JP2015183705A - ピストンリング及びピストンリング用金属製平角線 - Google Patents

Abstract

【課題】金属製平角線を平面視Ｃ字状に曲げ成形してなるピストンリングの製造コストを削減する。【解決手段】４つの外表面のうち予め特定された一の外表面には他の外表面における研磨筋とは異なる方向に沿った研磨筋が形成されている。前記平角線の断面形状が一対の長辺及び一対の短辺によって画される長方形状とされ、一対の長辺をそれぞれ含む外表面が上面及び下面を形成し、一対の短辺をそれぞれ含む外表面が内側面及び外側面を形成する場合には、上面及び下面の一方には第１方向に沿った研磨筋を形成し、上面及び下面の他方には前記第１方向とは異なる第２方向に沿った研磨筋を形成することができる。【選択図】図７

Description

本発明は、エンジンにおけるピストンに装着されるピストンリング及び前記ピストンリングを製造する為の金属製平角線に関する。

ピストンリングは、金属製平角線が平面視Ｃ字状に成形された部材であり、ピストンの外周面に形成されたリング溝に嵌め込まれて使用される（下記特許文献１参照）。

平面視Ｃ字状の前記ピストンリングは、前記ピストンが往復動自在に収容されるシリンダの内周面と摺接して前記ピストン及び前記シリンダ間の密閉性を担保するものであり、前記ピストンに装着された状態を基準にして、上面、下面、内側面（ピストンの方向を向く径方向内方面）及び外側面（前記シリンダの内周面に摺接する径方向外方面）のうちの前記外側面の表面粗さを特に細かく仕上げる必要がある。

ここで、前記ピストンリングは、まず、長尺の金属製平角線における４面、即ち、平面視Ｃ字状に形成した状態において、前記上面、前記下面、前記内側面及び前記外側面をそれぞれ形成する上面形成面、下面形成面、内側面形成面及び外側面形成面を研磨し、その後に、前記長尺の金属製平角線を平面視Ｃ字状に曲げ成形することによって形成される。

前述の通り、前記ピストンリングにおいては、前記外側面を滑らかに形成する必要がある。つまり、前記長尺の金属製平角線に対して研磨を行う際には、前記外側面形成面の表面粗さが他の３面の表面粗さに比して細かくなるように行い、且つ、その後に前記長尺の金属製平角線に対して平面視Ｃ字状への曲げ成形を行う際には、前記外側面形成面が径方向外方を向く外側面を形成するように行う必要がある。

従って、前記長尺の金属製平角線に対して研磨を行った後で平面視Ｃ字状への曲げ成形を行う前の段階において、外表面のうちどの面が前記外側面形成面であるかを製造者が識別できるようにする必要がある。この識別を可能とすることは、特に、前記金属製平角線が断面左右対称形状の場合に有効となる。

従来においては、前記長尺の金属製平角線に対して、研磨後で且つ曲げ成形前の段階において、例えば、前記上面形成面又は前記下面形成面等の少なくとも何れか一の外表面に、色付け又は凹み等の塑性変形によってマーキングすることが行われている。

しかしながら、この従来の構成では、曲げ工程後に、色落とし工程や塑性変形の修正工程等の別工程が必要となり、結果として、コスト高を招く。

特開２００３−２２０５２５号公報

本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、別工程を追加すること無く、金属製平角線を平面視Ｃ字状に曲げ成形する前の段階において、曲げ成形後に径方向外方を向く外表面を識別でき、これにより、製造コストの削減を図り得るピストンリング、並びに、前記ピストンリングを製造する為の金属製平角線の提供を目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、金属製平角線から平面視Ｃ字状のピストンリングであって、ピストンに装着された状態を基準にして、上方を向く上面、下方を向く下面、径方向内方を向く内側面及び径方向外方を向く外側面を含む４つの外表面を有するピストンリングにおいて、前記４つの外表面のうち予め特定された一の外表面には他の外表面における研磨筋とは異なる方向に沿った研磨筋が形成されているピストンリングを提供する。

