JP5886297B2 - ピストンリングの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、第１の請求項の上位概念部を形成する部分に記載した、ピストンリングを製造する方法に関する。

ピストンリングは、鋳鉄、鋳鋼又は鋼線から様々に製造される。現在ではとりわけ、いわゆる自体先鋭化する掻取りエッジを備えた、クロム層を有する凹部を備えたリングの形式のピストンリングが使用される。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００７００７９６１号は、ほぼ全周に亘って延びている摺動面、上側面及び下側面並びに内側の周面を有する本体を備えるピストンリングを開示していて、少なくとも下側面への、摺動面の移行領域には、０．１ｍｍ以下のエッジが設けられていて、摺動面には、少なくとも１０ｍｍ以下のＰＶＤカバー層が設けられている。

ドイツ連邦共和国特許第１０３５９８０２号には、ピストンリング及びこのピストンリングを製造するための方法が記載されている。ピストンリングは、所定の摺動面輪郭を備えた摺動面並びに上側面及び下側面を有する。この構成において、少なくとも摺動面には、蒸着層が設けられていて、摺動面の部分領域には、取り去り可能な被覆部が設けられているので、蒸着層の形成後であって、被覆部の取り去り後に、摺動面と少なくとも一方の側面との間に実質的にシャープな摺動エッジが与えられている。
フランス特許公開第１４８４２５３号から、ピストンリングを製造するための、上位概念部に記載した方法が看取できる。
イギリス特許公開第１４４１９６１号は、外側の摺動面の領域に、硬質及び軟質の構成部材を有する摺動面層を備えたピストンリングを開示する。

本発明の根底にある目的は、ＰＶＤ層を備えたピストンリングを製造する択一的な方法を提供することであって、この方法において、ピストンリングは先行技術とは異なり、改良された掻取り作用効果を有する。

上記目的は、摺動面にＰＶＤカバー層を設け、この構成で、与えられたＰＶＤカバー層において、このＰＶＤカバー層を、ウェブを形成するために摺動面の母材にまで除去することにより達成される。

本発明に係る方法の有利な態様は、方法に関する従属請求項から読み取ることができる。

さらに、自体先鋭化する掻取りエッジを備えた、本発明に係る方法により製造されている圧縮ピストンリングを提案する。

本発明に係る方法、つまり少なくとも１つの耐摩耗性の層と作用結合して、摺動面の領域に規定されたテーパを形成することで、ピストンリング、特に圧縮ピストンリングの掻取り作用効果を改良することができ、破断のおそれがない自体先鋭化する掻取りエッジ（機能エッジ）が形成される。

ピストンリングの使用領域に応じて、いわゆる多層系を摺動面に備えることが有利であってよい。この系は、例えばドイツ連邦共和国特許第１０２００６０４６９１５号に記載されている。

リング摺動面のテーパは、好ましくは摺動面に機械加工される。

円筒加工後に露出したウェブ幅は、本発明の別の思想によれば、０．０５〜０．４５ｍｍである。

目的に応じて形成された、例えば３０〜１２０分の摺動面のテーパ部（Konizitaet）は、コーティング前に、形成しようとする摺動面に加工される。この構成において、上記方式は、リング材料に依存していない。

鋳鉄ピストンリングにおける掻取りエッジは、シャープ若しくは鋭利な角（９０°）を持っていてよいか、又は要求に応じて、最大０．１ｍｍの曲率にまで丸味付けすることができる。

鋼リングにおいて、掻取りエッジの領域は、窒化処理して又は窒化処理せずに構成することができる。窒化処理していない構成においては、掻取りエッジは鋭利な角（９０°）を持って構成することができる。

窒化処理された鋼リングの構成において、必要な場合には、以下のリング構成があってよい。
−掻取りエッジは、０．１ｍｍ未満の半径方向の引込み部（Einzug）を有し、鋼ウェブ及び摺動面は窒化処理されていて、この構成において、ＰＶＤカバー層の下側の窒化層は存在しない。
−掻取りエッジに、０．１５ｍｍ未満の傾斜部が設けられ、鋼ウェブ及び摺動面が窒化処理されていて、この構成において、ＰＶＤカバー層の下側の窒化層は残っている。

したがって材料及び使用態様に応じて、少なくとも１つの耐摩耗性の層、好ましくはＰＶＤ層が備え付けられているピストンリング、特に圧縮ピストンリングを形成することができる。

ＰＶＤ層を既にカバー層と見なすことができると、ＰＶＤ層は、掻取りエッジの領域において、母材に至るまでほぼ円筒状に除去され、その結果、予め規定可能な幅のウェブが形成される。

複数の摩耗層が与えられていると、ＰＶＤカバー層は、摺動面の母材に至るまで研磨できるか、又は単に少なくとも１つの、ＰＶＤカバー層の下側の耐摩耗性の層（例えば窒化層）だけが残されている程度に研磨することができる。

各構成においてウェブが、シャープな、丸味付けされた又は傾斜部を備えた掻取りエッジの領域において、所定の幅を持ったウェブが形成される、ということが両構成に共通している。

