向上される。しかしながら、めっき処理やレーザー加熱処理など、工程が複雑で、ピストンの製造コストの増大を招いてしまう。
特開平05−306650号
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、リング溝の耐久性をより容易に向上することのできるピストン及びその製造方法を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
請求項1に記載の発明は、ピストンリング装着用のリング溝が外周に形成されたピストンであって、加工硬化による硬化層を前記リング溝の表面に形成したことをその要旨とする。
請求項1に記載の発明は、ピストンリング装着用のリング溝が外周に形成されたピストンであって、加工硬化による硬化層を前記リング溝の表面に形成したことをその要旨とする。
上記ピストンでは、摩耗に対する耐久性を向上させるための硬化層が、リング溝表面の機械加工に伴う加工硬化によって形成されているため、リング溝の耐久性を、比較的簡易な工程のみで容易に向上することができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のピストンにおいて、前記硬化層が、前記リング溝の外周端部の表面がその内周側の表面に比して硬くなるように形成されていることをその要旨とする。
上記ピストンでは、特に摩耗し易いリング溝の外周端部の表面が重点的に硬化されているため、リング溝の耐久性を効率的に向上することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のピストンにおいて、前記硬化層が、前記リング溝の塑性加工にて形成されていることをその要旨とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のピストンにおいて、前記硬化層が、前記リング溝の塑性加工にて形成されていることをその要旨とする。
上記のように塑性加工を用いれば、加工硬化による硬化層を的確に形成することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項1又は2に記載のピストンにおいて、前記硬化層が、前記リング溝のロール加工にて形成されていることをその要旨とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1又は2に記載のピストンにおいて、前記硬化層が、前記リング溝のロール加工にて形成されていることをその要旨とする。
ここでのロール加工とは、加工対象に対して十分に硬いローラを加工対象の表面に回転圧縮接触させることで、加工対象の表面層に塑性変形を与えて表面仕上げを行う塑性加工の一種であり、ローラバニシングとも呼ばれる。こうしたロール加工を用いれば、ピストン外周を周回するリング溝の全長に渡って容易に塑性加工を施すことができる。そのため、リング溝の耐久性の向上を更に容易に図ることができる。
請求項5に記載の発明は、ピストンリング装着用のリング溝が外周に形成されたピストンを製造する方法であって、外周端部が本来の寸法よりも幅狭となるように前記リング溝を粗形成する工程と、その幅狭に形成された前記外周端部の溝幅を塑性加工によって本来の寸法に仕上げる工程と、を有することをその要旨とする。
上記方法では、粗成形時に幅狭に形成されたリング溝の外周端部の溝幅が塑性加工によって広げられる際に、その外周端部の表面が押し潰されて加工硬化による硬化層が形成される。そのため、特に摩耗し易いリング溝外周端部の表面に、簡易な工程のみで容易に硬化層を形成することができ、リング溝の耐久性を容易に向上することができる。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のピストンの製造方法において、前記塑性加工を、前記リング溝のロール加工にて行うことをその要旨とする。
上述したように、リング溝の塑性加工にロール加工を用いれば、リング溝の耐久性の向上を更に容易に図ることができる。
上述したように、リング溝の塑性加工にロール加工を用いれば、リング溝の耐久性の向上を更に容易に図ることができる。
(第1の実施形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を、図1〜図3を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の適用対象となるピストン10の断面構造を示す。なお図1(b)は、同図(a)の二点鎖線円Bで示された、ピストン10のリング溝付近の拡大断面構造を示している。
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を、図1〜図3を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の適用対象となるピストン10の断面構造を示す。なお図1(b)は、同図(a)の二点鎖線円Bで示された、ピストン10のリング溝付近の拡大断面構造を示している。
ピストン10の上部外周には、3つのリング溝11〜13が形成されている。これらリング溝11〜13にはそれぞれピストンリング14〜16が装着される。これらピストンリングのうち、上部2つのリング溝11,12に装着されるピストンリング14,15は、主として燃焼室の気密保持の役割を担う第1及び第2のコンプレッションリングとなっている。また最下部のリング溝13に装着されるピストンリング16は、主としてシリンダ壁面の余剰オイルの掻き落としの役割を担うオイルリングとなっている。
このピストン10の3つのリング溝11〜13のうち、最上部のリング溝11は、最も摩耗し易くなっている。これは、ピストン10の配設された気筒の膨張行程に、トップリングであるピストンリング14には、燃焼圧が直接作用し、その作用を受けたピストンリング14がリング溝11を極めて高い面圧で押圧するからである。