一形態においては、前記平角線は、断面形状が一対の長辺及び一対の短辺によって画される長方形状とされ、前記一対の長辺をそれぞれ含む外表面が前記上面及び前記下面を形成し、前記一対の短辺をそれぞれ含む外表面が前記内側面及び前記外側面を形成するものとされる。

この場合、好ましくは、前記予め特定された一の外表面は前記上面及び前記下面の一方とされ、前記上面及び前記下面の一方には第１方向に沿った研磨筋が形成され、前記上面及び前記下面の他方には前記第１方向とは異なる第２方向に沿った研磨筋が形成される。

好ましくは、前記第１方向は前記平角線の長手方向に対して所定角度傾斜された方向とされ、前記第２方向は前記長手方向に沿った方向とされる。

又、本発明は、前記目的を達成するために、ピストンに装着される平面視Ｃ字状のピストンリングを製造する為のピストンリング用金属製平角線であって、４つの外表面のうち予め特定された一の外表面には他の外表面における研磨筋とは異なる方向に沿った研磨筋が形成されているピストンリング用金属製平角線を提供する。

一形態においては、断面形状が一対の長辺及び一対の短辺によって画される長方形状とされ、前記一対の長辺をそれぞれ含む外表面が、前記ピストンに装着された状態において上方を向く上面及び下方を向く下面を形成する上面形成面及び下面形成面とされ、前記一対の短辺をそれぞれ含む外表面が、前記ピストンに装着された状態において径方向内方を向く内側面及び径方向外方を向く外装面を形成する内側面形成面及び外側面形成面とされる。

この場合、好ましくは、前記予め特定された一の外表面は前記上面形成面及び前記下面形成面の一方とされ、前記上面形成面及び前記下面形成面の一方には第１方向に沿った研磨筋が形成され、前記上面形成面及び前記下面形成面の他方には前記第１方向とは異なる第２方向に沿った研磨筋が形成される。

好ましくは、前記第１方向は前記平角線の長手方向に対して所定角度傾斜された方向とされ、前記第２方向は前記長手方向に沿った方向とされる。

本発明に係るピストンリング及びピストンリング用金属製平角線によれば、４つの外表面のうち予め特定された一の外表面には他の外表面における研磨筋とは異なる方向に沿った研磨筋が形成されているので、別工程を追加すること無く、金属製平角線を平面視Ｃ字状に曲げ成形する前の段階において、曲げ成形後に径方向外方を向く外表面を識別可能とすることができ、これにより、ピストンリングの製造コストの可及的な削減を図ることができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係るピストンリングの平面図である。 図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図３は、図１に示す前記ピストンリングを製造する為に用いられる金属製平角線の斜視図である。 図４は、前記平角線の長手方向に対して９０度より小さい角度で傾斜された方向に沿った研磨筋の一例を示す画像である。 図５は、前記平角線の長手方向に対して直交する方向に沿った研磨筋の一例を示す画像である。 図６は、前記平角線の長手方向に沿った研磨筋の一例を示す画像である。 図７(a)〜(c)は、前記ピストンリングを製造する際の研磨工程であって、第１例の研磨装置を用いた研磨工程を説明する為の模式図であり、図７(a)〜(c)は、それぞれ、研磨工程の際に生じる研磨筋の方向を、前記平角線の長手方向に対して平行とさせる場合、９０度より小さい角度で傾斜させる場合、及び、直交させる場合を示している。 図８(a)及び(b)は、前記ピストンリングを製造する際の研磨工程であって、第２例の研磨装置を用いた研磨工程を説明する為の模式図であり、図８(a)及び(b)は、それぞれ、研磨工程の際に生じる研磨筋の方向を前記平角線の長手方向に対して、９０度より小さい角度で傾斜させる場合、及び、直交させる場合を示している。 図９(a)及び(b)は、前記ピストンリングを製造する際の研磨工程であって、第２例の研磨装置を用いた研磨工程を説明する為の模式図であり、図９(a)及び(b)は、それぞれ、研磨工程の際に生じる研磨筋の方向を前記平角線の長手方向に対して、９０度より小さい角度で傾斜させる場合、及び、直交させる場合を示している。

