JP5980966B2 - 組合せオイルコントロールリング - Google Patents
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Description
(hkl)面の組織係数=I(hkl)/I0(hkl)・[(1/n)・Σ(I(hkl)/I0(hkl))]-1 …(1)
により定義され、I(hkl)は測定された(hkl)面のX線回折強度(測定されたX線回折強度の最大のものを100として換算している)、I0(hkl)はJCPDSファイル番号04-0850に記載されている標準X線回折強度である。ファイル番号04-0850には(111)、(200)、(220)、(311)、(222)、(400)、(331)、(420)の8種類の(hkl)面の標準X線回折強度が載っているが、本発明では、簡単のため、(111)、(200)、(220)の3種類の(hkl)面のみのX線回折強度を用いて定義する。したがって、本発明においては、
(hkl)面の組織係数= I(hkl)/I0(hkl)・[1/3・I(111)/I0(111)+I(200)/I0(200)
+I(220)/I0(220))]-1 …(2)
と定義する。ちなみに、I0(111)は100、I0(200)は42、I0(220)は21である。(200)面の組織係数は1.2以上であればより好ましく、1.3以上であればさらに好ましい。(200)面の回折強度(I(200))が最大となった場合は、(200)面の組織係数は1.8以上となればさらに好ましい。
[1] Niめっき
2.50 mm×0.25 mmの圧延した帯状のSUS304フープ線材(端部は0.3R)を用い、次の条件でNiめっきを行った。
前処理:電解脱脂−酸活性−Niストライク
Niめっき浴:半光沢Niめっき浴(スルファミン酸Ni溶液+塩化Ni+ホウ酸+添加 剤A)、及び光沢Niめっき浴(スルファミン酸Ni溶液+塩化Ni+ホウ 酸+添加剤B)
浴温:50℃
初期pH:2.8
電流密度:8 A/dm2
時間:半光沢Niめっき 60秒、光沢Niめっき30秒
Niめっき皮膜被覆フープ線材は、湯洗浄、乾燥後に、N2雰囲気中(酸素濃度50 ppm)、600℃、30秒の軟化熱処理を行った。
Niめっき皮膜の硬さ測定は、被覆面に平行な鏡面研磨した表面について、マイクロビッカース硬さ試験機を使用し試験力0.098 N(10 g)で行った。実施例1のNiめっき皮膜の硬さは、熱処理前は435 HV0.01、熱処理後は245 HV0.01であった。
表面粗さは、熱処理後のフープ線材について、触針式表面粗さ測定機を用いて中心線平均粗さ(Ra75)を測定した。実施例1の中心線平均粗さ(Ra75)は0.16μmであった。
X線回折強度は、鏡面研磨した被覆面に平行な表面について、管電圧40 kV、管電流30 mAのCu-Kα線を使用して2θがNiの(111)、(200)及び(220)の各面の回折線位置をカバーする2θ=35〜90°の範囲で測定した。図4に実施例1で得られたX線回折プロファイルを示す。3つの回折強度のうちの最大強度を100として、(111)、(200)、(220)の各回折強度を換算し、(200)面の回折強度(I(200))に対する(111)面の回折強度(I(111))の比(I(111)/I(200))、及び(200)面の組織係数を求めた。実施例1のI(111)/I(200)は1.25、(200)面の組織係数は1.35であった。
膜厚測定と組織観察は、被覆面に垂直な鏡面研磨した断面の走査電子顕微鏡(SEM)で観察した写真を用いて行った。図5にSEM写真を示す。実施例1のNiめっき皮膜は、Niストライク層(31)、半光沢Niめっき層(32)及び光沢Niめっき層(33)から構成され、膜厚は約5μmであった。また、皮膜の厚さ方向に貫通する柱状晶は無く、平均径0.2μm未満の柱状晶も観察されなかった。なお、粒状組織の平均粒径は0.8μmであった。
スペーサエキスパンダは、上記Niめっき皮膜を被覆したフープ線材から、通常のギア成形等を用い、呼び径82.5 mm、組合せ呼び幅2.5 mm、組合せ厚さ2.8 mm、張力23 N±3.0 Nの組合せオイルリングとなるように成形した。サイドレールは、2.30 mm×0.40 mmの圧延した帯状のSUS440Bフープ線材(端部は0.3R)からコイリングにより成形し、外周面にイオンプレーティングによるCrN皮膜を形成し、さらに特許文献8に開示のC6FMA、PolySiMA、及びSiMAを含有する耐オイルスラッジ用コーティング組成物をサイドレールの全表面に被覆した。
スペーサエキスパンダの耳部のサイドレール押圧面への窒化処理は、脱脂洗浄後、NH3:90%、N2:10%のガス窒化雰囲気中、570℃、80分の条件で行った。窒化層の厚さは27μm、であった。
組合せオイルリングの張力測定サンプルとして20セット準備し、特許文献9に示される張力測定装置を用いて張力を測定した。平均22.91 N、標準偏差0.31 N、工程性能指数Cp 3.23、Cpk 3.13であった。
電流密度と初期pHを表1に示すように変更し、めっき時間を調整して約5μmの膜厚の皮膜とした以外は、実施例1と同じめっき条件、同じ製造条件で、呼び径82.5 mm、組合せ呼び幅2.5 mm、組合せ厚さ2.8 mm、張力23 N±3.0 Nの組合せオイルリングを作製した。実施例1と同様に、熱処理前後の皮膜硬さ、熱処理後の表面粗さ、X線回折測定、SEM組織観察、窒化層の膜厚及び表面硬さ、並びに張力の測定を行い、その結果を表1及び表2に示す。表には実施例1の各種試験の結果も併せて示す。また、実施例3のX線回折プロファイル及び皮膜断面のSEM写真を図6及び図7に、比較例1のX線回折プロファイル及び皮膜断面のSEM写真を図8及び図9に示す。
意味する。