そうしたリング溝11の表面には、その外周端部の表面がその内周側の表面に比して硬くなるように加工硬化による硬化層が形成されている。これにより、特に摩耗が生じ易い外周端部表面の硬さを高められ、リング溝11の摩耗に対する耐久性が効果的に向上されている。
こうした硬化層は、ピストン10の製造過程で形成されている。以下、ピストン10の製造手順を説明する。
《ピストン10の製造工程》
ピストン10の製造工程は大きくは、鋳造工程、熱処理工程及び加工工程に分けられる。
《ピストン10の製造工程》
ピストン10の製造工程は大きくは、鋳造工程、熱処理工程及び加工工程に分けられる。
鋳造工程では、材料の溶解、鋳造、湯口切、粗加工等が行われる。熱処理工程では、鋳造工程で形成されたピストン10の粗成形品に対して、焼き入れ、焼き戻し、硬さ検査等が行われる。そして加工工程では、熱処理の施されたピストン10の粗成形品を所望とする形状や寸法に仕上げるための機械加工が行われ、また寸法検査や表面処理等も行われる。
ピストン10外周へのリング溝11〜13の形成は、加工工程に行われる。このとき、リング溝12,13は、切削加工のみでその寸法・形状が仕上げられる。一方、上記硬化層が形成されるリング溝11は、切削加工で粗成形した後、更にロール加工(ローラバニシング)を施してその寸法・形状が仕上げられる。
図2(a)は、切削加工によって粗成形されたリング溝11の断面図である。同図に示すように、切削加工においては、リング溝11の外周端部に、溝内側に隆起した突出部17をあえて残すようにしている。そのため、粗成形されたリング溝11では、その外周端部が本来の寸法よりも幅狭とされている。
切削加工後、リング溝11は、ロール加工によって上記のように隆起された外周端部の溝幅を広げられ、図2(b)に示すような所望とされる寸法・形状に仕上げられる。そしてこのロール加工によって、リング溝11の外周端部の表面に、加工硬化による硬化層が形成される。
ロール加工は塑性加工の一種で、図3に示すようなローラ18を用いて行われる。ローラ18は、硬くて表面の滑らかな略円盤形状に形成され、その外周部の断面形状は、仕上げ後のリング溝11の断面形状と同一とされている。
そうしたローラ18がリング溝11に圧縮回転接触されると、その押圧によってリング溝11の表面層が塑性変形され、リング溝11が所望とする寸法・形状に仕上げられる。このとき、ローラ18は、幅狭とされたリング溝11の外周端部の溝幅を本来の寸法まで広げるべく、上記突出部17を押し潰す。こうして突出部17の押し潰されたリング溝11外周端部では、その表面下の密度が高くなる。そのため、リング溝11の外周端部の表面に、その内周側の溝表面に比して密度が高くて硬い硬化層が形成される。
以上説明した本実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
(1)ロール加工による加工硬化によって硬化層を形成しているため、リング溝11の摩耗に対する耐久性を容易に向上することができる。
(1)ロール加工による加工硬化によって硬化層を形成しているため、リング溝11の摩耗に対する耐久性を容易に向上することができる。
(2)最も摩耗し易いリング溝11の外周端部の表面がその内周側の表面に比して硬くなるように加工硬化による硬化層が形成されるため、リング溝11の耐久性を効果的に向上することができる。
(第2実施形態)
続いて、本発明の第2の実施形態について、図4を併せ参照して、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。本実施形態では、粗成形におけるリング溝11の形状が、図4(a)のように変更されている。すなわち、本実施形態では、粗成形においてリング溝11を、外周端部から内周側に向かうにつれて溝幅が順次大きくなるように形成している。
続いて、本発明の第2の実施形態について、図4を併せ参照して、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。本実施形態では、粗成形におけるリング溝11の形状が、図4(a)のように変更されている。すなわち、本実施形態では、粗成形においてリング溝11を、外周端部から内周側に向かうにつれて溝幅が順次大きくなるように形成している。
こうして粗形成されたリング溝11は、その外周端部はやはり本来の寸法よりも幅狭とされている。よって仕上げのためのロール加工が施されると、本来の寸法よりも幅狭とされた部分19では、塑性変形によって表面層が圧縮され、加工硬化による硬化層が形成される。このとき、粗成形時により幅狭に形成されたリング溝11の外周端部の表面は、その内周側の表面に比して硬くなる。そのため、この場合にも、最も摩耗し易いリング溝11の外周端部を、容易且つ的確に硬化させることができる。
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・リング溝11が上記実施形態のものとは異なる形状に仕上げられる場合にも、上記実施形態と同様の加工を通じて、そのリング溝の外周端部の表面に加工硬化による硬化層を形成することができる。
・リング溝11が上記実施形態のものとは異なる形状に仕上げられる場合にも、上記実施形態と同様の加工を通じて、そのリング溝の外周端部の表面に加工硬化による硬化層を形成することができる。
・リング溝11の寸法・形状の仕上げを、ロール加工以外の塑性加工を用いて行うようにしても良い。
・トップリング用以外のリング溝12,13についても、リング溝11と同様の加工を行って、加工硬化による硬化層を形成するようにしても良い。
・トップリング用以外のリング溝12,13についても、リング溝11と同様の加工を行って、加工硬化による硬化層を形成するようにしても良い。