ピストンリングを製造するステップを示す図である。 本発明に係る方法により製造されたピストンリングの種々異なる実施の形態を示す図である。 少なくとも部分的に窒化処理され、かつＰＶＤカバー層を備えたピストンリングを示す図である。

本発明の対象を、実施の形態に基づいて図示し、以下に説明する。

図１は３つの図を含む。上側の図は、既述したようにまず方形の形状を有していたピストンリング本体１を拡大して示す図である。この横断面輪郭は、以下のピストンリング領域、つまり下側面２、上側面３、内側の周面４及び摺動面５を示すものである。鋭利な角を持ったシャープな掻取りエッジ６（機能エッジ）を形成するために、摺動面のテーパ部５′（例えば１００分）を、予め規定可能な摺動面の高さｈに亘って摺動面５に機械加工する。しかし、以下の図においては、予め規定された摺動面輪郭５′に対応して摺動面５に析出されたＰＶＤカバー層７を備える本体１が看取可能である。

図１の下側の図は、予め規定された幅ｈ′を持ったウェブ８を形成するために、ＰＶＤカバー層７が、摺動面５の母材に至るまで研磨される、ということを示す。この種の加工により、ＰＶＤカバー層７に対して規定された間隔ｈ′により、破断するおそれがなく、かつ運転状態においては自体先鋭化する、シャープな掻取りエッジ６が形成される。

図１に、唯一の耐摩耗性の層であるＰＶＤ層７が、同時にカバー層を形成している構成を示す。

同様に図２は３つの図を示す。上側の図は、図１の下側の図に基づいて完成したピストンリング１′を示す。この実施の形態において、ウェブ８には、０．０５〜０．４５ｍｍの幅が与えられている。

ピストンリング１′の材料選択に応じて、ピストンリング１′の掻取りエッジ６の領域に、曲率部又は斜角部（傾斜部）を設けることが有利であってよい。真ん中の図は、掻取りエッジ６の領域に、最大０．１ｍｍの曲率を備えたピストンリング１′を示す。

図２の下側の図に、所定の角度で下側面２に向かって延びている斜角部／傾斜部が看取可能である。この実施の形態においてウェブ幅は、最大０．１５ｍｍだけ減じられる。

鋼ピストンリングにおいて、掻取りエッジ６は窒化処理して又は窒化処理せずに構成することができる。この実施の形態において、図２の上側の図に示されているように、好ましくは窒化処理されていない実施の形態においては、掻取りエッジ６は鋭利な角（９０°）を持って構成される。

同様に図３も、輪郭に関して図２に相当する３つの図を含む。ウェブ８及び摺動面５を、ＰＶＤカバー層７を提供する前に窒化処理を行う点で図２とは異なる。この実施の形態においては、ＰＶＤカバー層７の研磨プロセスは、窒化層９がウェブ側で確保されたままであるように実施されるようにしたい。

窒化処理された鋼リングの実施の形態の場合には、図３の他の図に示されている、掻取りエッジ６の改良形が設けられてよい。この実施の形態において、側面２，３並びに摺動面５及び周面も、ＰＶＤカバー層７が提供される前に窒化処理されている。ウェブ８の領域におけるＰＶＤカバー層７の除去後には、ＰＶＤカバー層７の下側の窒化層は残っていない（図３の第１図）。また、ウェブ８の所望の窒化処理部が確保されたままである（図３の第２図及び第３図）ように、ウェブ８の領域におけるＰＶＤカバー層７の除去を実施することも可能である。

Claims (7)

1. 少なくとも、半径方向外側の摺動面（５）、半径方向内側の周面（４）及び前記両面の間を延在する上側面（３）及び下側面（２）を有する金属製の本体（１）に、ほぼ円筒状に形成された摺動面（５）の領域で、規定されたテーパ部（５′）を設け、
   少なくとも前記摺動面（５）に、少なくとも１つの耐摩耗性の層（７）を設け、
   掻取りエッジ（６）を形成する、前記少なくとも１つの耐摩耗性の層（７）の領域を、予め規定可能な幅（ｈ′）のウェブ（８）を形成するように、ほぼ円筒状に少なくとも部分的に除去する、ピストンリング（１′）の製造方法であって、
   前記摺動面（５）にＰＶＤカバー層（７）を設け、該与えられたＰＶＤカバー層（７）において、前記ウェブ（８）を形成するように、前記摺動面（５）の母材に至るまで前記ＰＶＤカバー層（７）を除去することを特徴とする、ピストンリングの製造方法。
2. 前記円錐状に形成された摺動面（５）の少なくとも部分領域を窒化処理し、次いで前記摺動面（５）にＰＶＤカバー層（７）を設けることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 前記掻取りエッジ（６）の領域を、窒化処理せずに又は窒化処理して設けることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記掻取りエッジ（６）を、鋭利に形成することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記掻取りエッジ（６）を、最大０．２ｍｍの曲率において前記対応付けられた側面（２）に延びている湾曲部を持って形成することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記掻取りエッジ（６）に、前記対応付けられた側面（２）に延びている傾斜部を設けることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
7. 鋳鉄、鋳鋼又は鋼線から成る本体（１）を使用することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。

Images