JPH03113174A - ピストンリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ピストンリングとくに自動車エンジンなどに
用いられるピストンリング例えば、２つの圧縮リング（
第１、第２リング）及び１つのオイルリングのリングフ
ラッタ−等によるピストンの環状溝面、エクスパンショ
ンスプリング及びその接触面の摩耗を防止し得るととも
に、ピストンリング自体の耐摩耗性をも向上し得るピス
トンリングに関するものである。

（従来の技術） 従来から、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなど
各種エンジンに用いられるピストンリング例えばピスト
ンの上室と下室とを区画する２つの圧縮リング（第１、
第２リング）と、王室におけるシリンダ内周面に余分に
付着した潤滑油を掻き落すオイルリングの３つのリング
は、エンジンのシリンダ内周面と摺接する面に、クロム
めっき、あるいは、モリブデン溶射などを施工して高速
運動に対する耐摩耗性を付与することが行なわれている
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、近年、自動車、船舶、その他各種車輌な
どの高速化や高負荷化、燃料の低質化、とくにエンジン
の高出力化とＴＢＯ（オーバーホール間隔）の長期化に
伴ない、ガス圧力、リングの慣性力、摩擦力、さらに潤
滑油を掻くための力などを受けるピストンリングとピス
トンのリングを嵌合する環状溝の摩耗量が増加している
。とくに、ピストンが鋳鉄又はアルミニウムで製作され
、ピストンリングが鋳鉄製であるために、シリンダのピ
ストン（こより区画される上室と王室の急激な圧力変動
によって、ピストンの環状溝内でピストンリングを踊る
現象であるリンゲラツタ−が発生し、ピストンリングが
環状溝の側壁と衝突して環状溝の側壁を摩耗し、これに
よって環状溝の幅が拡大し、さらにリングフラッタ−を
促進するという悪循環を生ずるという問題があり、ピス
トンリング自体の摩耗量も増大するといった問題もあっ
た。

尚オイルリングとエクスパンションスプリングとの接触
部も摩耗するという問題も有していた。

本発明は、前記問題を解決し、ピストンの環状溝周壁面
の摩耗を防止し得るとともにピストンリングの摩耗をも
防止し得る手段を得ることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、前記問題を解決し、前記目的を達成するた
めには、少なくともピストンリングのシリンダライナと
の摺動面であるクロムめっき面を含む池の部材に当接す
る面側に酸化クロム（ＩＩＩ）皮膜を形成することによ
って目的を達し得ることを見出して本発明を完成するに
至った。すなわち、本発明は、少なくともエンジンのシ
リンダ内面に摺接する面側にクロムめっきを施し、前記
クロムめっき部分を含み少なくとも池の部材と当接する
面に酸化クロム（ＩＩＩ）皮膜を形成してなるピストン
リングである。

本発明におけるピストンリングは、一般に従来から使用
されている特殊鋳鉄、普通鋳鉄スチールなどで製作され
たものでよく、クロムめっきも、通常行なわれている方
法によってピストンリングのエンジンシリンダの内面と
の摺接面に施せばよい。この場合めっき層をポーラス化
することが好ましい。

さらに、酸化クロム（ｍ）　　（Ｃｒ２０３）皮膜は、
第１、第２リングの２つの圧縮リングにおいては、第１
図に示すように、クロムめっきを施した摺動面を含みビ
ス１〜ンの環状溝に当接する３面に形成すればよく、オ
イルリングにおいては、さらに、エクスパンションスプ
リングに当接する面にも形成する。酸化クロム（ＩＩＩ
）皮膜の形成は、クロム酸を水によって比重１．６〜１
．７５に調整したＨ２ＣｒＯ４濃水溶液中に浸漬し、表
面に該溶液を塗布せしめ、乾燥した後加熱処理を行う。

この塗布、乾燥、加熱処理は２回置上反復して行うこと
が好ましい。

次に、添付の図面に基づいて本発明ピストンリングの構
成を述べる。

第１図は、本発明ピストンリングの一実施例を圧縮リン
グの一部の断面として示す側断面図、第２図は、同じく
オイルリングの一部の断面として示す側断面図である。

１は、エンジンシリンダであり、２は、ピストンであり
、頭部外周面側に環状溝３が形成されている。４は、圧
縮リングであって、エンジンシリンダ１の内面に摺接す
る面に対応する外面５にはクロムめつき６が施されてお
り、このクロムめっき６部分を含めてビスＩ〜ン２の環
状溝３に当接する面に対応する外面７には酸化クロム（
［１）皮膜が形成されている。なお、第２図に示すよう
にオイルリングにおいては、さらにエクスパンションス
プリング９が圧接する面に対応する外面１０にも酸化ク
ロム（Ｉ［Ｉ）皮膜を形成しである。