排気量が2400 cm3の4気筒ガソリンエンジンを用い、各気筒それぞれに実施例1〜4のオイルリングを装着し、6,500 rpm、全負荷(WOT:Wide Open Throttle)の運転条件で実機耐久試験を行った。ここで、トップリング及びセカンドリングは、当該エンジン用として使用されていたリングを使用した。所定時間経過後の各オイルリングについて、張力を再度測定した結果、実施例1は22.15 N、実施例2は22.34 N、実施例3は22.11 N、実施例4は22.26 Nであった。いずれも、規格内に十分入る特性を示しており、スペーサエキスパンダの耳部の摩耗による張力減退は全く生じなかった。
実機耐オイルスラッジ試験は、上記実機耐久試験に用いたのと同じエンジンを使って、各気筒それぞれに実施例1〜4のオイルリングを装着し、エンジンオイルには市場回収劣化オイルを用い、停止状態から最高出力回転数までの運転条件と、低温から高温までの湯水温条件を連続的に繰り返すサイクリック運転を実施する条件で行った。この試験においても、トップリングとセカンドリングは、当該エンジン用として使用されていたリングを使用した。所定時間経過後、各気筒からピストンを取り出してオイルリングを観察した結果、スペーサエキスパンダとサイドレールの間の固着は無く、オイルリングをピストンから取り出し、アセトン中で一定時間超音波洗浄した結果、付着物も極微量であり、実施例1〜4の組合せオイルリングは、耐オイルスラッジ性に優れていることが確認された。
スペーサエキスパンダ用に2.2 mm×0.275 mmの圧延した帯状のSUS304フープ線材(端部は0.3R)を用い、サイドレール用に2.00 mm×0.40 mmの圧延した帯状のSUS440Bフープ線材(端部は0.3R)を用い、呼び径75.0 mm、組合せ呼び幅2.0 mm、組合せ厚さ2.5 mm、張力7.5 N±2.0 Nとなるように成形した以外は、実施例1と同様にして組合せオイルリングを作製した。実施例6の組合せオイルリングの張力は、平均張力が7.23 N、標準偏差が0.33 N、Cp値が2.02、Cpk値が1.75であった。
排気量が1500 cm3の4気筒ガソリンエンジンを用い、4気筒全てに実施例6の組合せオイルリングを装着し、6,000 rpm、全負荷(WOT:Wide Open Throttle)の運転条件で実機耐久試験を行った。トップリング及びセカンドリングは、当該エンジン用として使用されていたリングを使用した。所定時間経過後の各オイルリングについて、張力を再度測定した結果、7.15 N、7.09 N、7.12 N、7.04 Nで、いずれも規格内に十分入る特性を示しており、スペーサエキスパンダの耳部の摩耗による張力減退は全く生じなかった。
実施例6についても、上記の排気量1500 cm3のエンジンを使って、実機耐オイルスラッジ試験を行った。ここでは、4気筒全てに実施例6の組合せオイルリングを使用した。所定時間経過後、各気筒からピストンを取り出してオイルリングを観察した結果、スペーサエキスパンダとサイドレールの間の固着は無く、オイルリングをピストンから取り出し、アセトン中で一定時間超音波洗浄した結果、付着物も極微量であり、低張力の組合せオイルリングにおいても、優れた耐オイルスラッジ性を示すことが確認された。
2 スペーサエキスパンダ
3 サイドレール
4 耳部
5 支持部
6 中手部
7 サイドレール押圧面
10 山部
20 谷部
31 Niストライクめっき層
32 半光沢Niめっき層
33 光沢Niめっき層
Claims (7)
- 合口を有する一対の円環状のサイドレールと、それらの間に介在し内周部に前記サイドレールの内周面を押圧する耳部を有する軸方向波形形状のスペーサエキスパンダよりなる組合せオイルコントロールリングであって、前記耳部のサイドレール押圧面に窒化層が形成され、前記窒化層が形成された部分を除く前記スペーサエキスパンダの全面にめっき皮膜が被覆され、前記めっき皮膜は、ビッカース硬さが300 HV0.01以下であり、めっき皮膜被覆面のX線回折プロファイルで、(200)面の回折強度(I(200))に対する(111)面の回折強度(I(111))の比(I(111)/I(200))が2.0以下であり、前記(200)面の組織係数が1.1以上であることを特徴とする組合せオイルコントロールリング。
- 請求項1に記載の組合せオイルコントロールリングにおいて、前記めっき皮膜が平均径0.2μm未満の柱状晶を含まないことを特徴とする組合せオイルコントロールリング。
- 請求項1又は2に記載の組合せオイルコントロールリングにおいて、前記めっき皮膜の膜厚が1〜7μmであることを特徴とする組合せオイルコントロールリング。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の組合せオイルコントロールリングにおいて、前記めっき皮膜の表面粗さが中心線平均粗さ(Ra75)で0.005〜0.4μmであることを特徴とする組合せオイルコントロールリング。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の組合せオイルコントロールリングにおいて、前記めっき皮膜がNiめっき皮膜であることを特徴とする組合せオイルコントロールリング。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の組合せオイルコントロールリングにおいて、前記窒化層の厚さが30μm以上であることを特徴とする組合せオイルコントロールリング。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の組合せオイルコントロールリングにおいて、組合せ張力が5〜20 Nであることを特徴とする組合せオイルコントロールリング。
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