以下、本発明に係るピストンリングの一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２に、それぞれ、本実施の形態に係るピストンリング１の平面図及び図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図を示す。

前記ピストンリング１は、エンジンのピストンの外周面に装着されて、前記エンジンが往復動自在に収容されるシリンダの内周面に摺接する部材である。

図１及び図２に示すように、前記ピストンリング１は平面視Ｃ字状を有しており、前記ピストンに装着された状態を基準にして、上方を向く上面１１、下方を向く下面１２、径方向内方を向く内側面１３及び径方向外方を向く外側面１４を有している。

前記ピストンリング１は、断面矩形状の長尺の金属製平角線５０を用いて製造される。
図３に、前記金属製平角線５０の斜視図を示す。
なお、前記金属製平角線５０としては、例えば、ステンレススチール材、鋳物材、鋳鋼材、鋼材製等が用いられる。

図３に示すように、前記金属製平角線５０は、前記上面１１、前記下面１２、前記内側面１３及び前記外側面１４をそれぞれ形成する上面形成面５１、下面形成面５２、内側面形成面５３及び外側面形成面５４を有している。

前記ピストンリング１は、前記金属製平角線５０の４つの外表面５１〜５４に対して所定の研磨を行い、その後に、前記金属製平角線５０を平面視Ｃ字状に曲げ成形することによって製造される。

ここで、前記ピストンリング１は、前記外側面１４において前記シリンダの内周面に摺接する。
従って、前記ピストンリング１においては、前記外側面１４の表面粗さを他の前記上面１１、前記下面１２及び前記内側面１３の表面粗さよりも細かくする必要がある。

前記外側面１４の表面粗さが他の３面１１〜１３よりも細かくされた前記ピストンリング１を得る為には、前記金属製平角線５０に対する研磨工程の際に、前記外側面形成面５４の表面粗さを前記上面形成面５１、前記下面形成面５２及び前記内側面形成面５３の表面粗さよりも細かくし、そのように研磨された前記金属製平角線５０を、前記外側面形成面５４が径方向外方を向くように平面視Ｃ字状に曲げ成形する必要がある。

そして、前記外側面形成面５４の表面粗さが他の３面５１〜５３の表面粗さよりも細かくなるように研磨された前記金属製平角線を、前記外側面形成面５４が径方向外方を向くように平面視Ｃ字状に曲げ成形する為には、前記金属製平角線５０が研磨工程後で且つ曲げ工程前の長尺状態において、前記外側面形成面５４を識別可能としておく必要がある。

例えば、研磨後で且つ曲げ成形前の段階において、長尺の金属製平角線の何れか一の外表面に、色付け又は凹み等の塑性変形によるマーキングを行い、このマーキングによって曲げ成形後に外側面を形成する外表面を識別することも可能である。

しかしながら、この構成では、曲げ工程後に、色落とし工程や塑性変形部の修正工程等の別工程が必要となり、結果として、コスト高を招くことになる。

この点に関し、本実施の形態に係る前記ピストンリング１においては、前記４つの外表面のうち予め特定された一の外表面に他の外表面における研磨筋とは異なる方向に沿った研磨筋が形成されている。

なお、他の外表面とは異なる方向に沿った研磨筋とは、例えば、前記平角線５０の長手方向に対して所定角度だけ傾斜された方向に沿った研磨筋（図４参照）、又は、前記平角線５０の長手方向に対して直交する方向に沿った研磨筋（図５参照）とすることができる。

斯かる構成を備えた前記ピストンリング１によれば、曲げ成形後に前記外側面１４を形成すべき前記外側面形成面５４を、別工程を追加すること無く、前記平角線５０に対する研磨工程で且つ曲げ工程前の段階で識別することができる。

