JP5868333B2 - ピストンリングを製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載された、ピストンリング特に圧縮ピストンリングを製造する方法に関する。

多くの場合、ピストンリングは、その外側の周面の領域で円筒形に加工されて、製作される。次いで、例えば外側旋削（外丸削り）により、あとで必要となる輪郭いわゆる走行面輪郭の形成が行われる。続いて、このような所定の非円筒形の走行面輪郭に耐摩耗性の層例えばクロム層が取り付けられる。この層は、形成された輪郭上に現れ、輪郭に沿って形成される。最終的な走行面幾何学形状は、例えば円筒ラップ仕上げにより得られる。このような作業工程を所定の時間で精確な丸みで行うために、走行面は、既に完成輪郭に極めて近い輪郭を有する必要がある。

外側の周面のその都度所望される輪郭を形成するための外丸削りの作業工程は、時間及びコストが大きく嵩むものである。

ドイツ連邦共和国特許第３１４４３３５号明細書において、耐摩耗性の層を備えた回転対称的な被加工物（ワーク）特にピストンリングを製造する方法が開示されている。そこでは、ワークは、集合体にまとめられ、心棒にセンタリングして緊締され、外側の周面に耐摩耗性の層が被覆され、次いで、集合体は、再び個々のワークに分離される。被覆前に、集合体にまとめられたワークは、軸方向に走査され、その際、個々のワークの間の各接触平面の軸方向の位置が確認され、記憶され、そのデータは、ワークを被覆したあとで、接触平面を探し出すために１つまたは複数の加工工具に提供される。

ドイツ連邦共和国特許第１９８０９６５９号明細書において、金属製の工作物から成る非円形の輪筒から個々のリングを切り取ることにより特に内燃機関用のピストンリングを製造する方法が公知である。輪筒は、溶射材料による熱溶射により成形体として用いられるマンドレルの外面に製作され、マンドレルは、周面に、合口マークを備えていて、輪筒の外側面に、滑り被膜として機能する層が取り付けられ、次いで、ピストンリングは、輪筒から切り取られる。

本発明の課題は、従来使用された製造方法に対して最適化されていて、低コストの、ピストンリング特に圧縮ピストンリングを簡単に製造する方法を提供することである。

更に本発明の課題は、走行面（すべり面）領域に最適化された層構造を有する、ピストンリングを製造する方法に従って製造されるピストンリングを提供することである。

この課題を解決するために、本発明によれば、複数のピストンリング特に圧縮ピストンリングを１つの集合体にまとめて集合体の周面の領域で円筒形に加工し、加工が完成した円筒形の周面に電気めっきにより形成される耐摩耗性のクロム層を取り付け、その際、耐摩耗性の層は、全ての集合体の範囲内で一定の層厚さを有し、次いで層を加工して、最大層厚さを有する１つの領域と最小層厚さを有する少なくとも１つの領域とを備えた走行面を形成するようにした。

本発明によるピストンリングを製造する方法の別の態様は、該当する従属請求項の記載から明らかである。

前述の課題を解決するために、本発明によれば、本発明によるピストンリングを製造する方法に従って製造されるピストンリング特に圧縮ピストンリングにおいて、円筒形の外側の周面を有するベースボディを備え、周面に耐摩耗性の層が取り付けられ、層だけが所定の幾何学形状を有する輪郭を有する走行面輪郭を備えるようにした。

本発明によるピストンリングの好適な態様は、該当する従属請求項の記載から明らかである。

本発明による方法により、外側輪郭旋削の作業工程を省略することができ、従来の方法に対して時間ひいてはコストを削減することができる。好適には、ピストンリング特に圧縮ピストンリングは、例えば心棒の上にまとめられ集合体が形成されるので、集合体は、あとで走行面を形成する外側の周面の領域で円筒状に加工することができる。

背景技術で一般的なように、集合体の外側の周面は、成形旋削により円筒形に加工することができる。

必要な場合、前加工された外側の周面に、必要に応じて追加的な円筒の研削加工が施される。追加的な研削加工が不可欠でない場合でも、特に僅かなクロム層厚さの場合に電気めっきによりクロムめっきされる層も、続いて除去される量も比較的僅かですむことに起因して、時間やコストの削減が得られる。

原則として、僅かな面積に基づいて、平滑な円筒は、前成形されたリングから成る心棒よりも僅かな電流で電気めっきによりクロムめっきされる。従って僅かな電流消費量以外に、円筒状に加工される外側の周面の良好な層厚さ分布が期待される。