・リング溝の本数、断面形状等の異なるピストンにも、本発明は上記実施形態と同様に適用することができる。
・鍛造等の鋳造以外の方法で製造されるピストンにも、上記実施形態と同様にしてリング溝を形成すれば、同様の効果を得ることができる。
・鍛造等の鋳造以外の方法で製造されるピストンにも、上記実施形態と同様にしてリング溝を形成すれば、同様の効果を得ることができる。
10…ピストン、11〜13…リング溝、14〜16…ピストンリング、17…突出部、18…ローラ。
Claims (6)
- ピストンリング装着用のリング溝が外周に形成されたピストンであって、加工硬化による硬化層を前記リング溝の表面に形成したことを特徴とするピストン。
- 前記硬化層は、前記リング溝の外周端部の表面がその内周側の表面に比して硬くなるように形成されてなる請求項1に記載のピストン。
- 前記硬化層は、塑性加工により形成されてなる請求項1又は2に記載のピストン。
- 前記硬化層は、リング溝表面のロール加工により形成されてなる請求項1又は2に記載のピストン。
- ピストンリング装着用のリング溝が外周に形成されたピストンを製造する方法であって、
外周端部が本来の寸法よりも幅狭となるように前記リング溝を粗形成する工程と、
その幅狭に形成された前記外周端部の溝幅を塑性加工によって本来の寸法に仕上げる工程と、
を有することを特徴とするピストンの製造方法。 - 前記塑性加工を、リング溝表面のロール加工により行う請求項5に記載のピストンの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004167563A JP2005344884A (ja) | 2004-06-04 | 2004-06-04 | ピストン及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004167563A JP2005344884A (ja) | 2004-06-04 | 2004-06-04 | ピストン及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005344884A true JP2005344884A (ja) | 2005-12-15 |
Family
ID=35497445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004167563A Pending JP2005344884A (ja) | 2004-06-04 | 2004-06-04 | ピストン及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005344884A (ja) |
-
2004
- 2004-06-04 JP JP2004167563A patent/JP2005344884A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5855110B2 (ja) | ピストンリングの製造方法 | |
US7892656B2 (en) | Sliding device | |
EP1835175B1 (en) | Shoe for swash plate compressor | |
US7704337B2 (en) | Method for making a slide member | |
JP2008302402A (ja) | 軸受用外輪の製造方法 | |
US7222425B2 (en) | Method of forming engine bearing | |
EP1795751B1 (en) | Sliding surface of sliding member | |
JP5727939B2 (ja) | 内燃機関用スプリングリテーナ及びその製造方法 | |
US7651273B2 (en) | Semispherical shoe and manufacturing method therefor | |
JP2005344884A (ja) | ピストン及びその製造方法 | |
CN107598480A (zh) | 加工工具、尤其滚轧工具以及用于加工气缸运动面的方法 | |
AU2014208208B2 (en) | Pressing tool and method for manufacturing a pressing tool | |
JP3880009B2 (ja) | 摺動部材の製造方法 | |
JP6527501B2 (ja) | ダイクスタイプピストンリングおよびその製造方法 | |
JP6799704B1 (ja) | ピストンリング用の線材、及びピストンリングの製造方法 | |
JP2020528526A (ja) | ショートピーニングされたなじみ層を備えるピストンリング、並びにその製造方法 | |
JP2003253422A (ja) | マンドレルあるいは成形金型などの工具の高寿命化方法および高寿命化されたマンドレルあるいは成形金型などの工具 | |
JP2006275034A (ja) | チタン合金製バルブリフタ及びその製造方法 | |
JP3932138B2 (ja) | 摺動部材の製造方法。 | |
JP4352231B2 (ja) | アウターレースの製造方法 | |
JP2005280316A (ja) | タイヤ成形用金型及びその金型の製造方法、タイヤ成形用金型により成形されたタイヤ | |
JPH11311242A (ja) | 動圧軸受の製造方法 | |
JP2001225604A (ja) | 耐フレッティング多片リム | |
JP2019167995A (ja) | 転動部品、軸受およびそれらの製造方法 | |
JP2003340565A (ja) | 鋳造体強化方法、およびそれに使用される工具 |