従って、前記外側面形成面５４が前記外側面１４を形成するように前記金属製平角線５０に対して曲げ成形を行うことができ、前記ピストンリング１の製造コストを可及的に削減することができる。

本実施の形態においては、図２及び図３に示すように、前記金属製平角線５０は、断面形状が一対の長辺５０ａ及び一対の短辺５０ｂによって画される長方形状とされており、前記金属製平角線５０がエッジワイズ方向に曲げ成形、即ち、前記一対の短辺５０ｂの一方が径方向内方に位置するように曲げ成形されることで、平面視Ｃ字状の前記ピストンリング１が形成されている。

この場合には、前記金属製平角線５０における４つの外表面５１〜５４のうち一対の長辺５０ａをそれぞれ含む２面の外表面を前記上面形成面５１及び前記下面形成面５２として識別でき、前記一対の短辺５０ｂをそれぞれ含む２面の外表面を前記内側面形成面５３及び前記外側面形成面５４として識別できる。

斯かる構成において、好ましくは、前記上面形成面５１及び前記下面形成面５２の一方には第１方向に沿った研磨筋を形成し、前記上面形成面及び前記下面形成面の他方には前記第１方向とは異なる第２方向に沿った研磨筋を形成することができる。

例えば、前記第１方向は前記長手方向に対して９０度より小さい角度で傾斜された方向（図４参照）とし、前記第２方向は前記長手方向に沿った方向（図６参照）とすることができる。

斯かる構成によれば、前記上面形成面５１の研磨筋の方向と前記下面形成面５２の研磨筋の方向との対比により、前記曲げ成形前の段階における前記外側面形成面５４の識別をより確実に行うことができる。

ここで、研磨工程において生じる研磨筋の方向について説明する。
前記研磨工程は、前記金属製平角線５０における研磨すべき外表面（被研磨面）を研磨装置７０（下記図７〜図９参照）に対向させた状態で、前記平角線５０を長手方向に搬送させつつ、前記研磨装置を前記外表面に作用させることで行われ、この研磨工程の際に前記被研磨面に研磨筋が形成される。

前記研磨装置７０は、例えば、軸線回りに回転駆動される回転軸７１と、前記回転軸７１に支持された略円柱形の研磨部材７２であって、外周面が研磨面とされた研磨部材７２とを有し得る。

この場合には、図７(a)に示すように、前記研磨部材７２の外周面を前記平角線５０の被研磨面に対向させた状態で前記回転軸７１が前記平角線５０の搬送方向と直交するように前記回転軸７１を配置させ、この状態で、前記金属製平角線５０を長手方向に沿って搬送させつつ、前記回転軸７１を軸線回りに回転させて前記研磨部材７２を前記被研磨面に作用させることによって、前記被研磨面に前記平角線５０の長手方向に沿った研磨筋（図６参照）を形成することができる。

これに対し、図７(b)に示すように、前記研磨部材７２の外周面を前記平角線５０の被研磨面に対向させた状態で前記回転軸７１が前記平角線５０の搬送方向に対して９０度より小さい角度で傾斜するように前記回転軸７１を配置させ、この状態で、前記金属製平角線５０を長手方向に沿って搬送させつつ、前記回転軸７１を軸線回りに回転させて前記研磨部材７２を前記被研磨面に作用させることによって、前記被研磨面に、前記平角線５０の長手方向に対して９０度より小さい角度で傾斜された方向に沿った研磨筋（図４参照）を形成することができる。

さらに、図７(c)に示すように、前記研磨部材７２の外周面を前記平角線５０の被研磨面に対向させた状態で前記回転軸７１が前記平角線５０の搬送方向に平行となるように前記回転軸７１を配置させ、この状態で、前記金属製平角線５０を長手方向に沿って搬送させつつ、前記回転軸７１を軸線回りに回転させて前記研磨部材７２を前記被研磨面に作用させることによって、前記被研磨面に、前記平角線５０の長手方向に対して直交した方向に沿った研磨筋（図５参照）を形成することができる。