このようにして形成されたピストンリングの酸化クロム
（ＩＩＩ）は、化学変化を利用して形成したものであり
、母材との密接性が非常によいものであり、この皮膜に
よってピストンの環状溝の周壁面のリングフラッタ−等
による摩耗やエクスパンションスプリングの摩耗を防止
し得、同時にピストンリング自身の耐摩性を向上し得る
ものである。

（実施例） 次に、本発明の実施例を述べる。

実施例１ ピストンリング素材として通常用いられている特殊鋳鉄
を使用して、外径１００　ｍｍ、内径９２ｍｍ、厚さ２
．５ｍｍの圧縮リング４のエンジンシリンダ１の内面に
摺接する面に対応する外面５に、クロムめっき６を施し
て（厚さ１００μｍ）研摩しついで、ＣｒＯ３を水に溶
解して調整した比重１．７５のクロム酸濃水溶液中に浸
漬して溶液を塗布させ６０’Ｃで３０分乾燥後、徐々に
昇温し４００℃で９０分間加熱処理した。この塗布〜加
熱処理を更に５回繰返し処理することによりクロムめっ
き６部分および環状溝３に当接する面に対応する外面７
に、厚さ　　μｍの酸化クロム（ＩＩＩ）皮膜８を形成
した。

得られた本発明ピストンリング、及び、従来の同材質製
のピストンリングについてビッカース硬度を測定した結
果、５点の測定平均値で、本発明ピストンリングでは、
３９５ｍＨＶであり、従来のピストシリングでは、２０
２ｍＨＶであった。又、得られた本発明ピストンリング
、及び、従来の同材質製のピストンリングをとりつけた
ピストンをガソリンエンジンに装着して作動させ、合計
　　時間後ピストンの環状溝、及び、ピストンリング表
面の摩耗や傷などの状態を観察した。その結果、本発明
ピストンリングを取り付けたピストンの環状溝にもピス
トンリング自体にも何ら摩耗や傷は認められなかった。

これに対して、従来のピストンリングを取り付けたピス
トンの環状溝には、摩耗がわずかに認められ、ピストン
リング自体にも摩耗や傷がわずかながらも認められた。

実施例２ 実施例１と同様の特殊鋳鉄から形成した外径１００　ｍ
ｍ、内径９２ｍｍ、厚さ４．５ｍｍのオイルリングのエ
ンジンシリンダの内面に摺接する面にクロムめっきを施
して（厚さ１００μｍ〉に研摩し、ついで実施例１と同
様にクロム酸濃水溶液による含浸及び乾燥加熱処理を繰
返し反復処理することによってクロムめっき部分及び環
状溝に当接する面とエクスパンシアンスプリングが嵌装
当接する面に厚さ３μｍの酸化クロム（Ｃｒ２０３）皮
膜を形成した。

得られた本発明のオイルリングと従来のオイルリングを
それぞれデイゼルエンジンに装置して作動させ合計２０
００時間後オイルリングの表面及びエクスパンションス
プリングの当接面の摩耗や傷などの状態を観察した結果
、本発明品に何らの異常も認められなかった。これに対
して従来のオイルリングの当接面には摩耗や傷がわずか
に認められた。

（発明の効果） 本発明は、エンジンシリンダとの摺接する面側にクロム
めっきを施し、このクロムめっき部分及びその他の少な
くとも他の部材と当接する面側には酸化クロム（■）皮
膜を形成したピストンリングであるから、リングフラッ
タ−等が発生してもピストンの環状溝を摩耗することを
防止し得、リングフラッタ−の発生を抑え得、更に、ピ
ストンリング自体の摩耗やエクスパンションスプリング
の摩耗を防止し得るものであって、きわめて大きな効果
が認めちれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧縮リングの断面図、第２図はオ
イルリングの断面図である。 １・・・エンジンシリンダ、２・・・ピストン、３・・
・環状溝、４・・・圧縮リング、５・・・外面、６・・
・クロムめっき、７・・・外面、８・・・酸化クロム（
Ｉ［Ｉ）皮膜、９・・・エクスパンションスプリング、
１０・・・外面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）少なくともエンジンのシリンダ内面に摺接する面側
   にクロムめつきを施し、前記クロムめっき部分を含み少
   なくとも他の部材と当接する面側に酸化クロム（III）
   皮膜を形成してなることを特徴とするピストンリング。