所定の層厚さの耐摩耗性の層は、続いて、例えば輪郭旋削により加工され、最終的な走行面輪郭が形成される。

本発明の別の思想によれば、耐摩耗性の層に丸み付け加工が施され、その際、層の、対向走行面にあとで接触する支持領域は、最大層厚さを有し、層厚さは、ピストンリングの少なくとも１つの走行面縁に向かって低減し、そこで最小層厚さが所与される。

使用状況に応じて、支持領域は、ピストンリングの中央つまり軸方向の約半分の長さに設けられるか、縁領域の１つに設けられる。

適切な輪郭旋削工具により、その都度要求される走行面輪郭が形成され、その際、輪郭旋削工具がピストンリングの縁領域でピストンリング材料に進入することはない。

以下に、図示の態様に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。

ピストンリングを製造する方法の２つの態様を示す図である。

図１には、ピストンリング特に圧縮ピストンリングを製造する方法の２つの態様を示している。両態様では、例えば鋳鉄から成るベースボディ１は、単に略示した集合体Ｐにまとめられ、成形旋削加工されて、外側の円筒形の周面２が形成される。

左側の態様では、円筒形の周面２に、直接に電気めっきにより取り付けられる所定の層厚さａを有する耐摩耗性のクロム層３が取り付けられる。層３だけが、輪郭研削工具（図示していない）により加工され、丸みを帯びた輪郭４が形成され、輪郭４は、図示の態様では、一方の走行面（すべり面）縁領域５に最大層厚さａ’を有し、これに対して他方の走行面（すべり面）縁領域６に向かって減少するように設定されている。

右側の態様では、円筒形の成形旋削に続いて、別の加工工程つまり円筒状の研削が行われる。これにより成形旋削された円筒形の周面２は、更に低減される材料除去により、材料が低減された別の円筒形の外側の周面２’を形成する。左側の態様と同様に、形成された外側の周面２’に、電気めっきにより形成される耐摩耗性のクロム層３が設けられ、クロム層３は、左側の態様に対して低減された層厚さｂを有している。左側の態様と同様に、層３だけが適切な輪郭研削工具（図示していない）により加工され、丸みを帯びた輪郭４が形成される。左側の態様と同様に、左側の走行面縁領域５の層厚さｂ’は、右側の走行面縁領域６よりも大きく形成されている。

走行面縁領域６でも最小の耐摩耗性の層が形成されるよう保証するために、電気めっきにより取り付けようとする層厚さａ，ｂの設計において、走行面縁領域６で層３を続いて輪郭加工する際にベースボディ１のベース材料まで達するまで研削が行われないようにある程度の寸法設定が行われる。クロム層３の最大厚さａ’，ｂ’は、支持箇所つまり丸みを帯びた部分の頂点で測定される。その箇所の理論的な最大厚さａ’，ｂ’は、丸みの値と縁領域６の前述の保証に関する値とから得られる。

Claims (3)

1. 走行面として機能する周面（２，２’）が所定の層厚さ（ａ，ｂ）を有する耐摩耗性の層（３）を備えるように、少なくとも１つのベースボディ（１）を加工する、ピストンリングを製造する方法であって、
   複数のピストンリング（１）を１つの集合体（Ｐ）にまとめて該集合体（Ｐ）の周面（２，２’）の領域で円筒形に加工し、加工が完成した円筒形の周面（２，２’）に耐摩耗性の層（３）を取り付ける、ピストンリングを製造する方法において、集合体（Ｐ）の外側の周面（２，２’）を成形旋削により形成し、耐摩耗性の層（３）を電気めっきによるクロム層として形成し、耐摩耗性の層（３）は、全ての集合体（Ｐ）の範囲内で一定の層厚さを有し、次いで耐摩耗性の層（３）を輪郭研削により加工して、最大層厚さを有する１つの領域と最小層厚さを有する少なくとも１つの領域とを備えた走行面（４）を形成し、その際、耐摩耗性の層（３）を最終的に丸み付け加工し、その際、走行面（４）の、対向走行面に接触する支持領域が、最大層厚さを有し、層厚さは、少なくとも１つの走行面縁領域（６）に向かって低減し、該走行面縁領域（６）で最小層厚さが与えられることを特徴とする、ピストンリングを製造する方法。
2. 前加工された外側の周面（２）を、必要に応じて、材料が低減された別の円筒形の周面（２’）を形成するために、研削加工する、請求項１記載の方法。
3. ピストンリングは、圧縮ピストンリングである、請求項１記載の方法。

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