前記研磨装置７０は前記回転軸７１及び前記研磨部材７２を有する構成に限定されるものではない。
例えば、前記研磨装置７０は、軸線方向に沿って往復動される支持軸７５と、前記支持軸７５に支持された研磨部材７６であって、前記被研磨面に対向する面が研磨面とされた研磨部材７６とを有し得る。

この場合には、前記研磨部材７６の研磨面を前記平角線５０の被研磨面に対向させた状態で前記支持軸７５が前記平角線５０の搬送方向と平行となるように前記支持軸７５を配置させ、この状態で、前記金属製平角線５０を長手方向に沿って搬送させつつ、前記支持軸７５を軸線方向に沿って往復動させて前記研磨部材７６を前記被研磨面に作用させることによって、前記被研磨面に前記平角線５０の長手方向に沿った研磨筋（図６参照）を形成することができる。

これに対し、図８(a)に示すように、前記研磨部材７６の研磨面を前記平角線５０の被研磨面に対向させた状態で前記支持軸７５が前記平角線５０の搬送方向に対して９０度より小さい角度で傾斜するように前記支持軸７５を配置させ、この状態で、前記金属製平角線５０を長手方向に沿って搬送させつつ、前記支持軸７５を軸線方向に沿って往復動させて前記研磨部材７６を前記被研磨面に作用させることによって、前記被研磨面に、前記平角線５０の長手方向に対して９０度より小さい角度で傾斜された方向に沿った研磨筋（図４参照）を形成することができる。

さらには、図８(b)に示すように、前記研磨部材７６の研磨面を前記平角線５０の被研磨面に対向させた状態で前記支持軸７５が前記平角線５０の搬送方向に対して直交するように前記支持軸７５を配置させ、この状態で、前記金属製平角線５０を長手方向に沿って搬送させつつ、前記支持軸７５を軸線方向に沿って往復動させて前記研磨部材７６を前記被研磨面に作用させることによって、前記被研磨面に、前記平角線５０の長手方向に対して直交した方向に沿った研磨筋（図５参照）を形成することができる。

これに代えて、前記研磨装置７０が、軸線回りに回転駆動される駆動ローラ８１と、前記駆動ローラ８１と平行に配置された従動ローラ８２と、前記駆動ローラ８１及び前記従動ローラ８２に巻き回された無端状の研磨部材８３であって、外表面が研磨面とされた研磨部材８３とを有するように構成することも可能である。

この場合には、前記研磨部材８３の研磨面を前記平角線５０の被研磨面に対向させた状態で前記駆動ローラ８１及び前記従動ローラ８２の軸線方向が前記平角線５０の搬送方向と直交するように前記駆動ローラ８１及び前記従動ローラ８２を配置させ、この状態で、前記金属製平角線５０を長手方向に沿って搬送させつつ、前記駆動ローラ８１を軸線回りに回転駆動させて前記研磨部材８３を前記被研磨面に作用させることによって、前記被研磨面に前記平角線５０の長手方向に沿った研磨筋（図６参照）を形成することができる。

これに対し、図９(a)に示すように、前記研磨部材８３の研磨面を前記平角線５０の被研磨面に対向させた状態で前記駆動ローラ８１及び前記従動ローラ８２の軸線方向が前記平角線５０の搬送方向に対して９０度より小さい角度で傾斜するように前記駆動ローラ８１及び前記従動ローラ８２を配置させ、この状態で、前記金属製平角線５０を長手方向に沿って搬送させつつ、前記駆動ローラ８１を軸線回りに回転駆動させて前記研磨部材８３を前記被研磨面に作用させることによって、前記被研磨面に、前記平角線５０の長手方向に対して９０度より小さい角度で傾斜された方向に沿った研磨筋（図４参照）を形成することができる。

さらに、図９(b)に示すように、前記研磨部材８３の外周面を前記平角線５０の被研磨面に対向させた状態で前記駆動ローラ８１及び前記従動ローラ８２の軸線方向が前記平角線５０の搬送方向に平行となるように前記駆動ローラ８１及び前記従動ローラ８２を配置させ、この状態で、前記金属製平角線５０を長手方向に沿って搬送させつつ、前記駆動ローラ８１を軸線回りに回転駆動させて前記研磨部材８３を前記被研磨面に作用させることによって、前記被研磨面に、前記平角線５０の長手方向に対して直交した方向に沿った研磨筋（図５参照）を形成することができる。

１ ピストンリング
１１ 上面
１２ 下面
１３ 内側面
１４ 外側面
５０ 金属製平角線
５０ａ 長辺
５０ｂ 短辺
５１ 上面形成面
５２ 下面形成面
５３ 内側面形成面
５４ 外側面形成面

本発明は、前記目的を達成するために、金属製平角線から形成された平面視Ｃ字状のピストンリングであって、ピストンに装着された状態を基準にして、上方を向く上面、下方を向く下面、径方向内方を向く内側面及び径方向外方を向く外側面を含む４つの外表面を有するピストンリングにおいて、前記４つの外表面のうち予め特定された一の外表面には他の外表面における研磨筋とは異なる方向に沿った研磨筋が形成されているピストンリングを提供する。

Claims (6)

1. 金属製平角線から平面視Ｃ字状のピストンリングであって、ピストンに装着された状態を基準にして、上方を向く上面、下方を向く下面、径方向内方を向く内側面及び径方向外方を向く外側面を含む４つの外表面を有するピストンリングにおいて、
   前記４つの外表面のうち予め特定された一の外表面には他の外表面における研磨筋とは異なる方向に沿った研磨筋が形成されていることを特徴とするピストンリング。
2. 前記平角線は、断面形状が一対の長辺及び一対の短辺によって画される長方形状とされ、
   前記一対の長辺をそれぞれ含む外表面が前記上面及び前記下面を形成し、前記一対の短辺をそれぞれ含む外表面が前記内側面及び前記外側面を形成しており、
   前記予め特定された一の外表面は前記上面及び前記下面の一方とされ、
   前記上面及び前記下面の一方には第１方向に沿った研磨筋が形成され、前記上面及び前記下面の他方には前記第１方向とは異なる第２方向に沿った研磨筋が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のピストンリング。
3. 前記第１方向は前記平角線の長手方向に対して所定角度傾斜された方向とされ、前記第２方向は前記長手方向に沿った方向とされていることを特徴とする請求項２に記載のピストンリング。
4. ピストンに装着される平面視Ｃ字状のピストンリングを製造する為のピストンリング用金属製平角線であって、
   ４つの外表面のうち予め特定された一の外表面には他の外表面における研磨筋とは異なる方向に沿った研磨筋が形成されていることを特徴とするピストンリング用金属製平角線。
5. 断面形状が一対の長辺及び一対の短辺によって画される長方形状とされ、
   前記一対の長辺をそれぞれ含む外表面が、前記ピストンに装着された状態において上方を向く上面及び下方を向く下面を形成する上面形成面及び下面形成面とされ、前記一対の短辺をそれぞれ含む外表面が、前記ピストンに装着された状態において径方向内方を向く内側面及び径方向外方を向く外装面を形成する内側面形成面及び外側面形成面とされ、
   前記予め特定された一の外表面は前記上面形成面及び前記下面形成面の一方とされ、
   前記上面形成面及び前記下面形成面の一方には第１方向に沿った研磨筋が形成され、前記上面形成面及び前記下面形成面の他方には前記第１方向とは異なる第２方向に沿った研磨筋が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のピストンリング用金属製平角線。
6. 前記第１方向は前記平角線の長手方向に対して所定角度傾斜された方向とされ、前記第２方向は前記長手方向に沿った方向とされていることを特徴とする請求項５に記載のピストンリング用金属製平角線。